Difference between revisions of "水桶提水机：波斯轮和Noria"
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| − | + | 对于简易的绳桶提水方法而言，有这样一种改良的方案，就是将若干个小桶依次置于一条首尾相连的传送带上，从而能用小桶连续提水。最早的时候，这被称为“波斯轮”，它虽起源洪荒却仍广泛使用。起初，它的形式包括用绳子把陶壶系在一条链子上，这条链子再挂在驱动轮上。另一种装置叫“Noria”，也就是一个将壶、 桶或空心的竹子等容器置于其边缘的水轮。水力驱动的Noria采用的原理和如今的装置类似，只是这些桶状容器直接置于驱动轮的外沿一圈，而不是悬于其上的首尾相连的传送带。 | |
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| − | + | 以上每一种设备的运转都可以看成一种函数，和两个变量有关：其一是每个桶的容量，其二则是这些桶以何种速度通过水轮的顶部，并产生一个倾角将桶里的水倒入水轮的收集槽内，从而储存水桶提捞上的水。因此，对于一个给定的功率以及运转速度，桶状容器的数目基本相同，而和扬程无关。换句话说，对于一个扬程更高的波斯轮而言，桶与桶之间的间距按比例需要更大些；而如果扬程翻倍，这一间距也需要翻倍。 | |
| − | + | 从力学角度而言，尽管波斯轮和Noria都是相当高效的设备，但它们仍有不少功率损失。这主要是因为一些水会从水桶里溅洒出来，以及当水桶舀水时，拖拽所产生的摩擦阻力，从而再次降低了效率。此外，在将水排入水槽前，波斯轮的提水高度不得不比必要的高度高出1米甚至更多，这会大大增加扬程，尤其是在低位提水时。传统的木制波斯轮直径也必须相当大，以容纳足够大的收集槽，从而来收集从桶里溅洒出的水；而这反过来也会增大对水槽直径的要求，从而增加了成本。 | |
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| − | 长久以来，波斯轮一直被广泛使用，特别是在印度次大陆的北部地区，如今依然如此。而 | + | 长久以来，波斯轮一直被广泛使用，特别是在印度次大陆的北部地区，如今依然如此。而 Noria则曾被广泛使用于中国南部。如今，在亚洲以及中东的某些地区，人们通常都用水力作为驱动力。所以以上这两种设备将会被淘汰，因为他们太陈旧且效率低下，取而代之的是更多的现代机械提水技术。需要指出的是，"波斯轮"一词有时用于描述其他类型的畜力回转式容积泵。 |
| − | + | 水力驱动的Noria和波斯轮采用相同的工作原理，因此它也需要更大的直径。这限制了它的提水高度，同时也使得设备巨大笨重，造价昂贵。泰国和中国使用的Noria体型较小，提水高度较低，所以它们都很便宜，而越南和叙利亚用的则大得多。现世最大的水轮有一些在叙利亚，其直径超过10米，然而和更现代化的提水系统相比，同一尺寸体型下，它们往往显得十分低效。 | |
===建造、操作和维护=== | ===建造、操作和维护=== | ||
Latest revision as of 20:19, 13 April 2016
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对于简易的绳桶提水方法而言，有这样一种改良的方案，就是将若干个小桶依次置于一条首尾相连的传送带上，从而能用小桶连续提水。最早的时候，这被称为“波斯轮”，它虽起源洪荒却仍广泛使用。起初，它的形式包括用绳子把陶壶系在一条链子上，这条链子再挂在驱动轮上。另一种装置叫“Noria”，也就是一个将壶、 桶或空心的竹子等容器置于其边缘的水轮。水力驱动的Noria采用的原理和如今的装置类似，只是这些桶状容器直接置于驱动轮的外沿一圈，而不是悬于其上的首尾相连的传送带。
以上每一种设备的运转都可以看成一种函数，和两个变量有关：其一是每个桶的容量，其二则是这些桶以何种速度通过水轮的顶部，并产生一个倾角将桶里的水倒入水轮的收集槽内，从而储存水桶提捞上的水。因此，对于一个给定的功率以及运转速度，桶状容器的数目基本相同，而和扬程无关。换句话说，对于一个扬程更高的波斯轮而言，桶与桶之间的间距按比例需要更大些；而如果扬程翻倍，这一间距也需要翻倍。
从力学角度而言，尽管波斯轮和Noria都是相当高效的设备，但它们仍有不少功率损失。这主要是因为一些水会从水桶里溅洒出来，以及当水桶舀水时，拖拽所产生的摩擦阻力，从而再次降低了效率。此外，在将水排入水槽前，波斯轮的提水高度不得不比必要的高度高出1米甚至更多，这会大大增加扬程，尤其是在低位提水时。传统的木制波斯轮直径也必须相当大，以容纳足够大的收集槽，从而来收集从桶里溅洒出的水；而这反过来也会增大对水槽直径的要求，从而增加了成本。
改进的波斯轮，（Zawaffa 或 Jhallar）
传统的木制波斯轮都装有陶制的装水容器，然而后来，在中国、 印度、 巴基斯坦和埃及，多种全金属的改良型波斯轮问世，而其中也不乏一些被当作商品出售。金属的波斯轮直径可以小很多，这样一来，在将水注入收集槽前，额外的提水高度也能被降低，同时，水槽的直径也可以相应地减小。
波斯轮改良后在叙利亚和埃及盛行 （在那里它被叫做 Zawaffa 或 Jhallar）。这种水轮的水桶在驱动轮内部，也就是说水桶提起水后，将水从位于驱动轮中心附近侧板上的小孔注入收集槽。这将同时减少飞溅和泄漏的损失，并且降低倒水采集渠道上方的额外高度。在罗伯茨和辛格的设计中，现代化金属波斯轮每小时可提水153立方米，提水高度0.75米。这意味着这一现代化的设备效率可达75%，可谓相当不错。
畜力波斯轮
有关畜力波斯轮性能的一些数据︰
| 提水高度 | 排水量 |
|---|---|
| 9米 | 8-10立方米/时 |
| 6米 | 10-12立方米/时 |
| 3米 | 15-17立方米/时 |
| 1.5米 | 20-23立方米/时 |
从以上使用畜力的假设可以得出，如果提水高度适中（比如6米），则效率为50%左右，而高度每上升一些，效率也更高一些，反之则反是。
Contents
适宜条件
长久以来，波斯轮一直被广泛使用，特别是在印度次大陆的北部地区，如今依然如此。而 Noria则曾被广泛使用于中国南部。如今，在亚洲以及中东的某些地区，人们通常都用水力作为驱动力。所以以上这两种设备将会被淘汰，因为他们太陈旧且效率低下，取而代之的是更多的现代机械提水技术。需要指出的是，"波斯轮"一词有时用于描述其他类型的畜力回转式容积泵。
水力驱动的Noria和波斯轮采用相同的工作原理，因此它也需要更大的直径。这限制了它的提水高度，同时也使得设备巨大笨重，造价昂贵。泰国和中国使用的Noria体型较小，提水高度较低，所以它们都很便宜，而越南和叙利亚用的则大得多。现世最大的水轮有一些在叙利亚，其直径超过10米，然而和更现代化的提水系统相比，同一尺寸体型下，它们往往显得十分低效。
建造、操作和维护
组装水轮
水轮的轮子一部分首先由布莱尔实验室组装完成。然后，它们被带到 Mazowe的灌溉渠进行组装。水轮的轮子主要由胶合板和松树梁组成。轮轴是由钢制管制成，通过把托座的直径减少到50毫米，轮轴的直径可减小至75毫米。轮轴是由置于两个砖砌支座上的两个密封的轴承固定的，这两个支座位于运河的河岸。
- 竖立水轮和螺旋管装配。 直径50毫米的聚乙烯管总长约35米，缠绕在泵的两边。这些管子穿过小孔，制成桨。 两个水收集器由直径150毫米的PVC管制成，每条管子长约一米。最内层的线圈的两端通过聚乙烯弯管连接到轮轴。
- 横跨运河。轴承的砖结构支座已经制成。
- 水轮的轮子已就位。请注意这两根管子从线圈进入轴。用交叉的电镀钢将两根管子连接到空心轴的方法并不成功。管道中的细线是很脆弱的，无法承受轮子的重量。我们用一根直径为75毫米的钢制管替代原先的轮轴，并通过近轴承入口点将水导入其中。
我们把一个滚筒安装在运河之上八米高的平台上。来自线圈的水和空气，通过一个简单的水密封装置，从轮轴导入到了垂直管道，再进入到滚筒里。
组装水轮的完整图集：The story of a waterwheel.
参考文献、视频和链接
鸣谢
- 水泵和提水技术的回顾。 自然资源管理部门和粮食及农业组织（粮农组织）环境署。
- 水轮的故事。
翻译：新南威尔士大学翻译专业硕士生 陈力骏 Translated by Lijun Chen, Master of Translation and Interpreting Program, UNSW
