揭秘全球第一家水厂中独特的液压系统

   机械小金        



法国南部的Barbegal水厂是一座独特的建筑群,其历史可以追溯到公元2世纪。众所周知,这是欧洲第一次尝试以工业规模建造综合机械。该建筑群是在罗马帝国鼎盛时期创建的。但是,人们对技术的进步知之甚少,特别是在液压领域,以及当时的知识传播。来自美因茨约翰内斯·古腾堡大学(JGU)的Cees Passchier教授领导的一组科学家现已获得有关Barbegal水厂供水的构造和原理的新知识。研究结果发表在《科学报告》上。


一个由两排平行的总共16个水车组成的工厂


水车是不依赖人类或动物肌肉力量的第一批能源之一。在罗马帝国,他们被用来做面粉、锯石头和木头。作为欧洲历史上最早的工业园区之一,Barbegal水车厂是当时发展的杰出典范。该工厂综合体由16个水车组成,每个水车平行排列8个轮子,由中心建筑隔开,并由一个导水管供给。该建筑群的上部被毁,木结构的痕迹也没有被保存,这就是为什么砂轮的类型及其工作方式长期以来仍是一个谜。


然而,水流在木制构件上形成的碳酸盐沉积仍然存在。这些文物被保存在阿尔勒考古博物馆,直到最近才被仔细检查。研究人员发现了一个不同寻常的肘形水槽的痕迹,这一定是磨坊建筑的一部分。Cees Passchier教授说:“我们将对水池的测量和水力计算结合起来,能够表明,这个肘形碎片所在的水槽很可能为复杂盆地下部的磨轮提供了水。这个水槽的形状是其他水磨所没有的,无论是罗马还是更近的时代。因此,我们很困惑,水槽为什么会设计成这样,它的用途是什么。”


肘形水槽是Barbegal工厂的独特改型


乍一看,研究小组发现这样的水槽是不必要的,甚至是不利的,因为它缩短了水落在磨轮上的高度。Passchier解释说:“但是,我们的计算表明,奇怪形状的水槽是Barbegal工厂的独特改型,碳酸盐沉积物在肘形槽中的分布表明,碳酸盐沉积物相对于水流方向略向后倾斜。这在水槽的第一个陡峭的分支中产生了最大的流量,同时向磨轮的喷水获得了正确的角度和速度。在带有小水盆的复杂磨机系统中,这种独特的解决方案比使用传统的直水道更有效。“这向我们展示了建造该建筑群的罗马工程师的独创性。”


“另一个发现是,水槽的木材可能是用机械的水力锯切割的,这可能是最早记载的机械木锯,这再次证明了古代的工业活动。”这项研究是由地质学、地球化学、水力学、树木年代学和考古学等多学科专家组成的团队进行的。


古代水力结构上形成的碳酸盐沉积物是研究人员进行考古重建的重要工具。在一个较早的项目中,由Cees Passchier教授领导的团队证明了来自Barbegal面粉厂的面粉可能被用来制造船用饼干。JGU地球科学研究所构造物理与结构地质学教授Passchier补充说:“碳酸盐矿床使我们对罗马技术人员的技能有了极为令人兴奋的见解,而这可被视为我们现代文明的前身。”

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