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Wasser|rad,

 

die älteste Wasserkraftmaschine, bestehend aus einem am Umfang mit Zellen oder Schaufeln besetzten, sich meist in senkrechter Ebene drehenden Laufrad. Nach der Art des Wasserzulaufs unterscheidet man als Hauptformen oberschlächtige (Zulauf unmittelbar hinter dem höchsten Punkt des Rades) und unterschlächtige Räder (Zulauf auf der Unterseite). Bei oberschlächtigen Wasserrädern wird das Wasser durch das Oberwassergerinne in die Zellen oder zwischen die Schaufeln geleitet. Das Wasserrad nutzt nun das in den einzelnen Kammern enthaltene Wassergewicht, um am Hebelarm des Kammerradius ein Drehmoment zu erzeugen. Der Raddurchmesser bestimmt die einstufig nutzbare Fallhöhe. Bei größerer Fallhöhe eignet sich eine kaskadenartige Anordnung mehrerer Räder (z. B. früher im Erzbergbau). Beim Kehrrad wird das Laufrad vom Wasser zweimal beaufschlagt, indem das Wasser durch den Schaufelkranz zuerst von außen nach innen und anschließend von innen nach außen geleitet wird. Bei unterschlächtigen Wasserrädern wird v. a. die Strömungsenergie des zufließenden Wassers genutzt. - Vorteile des Wasserrads: einfache Bauweise, unempfindlicher Betrieb, Wirkungsgrad bis 75 %; Nachteile: großes Gewicht und Bauvolumen, niedrige Drehzahlen, damit kleine Leistungen.

 

Geschichtliches:

 

Im alten Ägypten und Mesopotamien waren nur Räderschöpfwerke bekannt, die durch ein von einem Zugtier im Kreis gezogenes horizontales Antriebsrad bewegt wurden. Eine erste Aufzeichnung über die mechanische Nutzung von Wasserkraft ist durch Philon von Byzanz um 260 v. Chr. überliefert, dem ober- und unterschlächtige Wasserrad für den Antrieb von Schöpfeimerwerken bekannt waren. Um 65 v. Chr. wird von Lukrez ein von einem Wasserrad angetriebenes Schöpfeimerwerk erwähnt. Mithridates VI. Eupator ließ um 90 v. Chr. in Kleinasien eine von einem Wasserrad angetriebene Getreidemühle errichten. Um 25 v. Chr. beschrieb Vitruv Getreidemühlen mit unterschlächtigen Wasserrädern. Spätestens zur römischen Kaiserzeit kamen die Norias auf, Schiffsmühlen sind in Rom für 536 n. Chr. belegt. In Rom sowie in China waren auch horizontal angeordnete Wasserräder in Gebrauch.

 

Im Mittelalter verbreitete sich das Wasserrad seit dem 9./10. Jahrhundert rasch, zunächst als Antrieb für Mahl- und Schöpfwerke, nach der Erfindung der Daumen- oder Nockenwelle im 10./11. Jahrhundert, durch die drehende Bewegungen in hin- und hergehende umgewandelt werden konnten, auch für Walkereien, Sägewerke, Blasebälge und Eisenhämmer. Zunächst verwendete man das unterschlächtige Wasserrad; das oberschlächtige trat, von einigen Vorläufern abgesehen, im 14./15. Jahrhundert auf. Nach dem Aufkommen der Wasserturbinen im 19. Jahrhundert verloren die Wasserräder immer mehr an Bedeutung.

 

Literatur:

 

Wilhelm Müller: Die Wasserräder. Berechnung, Konstruktion u. Wirkungsgrad (²1939, Nachdr. 1991);

 R. Suppan: Mühlen, Bäche, W. Gesch. u. Funktion der wasserbetriebenen Mühlen (Graz 1995).