Нория

Нория — это гидротехническое устройство, предназначенное для подъёма воды из водоёма (реки, канала, озера) на более высокий уровень с помощью ковшей или черпаков, закреплённых на вращающемся колесе. Нория относится к классу водоподъёмных машин, работающих за счёт энергии потока воды или мускульной силы животных, и является одним из древнейших изобретений человечества, известным со времён античности. В отличие от архимедова винта, нория использует принцип вращающегося колеса с ёмкостями, которые зачерпывают воду и сбрасывают её в жёлоб или акведук при достижении верхней точки.

История

Древний мир

Первые упоминания о нориях относятся к Древнему Египту и Месопотамии, где их применяли для орошения полей в долинах Нила, Тигра и Евфрата. Археологические находки свидетельствуют, что в Египте использовались примитивные водоподъёмные колёса, приводимые в движение течением реки, уже в III тысячелетии до н. э. Однако наиболее ранние письменные описания норий встречаются в трудах древнегреческих инженеров, таких как Филон Византийский (III век до н. э.) и Витрувий (I век до н. э.). Витрувий в трактате «Десять книг об архитектуре» подробно описал конструкцию водяного колеса с ковшами, которое он называл «тимпаном».

Античность и Средневековье

В Древнем Риме нории широко использовались для водоснабжения городов и орошения сельскохозяйственных угодий. Например, в римской провинции Испания сохранились остатки норий на реке Гвадалквивир. В Средние века технология получила развитие в арабском мире, где инженеры усовершенствовали конструкцию, добавив зубчатые передачи для увеличения высоты подъёма воды. Знаменитые нории в сирийском городе Хама (XIII век) достигали диаметра 20 метров и поднимали воду на высоту до 10 метров. В Европе нории оставались распространёнными вплоть до XVIII века, особенно в Нидерландах, где их применяли для осушения земель.

Россия

На территории России нории были известны с древнерусских времён, однако широкое распространение получили в XVIII–XIX веках, особенно в южных губерниях, где требовалось орошение засушливых земель. В Поволжье и на Дону нории использовались для подъёма воды из рек в оросительные каналы. В конце XIX века с развитием паровых и электрических насосов нории постепенно вышли из употребления, но в некоторых регионах (например, в Средней Азии) они эксплуатировались до середины XX века.

Устройство и принцип действия

Конструкция

Основными элементами нории являются:

• Колесо — деревянная или металлическая конструкция, укреплённая на горизонтальной оси. Колесо может быть как цельнодеревянным, так и составным, с ободом и спицами.
• Ковши (черпаки) — ёмкости, закреплённые по окружности колеса. В древности их изготавливали из дерева, глины или обожжённой керамики; в более поздних конструкциях — из металла.
• Ось и опоры — ось колеса опирается на подшипники или деревянные подпятники, установленные на берегу или на специальной платформе.
• Жёлоб или лоток — устройство для отвода воды, расположенное в верхней части колеса. Вода, выливаясь из ковшей, попадает в жёлоб и направляется к потребителю.
• Привод — механизм, обеспечивающий вращение колеса. В зависимости от типа привода нории делятся на гидравлические (использующие энергию потока) и мускульные (с помощью животных или людей).

Принцип работы

Вращающееся колесо частично погружено в воду. При движении ковши, расположенные на ободе, зачерпывают воду из водоёма. Поднимаясь вверх, ковши удерживают воду за счёт силы тяжести и центробежной силы. В верхней точке ковш опрокидывается, и вода выливается в приёмный жёлоб. После этого пустой ковш опускается вниз, и цикл повторяется. Высота подъёма воды зависит от диаметра колеса: чем больше диаметр, тем выше можно поднять воду. Однако на практике диаметр норий редко превышал 20 метров из-за ограничений прочности материалов.

Классификация

По источнику энергии

1. Гидравлические нории — приводятся в движение течением реки. Колесо устанавливается поперёк потока, и лопатки на его ободе (или сами ковши) воспринимают давление воды, заставляя колесо вращаться. Это наиболее древний и экономичный тип.
2. Мускульные нории — вращаются с помощью тягловых животных (лошадей, волов, ослов) или людей. Животные ходят по кругу, вращая вал через зубчатую передачу. Такие нории применялись там, где отсутствовало быстрое течение.
3. Ветряные нории — используют энергию ветра, передаваемую через ветряное колесо. Этот тип был менее распространён из-за непостоянства ветра.

По способу забора воды

• С нижним забором — колесо частично погружено в воду, и ковши зачерпывают её непосредственно из потока.
• С верхним забором — вода подаётся на колесо сверху (например, из канала), и ковши захватывают её при вращении. Такой тип встречается реже.

По конструкции колеса

• Открытые нории — колесо имеет спицы и обод, ковши крепятся снаружи.
• Закрытые нории — колесо выполнено в виде барабана с внутренними перегородками, образующими камеры. Вода затекает внутрь через отверстия и выливается при вращении.

Применение

Орошение

Основное назначение норий — подача воды для полива сельскохозяйственных культур. В засушливых регионах Ближнего Востока, Северной Африки, Центральной Азии и юга России нории обеспечивали водой поля, сады и виноградники. В некоторых местах (например, в Сирии) сохранились исторические нории, которые используются до сих пор.

Водоснабжение

В древних городах нории применялись для подачи воды в общественные фонтаны, бани и жилые дома. Например, в римском городе Помпеи сохранились остатки водоподъёмного колеса, которое снабжало водой термы.

Осушение

В Нидерландах и других низменных регионах нории использовались для откачки воды из осушенных земель (польдеров). В сочетании с ветряными мельницами они позволяли поддерживать уровень грунтовых вод ниже поверхности.

Промышленное применение

В XIX веке нории иногда применялись на рудниках для подъёма воды из шахт, однако с появлением паровых насосов эта практика прекратилась.

Интересные факты

• Самая большая нория в мире находится в сирийском городе Хама. Её диаметр составляет около 20 метров, а возраст превышает 700 лет. Нории Хамы являются объектом Всемирного наследия ЮНЕСКО.
• В Древнем Риме нории иногда называли «тимпаном» (от греч. tympanon — барабан), что отражало их цилиндрическую форму.
• В России нории были известны под названием «водяные колёса» или «черпальные колёса», а в народе их часто называли «жерновами» из-за внешнего сходства с мельничными колёсами.
• В некоторых регионах Индии и Пакистана нории (местное название «персидское колесо») используются до сих пор, преимущественно в отдалённых сельских районах.

Критика и ограничения

Несмотря на простоту и надёжность, нории имеют ряд недостатков:

• Низкий КПД (обычно 20–30%) из-за потерь на трение и неполного заполнения ковшей.
• Ограниченная высота подъёма (обычно не более 10–15 метров), что делает их непригодными для глубоких водоёмов.
• Зависимость от естественного течения реки или мускульной силы, что ограничивает производительность.
• Износ деревянных деталей под воздействием воды и гниения.

С развитием гидротехники в XX веке нории были практически полностью вытеснены центробежными и поршневыми насосами, которые обеспечивают более высокую эффективность и гибкость в эксплуатации.

Источники

• Витрувий. «Десять книг об архитектуре». Книга X, глава 4.
• Белл, Дж. «История водяных колёс». Лондон, 1843.
• Соколов, А. А. «Гидротехнические сооружения». Москва, 1954.
• ЮНЕСКО. «Нории Хамы». Список всемирного наследия, 2006.
• Энциклопедия «Британника». Статья «Noria».