Su değirmeni

Su değirmeni, hidrolik güç kullanan bir değirmen türüdür. Su değirmeninde, öğütme, yalpalama veya çekiçleme gibi mekanik işlemleri yapmak için su çarkı veya su türbini kullanılmaktadır. Bu tür işlemler, un, ahşap, kâğıt, tekstil ve birçok metal ürün de dahil olmak üzere birçok maddi ürünün üretiminde gereklidir. Su değirmenleri öğütme değirmenleri, hızar, kağıt değirmenleri, tekstil değirmenleri, çekiçli değirmenler, gezici çekiçli değirmenler, haddehaneler ve tel çekme değirmenlerini içerebilir.

Su değirmenlerini sınıflandırmanın ana yollarından biri değirmenin dönüş şekline bakmaktır (dikey veya yatay). Dikey su değirmenleri dişli mekanizması vasıtasıyla dikey bir su çarkı ile beslenirken, yatay su değirmenleri böyle bir mekanizmaya sahip olmayan yatay bir su çarkı ile donatılmıştır. Eski tip su değirmenlerinin daha fazla türü vardır. Bu türler suyun değirmenin neresine çarptığına bağlı olarak belirlenir; altından geçen su ile çalışan değirmen, değirmenin içinden geçen su ile çalışan değirmen, breastshot ve geri tepmeli su çarkı değirmenleri. Su değirmenlerini sınıflandırmanın başka bir yolu da konumlarıyla ilgili temel özelliklere bakmaktır: gelgit değirmenleri gelgit hareketini kullanır; gemi değirmenleri ise gemideki su değirmenleridir.

Su ile çalışan değirmen çarkından bahseden en eski kaynak Bizantiyonlu mühendis Filon'un Pneumatica ve Parasceuastica adlı teknik tezleridir. Britanyalı teknoloji tarihçisi M.J.T. Lewis'e göre, Filon'un bahsettiği su değirmenleri MÖ 3. yüzyıla tarihlenmektedir. Ptolemaios Krallığı'nda çizilmiş Helenistik duvar resminde sakia dişlisinin tamamen gelişmiş olduğu görülmektedir.

Lewis, yatay dönüşlü su değirmeninin ilk MÖ 3. yüzyılın ilk yarısında Bizantion'daki (İstanbul) Yunan kolonileri tarafından yapıldığını, dikey dönüşlü su değirmeninin ise MÖ 240'lı yıllarda İskenderiye'de yapıldığını belirtmektedir.

Romalı mühendis Vitruvius, MÖ 1. yüzyılda ilk kez su değirmeninin teknik detaylarını vermiştir. Aynı zamanda su gücüyle çalışan yoğurma makinelerini de tanımlamıştır.

Selanikli Antipater, MÖ 20 - MS 10 arası bir tarihte üstten su alarak çalışan bir ileri düzey su değirmeninden bahsetmiştir. Tahıl öğütmede kullanılan bu makineyi insan gücünü azalttığı için övmüştür.

Romalı ansiklopedici Büyük Plinius, Naturalis Historia adlı eserinde su gücüyle çalıştırılan çekicin İtalya'nın çoğu bölgesinde kullanıldığını yazmıştır. Roma'nın Suriye eyaletindeki Antakya antik kentinde MS 74'e tarihlenen bir dinkleme makinesi bulunmuştur.

MS 2. yüzyıla tarihlenen Güney Fransa'daki Barbegal Değirmenler Kompleksi, "antik dünyadaki en kuvvetli mekanik güç" olarak tanımlanmıştır. Üstten su alarak çalışan 16 değirmenden oluşan kompleks, 4 un değirmeni gücüne eşitti. Günde 4.5 ton un öğüten değirmen kompleksi, o dönemde Arles'te yaşayan 12.500 kişiye yetecek ekmeğin üretilmesini sağlıyordu. Benzer bir su değirmeni kompleksi Roma'daki Janiculum tepesinde de bulunmaktaydı. Roma halkının un ihtiyacını gideren kompleks, İmparator Aurelianus tarafından Aurelianus Surları'na dahil edilecek kadar önemli görülmüştür.

MS 3. yüzyıla tarihlenen Hierapolis'teki taş değirmeni krank ve biyel kolunun birlikte kullanıldığı ilk mekanizmadır. Efes ve Ceraş'ta bulunan taş değirmenleri MS 6. yüzyıla tarihlenmektedir. Ausonius'un MS 4. yüzyılda yazdığı edebi metinlere göre, su gücüyle çalışan mermer testereler kullanılmaktaydı. Bu testereler günümüzde Almanya sınırlarında kalan Moselle Nehri'nin suyunu kullanmaktaydı. Anadolu'da yaşayan Hristiyan aziz Nissalı Gregor da Roma İmparatorluğu'nun birçok yerinde su gücünün farklı şekillere kullanıldığını belirtmiştir.

MS 3. yüzyılın sonları veya MS 4. yüzyılın başlarında tarihlenen, bilinen en eski türbinle çalışan değirmen ise Roma'nın Afrika eyaletinin Tunus şehrinde bulunmuştur.

Büyük Plinius'a göre su değirmenleri o dönemde genellikle tahıldan un elde etmek için kullanılıyordu. Bununla beraber dinkleme ve mermer şekillendirme gibi endüstriyel kullanımları da mevcuttu.

Su çarkı Çin'de MS 30'lu yıllardan sonra bulunmuştur. O dönemde su çarkları demir döküm ve astronomik gözlemler (Zhang Heng'in yaptığı su saatli gözlem cihazı) yapmak için kullanılmaktaydı. Her ne kadar Britanyalı sinolog ve kimyager Joseph Needham su değirmenlerinin MS 1. yüzyılda Çin'de kullanıldığını söylediyse de, MS 5. yüzyıla kadar Çin'de su değirmenlerinin kullanıldığını belirten yazılı kaynak bulunmamıştır. MS 488 yılında Çinli matematikçi ve mühendis Zu Chongzhi, İmparator Wu tarafından belgelenen Çin'deki ilk su değirmenini yapmıştır.