Das Mittelalter

Besonderes Bauwerk: Die Wassermühle

Die frühestens Hilfsmittel, die der Mensch zum Zerreiben von Samen- oder Getreidekörner und anderen Nahrungsmitteln eingesetzt hat, sind wahrscheinlich Steine, die übereinander gerieben wurden. Bereits vor mehr als 30.000 Jahren setzten Höhlenmenschen zum Zerreiben von Pigmenten für Höhlengemälde die weiterentwickelten Mörser und Stößel ein.
Jedoch weitaus leistungsfähiger war die Handmühle, die aus zwei Steinen (mano und matate) besteht. Der flache Stein (mano) weist meist eine ausgehöhlte konkave Form auf, in der die zu reibenden Körner hineingelegt werden. Mit dem runden Stein (matate) wird anschließend das Mahlgut zerrieben, damit es zu Mehl wird. Auch heute finden sich solche Handmühlen in vielen Teilen der Welt.
Vor etwa 2000 Jahren fing der Mensch an, die Naturkraft des Wassers für sich zu nutzen, um die das Korn mahlenden Steine zu drehen.
In der nächsten Entwicklungsstufe finden sich durch Tierkraft angetriebene Mühlen. Der Dreh- oder Läuferstein wird mit einer Deichsel ausgerüstet und in einem immerwährenden Kreislauf dreht das Tier den Läuferstein auf dem Bodenstein und zermahlt dabei das Getreide zwischen den beiden Steinen. Anstelle der Tiere wurden vielfach auch Menschen für diese Arbeit eingesetzt.
Ungefähr 200 BC erscheinen durch Wasser getriebene Mühlen in Ägypten und mit dem ersten Jahrhundert nach Christus wurden diese Wasserräder sowie durch Wasser angetriebene Mühlen in den mediterranen Küstenregionen allgemein genutzt. Man nimmt an, dass diese Technik von den Persern übernommen wurde und sich von West-Anatolien aus im Mittelmeerraum verbreitete. Die Perser selbst haben diese Technologie von den Chinesen übernommen.

Anfangs war noch die horizontale Bauart des Wasserrades bekannt, dass sich dadurch auszeichnete, dass durch das Wasser das waagerechte Paddelrad angetrieben wurde, das wiederum direkt die Spindel, bzw. die Antriebsachse. Jedoch wurde dieses horizontale Wasserrad durch die vertikalen Wasserräder ersetzt.
Der römische Baumeister und Ingenieur Vitruv (1. Jahrhundert BC) gibt in seinem Werk "architectura" erstmalig eine ausführliche technische Beschreibung einer Wassermühle.
Dieser Wassermühlentyp hat die im ganzen Mittelalter bis in die erste Hälfte des 19.Jahrhunderts hinein übliche Form: Kernstück der Wassermühle ist ein vertikal gestelltes Mühlenrad, dessen Drehbewegung über ein Zahnradwinkelgetriebe zum Mahlgang übersetzt wird. Auch wenn die genaue Herkunft des vertikal gestellten Wasserrades noch nicht geklärt werden konnte, so ist die Kombination von vertikalem Wasserrad, Zahnradübersetzung und Drehmühle ohne Zweifel als eine römische Erfindung anzusehen. Damit ist die Grundlage gelegt für alle späteren Wassermühlen, Windmühlen, Tiermühlen und Handmühlen mit Räderwerk
Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Wassermühlen: das mit oberschlächtigem, das mit unterschlächtigem und das mit mittelschlächtigem Wasserrad.

Die Wassermühlen hatten zunächst einen unterschlächtigen Mühlenantrieb. Beim unterschlächtig angetriebenen Wasserrad gibt es einige Nachteile. Einer davon liegt in der Art und Weise wie die Kraft und Energie des Wassers genutzt wird. Das von unten angetriebene Wasserrad hängt im Bach oder Fluss und ist damit von der Kraft des Wassers abhängig, damit das Rad bewegt wird. Zusätzlich zur antreibenden Kraft des Wassers benötigt das von unten angetriebene Rad auch eine größere und konstantere Menge an Wasser und wird folglich sogar wirkungsloser oder sogar unbrauchbar je niedriger der Wasserstand ist. Wegen der Notwendigkeit einer konstanten und ständigen Wasserversorgung, wird häufig das von unten angetriebene Wasserrad in Verbindung mit einem Mühlenteich gefunden.
Das von oben angetriebene Wasserrad andererseits nutzt die antreibende Kraft der Wasserströmung viel besser und ist dadurch weniger abhängig von der Fließgeschwindigkeit des Wassers. Auch kann mit dem von oben betriebenen Wasserrad in einiger Entfernung von der tatsächlichen Wasserquelle (Bach, Fluss) gearbeitet werden. Das Wasser für den Antrieb eines von oben betriebenen Wasserrads wird mittels eines Gerinnes oder eines Rohres herbeigeleitet. Vom Gerinne fällt das Wasser auf die Paddel des Rades und durch die Kraft und das Gewicht des Wassers wird das Rad bewegt.
Als weitere Varianten von vertikalen Wasserrädern gab es zum Beispiel auch mittelschlächtige Mühlenräder bei denen das Wasser in halber Höhe des nicht im Wasser hängenden Mühlrades (auf Höhe der Welle) in die Schaufeln fällt. Manchmal wurden auch kombiniert angetriebene Wasserräder eingesetzt. Z.B. hing das Wasserrad im Bachlauf und zusätzlich erfolgte eine Wasserzufuhr von oben aber nicht vor den Scheitelpunkt des Rades sonder hinter dem Scheitelpunkt auf das Wasserrad geleitet (Wassergewicht dreht in dieselbe Richtung wie die Wasserströmung). Dies sind die rückschlächtigen Wassermühlen.

Die mechanischen Grundregeln, die der Funktion einer Wassermühle zugrunde liegen sind aus Sicht des 20. Jahrhunderts ziemlich einfach. Egal ob oberschlächtig oder unterschlächtig, das Wasser treibt das Rad an, welches die Wasserkraft auf die Getriebewelle überträgt, die die Mühlsteine dreht. Selbstverständlich wurden Wasserräder für mehr Anwendungen eingesetzt als nur Mahlgut (wie z.B. Samen- oder Getreidekörner) zu mahlen. Bereits im 10. Jahrhundert AD lieferten die Wasserräder Energie für Blasebalg und Fallhämmer und bald danach trieben sie auch Holzsägen und Drehbänke an.

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