Кіріспе

Ағынды немесе құйған судың энергиясын пайдалы энергия түрлеріне айналдыратын машина – су доңғалағы. Су доңғалағы – ағынды немесе құйған судың энергиясын пайдалы энергия түрлеріне айналдыратын машина, көбінесе су диірменінде қолданылады. Су дөңгелегі дөңгелек түрінде болады (әдетте ағаштан немесе металдан жасалған), оның сыртқы жиегіне бірнеше қанаттар немесе шомыштар орналастырылған. Су дөңгелектері 20 ғасырға дейін коммерциялық мақсатта қолданылып келді, бірақ қазір кеңінен қолданылмайды. Олардың қолданылуына ұн тарту, ағаштан қағаз жасау үшін целлюлоза өндіру, балқытылған темірді соғу, машинамен өңдеу, кенді ұсақтау және мата өндірісінде қолданылатын талшықты ұрып алу кіреді. Кейбір су дөңгелектері өзенге тоған салу арқылы пайда болатын су қоймасынан су алады. Су дөңгелегіне немесе одан ағып жатқан су арнасы диірмен арнасы деп аталады. Суды диірменге жеткізетін арна бас арнасы, ал диірменнен шыққаннан кейін суды алып жүретін арна құйрық арнасы деп аталады. Су доңғалақтары ежелгі гректер, римдіктер, қытайлар және үндістердің ежелгі өркениеттерінде ауыл шаруашылығы және металлургия сияқты түрлі мақсаттарда қолданылған. Су доңғалақтары классикалық дәуірден кейінгі кезеңде де қолданыла берді, мысалы, ортағасырлық Еуропа мен Исламның алтын ғасырында, сондай-ақ басқа да жерлерде. 18 ғасырдың ортасынан соңына қарай Джон Смитонның су доңғалағын ғылыми зерттеуі тиімділіктің айтарлықтай артуына әкеліп, өнеркәсіптік революцияға қажетті қуатты қамтамасыз етті. Су доңғалақтары Беноа Фурнейронның 1827 жылы жасаған алғашқы моделінен бастап, кішкентай, арзан және тиімді турбинамен алмастырыла бастады. Су доңғалақтарының түрлеріне кері соққы (қайта соққы), үстіне соққы, бүйірлік соққы, астына соққы және ағынды дөңгелектер жатады. Астына соққы термині судың дөңгелектің астынан өтетін кез келген дөңгелекке қатысты қолданылуы мүмкін, бірақ көбінесе судың дөңгелектің төменгі жағынан кіретінін білдіреді. Үстіне соққы және кері соққы дөңгелектері әдетте қол жетімді биіктік айырмашылығы бірнеше метрден асатын жерлерде қолданылады. Бүйірлік соққы дөңгелектері орташа биіктіктегі үлкен ағымдарға көбірек сәйкес келеді. Астына соққы және ағынды дөңгелектері аз немесе мүлдем биіктік айырмашылығы жоқ үлкен ағымдарды пайдаланады. Көбінесе суды және энергияны қажет болғанша сақтауға арналған су қоймасымен байланысты болады. Үлкен биіктік бірдей мөлшердегі су үшін көбірек гравитациялық потенциалдық энергияны сақтайды, сондықтан үстіне соққы және кері соққы дөңгелектерінің су қоймалары бүйірлік соққы дөңгелектеріне қарағанда кішірек болады. Үстіне соққы және кері соққы су дөңгелектері, көбінесе кішкентай су қоймасымен бірге, биіктік айырмашылығы 500 метрден асатын кішкентай өзендерде қолдануға жарамды. Бүйірлік соққы және астына соққы дөңгелектерін өзендерде немесе үлкен су қоймалары бар үлкен көлемді ағындарда қолдануға болады.

Тік ось

Тік осьті көлденең дөңгелек. Көбінесе ванна дөңгелегі, скандинавиялық диірмен немесе грек диірмені деп аталатын көлденең дөңгелек – қазіргі турбинаның қарапайым және тиімсіз түрі. Дегенмен, егер ол қажетті қуатты бере алса, тиімділік маңыздырақ болмайды. Ол әдетте диірмен ғимаратының жұмыс еденінен төмен орнатылады. Су ағыны су дөңгелегінің қалақтарына бағытталады, осының нәтижесінде дөңгелек айналады. Бұл әдетте беріліссіз қарапайым жүйе, сондықтан су дөңгелегінің тік осьі диірменнің жетек осі ретінде қолданылады.

Ағын

Ағынды дөңгелектер. Қазіргі заманғы дөңгелектердің тиімділігі жоғарырақ. Ағынды дөңгелектер су деңгейінің айырмасынан (бастың биіктігінен) ешқандай артықшылықты немесе аз артықшылықты ғана алады. Жүзбелі платформаға орнатылған ағынды дөңгелектер көбінесе "жамбас дөңгелектері" деп аталады, ал мұндай диірмендер "кеме диірмендері" деп танылады. Оларды кейде көпiрлерден кейiн, көпiр тіректері ағын шектеп, су ағысының жылдамдығын арттыратын жерге орнататын. Тарихи тұрғыдан алғанда, бұл дөңгелектер тиімсіз болған, бірақ XVIII ғасырда олардың тиімділігін арттыру бойынша маңызды жетістіктерге қол жеткізілді.

Арқаға ұшыраған дөңгелек

Арқадан шашылатын дөңгелек (кейде "pitchback" деп те аталады) – судың дөңгелектің ең жоғарғы нүктесіне жеткенге дейін құйылатын артық су ағызу дөңгелегінің бір түрі. Көп жағдайда, оның артықшылығы – дөңгелектің төменгі бөлігі құйрық арнасындағы сумен бір бағытта қозғалады, бұл оны тиімдірек етеді. Сонымен қатар, су тасқыны кезінде, су деңгейі дөңгелектің төменгі бөлігін жаба алатын жағдайда, ол артық су ағызу дөңгелегінен жақсы жұмыс істейді. Дөңгелектің шұңқырындағы су дөңгелектің биіктігіне дейін көтерілгенше айналуын жалғастырады. Бұл техника ағыны күрт өзгеретін өзендерге ерекше қолайлы және құйрық арнасының мөлшерін, күрделілігін және демек, құнын азайтады. Арқадан шашылатын дөңгелектің айналу бағыты бүйірден шашылатын дөңгелектің бағытына ұқсас, бірақ қалған жағынан ол артық су ағызу дөңгелегіне өте ұқсас. Төмендегі суретті қараңыз.

Ашықтық және кері шегіну

Кейбір дөңгелектер жоғары жағынан артық су алады, ал төменгі жағынан кері су алады, осылайша екі типтің де артықшылықтарын біріктіруге мүмкіндік береді. Суретте Ұлыбританияның Девон аймағындағы Финч құю зауытындағы мысал көрсетілген. Су арнасы – жоғары орналасқан ағаш конструкция, ал сол жақтағы тармақ дөңгелекке су жеткізеді. Су дөңгелектің астынан өзенге қайта ағылады.

Қайталанатын

Арқаға / артқа апаратын дөңгелектің ерекше түрі – кері айналатын су дөңгелегі. Онда қарама-қарсы бағытта жұмыс істейтін екі жиынтық қанат немесе шомылу қаптары болады, осылайша судың қай жағына бағытталғанына қарай ол екі бағытта да айналуы мүмкін. Кері айналатын дөңгелектер кен өндіру саласында кен тасымалдаудың әртүрлі құралдарын қоздыру үшін қолданылған. Дөңгелектің айналу бағытын өзгерту арқылы кенді барабандармен немесе себеттермен шахтаға көтеріп немесе көлбеу жазықтыққа түсіруге болады. Әдетте, дөңгелектің білігінде кабель барабаны немесе тізбекті себет орналасқан. Дөңгелекті тоқтату үшін тежегіш құрылғысы болуы қажет (тежегіш дөңгелек деп аталады). Кері айналатын су дөңгелегінің ең ежелгі суреті Георгиус Агриколаның 1556 жылғы суреті болып табылады.

Тарих

Барлық машиналардағыдай, су көтеру құрылғыларында айналмалы қозғалыс, тербелмелі қозғалысқа қарағанда тиімдірек. Қуат көзі тұрғысынан, су дөңгелектерін адам немесе жануар күшімен, немесе су ағынының өзімен айналдыруға болады. Су дөңгелектері екі негізгі конструкцияда келеді: тік немесе көлденең осьпен жабдықталған. Көлденең осьті типті, судың дөңгелек қанатшаларына қай жерден тигеніне қарай, үстінен, бүйірінен және астынан соққы беретін дөңгелектерге бөлуге болады. Су дөңгелектерінің екі негізгі функциясы тарихи тұрғыдан суару үшін су көтеру және ұнтақтау, әсіресе астық ұнтақтау болды. Көлденең осьті диірмендерде қуат беру үшін тісті доңғалақтар жүйесі қажет, ал тік осьті диірмендерге мұндай жүйе қажет емес.

Ерте ортағасырлық Еуропа

Ежелгі су доңғалағы технологиясы ерте ортағасырлық кезеңде де тоқтамай жалғасты, онда заң кодекстері, монастырь жарғылары, сондай-ақ агиография сияқты жаңа құжаттамалық жанрлардың пайда болуы су диірмендері мен доңғалақтар туралы мәліметтердің күрт өсуімен бірге болды. Ең алғашқы тік доңғалақ 6 ғасырдағы Ирландияның Уотерфорд қаласына жақын орналасқан Киллотераннан табылды, ал осы типтегі диірменнің алғашқы көлденең доңғалағы Ирландияның Кіші аралынан (шамамен 630 ж.) шыққан. Норд немесе грек диірмендерінде қолданылған ең көне көлденең доңғалақтар 636 жылға таман Ирландияның Балликиллинен қазылып алынған. Өте үлкен су доңғалағының ерте мысалы – Испанияның Арагон аймағындағы цистерциандық монастырь, Реал Монастерио де Нуэстра Сенора де Руэдадағы XIII ғасырдың басында салынған, әлі күнге дейін сақталған доңғалақ. Астық ұнтақтау диірмендері (дән үшін) ең көп таралғаны болса, арақ ұнтақтау диірмендері, тоқыма ұнтақтау диірмендері және көптеген еңбекті қажет ететін жұмыстарды атқаруға арналған диірмендер де болды. Су доңғалағы өнеркәсіптік революция кезеңіне дейін бу машинасымен бәсекелесе алды. 8-10 ғасырларда Испанияға бірнеше суару технологиялары әкелінді, осылайша Еуропаға таныстырылды. Солардың бірі – Нория, ол негізінен су көтеруге арналған шеттеріне қаптар орнатылған доңғалақ. Бұл мақалада кейін айтылатын су астындағы доңғалаққа ұқсас. Ол шаруаларға су диірмендерін тиімдірек пайдалануға мүмкіндік берді. Томас Гликтың «Ортағасырлық Валенсиядағы суару және қоғам» кітабында айтылғандай, Нория, мүмкін, Персияның бір жерінен шыққан. Бұл технологияны Испанияға римдіктерден алған арабтар әкелгенге дейін ғасырлар бойы қолданылып келген. Осылайша, Иберия түбегіндегі Норияның таралуы «тұрақты исламдық қоныс аумағына сәйкес келеді». Бұл технология шаруалардың өміріне зор әсер етті. Нория салыстырмалы түрде арзан құрылысқа ие. Осылайша, ол еуропалық шаруаларға жерді тиімді өңдеуге мүмкіндік берді. Испандықтармен бірге бұл технология Мексика мен Оңтүстік Америкадағы жаңа әлемге тарады.

1086 ж. ағылшын диірмендерінің Domesday тізімі

Нормандиялық Вильгельм шақырған жиналыс, көбінесе "Домсдей" немесе Сот күнінің тізімі деп аталады, Англиядағы барлық салық салынатын мүліктің тізімін жасады, оған үш мыңдай әртүрлі жерге орналасқан алты мыңнан астам диірмен кірді, бұл өткен ғасырдағы жүзден аспайтын сандық көрсеткіштен көп еді. Үлкен су көлемдері мен кішкентай сарқырамалар үшін су асты дөңгелегі қолданылған, себебі ол осындай жағдайларға жақсы бейімделген және салынуы арзан болған. Осы су көздерінің жеткілікті болуы кезінде тиімділік мәселесі маңызды болған жоқ. 18 ғасырға келгенде, қуатқа деген сұраныстың артуы және сулы жерлердің шектелуіне байланысты тиімділік схемасына көбірек мән берілді. Су дөңгелектері қалалардың, әсіресе каналдардың салынуына әсер етті. Осы ерте кезеңде дамыған техникалар, мысалы, өзендерді тоқтату және каналдар салу, Еуропаны гидравликалық бағытта дамытуға баулыды, мысалы, сумен жабдықтау және суару технологиялары дөңгелектің қуат беру мүмкіндігін арттыру үшін біріктірілді. Бұл феодалдық мемлекеттің өсіп келе жатқан қажеттіліктерін қанағаттандыратын үлкен технологиялық жаңарулардың болғанын көрсетеді.

Су доңғалағының қолданылуы

Су диірмендері астық ұнтақтауға, нанға қамыр, сыраға мальта немесе қайнатпаға жуан ұн дайындауға қолданылды. Дөңгелек балғалы диірмендерге жұмыс істеу үшін пайдаланылды. Бір түрі – мата тоқуға арналған толықтау диірмендері. Соққылы балға темірді өңдеуге, одан пайдалы нысандар жасауға қолданылды, бұл жұмыс көбінесе көп еңбекті қажет ететін. Су дөңгелегі қағаз жасауда да қолданылып, материалды целлюлозаға айналдырды. 13 ғасырда Еуропа бойынша балғамен соғылатын су диірмендері ертедегі болат өндірісінің тиімділігін арттырды. Оқ-дәріні игерумен қатар, су энергиясы 15 ғасырдан бастап Еуропа елдерін әлемдік әскери жетекшілікке шығарды.

17 және 18 ғасырлардағы Еуропа

Теміршілер 18 ғасырға дейінгі Еуропада су дөңгелектеріндегі импульс және салмақ деп аталатын екі күштің айырмасын анықтаған. 16 ғасырдың ауыл шаруашылығы жазушысы Фицгерберт: «Дөңгелекті судың салмағымен де, күшімен де итеруге болады» деп жазған. Леонардо да Винчи де су күшін талқылап, «Судың соққысы салмақ емес, салмақтың күшін ояту арқылы, оның өзіндік күшіне шамалас қуатты тудырады» деп көрсеткен. Дегенмен, салмақ пен импульс екі күштің артықшылықтары мен кемшіліктері туралы түсініксіздік сақталды және салмақтың жоғары тиімділігі толыққанды түсініксіз болды. 1750 жылға дейін қай күш басым екені белгісіз болды және екі күштің де бір-біріне теңдей әсер ететіні жиі түсінілді. Су дөңгелегі табиғат заңдары, әсіресе күш заңдары туралы сұрақтар тудырды. Эвангелиста Торричеллидің су дөңгелектері жөніндегі еңбегі Галилейдің құлайтын денелер туралы зерттеулерін пайдаланды, оған сәйкес, судың басынан тесіктен ағып шыққан жылдамдығы, сол биіктіктен еркін құлаған су тамшысының жылдамдығымен бірдей.

Өнеркәсіптік Еуропа

Су доңғалағы Ұлыбританиядағы индустрияландырудың алғашқы кезеңдерінің қозғаушы күші болды. Сумен жұмыс істейтін поршеньді құрылғылар соққылы балғаларда және домна пештерінің үрлегіштерінде қолданылды. Ричард Аркрайттың сулы тізбегі (water frame) су доңғалағымен қозғалды. Ұлыбританияда салынған ең қуатты су доңғалағы – Манчестер маңындағы 100 ат күші бар Quarry Bank Mill су доңғалағы болды. Ол 1904 жылы тоқтатылып, бірнеше турбинамен алмастырылды. Қазір ол қайта қалпына келтіріліп, жұртшылыққа ашық музей ретінде жұмыс істейді. Ұлыбританияның құрлық бөлігіндегі ең үлкен жұмыс істейтін су доңғалағының диаметрі белгілі және оны Каернарфон қаласындағы De Winton компаниясы салған. Ол Солтүстік Уэльстегі Лланберис қаласында орналасқан Ұлттық тақта музейінің Dinorwic шеберханасында орналасқан. Әлемдегі ең үлкен жұмыс істейтін су доңғалағы – Лакси доңғалағы (сонымен қатар Лейди Изабелла деп те аталады), Мэн аралындағы Лакси ауылында орналасқан. Оның диаметрі 72 фут (22 метр), ені 6 фут (2 метр) және Manx National Heritage ұйымымен күтіліп келеді. Өнеркәсіптік революция кезінде, 19 ғасырдың бірінші жартысында инженерлер жақсырақ дөңгелектерді жобалауға кірісті. 1823 жылы Жан Виктор Понселе өте тиімді төменгі ағынды (undershot) дөңгелек дизайнын ойлап тапты, ол өте төмен қысымда жұмыс істей алатын, коммерцияландырылып, 1830 жылдардың соңына қарай танымал болды. Кейіннен Sagebien доңғалағы сияқты басқа да жобалар пайда болды. Осы кезде Клод Бурден түбегейлі жаңа машинаны жасап шығарды, оны турбина деп атады, ал оның шәкірті Бенуа Фурнейрон 1830 жылдары алғашқы коммерциялық турбинаны жобалады. Су турбиналарының дамуы су доңғалақтарының танымалдылығының төмендеуіне әкелді. Турбиналардың басты артықшылығы – олардың қысымды пайдалану қабілеті турбинаның диаметрінен әлдеқайда жоғары, ал су доңғалағы диаметрінен артық қысымды тиімді пайдалана алмайды. Су доңғалақтарынан қазіргі турбиналарға көшу шамамен жүз жылға созылды.

Солтүстік Америка

Су дөңгелектері Америка Құрама Штаттарының даму кезінде пилорамаларды, астық ұнтақтау тірмендерін және басқа да мақсаттар үшін қолданылды. 1922 жылы Колорадо штатындағы Маккойда салынған, диаметрі 12 метрлік су дөңгелегі – Колорадо өзенінен суаруға арналған суды көтерген көптеген дөңгелектердің сақталған бір мысалы. Екі маңызды жетістік – аспалы дөңгелектер және шеттік беріліс. Аспалы дөңгелектер велосипед дөңгелегі сияқты құрылған, олардың шеті ступицадан кернеумен ұсталады, бұл бұрынғы конструкциядағы ауыр спицалардың қысылуына қарағанда үлкен әрі жеңіл дөңгелектерге әкелді. Шеттік беріліс дөңгелектің шетіне немесе қаптамасына тісті дөңгелек орнатуды қамтыды. Кішкентай тісті дөңгелек шеттік дөңгелекпен байланысып, тәуелсіз желілік білік арқылы тірменге қуатты жеткізді. Бұл осьқа түсетін айналмалы жүктемені азайтты, осылайша оны жеңілдетуге және қуат беру жүйесін орналастыруда көбірек икемділікке мүмкіндік берді. Білік айналуы дөңгелек айналуынан жоғары болды, бұл қуатты аз жоғалтуға әкелді. Томас Хьюз бастама көтерген және Уильям Армстронг Фейрберн жетілдірген осы дизайнның мысалын Портленд бассейні каналы қоймасындағы 1849 жылғы қалпына келтірілген дөңгелекте көруге болады. Сонымен қатар, Американың Солтүстік-Батысы мен Аляскада қолданылған балық дөңгелектері де өзендердің ағысынан шабақты көтеруге пайдаланылды.

Австралия

Австралияның климаты салыстырмалы түрде құрғақ, бірақ су ресурстары жеткілікті болған жерлерде 19 ғасырда су доңғалақтары салынды. Олар тісті ара зауыттарын, ұн тарту фабрикаларын және алтынды бар кенді ұнтақтауға арналған машиналарды іске қосу үшін қолданылды. Алтын өндіруде қолданылған су доңғалақтарының айқын мысалдары – Чьютонның жанындағы үлкен Гарфилд су доңғалағы (айналасында кем дегенде жеті су доңғалағы болған) және Аделонг шарлауындағы екі су доңғалағы; екі орында да кейбір қалдықтары сақталған. Вальхалладағы кен өңдеу аймағында кем дегенде екі су доңғалағы болған, олардың бірі Порт-Альберттен өз орнына дейін дөңгелектеліп жеткізілген, бұл үшін жаңа троллейлік құрылғы қолданылып, шамамен 90 күн уақыт кеткен. 1847 жылы Жиндабинде салынған су доңғалағы Снежный өзенінен ұн тартуға энергия алу үшін пайдаланылған алғашқы машина болды. Детридж доңғалақтары деп аталатын кішкентай су доңғалақтары энергия өндіру үшін емес, суармалы жерлерге берілетін су мөлшерін өлшеу үшін қолданылды.

Жаңа Зеландия

Жаңа Зеландияда су дөңгелектері кеңінен қолданылды. «Жас австралиялық» кенішінің жақсы сақталған су дөңгелегінің қалдықтары Кариктаун қират қаласына жақын жерде сақталған, ал «Феникс» ұн диірменінің су дөңгелегі Оамаруға жақын жерде орналасқан.

Үндістан

Үндістанда су диірменінің алғашқы тарихы белгісіз. Біздің заманымыздан бұрынғы 4 ғасырға жататын ежелгі үнді мәтіндерінде "чаккаваттака" (бұралатын дөңгелек) термині кездеседі, ол түсіндірмелерде "арахатта гати янта" (дөңгелекті құмыралары бар машина) деп түсіндіріледі. Осыған сүйене отырып, Джозеф Нидхэм бұл машинаның нория болғанын ұсынды. Алайда Терри С. Рейнольдс "инді мәтіндерінде қолданылған термин екіұшты және су қуатымен жұмыс істейтін құрылғыны нақты көрсете бермейді" десе, Торкилд Шиолер "осы мәтіндер сумен жұмыс істейтін су көтергіш дөңгелек емес, аяқпен немесе қолмен басқарылатын су көтеру құрылғының бір түріне қатысты болуы мүмкін" деп санайды. Грек тарихи дәстүріне сәйкес, Үндістан IV ғасырдың басында Рим империясынан су диірмендерін алған, сол кезде белгілі бір Метродор "олардың [брахмандардың] арасында бұрын болмаған су диірмендері мен моншаларын" енгізген. Егін суару үшін су көтеру дөңгелектері қолданылған, олардың кейбіреулері су көтеріліп алынатын өзен ағысының күшімен қозғалған. Пейсидің сөзіне қарағанда, мұндай су көтеру құрылғысы ежелгі Үндістанда Рим империясы немесе Қытайда пайда болғаннан бұрын қолданылған, тіпті су дөңгелегінің алғашқы әдеби, археологиялық және бейнелеулік дәлелдері эллинистік әлемде пайда болған. Шамамен 1150 жылы астроном Бхаскара Ачарья су көтеру дөңгелектерін байқап, оның оны қоздыратын ағынды толықтыруға жеткілікті су көтере алатынын, яғни мәңгілік қозғалыс машинасына айналатынын елестетті. Үндістандағы су құрылыстары мен су технологиясының түрлері араб және парсы еңбектерінде сипатталған. Орта ғасырларда үнді және парсы суару технологияларының таралуы экономикалық өсімге және материалдық мәдениеттің дамуына септігін тигізген жетілген суару жүйесіне әкелді.

Ислам әлемі

Ислам діні тарағаннан кейін Ислам әлемінің инженерлері ежелгі Таяу Шығыстың су технологияларын жалғастырды; мұны Басра аймағындағы 7 ғасырға дейін соққан су доңғалағының қалдықтары бар каналдың қазбасында көруге болады. Сириядағы Хама қаласы Оронт өзеніндегі үлкен доңғалақтарының бір бөлігін әлі де сақтап тұр, бірақ олар енді қолданылмайды. Ең ірісінің диаметрі шамамен 6 метр болған, ал оның шеті 120 бөлікке бөлінген. Испанияның Мурсия қаласында Ла Нора деп аталатын әлі де жұмыс істеп тұрған тағы бір доңғалақ бар, және бастапқы доңғалақ болаттан жасалғанмен, әл-Андалустағы мавр жүйесі көбінесе өзгеріссіз қалды. Кейбір ортағасырлық исламдық бөлікті доңғалақтар суды жоғары көтере алатын. 10 ғасырда Мұхаммед ибн Закария әл-Разидің «Китаб әл-Хави» кітабында Ирактағы норияның шамамен су көтере алатыны сипатталған. Ислам әлемінде әртүрлі өнеркәсіптік су диірмендері қолданылды, оның ішінде ұн диірмендері, қабықтарын сызу машиналары, пилорамалар, кеме диірмендері, тоқмақтау машиналары, болат диірмендері, қант диірмендері және толқын диірмендері. 11 ғасырға қарай, Ислам әлемінің барлық провинцияларында, Аль-Андалустан және Солтүстік Африкадан бастап Таяу Шығыс пен Орталық Азияға дейін осы өнеркәсіптік су диірмендері жұмыс істеді. Мұсылман және христиан инженерлері сонымен қатар краншафттар мен су турбиналарын, су диірмендері мен су көтеру машиналарын құрастыру үшін дөңгелектерді және су диірмендері мен су көтеру машиналарын қосымша қуатпен қамтамасыз ету үшін пайдаланылатын бөгеттерді қолданды. 12 ғасырда толықтау және болат зауыттары ислам Испаниясынан христиан Испаниясына тараған болуы мүмкін. Өнеркәсіптік су диірмендері сондай-ақ 11-13 ғасырлар аралығында әл-Андалуста салынған ірі фабрика кешендерінде де қолданылды. Ислам әлемінің инженерлері су доңғалағынан максималды өнім алу үшін бірнеше шешімдер ойлап тапты. Бір шешім – су ағыны жоғарылаған жерде оларды көпір тіректеріне орнату. Тағы бір шешім – кеме диірмендері, су доңғалақтары кемелердің жақтарына орнатылып, өзен ортасында бекітілген диірмендердің түрі. Бұл техника 10 ғасырда Ирактағы Тигр және Евфрат өзендерінде қолданылды, онда терек және темірден жасалған үлкен кеме диірмендері Бағдадтағы астық қоймасына күн сайын 10 тонна бидай ұнын өндіре алатын. Қозғалтқыштан қуатты тегістеуге арналған серпіліс механизмін Аль-Андалустың Ибн Бассал (өмір сүрген шамамен 1038-1075 жж.) ойлап тапқан; ол сақияда (тізбекті сорғы) және норияда серпіліс дөңгелегін қолданудың алғашқыларын жасады. 13 ғасырдың инженері әл-Жазари және 16 ғасырдың Таки әл-Дині өздерінің технологиялық трактаттарында көптеген өнертапқыштар су көтеру машиналарын сипаттады. Олар су дөңгелектерін әртүрлі құрылғыларға, соның ішінде түрлі су сағаттары мен автоматтарына қуат беру үшін де қолданды.

Гидравликалық дөңгелек

Жақындағы бір жаңалық – кеуделік дөңгелектің гидравликалық нұсқасы, ол автоматты реттеу жүйелерін тиімді пайдаланады. "Аквалиен" осыған бір мысал. Ол су ағынының қысымы 37 кВт-тан 200 кВт-қа дейін электр энергиясын өндіреді. Бұл дөңгелек бұрынғы су диірмендері орналасқан жерлерде электр энергиясын өндіру үшін жасалған.

Тиімділік

Арқаға ұшып (әсіресе артқа ұшып) дөңгелектер ең тиімді типті болып табылады; артқа ұшып келетін болат дөңгелек ең озық және сапалы жасалған турбиналардан басқа барлығынан тиімдірек болуы мүмкін (шамамен 60%). Кейбір жағдайларда турбинаға қарағанда арқаға ұшып дөңгелектері тиімдірек. Гидравликалық турбина дөңгелектерінің тиімділігінің артуы (>67%) жұмыс істемейтін немесе тастап кетілген диірмендерді қайта жарақтап, су дөңгелектерін орнатуға жаңа мүмкіндіктер ашты.