Vannhjul

Vannhjul/hjul/jull

Vannkraftmaskin som drev tekniske innretninger ved å omsette energien i fallende vann til mekanisk nyttbar energi på akselen ved hjulets rotasjon.

V. var av forskjellige typer. Ettersom vannet kom inn på oversiden, omkring senterhøyde eller på nedre del av hjulet ble de betegnet som henholdsvis overfallshjul, brystfallshjul eller underfallshjul.

For overfallshjulet kom vannet inn nær toppen og rant av på nedre del av hjulet og dreide hjulet mot strømretningen, mens brystfalls- og underfallshjulene fikk vannet inn på ’baksiden’, og nede på hjulet, slik at hjulet dreide i strømretningen.

            Hjulets dreiemoment (’kraftproduksjon’) økte med bredere hjul (større vannopptak) og økt avstand mellom hjulaksel og hjulkrans.

            Ved bergverkene ble v. hovedsakelig brukt som motor for drift av pumpeverk og heisemaskiner i gruvene, ved pukkverkene, samt til drift av hammere av forskjellige slag og blåsebelger til ovner og smier.^[1]

Hjulene fikk forskjellige tilleggsbetegnelser etter hva de ble brukt til: Kunsthjul til lensing av gruver, vendehjul/kjerrathjul til steinheising, pukkhjul til pukkingen, hammerhjul til hammerdriften og blåsehjul til belgdriften.

            For drift av pumpeverk og heisemaskiner var det viktigere med styrke enn med hastighet. På disse områdene ble det brukt store overfallshjul fordi denne hjultypen var den eneste som kunne levere tilstrekkelig kraft til å løse de meget energikrevende oppgaver med lensing og steinheising. Ikke minst for lensingen var de langsomme overfallshjulene også en nødvendighet for å sikre rolig og stabil drift av de mange pumpene nedover i gruven (se pumperekke). Overfallshjul ble også brukt til drift av pukkverk, stangjernshammere og blåsehjul -  jevn og god gange var av avgjørende betydning for et godt resultat på disse driftsområdene. De raske, men svakere brystfalls- og underfallshjulene ble helst brukt til drift av mindre hammere som platehammere og  spikerhammere. Som det vil fremgå, var overfallshjulet den vanligste hjultypen i norsk bergverksdrift. Her passet det også godt med sine krav til kupert terreng for å få nødvendig fallhøyde inn mot hjulet, samtidig som det var den hjultypen som best utnyttet små vannmengder som mange steder var et problem for gruvedriften. På grunn av lokale forhold, så som problemer med å skaffe tilstrekkelig høyde for vanninntaket, kunne det i en del tilfeller allikevel være nødvendig å velge andre hjultyper.

Bygging av gode, bl.a. velbalanserte, og driftssikre vannhjul krevde stor fagkunnskap og en kan anta at hjulene i en del tilfeller ble bygget av egne, kanskje omreisende, hjulmakere.

Effektiv vannhjulsdrift var først og fremst avhengig av jevn og tilstrekkelig tilførsel av driftsvann og en god utnyttelse av dette.

Problemer med jevn og god tilførsel av driftsvann gjorde at det mange steder ble utviklet systemer for magasinering og fordeling av driftsvann til hjulene. Selv med betydelige investeringer i dammer og renner var det ofte umulig å få til en god plassering av v. som skulle støtte gruvedriften – hjulene måtte plasseres der det var best tilgang på driftsvann, ikke sjelden på et lavereliggende sted en sjaktåpningen. Det var derfor i mange tilfeller nødvendig med forskjellige former for transmisjoner mellom hjul og gruveåpning. Det vanligste var bruk av stangfelt  (sammenkoblede trestenger) som kunne bli flere hundre meter lange. Ved kortere avstander kunne det også bli brukt liner (se rullefelt).

For pukkverk, hytter og hammere drevet med v. var situasjonen mer fastlåst, de måtte pga måten kraften ble overført på, anlegges nær v. (se nedenfor).

For effektiv utnyttelse av driftsvannet var det viktig å gi skovlene/skovlekassene optimal bredde/dybde/høyde og vinkel i forhold til radiuslinjen. Dette temaet var, ikke minst på 1700-tallet,  gjenstand for omfattende teoretiske beregninger, forsøk og diskusjoner.^[2] Som eksempel kan nevnes spørsmålet om skovlenes bredde, dvs. bredden mellom hjulringene. Bredere skovler hadde betydning for den effekt hjulet kunne levere, men ble de for brede ble de også svakere, med fare for brekkasje, samt at hjulstokken ble lenger og dermed svekket.

Skovlenes utforming hadde størst betydning for overfallshjulet som hadde skovler utformet som kasser som vannet lå i på veien ned. Hjulet utnyttet altså først og fremst vannets vekt – og ikke dets hastighet, samt fallhøyden mellom toppen og nedre del av hjulet. I tillegg til hjulets diameter^[3] ble derfor skovlenes volum og evne til å holde på vannet avgjørende for den energi hjulet kunne levere. Kassene måtte derfor være utformet slik at de beholdt så mye som mulig av vannet helt ned til hjulets loddlinje - men ikke lenger! Gjenværende vann i kassene etter passering av bunnpunktet ville selvsagt være kontraproduktivt. Se skovl.

I motsetning til overfallshjulene utnyttet underfallshjulene nesten bare vannets bevegelsesenergi. Disse hjulene var dermed bedre i stand til å utnytte vannets totale fallhøyde, dvs. fallet fra vannstrømmens utspring til vannstanden i utløpet nedenfor hjulet. Overfallshjulets skovlekasser var her erstattet med plater uten bakvegg/bunnplate. Mellom disse to typene var brystfallshjulet som når det var bygget med kasser, kunne utnytte både vannets vekt og hastighet. Både underfalls- og brystfallshjulet var i nyere tid gjerne plassert i murte renner som sluttet tett inntil hjulet for maksimal utnyttelse av vannet. De to sistnevnte hjultypene synes, vesentlig på grunn av sin relativt lave ytelse, ikke å ha vært i bruk i gruvedriften, men mer til drift av belger og hammere av forskjellig slag.

            Energiutnyttelsen, dvs. differansen mellom den potensielle energi som lå bundet i vannets vekt og hastighet, og den utgående, virkelige effekt, betegnet som ’virkningsgraden’, varierte med de forskjellige hjultypene og deres påslippssoner. For gode, enkle overfallshjul regner man med en virkningsgrad på rundt 80 % (kjerrater rundt 70 %), deretter synkende til ca 30 % for underfallshjul med plateskovler, grunnet lav utnyttelse av energien når vann beveger et hjul med støt på en rett plate. Arbeidstapet for øvrig skyldtes i all hovedsak motstand/friksjon i tilførselsrenner og i hjulets aksling, lekkasjer og vanntap i renner og i de kasser som vannet lå i på veien ned, skovlenes utforming, samt ’restfarten’ på vannet når det forlot v.. Det er hevdet at frem til slutten av 1700-tallet kunne et overfallshjul produsere maks 10 HK. Ellers gir tilgjengelige kilder få opplysninger om ytelsen på de hjul som omtales.^[4]

Oppsummerende kunne mer effektive v. oppnås på følgende måter:

- større hjul, enten ved større diameter og dermed fallhøyde, eller ved bredere skovlegang og dermed økt vannmengde, se skovl;

- bedre skovlekonstruksjon, slik at mer vann kunne beholdes i lengre tid under hjulets omdreining;

- økt påslag av driftsvann uten økning av skovlebredden, dvs. raskere gang (kan ha vært vanskelig å få til, dersom vannpåslaget var opp mot det maksimale i utgangspunktet);

- reduksjon av friksjon i hjul, stangfelt og øvrige deler av maskinen gjennom bedre konstruk­sjon og nøyaktigere bygging.^[5]

            Vannhjulsdriften ble styrt på forskjellige måter etter hjultype og behov. For underfalls- og brystfallshjulene hvor det var aktuelt med ’kjør og stopp’ (småhammer-/belgdrift) kunne vannstrømmen stanses med et stigbord (stengeluke) eller hjulet kunne ’henges av’ ved behov. For hjul som heiste stein (kjerratene) var det nødvendige med mer sofistikerte styringssystemer da hjulet også måtte skifte dreieretning når en tønne som var heist opp, skulle sendes ned. For dette formål hadde heisemaskineriet innretninger som ga muligheter for både å regulere vannstrømmen og bremse hjulet, styrt av en egen maskinfører, se anskysser. Se kjerrat for fjernstyring av vannpåslipp og brems.

            De tradisjonelle v. var tjærebredde trekonstruksjoner med en horisontal, grov aksel av tre, kalt hjulstokk.

Vanligvis var v. bygget med dobbelte korsarmer, eller hovedarmer, dvs 2 X 4 armer som lå innbyrdes vinkelrett på hver sin side av hjulstokken og boltet fast til denne. Ved større hjul (over 7- 8 m i diameter) var det nødvendig med hjelpearmer (stokkarmer) mellom hovedarmene for å styrke og stabilisere hjulet.

Konstruksjonen med dobbelte korsarmer ble gjerne foretrukket bl.a. fordi det var lettere å få helt runde hjul enn der hvor armene var forankret i stokken og gikk direkte ut fra denne. Dobbelte korsarmer ga derfor en god og regelmessig gang med redusert slitasje på hjulreisverket, akseltappen osv.. De utenpåliggende hovedarmene bidro også til å styrke hjulstokken. Av argumenter mot disse hjulene kan nevnes at det mellom alle disse hjularmene vinterstid lett kunne samle seg is som gjorde hjulet tyngre og tregere og som det var vanskelig å hugge bort, særlig hvis hjulet var lite. 

Mellom hjularmene lå hjulkransen, som bestod av to hjulringer med skovlene innfestet mellom disse. Ringene var satt sammen av sirkelsegmenter av plank (hjullasker), enten enkle, eller doble lagt mot hverandre i forband. Lasker som skulle være anlegg for hjularmene var ekstra tykke. Skovleplatene lå i spor i ringene som ble holdt sammen med hjulpinner (tynne stokker), en pinne for hver skovl.

Vannhjulet hvilte med sine endetapper i et bærelager av støpt jern (futeisen), stein eller hardtre nedfelt i en tappkloss. Tappene var innpasset i hjulstokken i utarbeidete spor og kilt fast med et stort antall trekiler. Tappene var etter behov en vanlig rett tapp (se bladtapp) eller den hadde form som ei ”sveiv” for stangfeltdrift (se krumtapp).

Hjulstokken var et av hjulets mest utsatte punkter. Det var der hjularmene løp sammen og var festet. Her virket kreftene som dro hjulet rundt, sammen med hjulets egen tyngde, innen et konsentrert område. Hjulstokken ble derfor beslått med en rekke jernringer (på stokkens firkantdel kunne det også brukes tilskjærte trestokker) for å gi den økt styrke og holdbarhet.

            Gradvis ble de enkelte komponenter i hjulene erstattet med deler av jern slik at man rundt midten av 1800-tallet f.eks. i England kunne finne rene jernhjul.^[6] Det første kjente eksempel på denne utviklingen i Norge er fra Dalsgruva i Gjerdrum (Hakadal jernverk) der det i 1811 ble bygget et kunsthjul med såkalte akselkranser av jern. Senere ble akselkranser bl.a. tatt i bruk ved Kongsberg Sølvverk.  Denne nyvinningen medførte mange fordeler, bl.a. at hjularmene nå kunne monteres som eiker ut fra hjulakselen, noe som tillot større og kraftigere hjul fordi det nå var mulig med et større antall armer.^[7] Ellers var det de tradisjonelle, rene trehjul som dominerte i norsk bergverksdrift til de ble avløst/erstattet av vannsøylemaskiner (kun Kongsberg), turbindrift, dampmaskiner og etter hvert elektrisitet til kraftkrevende maskiner og innretninger.

            Av variasjoner ved utformingen av de tradisjonelle v. kan nevnes kjerraten som bestod av to overfallshjul som var slått sammen til en heisemaskin på én aksel. Der hvor kjerraten sto i nærheten av sjaktåpningen hadde den forlenget hjulstokk for å gi plass til linekurven. Forlenget hjulstokk  hadde også pukkhjul, blåsehjul og hammerhjul, da påsatt knaster, ofte kalt frosker, eller armer som enten løftet opp, eller presset ned bevegelige deler som pukkstempel, belgtrå og hammerskaft. Kunsthjulet kunne også ha forlenget aksel for påsetting av trekkhjul for bulgenkunster (paternosterverk).^[8] Bruk av slike maskiner er p.t. ikke kjent i norsk bergverksdrift.

Det fantes også forskjellige slags kombinasjonsmaskiner (pumping/heising) slik som den såkalte hakemaskinen.

V. var også forskjellige både når det gjaldt størrelse, og, som nevnt, måten de utnyttet vannets fallenergi på. Størrelsen varierte etter behov og de naturgitte betingelser, bl.a. tilgjengelig fallhøyde.

            V. i dagen ble gjerne plassert inne i en såkalt hjulstue for å beskytte det, spesielt mot kulde og dermed isdannelse som i verste fall kunne føre til full driftsstans. Hjulstuene ble derfor mange steder fyrt om vinteren. Kulde var i det hele et vesentlig problem for vinterdriften av hjulene og dermed store deler av verksdriften overhodet. Som mottiltak var det også vanlig å isolere tilførselsrenner o.l. med granbar og annet for å sikre driftsvann.

Ellers kunne også (overfalls)hjulene bli plassert nede i selve gruven for å nå større dyp.^[9] Dermed kunne en også spare utgifter til hjulstue evt. unngå den sårbare, kostbare og energikrevende kraftoverføringen med stangfelt. Slik plassering var imidlertid avhengig av at det fantes en stoll hvor vannet kunne renne ut.^[10] Plassering i gruven kunne også bli en ren nødvendighet når gruvene ble så dype at kjerraten oppe i dagen ikke klarte å løfte opp den utbrutte steinen pga den etter hvert meget store tilleggsvekten av heiselinene^[11], eller at lengden på pumperekkene oversteg kunsthjulets kapasitet.

            V. er antakelig den første maskin hvor mennesket har kunnet utnytte naturkreftene til industrielt arbeide. Man regner at undervannshjulet (strømhjulet) er den eldste typen, kjent fra de siste århundrer f. Kr. både i Asia og Europa hvor teknikken først og fremst ble brukt til vannløfting (pumping) for vanningsformål og maling av korn. Fra Kina i det 1. årh. e. Kr. er det kjent at man brukte v. til belgdriften ved jernproduksjon.^[12]

V.s definitive gjennombrudd i bergverksdriften kom i løpet av senmiddelalderen og tidlig nytid da et voksende behov for metall drev fram nye metoder og teknikker. Fra nå av ble v. i økende grad satt inn i arbeidet med å pumpe vann fra stadig dypere gruver, løfte stein, knuse malm og drive belgene i hytter og smier^[13], og hamrene i hammerhyttene.^[14]            

I Norge tyder nyere arkeologiske undersøkelser (2013) på at det ble bruk v. for å drive blåsebelgene ved det tidligst kjente kobberverket i Norge, Kopperåa i Meråker, datert til tidlig 1300-tall.^[15] Et par hundre år senere, i tiden rundt reformasjonen, kom så tyske bergmenn fra Sachsen til Norge for å utvinne kobber, sølv og jern. Og igjen ble det brukt v. til drift av blåsebelgene, som de for øvrig hadde med hjemmefra. Introduksjonen av store v. for kraftoverføring til gruvedriften ser ut til å ha kommet på Kongsberg i 1640 (se Varia-punkt nedenfor).

Mot slutten av 1800-tallet ble, som nevnt, v. gradvis utkonkurrert som kraftkilde før industriell maskinteknikk og elektrisitet overtok i maskindriften.^[16] Dynamikken i denne omveltningen i maskinteknikken er langt fra kartlagt, men man kan tenke seg at den har sammenheng med den generelle utviklingen i bergverksdriften på denne tiden: I løpet av noen få tiår i 2. halvdel av 1800-tallet foregår et hamskifte i norsk bergverksdrift. Mange av de gamle verkene, både jernverkene og mange av kobberverkene blir nedlagt, samtidig som en ny virksomhet, kisindustrien, etablerer seg, hovedsakelig med utenlandske eiere. Gamle driftsformer blir utfordret og tiden for knirkende v. og stangfelt som motorer går nokså raskt mot slutten.

Varia:

- Kopperåa i Meråker ble ifølge Lars Stenvik ved NTNU sannsynligvis anlagt og drevet av cistercienserordenen som hadde et kloster på Munkeby ved Levanger. Stenvik bygger sin antakelse på at cistercienserne var fortrolige med vannanlegg, herunder dambygging, at de hadde metallurgisk kompetanse og var kjent som teknologiformidlere i Europa. Pga kravene til spesifikk metallurgisk og teknisk kompetanse (bl.a. til bygging av blåsehjul) finner Stenvik det lite sannsynlig at innbyggere lokalt, eller erkebiskopen i Trondheim var entreprenører bak verket.

- Ved et verk som Kongsberg Sølvverk varte vannhjulsepoken helt til 1911 da v. og hjulstue ved smeltehytta og smia i Saggrenda ble revet rundt 1911.^[17] Når vi vet at det ble tatt i bruk blåsehjul ved Kopperåa tidlig på 1300-tallet, er det ingen tvil om at blåsehjulet er den hjultype med absolutt lengst ’tjenestetid’ i Norge.

- Siste v. i industriell drift i Norge var hjulet som drev Storhammeren på Næs Jernverk (ved Tvedestrand) fram til 1959 da en flom satte en endelig stopper for verksdriften.

Kanskje var dette det siste v. i regulær, produktiv drift i et vestlig industriland. 

- Iberegnet driften ved Kopperåa og ved Næs jernverk  har v. vært i tjeneste i norsk bergverksdrift over et tidsrom på mer enn 600 år, sammenhengende i over 400 år.

- For Sølvverkets del er det interessant å merke seg at v. i gruvedriften fortsatt ble brukt parallelt med moderne trykkvannsmaskiner (turbin, vannsøylemaskin) i 40 år fram til det siste gruvehjulet ble revet i 1900.^[18]

- V. var turbinens forløper, med Poncelets hjul og Schwamkrugs turbin som overgangsformer.

- Problemer med vanntilførselen var en sterkt medvirkende årsak til at overfallshjulet i 2. halvdel av 1600-tallet fikk konkurranse fra hestevandringen som driftsmaskineri i gruvedriften. Hestevandringen hadde også den fordel at den så å si alltid kunne anlegges like ved gruveåpningen, evt. nede i gruven. Generelt regnet en at hestevandringen var relativt billig i anlegning, men dyr i drift, mens det motsatte var tilfelle for vannhjulsdrevet maskineri. Maskintypene ble gjerne brukt samtidig ved samme bergverk.

- Med tysk teknologi ble det allerede i 1640 (16 år etter oppstarten) oppført store vannhjul for kraftoverføring ved Kongsberg Sølvverk. Driftsvann til hjulene ble skaffet ved å bygge dammer og vannrenner av gråstein, torv og tømmer. Totalt ble det ved verket gjennom årene bygd 60 dammer og 50 km med vannrenner.^[19]

- Når v. møtte grensen for sin heiseevne på rundt 400 meters dyp, måtte man i noen tilfeller ty til mer primitive metoder med bruk av muskelkraft. Dette skjedde ved Kongsberg Sølvverk hvor heisingen i den dype Segen Gottes gruve etter hvert umulig og det ble installert et tråhjul langt nede i sjakten. Også det var imidlertid lite effektivt, og som det bemerkes ”antakelig lite populært blant arbeiderne”.^[20]

- Kvernkallen var det første v. satt inn i produktiv drift i Norge. I en engelsk kilde er kvernen datert tilbake til 8. århundre^[21], andre kilder sier ”før år 1000”^[22], mens Norsk historisk leksikon antar at den ble introdusert i Norge på 1200-tallet.

Kvernkallen var en trekonstruksjon med 6-8 rette skovleblader innfelt i en vertikal aksel. Det er hevdet at skovlebladene var enkle og plane slik at det var skulle være lettere å fjerne fastfrosset is fra dem. Hjulet sto plassert slik at vannstrømmen fra et naturlig strømdrag, via en renne/rør, traff skovlene og brakte kvernkallen til å rotere. Kvernkallen ble brukt som gårdskvern/bygdemølle til maling av korn.

I utenlandsk litteratur er kvernkallen omtalt som Norse mill/splash mill (’sprutmølle’)/

Norweger- eller Normannenmühle som en av flere betegnelser på tidlige v. med vertikal aksel. Den omtales også som en forløper for Francis-turbinen fra 1840.

- En forfatter finner det påfallende at vi knapt finner stoff i litteraturen om frost og isdannelse i vannrenner og – hjul. Han regner med at arbeidere ble utkommanderte for å hogge løs is. ”For hvis vasshjula stoppa, ville massen i smelteovnene størkne [fordi blesten stanset] og føre til et møysommelig arbeid med å rive ovnen med dens blanding av fast slagg, metall og trekol.”^[23]

- På Kongsberg planla man på slutten av 1700-tallet store stollanlegg. Anleggene skulle bli underjordisk vannsystemer med en rekke stollknær (sprang nedover i stollgulvet) for å drive v. nede i gruvene. Christian 7. stoll skulle få syv hjulfall. Planen ble imidlertid aldri realisert fordi Sølvverket i 1805 ble (foreløpig) nedlagt.^[24]

- I en overgangsfase mellom v. og elektrisiteten tok Kongsberg Sølvverk, som det eneste av bergverkene, i bruk vannsøylemaskiner fra 1869-1914 både til lensing, heising og persontransport. Maskinen var i denne perioden verkets viktigste gruvemaskin.^[25]

- Dampkraft har bare vært anvendt i mindre grad i maskinvesenet ved norske bergverk, selv om fordelene ved en dampmaskin som kunne kobles direkte til gruvema­skineriet var innlysende i forhold til alternativet med v. og ofte svært lange og sårbare stangfelt for kraftoverføringen. Først og fremst kunne dampkraft være aktuelt der det var problemer med vannforsyningen som ved gamle Vigsnes kobberverk på Karmøy (1865-1894) som lå i et småkupert kystlandskap uten elveløp. Her ble dampkraft energikilde til drift av heisemaskineri, pumpeverk, ventilasjonsanlegg mm. Trolig var dette det mest rendyrkede damp-bergverk i Norge. Ellers kjenner vi til bruk av dampkraft på Røros som fikk sin første maskin i 1841. Dette er så vidt vites også den først dampmaskin ved norske gruver.^[26]   Senere kom det bl.a. dampmaskiner ved noen jerngruver i Arendalsfeltet ved Killingdal kisgruve og ved kobberverket i Alta. Listen er nokså sikkert ikke fullstendig.

Denne noe nølende bruk av dampmaskiner i bergverksdriften finner vi også igjen i England, dampmaskinens hjemland, hvor v. viste seg konkurransedyktig, bl.a. på pris, til langt ut på 1800-tallet, også i områder med god tilgang på kull.^[27]

- Den teoretisk mulige virkningsgrad går fra 0 til 1, hhv. fra 0 til 100 %. Den høyeste verdien (1/100 %) kan ikke oppnås i maskindriften bl.a. fordi det alltid vil være friksjonstap mm, jfr. ovenfor.

En maskin som går med en virkningsgrad på over 1, avgir altså mer energi enn den mottar eller har lagret. En slik maskin kalles et perpetuum mobile og er en umulighet.

Også i bergverksdriften har det vært gjort forsøk på å skape slike maskiner. Det fortelles således om en ”[…] Bondekarl fra Tydalen [som] til at opfordre Vandet af Gruven havde […] inventeret en Maskine, hvortil vel ikke havdes noget Drivtvand, men Meeningen var at lade Hjulet for Maskinen gaae med det Vand, det selv skulde drage op af Gruven… og saaledes først engang ved Tredning [tråkking] eller Haandmagt sat i Gang skulde Hjulet uden Ophør opfordre Vandet fra Gruven til den under Hjulet værende Sump, og tillige gjennem de 6 ovennævnte Pumper hæve det fornødne Drivtvand fra den nedre op i den øvre Sump, hvorfra det skulde Ledes paa Hjulet, og saaledes skulde denne Maskine blive hverken meer eller mindre end et perpetuum mobile.» Det bemerkes videre:”Og det kunne som rimelig var, ikke gå, men etter hva det er fortalt, holdt maskineriet seg i gang en times tid når vannbeholderen var fylt, og den måtte da fylles på ny med håndkraft.”^[28]

- Verdens største v. sto på Isle of Man i Irskesjøen og hadde en diameter på ca 22 m.

Hjulet ble bygget i 1854 og brukt i lensingen av en gruve på øya. Hjulet kalles, ”The Great Laxey Wheel“, eller „Lady Isabella“ og eksisterer fortsatt som et nylig restaurert kulturminne.^[29]

- Verdens kraftigste v. ble bygget i byen Troy i staten New York i 1851 for å drive en automatisert hestesko- og naglefabrikk.

Hjulet var et overfallshjul med en diameter på ≈19 m, og en bredde på ≈ 6,7 m. Hjulet veide 254 tonn, hadde en omdreiningshastighet på 2,5 runder/min og ydet maks 500 HK. Hjulet som ble kalt ”The Niagara of water wheels”, kollapset tidlig på 1900-tallet.^[30]

- Romerne gjorde utstrakt bruk av v. i sin gruvedrift. Store, vertikale overfallshjul er funnet i Rio Tinto i det sørlige Spania hvor de ble satt inn i lensingen av dype gruver, samt i en gjenåpnet gullgruve i Wales. Hjulet i Wales er fra 1. århundre e. Kr.. Disse spredte hjulfunnene viser at romerne behersket teknikken med bygging av v. og at de var i alminnelig bruk i gruvedriften.^[31]

- I eldre tid ble begrepet "kunst" gjerne brukt om det vi i dag forstår som "teknikk", og også i snever forstand som "maskin", gjerne "vannkraftmaskin". Siden lensemaskiner representerte de største og mest innviklede mekanismer i gruveteknikken, er det lett å forstå at de store pumpeverk med tilknyttede kraftmaskiner og kraftoverføringer kom til å gå under navnet "vannkunster" eller rett og slett "kunster".^[32]

- Skjønt vann i århundrer var den viktigste kraftkilden for mange slags industrielle virksomheter, utviklet v. seg lite før de ble undersøkt mer vitenskapelig bl.a. av den engelske ingeniør John Smeaton som i 1759 påviste at overfallshjulet var underfallshjulet helt overlegent i ytelse, med brystfallshjulet i en mellomposisjon. Smeatons arbeide med forbedringer av v. var av vesentlig betydning for kraftforsyningen under den industrielle revolusjon.

Underfallshjulet ble forbedret av franskmannen Jean-Victor Poncelet i 1820-årene gjennom forskningsbasert utviklingsarbeid, se Poncelets hjul.^[33]

- På engelsk har man egne betegnelser for v. hvor armene omslutter hjulstokken og v. hvor armen går gjennom stokken. De første kalles ’clasp arm water wheel’ (’omfavningshjul’), mens de sistnevnte kalles ’compass arm water wheel’ (’kompasshjul’).

Roterende vannkraftmaskiner med egen omtale i dette prosjektet: Overfallshjul, kjerrat, brystfallshjul, underfallshjul, Poncelets hjul, Fourneyrons turbin, Schwamkrugs turbin, turbin.