Ich glaube, Windmühlen müssen bis zum späten Mittelalter warten, da es aufgrund der Ungleichheiten des Würfelquadratgesetzes sehr schwierig ist, Windmühlen in Lebensgröße betriebsbereit zu machen.

Das Würfel-Quadrat-Gesetz ist eine Folge davon, dass die Flächenfläche als Quadrat der Dimension ansteigt, während die Masse mit dem Würfel zunimmt. Die Festigkeit eines Materials ist jedoch proportional zur Flächenoberfläche, und in einer Windmühle ist auch die vom Wind sammelbare Antriebskraft. Die Belastungen nehmen jedoch viel schneller zu, wenn man ein Modell auf das reale Leben skaliert.

Der Wind selbst ist jedoch aufgrund der geringen Luftdichte eine viel schwächere Antriebskraft als beispielsweise Wasser. Selbst mit modernen Materialien ist es nicht möglich, Windmühlen zu bauen, die bei starkem Wind sicher arbeiten können. Daher ist es notwendig, sich nur auf mäßige Brisen zu verlassen. Eine weitere Anforderung an die Materialien besteht darin, dass das Rad zum Auffangen des Windes normalerweise angehoben werden muss, weit entfernt von der Mühle selbst in Bodennähe, um das Laden und Entladen zu erleichtern. Dies erfordert wiederum leistungsstärkere Materialien wie Edelstahl.

Um die Reibung zu überwinden, müssen die Toleranzen am Horizontal-Vertikal-Zahnrad sehr genau sein. Erst mit der Perfektion der Gusstechniken, die für die Herstellung von Glocken und dann für die Herstellung von Kanonen entwickelt wurden, wurden die erforderlichen Toleranzen für hochfeste Stahlprodukte erreicht. Dies geschieht in und um 1200, genau dann, wenn die ersten Windmühlen mit vertikaler Ebene in Europa erscheinen.

Es ist wahr, dass Windmühlen mit horizontaler Ebene im Nahen Osten und in China von mehreren bestätigt werden hundert Jahre zuvor, aber diese waren ineffizient, da die Hälfte der Turbine vor dem Wind geschützt werden musste.

Jos erklärte richtig, dass Windmühlen in der Antike nicht verwendet wurden (und in der modernen Epoche nach Wassermühlen erschienen). Die Windkraft wurde in der Antike hauptsächlich zum Segeln eingesetzt. Segel waren seit jeher das Haupttreibmittel für Fernwasserfahrten. Rudern kann nur für kurze Strecken und im Kampf eingesetzt werden. Der gesamte Seehandel wurde mit Segelschiffen durchgeführt.

Bearbeiten. Da die Kommentare ein weit verbreitetes Missverständnis zum Ausdruck bringen, möchte ich einige einfache Dinge erklären. Ein Seehandelsschiff für lange Strecken kann NUR ein Segelschiff sein. Der Grund ist einfach: Ein Ruderschiff kann außer seinen Ruderern und Vorräten nur wenig Fracht aufnehmen. Ruderer einzustellen oder Sklaven und Vorräte für sie zu kaufen, wäre unerschwinglich teuer. Aus diesem Grund wurden nur Kriegsschiffe von Rudern angetrieben. Sie mussten häufig an einem Ufer anhalten, um etwas zu essen und sich auszuruhen. Archäologen finden viele Handelsschiffe, wie dieses aus der späten Bronzezeit. Es wurde nur von Segeln angetrieben.

Zur Zeit des antiken Griechenlands und Roms wurde eine Kriegsflotte von Ruderschiffen, die lange Strecken zurücklegten, immer von einer Flotte von Segelhandelsschiffen begleitet, die Vorräte, Krieger und Pferde beförderten. Eine Trireme mit 170 Ruderern konnte nur 10 bis 20 Marinesoldaten und mit Sicherheit keine Pferde befördern.

Es ist wahr, dass diese Schiffe nicht gut zum Segeln in der Nähe des Windes geeignet waren. Trotzdem wurden sie oder mehrere Jahrtausende für den Fernhandel verwendet. Hier ist ein Handelsschiff aus dem 10. bis 12. Jahrhundert nach Christus. Wie Sie sehen, hat sich seit Beginn des Fernseehandels wenig geändert. Diese Hanze Kogge konnte nicht dicht am Wind segeln und moderne Nachbauten auch nicht. Dies wurde durch die gute Kenntnis der saisonalen Windrichtungen kompensiert, die den Überseehandel ermöglichten. Die Händler hatten es nicht eilig: Sie warteten in den Häfen auf die richtigen Windrichtungen.

Allerdings hatten Segelschiffe häufig nur wenige lange Ruder (sie werden als Sweeps bezeichnet), um in Häfen zu manövrieren, so wie moderne Segelschiffe einen Hilfsmotor haben. Dies war jedoch nicht das Hauptmittel des Antriebs.

Hier sind einige weitere Bilder von alten Handelsschiffen.

Hero of Alexandria hat auch eine funktionierende Dampfmaschine erfunden, aber wir mussten auf James Watt warten, um sie gemeinsam zu benutzen. Wenn etwas technisch möglich wird, heißt das nicht automatisch, dass es implementiert wird. Wir würden sonst Thoriumreaktoren verwenden.

Zunächst gab es einen ernsthaften Arbeitskonflikt. Römische und griechische Gesellschaften waren sklavenbasiert. Niemand wartete auf arbeitslose Sklaven, um es gelinde auszudrücken.

Zweitens war es teure Technologie. Die Leute mit den nötigen Mitteln, um Wasser und Windmühlen zu finanzieren, hatten dieses Geld bereits investiert. In Sklaven. Es gab keinen Grund für sie, teure und möglicherweise knifflige Technologien zu finanzieren, mit dem zusätzlichen Risiko unglücklicher Sklaven und vor allem einer sehr unglücklichen Wählerschaft.

In jenen Tagen war diese Technologie kompliziert, schwer zu bedienen, sehr wartungsempfindlich und geradezu gefährlich (sowohl für Bediener als auch für Umstehende *). Sie brauchten qualifiziertes Personal, um es zu betreiben und zu warten. Diese Typen waren sowohl in der Ausbildung als auch in den Gehältern relativ teuer.

* = Ich habe einige Dokumentarfilme gesehen, in denen mittelalterliche Replik-Radkrane verwendet werden. Eine Art Riesenhamsterrad mit Seilen und Riemenscheiben zum Heben schwerer Gegenstände. Diese Kräne waren wirklich gefährlich. Sie könnten sehr leicht überladen werden und brechen, mit verheerenden Folgen.

Vertikale Scheibenwindmühlen starteten ab dem 12. Jahrhundert in Nordeuropa. Der erste bekannte war in York, später wurden die Niederlande zu einem Hotspot für die Entwicklung von Windmühlen. Es scheint, dass von Anfang an die Kappe und das Laufrad mit einem langen Ausleger gedreht werden könnten, um den Wind einzufangen. Die Baugruppe würde dann eine vertikale Welle antreiben. Während "Mühle" genau dort im Namen steht, war eine wichtige Anwendung bei Windmühlen das Antreiben von Schaufelrädern zur Entwässerung in den Niederlanden. Niederländisches Sprichwort: Gott hat die Welt in sechs Tagen erschaffen. Die Niederlande haben wir uns gemacht. Dies scheint die tatsächlichen Windmühlen inspiriert zu haben. All dies kann aus Wikipedia gelernt werden.

Wenn ich eine Theorie zusammenstellen würde, warum Windkraft bisher entwickelt wurde, würde ich sagen, dass ein wichtiger Faktor die Entwässerungsarbeiten waren: Etwas Sie könnten wegen der Größe der Arbeit nicht mit menschlicher oder tierischer Arbeit zu tun haben. Und wie funktioniert die Technologieentwicklung? Indem Sie immer wieder etwas bauen und alle Knicke nacheinander herausarbeiten.

Eine andere relevante Theorie ist, dass ein Arbeitskräftemangel die Windkraft wirtschaftlich relevanter machte. AFAIK dieser Arbeitskräftemangel gab es gegen Ende des mittelalterlichen Peroids, AFAIK nicht im 12. und 13. Jahrhundert, wo bereits viel Wind genutzt wurde. Man könnte die Anzahl der Windmühlen im Laufe der Zeit überprüfen, um diesen Effekt zu sehen. In diesem Artikel wird behauptet, dass in den Niederlanden ab dem 16. Jahrhundert "industrielle" Windmühlen (im Vergleich zu "landwirtschaftlichen") aufgetaucht sind.

Warum immer in den Niederlanden? Weil man dort keine Wassermühlen benutzen kann, weil es so wenig Höhe gibt, mit der man arbeiten kann. An anderen Orten waren Wassermühlen wichtige Kraftpakete bis weit in das Industriezeitalter hinein.

Warum sind diese Dinge in der Antike nicht passiert? Wir wissen es nicht und ich bin sicher, dass es falsch wäre, die eine oder andere Grundursache auf dem Weg zu behaupten. Es scheint, dass die Entwicklung der Windkraft erfordert, dass diese drei gleichzeitig und am selben Ort vorhanden sind:

• Eine Idee, wie man eine Windmühle baut, die mit jeder Windrichtung umgehen kann (historisch gesehen eine Windmühle mit vertikaler Scheibe).
• Ein Grund und die Ressourcen, eine Windmühle nacheinander zu bauen, möglicherweise über Jahrzehnte oder Generationen hinweg, bis sie funktioniert ziemlich gut
• ein Fehlen von nützlichen Wasserkraft
• (ETA) Windbedingungen, wie in dieser Antwort

In der Antike waren in Europa nur die mediterranen Zivilisationen in der Lage, komplizierte Konstruktionen durchzuführen. Die Topographie Südeuropas unterscheidet sich von Nordeuropa. Es gibt mehr Berge im Süden. Holland, die Heimat der Windmühlen, hat bekanntlich überhaupt keine Berge oder Hügel.

Ein Ergebnis davon ist, dass Holland viel, viel windiger ist als Italien oder Griechenland.

In Amsterdam

Der windigere Teil des Jahres dauert 5,5 Monate vom 10. Oktober bis 25. März mit durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten von mehr als 19 km / h. Der windigste Tag des Jahres ist der 2. Januar mit einer durchschnittlichen stündlichen Windgeschwindigkeit von 15,5 Meilen pro Stunde. Die ruhigere Jahreszeit dauert 6,5 Monate vom 25. März bis zum 10. Oktober. Der ruhigste Tag des Jahres ist der 3. August mit eine durchschnittliche stündliche Windgeschwindigkeit von 10,3 Meilen pro Stunde.

In Rom

Der windigere Teil des Jahres dauert vom 24. Januar bis April 3,2 Monate 30, mit durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten von mehr als 7,7 Meilen pro Stunde. Der windigste Tag des Jahres ist der 2. April mit einer durchschnittlichen stündlichen Windgeschwindigkeit von 8,5 Meilen pro Stunde. Die ruhigere Jahreszeit dauert 8,8 Monate vom 30. April bis 24. Januar. Der ruhigste Tag des Jahres ist der 11. August mit eine durchschnittliche stündliche Windgeschwindigkeit von 6,8 Meilen pro Stunde.

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