Vesi ja teknologia Vanhin tekniikan muoto. Vesi, sähkön varhainen korvike. jatkuu. Arkhimedes. Hellenistinen aika

Transkriptio

1 Vanhin tekniikan muoto Jokilaaksokulttuurit perustuivat veden (tulvat) hallintaan, saatavuuteen ja hyödyntämiseen kuljetuksissa Mesopotamia, Egypti, Indus ja Kiina (n ekr.) Vesi ja teknologia Hydroteknologian historiaa vuosituhansien aikana Kaupunkikulttuuri syntyi jokilaaksoissa. Edellytyksenä viljaylijäämä, jolla maata viljelemätön kaupunkilaisväestö voitiin ruokkia Kanavat, padot, vedennostolaitteet, joet kuljetusväylinä Suuret rakennushankkeet edellyttivät keskitettyä valtaa (Faarao) Kuivatustekniikka Tähtitiede auttoi laatimaan kalenterit, joiden avulla voitiin ennakoida tulvat Maanmittaus kehittyi (mittakepit ja narut) Vesi, sähkön varhainen korvike Vesi virtasi ja tuotti voimaa Virran määrää voitiin säännöstellä säännöstelypadoilla ja altailla. Vesi virtaa vain tiettyinä aikoina (keväisin) Kanavat entisaikain sähköjohdot Sähkö edeltäjä (vesi myös tuottaa sähköä) Vesisäiliössä olevan veden määrä jännite (voltti), Jo säiliöt ovat vettä täynnä jännite ( akku ) on maksimissa Säiliöiden kapasiteetti verrattavissa ampeerehin (60, 80 ja 120 amph akku) jatkuu Se kuinka paljon tehoa vedestä saatiin irti näkyi vesipyörän pyörimisnopeutena ja sekä siinä miten isoa tai kuinka montaa pyörää veden avulla voitiin pyörittää Myllyissä oli jo varhain vapaa vaihde, jolla estettiin pyörien liiallinen pyöriminen (myös tuulimyllyissä) Liika nopeus olisi kuumentanut ja polttanut viljan ja myllynkivet hajalla Vesimyllyn teho ( watit ) Peukalosääntö,10 hv, jonka vesimyllyt saivat ehkä aikaan, vastaa 25 hevosta ja 150 miestä. Maaston korkeuserot (vesiputoukset) vaikuttavat vesimyllyistä saatavaan tehoon Vuoristoseuduilla on vesivoimaa, tasangoilla ei ( tuulivoima, hevoskierrot, orjat) Hellenistinen aika Aleksanteri suuren jälkeinen aika ( ekr tai eaa.) ) Merkittävä ajanjakso teknologian historiassa Keskuksena Aleksandria Pharoksen majakka, yksi maailman 7:stä ihmeestä Vähän-Aasian Pergamonissa kehittynyt paineella toiminut vesijohtojärjestelmä Arkhimedes Arkhimedes ( ekr.), vaikutti Syrakusassa Sisiliassa Arkhimedeen laki, nostetta koskeva laki. Osittain nesteeseen upotettuun kappaleeseen kohdistuu noste. Alusten nostotekniikka. Arkhimedeen ruuvi. Ruuvi sylinterin sisällä. (Lihamylly) A:n ruuvia käytettiin vielä 1700-luvullakin vettä nostavissa tuulimyllyissä Hollannissa Väitetään sanoneen pystyvänsä vipuamaan Maan radaltaan Kehitti tehokkaita puolustuslaiteita Syrakusaan, jota roomalaiset piirittivät 211 ekr. (Polttopeilit, laivannostimet) 1

2 Heron Aleksandrialainen (n jkr.) Mekaniikka, hydrauliikka ja pneumatiikka (paineilmatekniikka) Höyryturbiini Keksi erilaisia automaatteja ja mekaanisia laitteita, joita käytettiin mm. teatteriesityksissä Sarjatulta ampuva ase Kolikkoautomaatti Ensimmäinen höyrykone Välimeren kaleerit Soutualuksia, joissa oli myös purjeet Airoja jopa kolmessa kerroksessa (trireemi) Upottivat törmäämällä toisia aluksia Kaleeri oli myös rahtialus. Kuljetti arvotavaraa (mausteita, kankaita, jalometalleja), koska turvallinen. Kaleerit tarvitsivat tukikohtia Välimerellä Soutajina antiikin aikana orjia, myöhemmin myös muita 1400-luuvulla kehitettiin ns. renessanssikaleeri Kartografia syntyy Välimerellä Ensimmäinen kartoitettu alue maailmassa Klaudios Ptolemaios (n. 160 jkr.), aikansa merkittävin kartantekijä Teki ensimmäisiä kohtuullisen laadukkaita karttoja Koordinaatit, projektio Pyrki totuuteen Ptolemaioksen Maantiede (Geographia), hallitsi maantieteellistä ja kartografista kuvaa aina 1400-luvulle asti Maantiedettä alettiin täydentää 1400-luvulla myös Skandinavian osalta (nova tabula) Kreikkalaiset Kreikka sulautui osaksi Rooman valtakuntaa Kehittivät geometrian pitkälle (käytössä vielä luvulla) Maantieteilijöitä, Pytheas Massialainen (n. 300 ekr.), joka kävi mahdollisesti Itämerellä (Saarenmaa?) Matkareittiä ei tarkkaan tunneta Kiersi mahdollisesti Ison-Britannian. Näki revontulet, keskiyön auringon ja hankki meripihkaa. Kelttiläisen Cornwallin tina. Platon ja Atlantis Platon (n. 400 ekr.), kreikkalainen filosofi Kertoi (dialogissa Kritias) Atlantiksesta, mereen vajonneesta mantereesta Atlantis oli paratiisi, jossa asui onnellinen ja monessa suhteessa edistyksellinen kansa Atlantis oli myös hydrotekninen paratiisi. Kanavat, lähteet ja vesivarastot Maanalaiset tunnelit laivoille, puutarhoja, hippodromi, satamat, telakka. Rakennukset oli päällystetty messingillä ja tinalla Ihannevaltio, pyöreä, logistisesti optimaalinen kehämäinen asemakaava. Puu kuljetettiin kanavia pitkin Atlantis jatkuu Missä Atlantis oli? Oliko sitä olenkaan? Voisiko myytin taustalla olla jokin todellinen luonnonkatastrofi? Tulivuorenpurkaus Atlantis-myytti elinvoimainen Atlantiksen kehämäinen kanavien muodostama asemakaava, kanavat, satamat, telakat? Amsterdam, Pietari 2

3 Roomalaiset (n. 500 ekr.-300jkr.) Taitavia käytännön insinöörejä. Omaksuivat hellenismin opillisen perinnön. Kehittelivät ja sovelsivat käytäntöön, eivät keksineet uutta Rakennukset, tiet, sillat (jopa Reinin ylittävä), satamat, kaivokset Agrimensori, maanmittarit (groma, mittalaite) Orjat työvoimana, uusia energian lähteitä ei tarvinnut kehittää Vesiteknologian kehittyi korkealle Akveduktit, vesijohdot Kylpylät, joissa lämmin vesi Merenkulku rajoittui Välimerelle Keskiaika Orjuus katosi Uusia voimanlähteitä, esim. vesivoimaa kehitettiin Vesivoima, tuulivoima, eläinvoima Roomalaisilla jo vertikaalinen vesipyörä, jota liikutti alhaalla virtaava vesi Alakäyttöinen mylly oli joen sivussa eikä haitannut liikennettä Keskiajalla kehitettiin vesipyörä, jota liikutti ylhäältä putoava vesi. Tehokkaampi, mutta edellytti patoja. Vesimyllyjen rakentaminen esti liikkumista joilla (Magna Charta takasi vapaan liikkumisen) Keskiaika jatkuu Keskiajalla otettiin käyttöön myös tuulivoima. Sitä voitiin parantaa purjelaivojen takiloissa tehtyjen parannusten ansiosta. Säädettävät purjeet Hevosvoiman käyttö oli ollut antiikin maailmassa heikkoa Varhaisella keskiajalla keksittiin valjaat ja hevosen kengät Vaikka vesi, tuuli ja hevonen korvasi ihmisvoiman pääasiallisena voimanlähteenä, käytettiin rangaistusvankeja ja sotilaita edelleen Renessanssi Hollannissa aletaan kääntää antiikin maailman kirjallisuutta Kirjapainotaito ja humanistien klassinen filologia Uusi kreikkalaisten ja roomalaisten tekninen tieto tulee eurooppalaiseen tietoisuuteen Hollanti tärkeä uuden tekniikan keskus Hydrotekniikka erityisasemassa Hollanti useita metrejä merta alempana Kanavat, sulut, pumput kehittelyn kohteena Kustaa Vaasan Ruotsi (1521-) Ruotsalaisten varhaiset kontaktit Italiaan, Saksaan ja Hollantiin Kuningas kutsuu maahansa eri alojen asiantuntijoita Ruotsin laivasto perustetaan (kaleerilaivasto) Venetsialaisia kaleeriasiantuntijoita Laivanrakentajia Saksasta Italialaisia linnoitusinsinöörejä Olaus Magnus ja aluksen nosto syvyyksistä 3

4 Olaus Magnus (k. 1557) Kameleli, aluksen nostolaite Kartoista, laivoista ja meritekniikasta kiinnostunut kirkonmies Olaus Magnus ja aluksen nosto syvyyksistä. Teoksessa Pohjoisten kansojen historia 12:16 Menetelmä perustui Arkhimedeen lakiin Italiassa tehtiin jo 1500-luvulla sukelluskellosukelluksia ja alusten nosto-operaatioita Ruotsin suurvaltakausi ( ) Vaasa upposi 1628, seuraavana vuonna ensimmäinen tykkien nosto-operaatio n. 30 m syvyydestä Sukeltajat saatiin Käkisalmesta Välineenä blysump, lyijysumppu 1650-luvulla toinen nosto-operaatio sukelluskellon avulla. Mukana saksalaisia ja skottilaisia 1676 upposi Kronan Öölannin lähellä Luonnonfilosofia Antiikin luonnonfilosofit. Fyysisellä maailmalla on sielu Luonnonfilosofia tarjosi maailmankatsomuksen Murros: Descartes erotti sielun ja ruumiin 1650-luvulla Luonnontieteet vapautuivat sielun käsitteestä ja vähitellen myös Raamatusta Kuitenkin esim. sielun ja aineen yhteyteen uskova alkemia eli vielä pitkään ja esim. Newton oli alkemisti Vedenpaisumus menetti merkityksensä maailmanselityksessä (gööttiläisyys) 1700-l Vedenpaisumukseen liitetty vedenvähenemisteoria (että maa vähitellen paljastui veden pinnan laskun myötä) korvautui maankohoamisteorialla 1700-luvun puolivälissä Se että maankohoaminen johtuu jääkaudesta oivalettiin kuitenkin vasta luvulla Veden ja vähän muunkin alkuperä Kircher kiertovesijärjestelmä Mistä virtaava vesi saa alkunsa? Joet? Nousuvesi? Lähteet? Maanjäristykset? Tulivuorenpurkaukset? 4

5 Valtameret Athanasius Kircher Kircherin pääteos Mundus Subterraneus (1664, maanalainen maailma) Kokonaisvaltainen luonnonfilosofinen selitys Maan sisäisestä rakenteesta. Luonnonfilosofia oli modernin luonnontieteen edeltäjä, joka lähestyi filosofian keinoin luontoa Maan sisällä onkaloita ja käytäviä, joissa virtaa vettä ja palaa tuli (höyrykoneen idea??) Vesi purkautuu maanpinnalle lähteistä ja virtaa alas mereen, jossa merenkäynti painaa veden taasa onkaloihin, joista se nousee paineella takaisin vuorille jne. Kiertovesijärjestelmä. Kirhecher selitti tällä tavoin merenkäynnin, merivirrat, joet, lähteet ja tulivuorenpurkauket Jules Verne sai ideansa teokseensa Matka maan keskipisteeseen Kircheriltä Kircher jatkuu Athanasius Kircher 1600-luku Kircherin mukaan maailman meret ovat täynnä pohjassa olevia aukkoja, joista pääsee maan sisälle Suomikin pääsi Mundus Subterraneukseen Kircherin mukaan näet Perämerellä oli merenpohjassa tunnelin suu. Tunneli johti Norjan rannikolle ja nousi merenpintaan Lofooteille Maelstroemin, vaarallisen pyörteen, kohdalla Maelstroem on oikeasti olemassa. Sen aiheuttaa Golfvirta Kircherin käsitys oli saanut vaikutteita verenkierrosta Sukellusvene luku Sukellus- ja pelastusseurat syntyvät Yksityisiä mutta valtion alaisuudessa Kannattavaa liiketoimintaa. Laivan lastista maksettiin korvaus pelastusyhtiölle. Jopa ¼ sen arvosta Pohjoinen Pelastus- ja sukellusseura. Toimi myös Suomessa Perustaja Mårten Triewald, insinööri ja keksijä. Triewald teki Ruotsissa sukelluskellosukelluksen ja kirjoitti aihetta käsittelevän kirjan. Sukellusseurojen perustaminen merkitsi valtion tuloa saaristolaisten perinteiselle nautinta-alueelle. Hylkytavara oli siihen asti kuulunut rantojen asukkaille. 5

6 Kylpylä Aachenissa Urban Hjärnen matkapäiväkirjassa Urban Hjärne ja hydroterapia Urban Hjärne oli lääkäri, kemisti ja hydroterapian aloittaja Ruotsissa Kylpylä- ja mineraalivesitekniikka oli myös hydroteknologiaa Helsinkiin perustettiin terveyskylpylä (hälsobrun) 1700-luvulla Olof Rudbeckin oppilas, joka kierteli Euroopassa ja Norjan vastaisella tunturialueella. Etsi tuntureilta malmeja ja kartoitti vesireittejä. Todennäköisesti vakoilu myös Norjan puoleista kaivostoimintaa. Kävi mm. Rorösissa, Norjan tärkeässä kuparikaivoksessa, jonka ruotsalaiset tuhosivat kahteen otteeseen (Tanskan sodat 1650 ja 1670-luvuilla. Ja seuraavaksi kupittaaa Ja Väitöskirja Kupittaan terveyslähteestä 1700-luku Ranskan Marly`n vesilaitos (la grande machine de Marly) Marly Marly. Koneiston sivukuva Pumppasi vettä Versailles`n suihkukaivoihin Aikansa suurin vesilaitos ja suurin kone Seine-joessa Aikansa hydrotekninen ihme 14 vesiratasta 6

7 S. Buschenfelt vuorikollegiosta kävi Marlyssä. Matkapäiväkirja Buschenfelt Vesi voimanlähteenä 1700-luvulla alettiin kehittää vesipyöriä ja myllyjä tieteellisesti (Polhem) Vesivoima takasi tuulta säännöllisemmän voimansaannin Vesimyllyjä ei voitu siirtää Vesi voitiin kuitenkin ohjata kanavilla paikasta toiseen Vesimyllyn voima voitiin siirtää puisilla aisoilla jopa 2 km päähän Ruotsin merkittävimmät tiedemiehet 1700-luvulla Carl von Linné, kasvitiede. Lopi luokittelujärjestelmän (taksonomia) Anders Celsius, lämpömittarin celsiusasteikko Kristoffer Polhem, mekaanikko, mittauslaite vesipyörien tehon maksimoimiseksi Pehr, Kalm, Linnén oppilas, kasvitieteilijä, löytöretkeilijä, Pohjois-Amerikan tutkimus Höyrykone Heron Aleksandrialainen ideoi jo antiikin aikana. Englannissa höyrykoneita jo 1600-luvun lopulla Ruotsissa höyrykone käytössä Dannemoran kaivoksilla jo 1720-luvulla, ei toiminut kauaa Höyryvoima vakiintui vasta 1800-luvun alussa Läpikulkuvesitiehanke Vesiyhteys Päijänteestä Suomenlahteen Jäi suunnitelmaksi Räjäytys-, louhintatekniikka ja vaaituslaiteet mahdollistivat periaatteessa kanavat Hanke tuotti kartta-aineistoa Ajatuksena mahdollistaa raskaat kuljetuksen (puu) sisämaasta rannikolle 7

8 Viaporin telakka Thunbergin mylly Monitoimivoimakone. Pumppasi vettä telakasta, jauhoi viljaa, sahasi puuta (hienoterätekniikka) Lisäksi hevoskäyttöinen (12) kaksilinjainen pumppu Tuulimyllyt yleistyivät 1748 alkaen Helsingissä ja sen pitäjässä Katajanokka, Johanneksenvuori, Siltavuori, Vironniemi, Hämeenkadun varrella. Viisi tuulimyllyä ja yksi hevosmylly. (lähde: 1765 suostuntavero) Helsingin asemakaavasuunnitelmat sisälsivät kanavia (Kluuvi- Kaupunginlahti) Vesikäyttöinen tiiliruukki Polhem rakensi Loviisaan ja Helsinkiin vesikäyttöisen tiiliruukin Sekoitti savea Tiiliruukki Hydrodefensiiviset asemakaavasuunnitelmat (Loviisa) Loviisan asemakaava (Ehrensvärd) Paalutettiin, siis merkittiin maastoon muttei rakennettu Utopistinen mutta epärealistinen luomus Vesi ja kanavat olivat osa kaupungin puolustusta Ehrensvärdin ideoima aivan uudenlainen klassistinen (antiikkia kopioiva, selkeä, tasapainoinen) asemakaava Sargofagin muotoinen asemakaava, jonka keskellä ristinmuotoinen kanava Komendantin talo keskellä kaupunkia olevan altaan keskellä Rantakadut, uutta Malli saatu Hollannista Vedennostolaite 1700-l Pumppuhuone 8

9 Tunneli pumppuhuoneesta mereen Viaporin telakan sulku Kelluva sulkuportti Daniel Thunbergin keksimä Perustui Arkhimedeen lakiin 1700-luvulla puinen Nykyisin samalla periaatteella toimiva metalliportti Tykkijolla Telakan eteläpääty Telakka-allas ja vanha sulkuportti 9

10 Telakka-allas 10