De romeinse Tympanum als verre voorloper ook van Da Vinci’s schaufelradbagger-machine

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

Er werd nog niet echt mee gegraven

Maar....

Nog voor het begin van onze jaartelling hadden de Grieken en de Romeinen wielen om water omhoog te brengen. Zij gebruikten dat niet alleen voor bevloeiing van velden met gewassen. In het Spaanse Rio Tinto gebruikten de Romeinen gebruikten dergelijke wielen zowel voor het uit hun kopermijn verwijderen van water en van  losgehakt of ingestort steengruis.
Kort samengevat lieten zij dan ze net zo veel water van de nabije rivier in mijn lopen, dat het gruis ruim onder water stond. Met behulp van de wielen werd vervolgens het gruis samen met water verwijderd.

Er waren twee typen van deze waterwielen of “tympanons”

Het ene was een geheel hol wiel, dat vanaf de as in radiale compartimenten was verdeeld. Aan de buitenomtrek had elk compartiment zijn eigen openingen, waar het water in het compariment kon komen. Vlak bij de as zaten de gaten, waar het water er in een goot weer uit stroomde. Bij het vollopen dienden deze gaten voor ontluchting.  Van dit type tympnanon kan eigenlijk wel gezegd worden dat deze een “vol-zell wiel” was. Omdat de losopeningen vlak bij de as van het wiel zaten, was de maximale opvoerhoogte van zo’n “voll-zell-tympanon”   maximaal iets meer dan de halve diameter, afhankelijk van de afstand van de losgaten tot de as..

De verre voorouder van het Voll-zell schaufelrad: het Voll-zell tympanon
Bron: Evolution of Water Lifting Devices (Pumps) over the Centuries Worldwide Stavros I. Yannopoulos Water 2015, 7, 5031-5060; doi:10.3390/w7095031 

Bij het andere type wiel was de omtrek voorzien van een reeks bakken met elk een spleet vormige opening voor zowel het vullen met water/modder als het weer lossen daarvan. In plaats van aparte bakken kon het wiel aan zijn omtrek ook zijn voorzien van een afgesloten bakvormige ring met daarin verdeelschotten. Elk compartiment had in de buitenomtrek ook weer een opening voor het in- en uitstromen van het water. Dit type zou feitelijk een “halb-zell” tympanon genoemd kunnen worden. De opvoerhoogte van dit soort wielen was ongeveer ¾ van de totale diameter, afhankelijk van de afmeting van een compartiment ten opzichte van de omtrek van het wiel. 

Halb-zell

Bron: Duncan: Roman deep vein mining

Bij Rio Tinto zijn van dergelijk halb zell wielen gevonden met een diameter van 4-6 meter en met 20-24 compartimenten. Bij een opvoerhoogte van ca 4 meter kon een opbrengst van 19 gallon per minuut worden bereikt.

Aandrijving gebeurde door slavenBron: Evolution of Water Lifting Devices (Pumps) over the Centuries Worldwide Stavros I. Yannopoulos Water 2015, 7, 5031-5060; doi:10.3390/w7095031

In Rio Tinto werd water/modder van een totale diepte van ca 30 meter met een serie van dergelijke wielen getrapt naar boven afgevoerd. Met name ondergronds werd de aandrijving van de wielen door slaven gedaan. Dit omdat dieren eerstens te duur waren (ze aten te veel)  en tweedens dieren niet ondergronds waren te krijgen.
Een slaaf kon gedurende 8 uur per minuut de bovengenoemde “productie” van 19 gallon halen bij een opvoerhoogte van 4 meter.

Wat verder nog was opgevallen, is dat in Spanje de verschillende onderdelen van dergelijke wielen genummerd waren, hetgeen er mogelijk op kan wijzen, dat de wielen elders in onderdelen werden gemaakt. Pas in de mijn werden deze onderdelen aan elkaar gemonteerd. De voorloper van het huidige “pre-fab werk”?? 

Voorlopers van de huidige graafreuzen “Grossgeräte” uit de bruinkoolwinning uitgevonden door Leonardo DaVinci de Hollanders

Ing. Anne-Marie T.M. Oudejans

Wist U, dat de beroemde Italiaanse uitvinder Leonardo DaVinci rond 1492! mogelijk het eerste prototype van de “emmer-wiel-graafmachine” (Schauffelradbagger) heeft ontworpen?  

Zijn apparaat  bestond uit een wiel met daaraan vier armen  aan hun uiteinden een bak. Het geheel was, net als bij een catamaran, tussen twee drijvers gemonteerd. Met dit apparaat kon dan een kanaal of waterloop worden uitgebaggerd.
In plaats van drijvers konden ook twee (verrolbare) balken worden gebruikt, zodat er ook op land hiermee een geul gegraven kon worden. De aandrijving van het wiel gebeurde aanvankelijk geheel handmatig !! met een slinger.  Helaas is niet bekend of DaVinci’s ontwerp ook daadwerkelijk op deze wijze gewerkt heeft.

Emmer-wiel-graafmachine van DaVinci

Bron: From handdrag to jumbo a millennium of dredging Terra et Aqua – Number 77 – December 1999

De andere graafreus is de emmer-ketting graafmachine of “Eimer-ketten-bagger”

Ik weet niet of het DE voorloper was van de emmer-ketting graafmachines van de bruinkoolwinning was maar het was er wel één: de “Hollandse of Amsterdamse baggermolen” uit de zeventiende of Gouden Eeuw. Hij werd destijds in Nederland uitgevonden om de havens en kanalen in en rond Amsterdam op diepte te houden. Net als DaVinci’s machine werd aanvankelijk ook deze emmer-ketting-graafmachine geheel handmatig!!! bediend. Later werd de aandrijving door paarden of ossen gedaan.

Al spoedig werd er niet alleen met dit systeem gebaggerd of “ in den natte” ontgraven maar werd hij ook op land gebruikt voor het zogeheten  “in den droge” ontgraven”, Hierbij werden aanvankelijk ook de emmers elk met de hand!! gevuld, waarna ze aan de ketting omhoog werden getrokken om elders daar te worden leeg gekiept.. Later zouden de emmers, al over de grond schrapend en door hun eigen gewicht, “zelf vullend worden”. 

Een van de eerste emmer-ketting-graafmachines

Bron: From handdrag to jumbo a millennium of dredging Terra et Aqua – Number 77 – December 1999