જળચક્ર (3) : ચક્ર ફરતે ગોઠવેલી ક્ષેપણીઓ (paddles) દ્વારા વહેતા અથવા ઉપરથી પડતા પાણીની ઊર્જાને પ્રાપ્ત કરવાની યાંત્રિક પ્રયુક્તિ (device). જળચક્ર એ પ્રાચીન કાળની શોધ છે અને ગ્રીસમાં તેનો ઉપયોગ થયો હોવાના ઉલ્લેખો મળે છે. જૂના જમાનામાં ઘણા દેશોમાં લોટ દળવાની ઘંટીમાં તેનો ઉપયોગ થતો હતો. તેમાં દળવાના
વિવિધ પ્રકારનાં જળચક્રો
પથ્થરની નીચે ક્ષૈતિજ દિશામાં ગોઠવેલા ચક્ર વડે પથ્થર ફેરવીને દળવાનું કાર્ય કરવામાં આવતું હતું. ટર્બાઇન એન્જિનના વિકાસમાં જળચક્રનો ફાળો ઘણો મોટો છે.
જળચક્ર એ પાણીની ગુરુત્વાકર્ષણ-ઊર્જાના કેટલાક અંશનો ઉપયોગ કરે છે. તે પાણીની રૈખિક ગતિને સરળતાથી પરિભ્રામી ગતિમાં રૂપાંતરિત કરે છે. આથી જળચક્ર દ્વારા ઊર્જા મેળવવા માટે પાણીની ગતિ અને તેનો જથ્થો અગત્યનાં છે. જલીય ઊર્જાના સારામાં સારા સ્રોત એ ધોધ અને તળના ઢોળાવવાળી (ઉતાવળી) નદી છે. વહેતા પાણીનું બળ ક્ષેપણીને કાર્યરત કરે છે અને તેને લીધે ચક્ર ફરે છે. ચક્ર જોડે જોડેલ શાફ્ટ મારફત તેની ગતિ યંત્ર(machinery)ને આપી શકાય છે.
પાણી જે રીતે ચક્રને પહોંચે તે પ્રમાણે તેનું ઊર્ધ્વ અને ક્ષૈતિજ એમ બે પ્રકારે વર્ગીકરણ કરવામાં આવે છે. ઊર્ધ્વ જળચક્રોના ઊર્ધ્વક્ષેપ (overshot) અને નિમ્નક્ષેપ (undershot) એમ બે ભાગ પાડવામાં આવે છે. પ્રારંભનાં વર્ષોમાં લાકડામાંથી ઊર્ધ્વ જળચક્રો બનાવવામાં આવતાં અને તેમાં ચાર હાથા (arms) રહેતા. ચાલક શાફ્ટના છેડાને ચોરસ બનાવી તેની મદદથી વધુ શક્તિ મેળવાતી. ઊર્ધ્વચક્ર પર પાણી ઉપરથી પડે તો તેને ઊર્ધ્વક્ષેપ જળચક્ર કહે છે. જો પાણી નીચેના ભાગમાં વહી ચક્રને ગતિ આપે તો તેને નિમ્નક્ષેપ જળચક્ર કહે છે. ઊર્ધ્વચક્રમાં આરાઓ ઉપર ડોલ જેવાં પાત્રો ગોઠવેલાં હોય છે જેમાં પાણી પડતાં ચક્ર ફરે છે. આ પાત્રોમાં છિદ્રો પાડી 33 % વધુ શક્તિ મેળવી શકાય છે. આવા જળચક્રની ક્ષમતા 80 % સુધીની હોઈ શકે છે. નિમ્નક્ષેપ ચક્રની રચના એવી રીતે કરવામાં આવે છે કે પાણી ચક્રના તળિયાના પાવડાને અથડાય અને ચક્ર ફરે. આવાં જળચક્રની ક્ષમતા ઘણી ઓછી હોવાથી તે વપરાશમાં ઓછાં છે.
હાલમાં મોટા ભાગનાં જળચક્રો ક્ષૈતિજ પ્રકારનાં હોય છે. તેમાં એક ઊભી શાફ્ટ ઉપર ક્ષૈતિજ ચક્ર ફરે છે. તેમાં ચક્રની એક તરફના પાવડા (blade) ઉપર પાણી અફળાય છે. જ્યાં પાણીનું કદ ઓછું પણ તેનો વેગ પ્રમાણમાં વધુ હોય ત્યાં આવાં ચક્રો વધુ સારાં ગણાય છે. ઊર્ધ્વ પ્રકારના ચક્રમાં ગીઅરની મદદથી વધુ ઝડપ અને શક્તિ મેળવી શકાતી હોવાથી તેનો વધુ વિકાસ થયો છે. આમ છતાં પરિસ્થિતિ અનુકૂળ હોય, દા.ત., ભારે વેગથી આવતા પાણીનો પ્રવાહ મળતો હોય ત્યાં, ક્ષૈતિજ જળચક્રોનો ઉપયોગ હજુ પણ થાય છે. પાતમાર્ગ(penstock)ના ઉપયોગથી ઇઝરાયેલ અને અમેરિકામાં આવાં ચક્રો દ્વારા વધુ શક્તિ મેળવવાનું શક્ય બન્યું છે.
જળચક્ર માટેનો પાણીનો પ્રવાહ સ્લૂસ (sluice) દરવાજાની મદદથી નિયંત્રિત કરી શકાય છે. વપરાયેલું પાણી હૅચ(hatch)ની મદદથી લઈ જવાય છે. સ્પર અને બેવેલ ગીઅરોની મદદથી જરૂરી ઊર્જાનું પ્રસારણ કરવામાં આવે છે. અરીય ગાઇડવેનના ઉપયોગને કારણે હવે પુરાણાં જળચક્રો વપરાતાં નથી પણ તેમની જગાએ અરીય જલટર્બાઇન ઉપયોગમાં લેવાય છે.
પ્રદીપ સુરેન્દ્ર દેસાઈ