# Wasserrad > Ein Fluss, in Arbeit verwandelt - Datum: um 300 v. Chr. - Epoche: Antike - Bereich: [Energie & Antriebe](https://lastcodex.org/de/domains/energy/) - Stufe: III (Handwerk & Städte) - Schwierigkeit: 3/5 - URL: https://lastcodex.org/de/inventions/water-wheel/ Ein Wasserrad verwandelt die Strömung oder das Gefälle von Wasser in eine Drehbewegung, die Zahnräder an Mühlsteine, Hämmer, Blasebälge oder Pumpen weitergeben. Vom 3. Jahrhundert v. Chr. bis ins 19. Jahrhundert war es nach Menschen und Tieren die wichtigste Quelle mechanischer Kraft. ![Wasserrad · Ein Fluss, in Arbeit verwandelt](https://lastcodex.org/_astro/plate.DniPcExe_QgCYx.webp) ## Legende 1. Gerinne und Schütz 2. Zellen 3. Radwelle 4. Kammrad 5. Stockrad 6. Mühlsteine ## Was es ist Ein Wasserrad ist ein Rad mit Schaufeln oder Zellen, das von fließendem Wasser gedreht wird, und seine Welle treibt Maschinen an. Zweitausend Jahre lang mahlte es Getreide. Seit dem Mittelalter walkte es auch Tuch, sägte Holz, bewegte die Blasebälge und Hämmer der Schmieden und pumpte Wasser aus Bergwerken. ![Ein unterschlächtiges Rad mit flachen Schaufeln, die in einen Steinkanal tauchen](https://lastcodex.org/_astro/v1.CgD15jtO_Zw4cFk.webp) *Ein unterschlächtiges Rad: Die Strömung drückt gegen die untersten Schaufeln.* Ein unterschlächtiges Rad taucht seine Schaufeln in einen Bach, und die Strömung schiebt sie weiter. Einfache traditionelle Bauformen brauchen kein Wehr und setzen nur einen kleinen Teil der verfügbaren Wasserenergie in Arbeit um. Ein oberschlächtiges Rad wie das auf dieser Tafel bekommt Wasser von oben aus einer Rinne und dreht sich durch dessen Gewicht in den Zellen. Die Fallhöhe muss mindestens dem Raddurchmesser entsprechen. Ein natürliches Gefälle mit Wasserfassung und Kanal kann dafür ausreichen; Damm und Teich sind optional. Ein mittelschlächtiges Rad erhält Wasser auf Höhe der Welle. Der Wirkungsgrad hängt von Bauform und Wasserzufuhr ab; verbesserte unterschlächtige Räder können ebenfalls hohe Wirkungsgrade erreichen. ## Wie es funktioniert Wasser, das in einem Mühlteich aufgestaut ist, speichert durch seine Höhe Energie. In der oberschlächtigen Mühle führt das Gerinne (1), ein hölzerner Trog, das Wasser über den Scheitel des Rades, und mit einem Schütz kann der Müller das Rad anlaufen lassen, anhalten und seine Geschwindigkeit regeln. Das Wasser fällt in die Zellen (2) auf der absteigenden Seite. Diese Seite ist schwer, die andere leer, und so dreht sich das Rad langsam, mit wenigen Umdrehungen pro Minute. Die Zellen halten ihr Wasser so lange wie möglich und leeren sich erst kurz vor dem tiefsten Punkt in den Untergraben. Die verfügbare hydraulische Leistung ist P = ρgQH: Wasserdichte ρ mal Erdbeschleunigung g mal Volumenstrom Q mal Fallhöhe H. Bei einer Wasserdichte von etwa 1.000 kg/m³ und g = 9,81 m/s² ergeben 100 Liter pro Sekunde (0,1 m³/s) und vier Meter Fallhöhe etwa 3,92 kW vor Verlusten. Ein gut gebautes oberschlächtiges Rad setzt den größten Teil davon in Arbeit an seiner Welle um. ![Eine Mühle mit waagerechtem Rad: Ein flaches Rad unter einer Steinhütte dreht den Mühlstein unmittelbar](https://lastcodex.org/_astro/v2.p7UDCOs6_2uARA7.webp) *Die Mühle mit waagerechtem Rad kommt ohne Getriebe aus: Die Welle des Rades ist zugleich die Spindel des Mühlsteins.* Im Inneren der Mühle trägt die Welle (3) das Kammrad (4), ein großes Zahnrad, dessen Kämme das kleine Stockrad (5) auf einer senkrechten Welle antreiben. Wie bei einer Windmühle wird der Antrieb dabei von waagerecht auf senkrecht umgelenkt und schneller, denn das Wasserrad läuft langsam, während der obere Mühlstein sich viel schneller drehen muss. Dieser Läuferstein (6) zermahlt das Getreide, das aus einem Trichter nachrinnt, gegen den feststehenden Bodenstein darunter. Manche Mühlen haben überhaupt keine Zahnräder. In der Mühle mit waagerechtem Rad, die lange in Irland, Skandinavien und rund ums Mittelmeer verbreitet war, liegt ein kleines Rad flach unter dem Boden im Wasserstrahl einer steilen Rinne, und seine senkrechte Welle dreht den Läuferstein direkt. Einfache traditionelle Bauformen sind preiswert und setzen einen vergleichsweise kleinen Anteil der verfügbaren Wasserenergie in Arbeit um. Verbesserte waagerechte Räder können hohe Wirkungsgrade erreichen. ## Bauanleitung Diese Skizze gilt für ein kleines oberschlächtiges Rad, das eine Pumpe oder eine leichte Maschine antreibt. Wer Wasser aus einem Bach ableiten will, braucht dafür meist eine Genehmigung. **Das Gefälle finden.** Einen Bach mit mindestens zwei Metern Gefälle suchen. Einen Kanal graben, den Obergraben, der weiter oben vom Bach abzweigt und mit sehr geringer Neigung verläuft, sodass er am Rad deutlich über dem Bachbett ankommt. **Das Rad bemessen.** Das Rad etwas kleiner als die Fallhöhe machen, damit das Wasser ein kurzes Stück in die oberste Zelle fällt. Die Breite richtet sich nach der Wassermenge. Zellen, die nur teilweise gefüllt sind, verschütten ihr Wasser später. **Welle und Arme bauen.** Eine Welle aus Eiche verwenden, an den Stellen für die Arme vierkantig behauen, mit eisernen Zapfen an den Enden, die in Lagern aus Hartholz oder Bronze auf Pfeilern aus Stein oder Beton laufen. **Radkränze und Zellen fertigen.** Die Zellen schräg zwischen zwei Ringe aus Brettern, die Radkränze, setzen und die Innenseite mit Brettern schließen. Das Rad vor dem Betrieb wässern, damit das Holz quillt und die Fugen dicht werden. **Gerinne und Schütz einbauen.** Das Wasser in einem Holztrog auf Böcken bis über den Scheitel des Rades führen, mit einem Schieber und einem Überlauf, der das Wasser am stehenden Rad vorbeileitet. Prüfen, ob das Rad ausgewuchtet ist, dann das Schütz nach und nach öffnen. > **Sicherheit.** Ein gefülltes Rad ist schwer und bleibt nicht sofort stehen: nie daraufsteigen oder hineingreifen, solange es sich dreht. Vor Wartungsarbeiten die Wasserzufuhr absperren, das Schütz gegen erneutes Öffnen verriegeln und austretendes Wasser am Rad vorbeileiten. Den vollständigen Stillstand prüfen. Von einem sicheren Ort aus zurückgehaltenes Wasser ablassen und Rad sowie angetriebene Maschinen mit für die verbleibenden Lasten geeigneten Sicherungen festsetzen, damit gespeicherte Energie sie nicht bewegen kann. Eine fachkundige Person muss diese Trennung herstellen und prüfen. Schnelles Wasser in einem Kanal kann einen Erwachsenen umwerfen und ertränken, deshalb den Untergraben einzäunen und dort nie allein arbeiten. Alle zugänglichen Zahnräder mit Schutzabdeckungen versehen, die Hände und Kleidung fernhalten. ## Geschichte und Entwicklung Die ersten Räder hoben Wasser. Im 3. Jahrhundert v. Chr. beschrieb Philon von Byzanz ein Rad mit Kammern, das in Ägypten zur Bewässerung diente. Der Historiker M. J. T. Lewis vertritt die Ansicht, dass wassergetriebene Getreidemühlen im selben Jahrhundert aufkamen, zuerst mit senkrechter, dann mit waagerechter Welle. Die früheste klare Beschreibung einer Wassermühle mit Getriebe stammt von Vitruv um 25 v. Chr.: Ein unterschlächtiges Rad treibt den Mühlstein über eine gezahnte Trommel und ein größeres waagerechtes Rad an. In Barbegal bei Arles in Südfrankreich bauten die Römer sechzehn oberschlächtige Räder in zwei Reihen zu je acht einen Hang hinunter, gespeist von einem Aquädukt. Die Anlage wurde im 2. Jahrhundert n. Chr. gebaut. In China nutzte Du Shi im Jahr 31 n. Chr. Wasserkraft, um die Blasebälge von Eisengießereien zu betreiben. ![Eine Noria, die Flusswasser in Tonkrügen in einen erhöhten Kanal hebt](https://lastcodex.org/_astro/v3.C8AuOggq_Z16udy9.webp) *Eine Noria: Die Strömung dreht das Rad, und das Rad hebt einen Teil des Flusses an.* In Nordafrika und im Nahen Osten hob die Noria, ein großes, von der Strömung gedrehtes Rad mit Krügen am Kranz, Wasser in Bewässerungskanäle und versorgte Städte. Im 10. Jahrhundert beschrieb der Arzt al-Razi eine solche Anlage im Irak, die etwa 153.000 Liter in der Stunde förderte. Im mittelalterlichen Europa wurden die Wassermühlen immer zahlreicher. Das Domesday Book von 1086 zählte in England rund sechstausend, und die Räder trieben bald auch Walkstampfen, Sägen, Schmiedebälge und Schwanzhämmer an. In den 1750er-Jahren testete der englische Ingenieur John Smeaton Modellräder. Bei vergleichbarer verfügbarer Wasserenergie leisteten seine oberschlächtigen Modelle mindestens doppelt so viel Arbeit wie seine unterschlächtigen Modelle. Seine Ergebnisse veröffentlichte er 1759. Dieses Verhältnis gilt für die getesteten Bauformen und lässt sich nicht auf alle Wasserräder übertragen. Das Laxey Wheel auf der Isle of Man, 1854 fertiggestellt, um Wasser aus den Bergwerken von Laxey zu pumpen, misst 22,1 Meter im Durchmesser. Ab 1827 begann die Turbine von Benoît Fourneyron das Wasserrad zu verdrängen, und die Turbinen heutiger Wasserkraftwerke gehen auf sie zurück. ## Kennzahlen - Erste Beschreibung: Philon von Byzanz, 3. Jahrhundert v. Chr. (ein Schöpfrad) - Ober- oder unterschlächtig: Oberschlächtig mindestens doppelt so effizient in Smeatons Versuchen bei vergleichbarer verfügbarer Wasserenergie (1759) - England, 1086: Rund 6.000 Mühlen im Domesday Book - Größtes betriebsfähiges Rad: Laxey, Isle of Man: 22,1 m Durchmesser, gebaut 1854 ## Erfordert - [Rad & Achse](https://lastcodex.org/de/inventions/wheel/): Rollen statt Schleifen (um 3.500 v. Chr.) - [Zahnräder](https://lastcodex.org/de/inventions/gear/): Zähne tauschen Tempo gegen Kraft (um 300 v. Chr.) ## Führt zu - [Wasserturbine](https://lastcodex.org/de/inventions/water-turbine/): Fallendes Wasser wird zu Strom (1827) - [Windmühle](https://lastcodex.org/de/inventions/windmill/): Wind, zu Mehl gemahlen (um 900) ## Quellen - [Water wheel](https://en.wikipedia.org/wiki/Water_wheel), Wikipedia - [Vitruvius, De architectura, Book X, chap. 5 (water wheels and mills)](https://penelope.uchicago.edu/Thayer/E/Roman/Texts/Vitruvius/10*.html), LacusCurtius, University of Chicago - [The Scientists, the Engineers, and the Water Wheel](https://daily.jstor.org/the-scientists-the-engineers-and-the-water-wheel), JSTOR Daily - [Great Laxey Wheel](https://manxnationalheritage.im/?p=18117), Manx National Heritage - [John Smeaton](https://en.wikipedia.org/wiki/John_Smeaton), Wikipedia - [Providing and using work equipment safely: A brief guide](https://www.hse.gov.uk/pubns/indg291.pdf), Health and Safety Executive - [The second century CE Roman watermills of Barbegal: Unraveling the enigma of one of the oldest industrial complexes](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6124920/), Science Advances, American Association for the Advancement of Science - [Waterwheel](https://www.energyeducation.ca/encyclopedia/Waterwheel), Energy Education, University of Calgary - [Gravity water wheels as a micro hydropower energy source: A review based on historic data, design methods, efficiencies and modern optimizations](https://iris.polito.it/handle/11583/2712517), Politecnico di Torino, institutional repository - [High hydraulic performance in horizontal waterwheels](https://recerca.udg.edu/en/publications/high-hydraulic-performance-in-horizontal-waterwheels/), Universitat de Girona, Research Portal Fakten geprüft am 2026-10-12. --- The Last Codex · https://lastcodex.org/de/inventions/water-wheel/ · © The Last Codex. Texte, Tafeln und Figuren: CC BY-NC-ND 4.0.