Ветряная мельница

Мельницы-столбовки в Сибири (фото С. М. Прокудина-Горского, 1912)

Ветряная мельница (ветряк) — аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счёт энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы[1][2]. Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки.

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, были единственными машинами, которые использовало человечество. Поэтому применение этих механизмов было различным: в качестве мукомольной мельницы, для обработки материалов (лесопилка) и в качестве насосной или водоподъемной станции.

«Классическая» ветряная мельница с горизонтальным ротором и удлиненными четырёхугольными крыльями является широко распространенным элементом пейзажа в Европе, в ветреных равнинных северных регионах, а также на побережье Средиземного моря. Для Азии характерны другие конструкции с вертикальным размещением ротора.

С развитием в XIX веке паровых машин мельницы постепенно вышли из употребления.

Китайская мельница

ИсторияПравить

Горизонтальные и вертикальные мельницыПравить

Первые практические ветряные мельницы имели паруса, которые вращались в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси[3]. Согласно Ахмаду Й. аль-Хасану, эти ветряные мельницы-панемоны были изобретены в восточной Персии, или Хорасане, как записано персидским географом аль-Истахри в IX веке[4][5].

Первые мельницы изготавливались из шести-двенадцати парусов, покрытых тростниковым матом или тканевым материалом. Эти ветряные мельницы использовались для измельчения зерна или сбора воды и весьма отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц. Ветряные мельницы широко использовались на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а затем распространились оттуда в Китай и Индию[6]. Подобный тип горизонтальной ветряной мельницы с прямоугольными лопастями, используемый для орошения, также можно найти в Китае тринадцатого века (во времена династии Чжурчжэнь на севере), который стал строиться после путешествий Елюя Чуцая в Туркестан в 1219 году[7].

 
Действующая ветряная мельница на территории Лудорвайского музея в Удмуртии

Горизонтальные ветряные мельницы были построены в небольших количествах в Европе в течение XVIII и XIX веков[3], например, мельница Фаулера в Баттерси в Лондоне и мельница Хупера в Маргейте в Кенте. Эти ранние современные примеры, по-видимому, не находились под непосредственным влиянием горизонтальных ветряных мельниц, создаваемых на Среднем и Дальнем Востоке, а были независимыми изобретениями европейских инженеров[8].

Из-за отсутствия доказательств среди историков возникают споры о том, инициировали ли горизонтальные ветряные мельницы на Ближнем Востоке первоначальное развитие европейских ветряных мельниц[9][10][11][12]. В северо-западной Европе горизонтальная ось или вертикальная ветряная мельница, как полагают, датируется двенадцатым и тринадцатым веками в треугольнике северной Франции, восточной Англии и Фландрии[13].

Самое раннее упоминание о ветряной мельнице в Европе (предположительно вертикального типа) датируется 1185 годом в бывшей деревне Уидли в Йоркшире, которая находилась на южной оконечности Уолда с видом на устье реки Хамбер[14]. Также был найден ряд более ранних, но менее определенно датированных, европейских источников двенадцатого века, упоминающих ветряные мельницы[15]. Эти самые ранние мельницы были использованы для измельчения зерновых[16].

 
De Kat — мельница для производства красочных пигментов в музее под открытым небом, Зансе-Сханс, Нидерланды

АнтичностьПравить

Существует много версий от том как и где появились ветряные мельницы, но чаще всего утверждают что древнейшие мельницы были распространены в Вавилоне, о чём свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.). Описание орга́на, приводившегося в действие ветряной мельницей, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э. Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами[17].

Колесо обозрения инженера Герона Александрийского в римском Египте первого века является самым ранним известным примером использования колеса с приводом от ветра для питания машины[18][19]. Другим ранним примером ветряного колеса был молитвенный барабан, который использовалось в Тибете и Китае с четвертого века[20].

Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связаны с осью, мельница не будет вращаться.

Ещё один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

 
Мельница-башня с фиксированной крышей (Кампо-де-Криптана, регион Ла-Манча)

СредневековьеПравить

Средневековая иконография ясно показывает распространённость ветряных мельниц во многих странах Европы.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии.[21] В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру. Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электрических двигателей в XIX веке. Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками, а ветряные — в равнинных ветреных местностях.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, таким образом стимулируя технический прогресс и конкуренцию.

 
Ветряная мельница в суздальском Музее деревянного зодчества

Новое времяПравить

В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня.

В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией. Когда в XIX веке произошёл общеевропейский экономический скачок, наблюдался и серьёзный рост мельничной промышленности. С появлением множества независимых мастеров произошёл единовременный рост числа мельниц.

До конца XIX века ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе — там, где ветер был достаточно силён. В основном они строились в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции (где имелось около 8700 ветряных мельниц в 1847 году), Нидерландах (от 6 до 8 тыс. мельниц в 1750 году), Великобритании, Германии (18242 мельницы в 1895 году), Польше, Прибалтике, во многих регионах России, Скандинавии, странах Южной Европы[22].

Образ в литературеПравить

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Mill definition. Thefreedictionary.com. Дата обращения 15 августа 2013.
  2. Windmill definition stating that a windmill is a mill or machine operated by the wind. Merriam-webster.com (31 августа 2012). Дата обращения 15 августа 2013.
  3. 1 2 Wailes, R. Horizontal Windmills. London, Transactions of the Newcomen Society vol. XL 1967-68 pp 125—145
  4. Ahmad Y Hassan, Donald Routledge Hill (1986). Islamic Technology: An illustrated history, p. 54. Cambridge University Press. ISBN 0-521-42239-6.
  5. Klaus Ferdinand, "The Horizontal Windmills of Western Afghanistan, " Folk 5, 1963, pp. 71-90.
  6. Donald Routledge Hill, «Mechanical Engineering in the Medieval Near East», Scientific American, May 1991, p. 64-69. (cf. Donald Routledge Hill, Mechanical Engineering)
  7. Needham, Volume 4, Part 2, 560.
  8. Hills, R L. Power from Wind: A History of Windmill Technology. Cambridge University Press. — 1993.
  9. Farrokh, Kaveh (2007), Shadows in the Desert, Osprey Publishing, с. 280, ISBN 1-84603-108-7 
  10. Lynn White Jr. Medieval technology and social change (Oxford, 1962) p. 86 & p. 161—162
  11. Lucas, Adam (2006), Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology, Brill Publishers, с. 106–7, ISBN 90-04-14649-0 
  12. Bent Sorensen (November 1995), History of, and Recent Progress in, Wind-Energy Utilization, Annual Review of Energy and the Environment Т. 20 (1): 387–424, DOI 10.1146/annurev.eg.20.110195.002131 
  13. Braudel, Fernand. Civilization and Capitalism, 15th–18th Century, Vol. I: The Structure of Everyday Life (англ.). — University of California Press (англ.), 1992. — P. 358. — ISBN 9780520081147.
  14. Laurence Turner, Roy Gregory. Windmills of Yorkshire (неопр.). — Catrine, East Ayrshire: Stenlake Publishing, 2009. — С. 2. — ISBN 9781840334753.
  15. Lynn White Jr., Medieval technology and social change (Oxford, 1962) p. 87.
  16. Sathyajith, Mathew. Wind Energy: Fundamentals, Resource Analysis and Economics (англ.). — Springer Berlin Heidelberg, 2006. — P. 1—9. — ISBN 978-3-540-30905-5.
  17. Ахмад аль-Хасан, Дональд Хилл, Технологии исламского мира. Иллюстрированная история, 1986, Cambridge University Press, P. 54F, ISBN 0-521-42239-6
  18. Dietrich Lohrmann, «Von der östlichen zur westlichen Windmühle», Archiv für Kulturgeschichte, Vol. 77, Issue 1 (1995), pp. 1-30 (10f.)
  19. A.G. Drachmann, «Hero’s Windmill», Centaurus, 7 (1961), pp. 145—151
  20. Lucas, Adam. Wind, Water, Work: Ancient and Medieval Milling Technology (англ.). — Brill Publishers (англ.), 2006. — P. 105. — ISBN 90-04-14649-0.
  21. Дитрих Лорман, Ветряная мельница от восточного типа к западному архивы истории культуры, Том 77, № 1 (1995), p. 1-30 (18ff.)
  22. Wind powered factories: history (and future) of industrial windmills
  23. «Ветряная мельница» Ханса Кристиана Андерсена на сайте az.lib.ru

ЛитератураПравить

СсылкиПравить