Открыть главное меню

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.

С развитием в XIX в. паровых машин использование мельниц постепенно стало сокращаться.

«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.

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 девятом веке[4][5].

Первые мельницы изготовливались 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 18-го и девятнадцатого 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 г. 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, Испания

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].

Ветряная мельница в искусствеПравить

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. — University of California Press, 1992. — P. 358. — ISBN 9780520081147.
  14. Laurence Turner, Roy Gregory. Windmills of Yorkshire. — Catrine, East Ayrshire : Stenlake Publishing, 2009. — P. 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. — 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. — Brill Publishers, 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