Схема вращения крыльев мельницы

Ликбез: Как устроена мельница

Вы никогда не думали как из зерна получается мука? Мне вот всегда было интересно как работали древние мельницы. В Суздале нам подробно все разъяснили.

Понятно, что ветер вращает эти лопасти. Каркас у них деревянный, а обтянуты они были материей, парусиной.

А знаете для чего вот эти палки сзаду мельницы? Думаете, чтобы она не попадала? 😉

А вот и фигушки. С их помощью всю мельницу ПОВОРАЧИВАЛИ, чтобы ловчей поймать ветер, ну не прикол? :-))

Механику работы мельницы нам объяснили на вот этой модели, которая находилась внутри мельницы настоящей и, в отличие от последней, была в рабочем состоянии ;-))

Ну, в общем ветер вращает лопасти, лопасти вращают вот это горизонтальное полено:

Горизонтальное полено, с помощью древних шестерёнок вращает уже полено вертикальное:

Вертикальное полено, в свою очередь, с помощью таких же шестеренок вращает эдакие каменные блины – жернова, вон там внизу, видите?:

А сверху в дырки жерновов сыпалось зерно из вот этих ящичков, похожих на перевёрнутые пирамидки. Готовая мука через дырки в деревяхе передней стенки валилась в специальный ящик, обзываемый «сусеком».

Помните сказку про колобка? 😉 «Бабка по амбару помела, по сусекам поскребла…» Я в детстве все время недоумевала, что за сусеки такие в которых можно муки намести на целый колобок? В нашей-то квартире мука по ящикам просто так не валялась. ;-)) Ну и вот, не прошло и сорока лет, как загадка была разгадана! 8-)))

Мельница — ветряная и водяная

Самые древние приспособления для перемалывания зерна в муку и обдирания его в крупу сохранялись как семейные мельницы до начала ХХ в. и представляли собой ручные жернова из двух круглых в сечении камней из твердого кварцевого песчаника диаметром 40—60 см. Древнейшим типом мельниц считаются сооружения, где жернова вращались с помощью домашних животных. Последняя мельница такого типа прекратила свое существование в России в середине ХIХ в.

Энергию падающей на колесо с лопастями воды россияне научились использовать в начале второго тысячелетия. Водяные мельницы всегда были окружены ореолом таинственности, овеяны поэтическими легендами, сказаниями и суевериями. Мельницы-колесухи с омутом и водоворотом сами по себе небезопасные конструкции, что отражено в русской пословице: «Со всякой новой мельницы водяной подать возьмет».

Письменные и графические источники свидетельствуют о широком распространении в средней полосе и на Севере ветряных мельниц. Нередко крупные села были окружены кольцом в 20—30 мельниц, стоявших на высоких, открытых ветрам местах. Ветряные мельницы за сутки размалывали на жерновах от 100 до 400 пудов зерна. В них имелись также ступы (крупорушки) для получения крупы. Для того чтобы мельницы работали, их крылья надо было поворачивать под менявший направление ветер — это обусловило сочетание в каждой мельнице неподвижной и подвижной частей.

Русскими плотниками создано много разнообразных и остроумных вариантов мельниц. Уже в наше время зафиксировано более двадцати разновидностей их конструктивных решений.

Из них можно выделить два принципиальных типа мельниц: «столбовки»

Мельницы столбовки:
а – на столбах; б – на клети; в – на раме.
и «шатровки ».

Первые были распространены на Севере, вторые — в средней полосе и Поволжье. Оба названия отражают также принцип их устройства.
В первом типе мельничный амбар вращался на врытом в землю столбе. Опорой служили либо дополнительные столбы, либо пирамидальная бревенчатая клеть, рубленная «в реж», либо рама.

Принцип мельниц-шатровок был иной

Мельницы шатровки:
а – на усечённом восьмирике; б – на прямом восьмерике; в – восьмерик на амбаре.
— нижняя их часть в виде усеченного восьмигранного сруба была неподвижной, а меньшая по размеру верхняя часть вращалась под ветер. И этот тип в разных районах имел немало вариантов, в том числе мельницы-башни – четвериковые, шестериковые и восьмериковые.

Все типы и варианты мельниц поражают точным конструктивным расчетом и логикой врубок, выдерживавших ветры большой силы. Народные зодчие уделяли также внимание внешнему облику этих единственных вертикальных хозяйственных сооружений, силуэт которых играл немалую роль в ансамбле селений. Это выражалось и в совершенстве пропорций, и в изяществе плотницких работ, и в резьбе на столбах и балконах.

Схема ветряной мельницы

Мельница на ослиной тяге

Мельничный постав

Самая существенная часть мукомольной мельницы —мельничный постав или снасть – состоит из двух жерновов: верхнего, или бегуна, А и – нижнего, или нижняка, В.

Жернова представляют каменные круги значительной толщины, имеющие в средине сквозное отверстие, называемое очком, а на мелющей поверхности т. н. насечку (см. ниже). Нижний жернов лежит неподвижно; его очко плотно закрыто деревянною втулкою, кружловиною g, сквозь отверстие в центре которой проходитъ веретено С; на вершине последнего насажен бегун посредством железного стержня CC, укрепленного концами в горизонтальном положении в очке бегуна и называемаго параплицею, или порхлицею.

В средине параплицы (и, следовательно, в центре жернова) с нижней ее стороны проделано пирамидальное или коническое углубление, в которое и входитъ соответственно заостренный верхний конец веретена С.

При таком соединении бегуна с веретеном, первый вращается при вращении последнего и, в случае надобности, легко снимается с веретена. Нижний конец веретена вставлен шипом в подшипник, укрепленный на балке D. Последнюю можно поднимать и опускать и таким образом увеличивать и уменьшать раcстояние между жерновами. Веретено С вращается помощью т. н. цевочной шестерни Е; это – два диска, надетые на веретено в небольшом расстоянии друг от друга и скрепленные между собою, по окружности, вертикальными палочками.

Цевочная шестерня вращается помощью лобового колеса F, имеющего на правой стороне своего обода зубья, захватывающие за палочки цевочной шестерни и таким образом вращающие ее вместе с веретеном.

На ось Z надето крыло, которое и приводится в движение ветром; или, в водяной мельнице, – водяное колесо, приводимое в движение водою. Зерно вводится через ковш а и очко бегуна в промежуток между жерновами. Ковш состоит из воронки а и корытца b, подвешенного под очком бегуна.

Размол зерна происходит в промежутке между верхнею поверхностью нижняка и нижнею бегуна. Оба жернова одеты кожухомъ N, который препятствует разбрасыванию зерен. По мере размола, зерна подвигаются действием центробежной силы и напором вновь прибывающихъ зерен) от центра нижняка к окружности, падают с нижняка и идут по наклонному желобу, в пеклевальный рукав R — для просеивания. Рукав Е сделан из шерстяной или шелковой ситяной ткани и помещен в закрытом ящике Q, из которого выставляется его нижележащий конец.

Сначала просеивается тонкая мука и падает в задней части ящика; более грубая высевается в конце рукава; отруби задерживаются на ситке S, а самая грубая мука собирается в ящик T.

Жернова

Поверхность жёрнова разделена глубокими желобами, называемыми бороздами, на отдельные плоские участки, называемые мелющими поверхностями. От борозд, расширяясь, отходят более мелкие желобки, называемые оперением. Борозды и плоские поверхности распределяются в виде повторяющегося рисунка, называемого гармошкой.

У типичного мукомольного жёрнова имеется шесть, восемь или десять таких гармошек. Система желобов и желобков, во-первых, образует режущую кромку, а во-вторых, обеспечивает постепенное ссыпание готовой муки из-под жерновов. При постоянном использовании жернова? требуют своевременного подтачивания, то есть подравнивание краев всех желобов для поддерживания остроты режущей кромки.

Жернова используются парно. Нижний жёрнов устанавливается стационарно. Верхний жёрнов, он же бегун, — подвижный, и именно он производит непосредственное перемалывание. Подвижный жернов приводится в движение крестообразным металлическим «штифтом», установленным на головке главного стержня или ведущего вала, вращающегося под действием основного механизма мельницы (использующего энергию ветра или воды). Рельефный рисунок повторяется на каждом из двух жерновов, таким образом обеспечивая эффект «ножниц» при размалывании зерен.

Жернова должны быть одинаково сбалансированными. Правильное взаимное расположение камней критически важно для обеспечения помола муки высокого качества.

Лучшим материалом для жерновов служит особенная каменная порода – вязкий, твердый и неспособный полироваться песчаник, называемый жерновым камнем. Так как каменные породы, в которых все эти свойства развиты достаточно и при том равномерно, встречаются редко, то хорошие жернова весьма дороги.

На трущихся поверхностяхъ жернов делают насечку, т. е. пробивают ряд углубленных бороздок, и промежутки между этими бороздками приводят в грубо-шероховатое состояние. Зерно попадает во время размола между бороздками верхнего и нижнего жернов и разрывается и разрезывается острыми режущими краями бороздок насечки на более или менее крупные частицы, которые размалываются окончательно по выходе из бороздок.

Бороздки насечки служат также какъ бы путями, по которым размалываемое зерно подвигается от очка к окружности и сходить с жернова. Так как жернова, даже из лучшего материала, стираются, то насечка должна быть возобновляема время от времени.

Описание конструкций и принципа действия мельниц

Столбовками мельницы названы за то, что их амбар покоится на столбе, вкопанном в землю и обложенном снаружи срубом-ряжем. В нем заделаны балки, удерживающие столб от смещения по вертикали. Конечно, амбар покоится не только на столбе, но на срубе-ряже (от слова режь, бревна, врубленные не плотно, а с прозорами). Поверх такого ряжа делается ровное круглое кольцо из пластин или досок. На него и опирается нижняя рама собственно мельницы.

Ряжи у столбовок могут быть разной формы и высоты, но не выше 4 метров. Они с земли могут подниматься сразу в виде четырехгранной пирамиды или сначала вертикально, а с какой-то высоты переходить в усеченную пирамиду. Встречались, правда очень редко, мельницы на невысокой раме.

Основание шатровок тоже может быть по форме и конструкциям различным. Например, пирамида может начаться с уровня земли, а конструкция быть не срубной, а каркасной. Пирамида может опираться на срубный четверик, а к нему могут быть пристроены подсобные помещения, тамбур, помещение для мельника и т.д.

Главное в мельницах их механизмы.

В шатровках внутреннее пространство разделено перекрытиями на несколько ярусов. Сообщение с ними идет по крутым лестницам чердачного типа через люки, оставленные в перекрытиях. Части механизма могут располагаться на всех ярусах. А их может быть от четырех до пяти. Стержнем шатровки служит могучий вертикальный вал, пронизывающий мельницу насквозь до “шапки”. Он опирается через металлический подпятник, закрепленный в балке, которая лежит на брусчатой раме. Балка с помощью клиньев может перемещаться в разные стороны. Это позволяет придать валу строго вертикальное положение. Тоже самое можно проделать и при помощи верхнего бруса, где штырь вала заделан в металлическую петлю.

В нижнем ярусе на вал надета большая шестерня с кулачками-зубьями, закрепленными по наружному контуру круглой основы шестерни. При работе движение большой шестерни, умноженное в несколько раз, передается на малую шестерню или цевку другого вертикального, уже металлического обычно вала. Этот вал прошивает неподвижный нижний жернов и упирается в металлическую планку, на которой через вал подвешен верхний подвижный (вращающийся) жернов. Оба жернова одеты деревянным кожухом с боков и сверху. Жернова устанавливаются на втором ярусе мельницы. Балка в первом ярусе, на которую опирается малый вертикальный вал с малой шестерней, подвешена на металлическом нарезном штыре и с помощью нарезной же шайбы с рукоятками может быть слегка поднята или опущена. С нею поднимается или опускается верхний жернов. Так регулируется тонкость помола зерна.

От кожуха жерновов вниз наклонно пропущен глухой дощатый желоб с доской задвижкой на конце и двумя металлическими крючками, на которые подвешивается мешок, наполняемый мукой.

Рядом с блоком жерновов устанавливается кран-укосина с металлическими дугами-захватами. С его помощью жернова могут сниматься со своих мест для отковки.

Над кожухом жерновов с третьего яруса спускается жестко закрепленный к перекрытию подающий зерно бункер. Он имеет задвижку, с помощью которой можно перекрыть подачу зерна. Он имеет форму опрокинутой усеченной пирамиды. Снизу к нему подвешен качающийся лоток. Он для пружинистости имеет можжевеловую планку и штырь, опущенный в отверстие верхнего жернова. В отверстии эксцентрично устанавливается металлическое кольцо. Кольцо может быть и с двумя-тремя косыми перьями. Тогда устанавливается симметрично. Штырь с кольцом называются обечайкой. Пробегая по внутренней поверхности кольца, штырь все время меняет положение и раскачивает косо подвешенный лоток. Это движение ссыпает зерно в зевло жернова. Оттуда оно попадает в зазор между камнями, размалывается в муку, та поступает в кожух, из него в закрытый лоток и мешок.

Зерно засыпается в бункер, врезанный в пол третьего яруса. Мешки с зерном подаются сюда с помощью во’рота и веревки с крюком. Ворот может подключаться и отключаться от шкива, насаженного на вертикальный вал. Делается это снизу с помощью веревки и рычага. В досках перекрытия прорезан люк, перекрытый наклонно поставленными двухпольными створками. Мешки, проходя через люк, открывают створки, которые потом произвольно захлопываются. Мельник отключает ворот, и мешок оказывается на крышках люка. Операция повторяется.

В последнем ярусе, находящемся в “шапке”, на вертикальном валу установлена и закреплена другая, малая шестерня со скошенными кулачками-зубьями. Она заставляет вращаться вертикальный вал и запускает весь механизм. Но ее заставляет работать большая шестерня на “горизонтальном” валу. Слово в кавычки заключено потому, что фактически вал лежит с некоторым уклоном внутреннего конца вниз. Штырем этого конца он заключен в металлическом башмаке деревянной рамы, основы шапки. Приподнятый конец вала, выходящий наружу, спокойно лежит на камне-“подшипнике”, слегка скругленном сверху. На валу в этом месте врезаны металлические пластины, предохраняющие вал от быстрого стирания.

В наружную головку вала врезаются два взаимно перпендикулярных бруса-кронштейна, к которым крепятся хомутами и болтами другие балки – основа решетчатых крыльев. Крылья могут принимать ветер и вращать вал лишь тогда, когда на них будет расправлена парусина, обычно свернутая в жгуты в покойное, не рабочее время. Поверхность крыльев будет зависеть от силы и скорости ветра.

Шестерня “горизонтального” вала снабжена зубьями, врезанными в боковую сторону круга. Сверху ее обнимает тормозная деревянная колодка, которая с помощью рычага может быть освобождена или сильно затянута. Резкое торможение при сильном и порывистом ветре вызовет высокую температуру при трении дерева о дерево, и даже тление. Этого лучше избегать.

До работы крылья мельницы следует повернуть навстречу ветру. Для этого имеется рычаг с подкосами – “водило”.

Вокруг мельницы вкапывали небольшие столбики количеством не менее 8 штук. К ним “водило” и крепилось цепью или толстой веревкой. Силою 4-5 человек, даже если верхнее кольцо шатра и части рамы хорошо смазаны солидолом или чем-то подобным (ранее смазывали свиным салом), провернуть “шапку” мельницы очень трудно, почти невозможно. “Лошадиная сила” тут тоже не годится. Поэтому пользовались небольшим переносным воротом, который попеременно одевали на столбики его трапециевидной рамой, служившей основанием всей конструкции.

Блок жерновов с кожухом со всеми частями и деталями, расположенными выше и ниже его, назывался одним словом – постав. Обычно небольшой и средней величины ветряки делались “об одном поставе”. Большие ветряки могли строиться с двумя поставами. Были ветряные мельницы и с “толчеями”, на которых отжималось льняное или конопляное семя для получения соответственного масла. Отходы – жмых, – тоже использовали в домашнем хозяйстве. “Пильные” ветряки как будто не встречались.

Читайте также:  Стеклянные перегородки разделяют пространство

Схема вращения крыльев мельницы

Войти

Puzzle

Август 2019

123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

В этом году случайно узнали, что недалеко от Казани год назад в селе Чирши видели ветряную мельницу. За год с неработающей мельницей все могло произойти, но мы все же решили поехать, так как на карте этого района тридцатилетней давности насчитали около 35 ветряных мельниц и, если ее уже нет, то может быть встретим другие мельницы.
На удачу мельница, хотя и полуразрушенная, стояла у дороги на краю села.

Она оказалась мельницей шатрового типа предположительно с шестью лопастями.

Шапка с валом – вращающаяся часть мельницы шатровки. Сама мельница трехярусная высокая.Такая высота позволяла поднимать выше вал, на котором крепились крылья, а это значит, делать их длиннее — отсюда и большая мощность этих мельниц.

Вход в мельницу

Крутые лестницы чердачного типа внутри мельницы
В шапке на валу под крышей размещалось колесо, которое передавало вращение на вертикальный вал

Горизонтальный вал предположительно из трехсотлетней сосны. Для вала годилась только древесина дуба или сосны, причем особенно ценилась нижняя часть крупного ствола, даже не комель, а фактически часть корневища, уходящая в землю. Поэтому подходящую сосну не спиливали, а, образно говоря, выкапывали. На зубья шла только очень твердая древесина (граб, яблоня, клен, береза), заготовки для них предварительно долго варили в крутом кипятке, затем сушили.

Сохранившиеся зубья колеса.

Круглое основание шапки. Дерево – береза

Детали поворотного механизма.

На дереве видна смазка.

Центрального вертикального вала не мельнице уже не было, как и лопастей. Даже с обломанными крыльями, но переведенная на электроэнергию, она продолжала помол зерна.

Остатки электрической проводки.

С центрального вала движение передавалось на другой вертикальный вал. Этот вал вращал верхний подвижный жернов. Оба жернова обычно одевали деревянным кожухом с боков и сверху.

Металлический вертикальный вал с электрическим приводом
В правом верхнем углу с верхнего яруса спускается жестко закрепленный к перекрытию подающий зерно бункер,имеющий форму опрокинутой усеченной пирамиды. Он должен иметь задвижку, с помощью которой можно перекрыть подачу зерна

Бункер – вид сверху .Зерно засыпается в бункер. Мешки с зерном подавали сюда с помощью ворота и веревки с крюком.

В досках перекрытия прорезан люк, перекрытый наклонно поставленными двухпольными створками. Мешки, проходя через люк, открывают створки, которые потом произвольно захлопываются. Мельник отключает ворот, и мешок оказывается на крышках люка. Операция повторяется.

К бункеру снизу подвешен качающийся лоток. Конструкция качающегося лотка в литературе описана следующим образом.
Лоток для пружинистости может иметь можжевеловую планку и штырь, опущенный в отверстие верхнего жернова. В отверстии эксцентрично устанавливается металлическое кольцо. Кольцо может быть и с двумя-тремя косыми перьями. Тогда устанавливается симметрично. Штырь с кольцом называются обечайкой. Пробегая по внутренней поверхности кольца, штырь все время меняет положение и раскачивает косо подвешенный лоток. Это движение ссыпает зерно в зевло жернова. Оттуда оно попадает в зазор между камнями, размалывается в муку, та через лоток поступает в сусек.

Сусек с лотком. Справа на фото канатная пружина. В наше посещение рукоятка у затяжного механизма отсутствовала.

Год назад рукоятка была на месте. Фото azinskiy .

На выходе из мельницы стояло древнее сооружение типа скамьи.

Его предназначение не удалось определить.

Последний взгляд на мельницу – двигателя третьей революции в развитии производительных сил общества и альтернативного источника энергии в наши дни.
UPD.23-11-09. А такой ее увидели дипломник Маркова М.И.и ее руководитель доцент Персова С.Г

Из дипломной работы “Реставрация мельницы в д. Чирши в структуре музея зерна”,КГАСУ, 2009.

Поиск других мельниц оказался неудачным. Встретили только симпатичного журавля.

Нарядный колодец в селе Менгеры.

P.S. Буду благодарна любым исправлениям и дополнениям, так как это первая в жизни ветряная мельница, которую я видела.

1. Восьмигранная мельница шатрового типа с шестью лопастями. О количестве лопастей можно судить по трём прямоугольным сквозным каналам в деревянном горизонтальном вале, усиленных пятью металлическими обручами для жёсткости и прочности.
6. В шапке на горизонтальном валу (под крышей) размещено деревянное колесо, которое передавало вращение от лопастей на вертикальный вал. Вертикальный вал до настоящего времени не сохранился (видимо его убрали при переводе мельницы на другой вид привода). Само деревянное колесо состоит из двух слоёв, собранных из секторов с вырезами. Сектора относительно друг друга расположены со смещением и скреплены между собой девянными шпилями. В вырезы вставлялись зубья, который входили в зацепление с секторами вертикального вала.
7. Горизонтальный вал выполнен из сосны диаметром 50 см, что говорит о приличном возрасте дерева.
8. Колесо крепится к горизонтальному валу мощными деревянными спицами, зафиксированными клиньями.
10. Характерной особенностью этой мельницы является то, что шатёр с горизонтальным валом, колесом и лопастями имеет возможность вращаться на 360 градусов, что позволяет ловить ветер при любом направлении.
11. (круглое основание шапки) В верхней части (под шапкой) находится круглый деревянный обруч толщиной 100 мм, жестко закреплённый при помощи гвоздей.
12. По внутренней части обруча двигались вращающиеся деревянные ролики диаметром 200 мм. Ролики скреплялись попарно в вилке и фиксировались деревянными осями. Сами вилки крепились к поворотной квадратной раме, на которую опирался шатёр. Общее количество роликов – 8.
13. Для облегчения вращения верхней поворотной части мельницы верхняя и боковая части обруча, оси роликов смазывались.
15. На фотографии жёрнов современного образца, изговленный из цемента и ПГС. Можно предположить, что старые жернова были изготовлены на Нолькинских каменоломнях.

От себя могу добавить, что выложенные эскизы реконструкции, а также фотографии реконструированной мельницы в этнографическом музее Козьмодемьянска помогают понять, каким образом (!возможно!) производился поворот по ветру и вывод из ветра. Для этого служили три круглых бревна (“воротила”).

По поводу “канатной пружины” (!возможно!) – это механизм регулировки тонкости помола.

Вряд ли современный тип привода был электрическим. Какой тогда был смысл выводить трансмиссию наружу? Видимо, применялся двигатель внутреннего сгорания.

а вы надписи арабскими буквами (попали частично на одну из фот) подробно не снимали?

и до сих пор не пойму, почему ваши интереснейшие записи не появляются у меня во френдленте ((

вот ссылка правильная ))

самое интнрнсное, что я их , эти надписи специально искал, и казалось бы затеряться и мекуджа, а не нашел (( а вообще, в наше поещение мельница выглядела куда запущеннее (изнутри), тако чувство, что там на втором ярусе чтото типо чиллаута унемногочисленных местных ))

Это шикарно, спасибо! =))

Как нибудь надо будет собраться с Вами в этноэксп 😉

Это спонтанно, непредсказуемо. Кстати сейчас в выставочном зале художников проходит выставка фотографий Черенкова Андрея. Он снимал храмы в РТ.

А где нибудь в сети можно прочитать на эту тему (официальная афиша, объявление, точное место, и всё такое) – просто завтра собрался в центр с дочкой, пофоткать всякого рода архитектуру – с удовольствием бы заглянул и на выставку.

Была статья в Комсомольской правде. неделю назад. По поиску задать Черенков фото казань.

Были сегодня там, стоит мельница. Кстати, а в ваше посещение надписей на левой стене не было?

Как сделать ветряную мельницу своими руками

Эпоха земледелия канула в прошлое много веков назад, но это не значит, что все наработки того времени теперь ничего не значат. К примеру, сегодня пойдёт речь о том, как сделать ветряную мельницу своими руками.

Начать стоит с того, зачем это, вообще, нужно? Вряд ли кто-то при её помощи будет молоть пшено в муку. Да и выращиванием пшена занимаются профессиональные фермеры, у которых за все производственные процессы отвечает современная техника. Тем не менее всё больше дачников задаются вопросом, как сделать ветряную мельницу своими руками?

Объясняется подобный ажиотаж довольно-таки просто — ветряная мельница, которую можно легко сделать своими руками является великолепным элементом ландшафтного дизайна, который делает участок по-настоящему уникальным. Продать сад, у которого есть такая изюминка гораздо проще, чем участок, как две капли воды похожий на соседний.

В современном мире уникальность ценится превыше всего. Именно поэтому если вы решите сделать ветряную мельницу своими руками — это позволит преобразить ваш сад. К тому же при должном усердии и небольшом экскурсе в физику вы сможете использовать данное строение как источник энергии.

Ветряная мельница на вашем дачном участке может не только быть элементом ландшафта, который вы сделали своими руками, но и преобразователем энергии ветра. Это позволит в значительной мере сэкономить семейный бюджет.

Дополнительные качества ветряной мельницы

Перед тем как выбрать место для установки ветряной мельницы, вы должны учесть, что данное сооружение, которое вы сделаете своими руками, может иметь несколько назначений:

  1. Ветряная мельница может скрыть ряд неприглядных мест вашего участка вроде канализационного люка.
  2. Некоторые ветряные мельницы, которые можно сделать своими руками, выполняются из лёгких материалов. Как результат удаётся минимизировать их габариты. Поэтому данные сооружения часто используют в качестве защитных колпаков для вентилей труб и других инженерных объектов.
  3. Сооружение можно использовать как домик для детских игр. Для этого понадобится немного укрупнить конструкцию, но ничего нереального здесь нет. Главное, сделать её устойчивой и не забыть про вход.
  4. В сооружении больших размеров, сделанном под мельницу своими руками, можно хранить разнообразный садовый инвентарь. По факту это будет подсобное помещение.
  5. Каменную мельницу можно также использовать как мангал.
  6. Данное сооружение при небольшой модификации можно применять как пугало для кротов. Достаточно вкопать ножки вглубь на 20 сантиметров, чтобы вибрации от конструкции, которые будут возникать при вращении лопастей, передавалась в землю.

Как видите, ветряной мельнице, которую вы сделаете своими руками можно найти множество применений, как элементу ландшафтного дизайна.

Роль ветряной мельницы в ландшафтном дизайне

Современный мир настолько разнообразен, что для того, чтобы участку быть самым лучшим, недостаточно простого ухода и ровных грядок — необходимо выделяться. При этом нужно всё делать с умом. Ведь ландшафтный дизайн — это сложная наука, которая учитывает множество нюансов.

К примеру, при выборе растительного покрова учитываются такие факторы, как:

  • тень,
  • влажность,
  • сочетание с другими культурами,
  • необходимые оросительные системы и т. д.

Одним из самых трендовых элементов ландшафтного дизайна на данный момент считается ветряная мельница. Самое же главное достоинство такого сооружения заключается в том, что конструкцию можно сделать своими руками.

Делаем ветряную мельницу своими руками

Выбираем место и подготавливаем его

Постройка ветряной мельницы — это куда более ответственное мероприятие, чем может показаться на первый взгляд. Нужно учесть множество факторов, чтобы получить по-настоящему стоящий элемент ландшафтного дизайна.

Лучше всего для установки подходит открытое пространство. Во-первых, здесь лопасти мельницы будут практически всегда вращаться, а во-вторых, собрать данную конструкцию на открытом пространстве гораздо проще, так как ничего не будет вам мешать.

После того как вы подберёте подходящее место для монтажа нужно будет убрать участок. Уберите все мешающие постройке кустики и пеньки. Если трава слишком высокая — срежьте её при помощи газонокосилки.

Землю перед установкой конструкции нужно тщательно разровнять. Только после этого вы сможете приступить к укладке фундамента, точнее, платформы. Чтобы выбрать правильное место, вы должны чётко представлять, как будет выглядеть ваша будущее сооружение.

Создаём план

В качестве примера возьмём элементарную конструкцию, которую при должной доле усилий сможет построить каждый человек. Всё начинается с создания плана:

  1. Нарисуйте эскиз макета.
  2. Посредством чертежа рассчитаете, какие размеры должны быть у каждой детали ветряной мельницы, которую вы хотите сделать своими руками.
  3. Выберите оптимальный материал, из которого будут сделаны основные элементы конструкции. Лучшим выбором считается сосна. Она обладает высокими эксплуатационными качествами. При этом её стоимость находится на приемлемом уровне.

После того как с планом и чертежом всё улажено можно приступать к непосредственному процессу сборки.

Подбор нужных для работы инструментов и материалов

Чтобы создать достойное сооружение вам понадобятся такие инструменты:

  • Линейка для создания углов.
  • Ручки, фломастеры, карандаши, циркуль, маркеры.
  • Строительная рулетка.
  • Дрель с набором разнокалиберных насадок.
  • Шуроповёрт или отвёртка. Также для этой цели можно использовать обычную дрель со специальной насадкой.
  • Молоток, пила, лобзик.
  • Болты, гвозди, шайбы, саморезы, шурупы. Длина элементов напрямую зависит от того, насколько толстые доски вы будете использовать.
  • Наждачная бумага для шлифовки элементов. Также можно использовать шлифовальную машинку.

С помощью этих инструментов вы сможете своими руками сделать отличную ветряную мельницу, которая станет прекрасным дополнением вашей концепции дачного ландшафта. Также для воплощения идеи вам понадобятся такие материалы:

  • Чтобы сделать ветряную мельницу своими руками чаще всего используют фанеру или вагонку. Широкие доски отлично подходят для корпуса.
  • Чтобы сделать стены своими руками используйте бруски.
  • Для обшивки подойдёт любой материал.
  • Чтобы сделать лопасти используйте металлические рейки или трубы.
  • Уголки.
  • Крышу можно сделать из фанеры. В качестве крепёжных элементов используйте рейки.
  • Для того чтобы закрепить лопастной винт своими руками вам понадобится шпиль и подшипник.

После того как все материалы и инструменты будут собраны, вы сможете сделать ветряную мельницу своими руками.

Разметка конструкции

После того как все чертежи сделаны, а нужный инвентарь собран, можно приступить непосредственно к разметке конструкции при помощи своих рук:

  1. Разметьте четыре квадрата на основании. Стороны каждого по 25 сантиметров. При этом каждый квадрат нужно поделить на четыре равных части. В середине делается отверстие.
  2. Начертите четыре блока для сторон. Детали лучше всего вырезать из цельных кусков дерева. Соотношение будет 35 на 54 см.
  3. Стены можно легко сделать своими руками в форме трапеции. Это придаст ветряной мельницы по-настоящему декоративный вид.
  4. Трапециевидные стены ветряной мельницы, которые вы будете делать своими руками, состоят из шести частей, которые должны быть надёжно прикреплены друг к другу. При этом каждая следующая часть меньше предыдущей на два сантиметра. Соответственно первая будет 35 см, а последняя 25.
  5. Для того чтобы конструкция обладала надёжностью нужно сделать прочный каркас. При использовании качественных материалов всё это можно осуществить своими руками.
  6. Для того чтобы сделать каркас своими руками вам понадобятся бруски. В сечении данные элементы будут соответствовать следующим параметрам 40 на 40 миллиметров. Для осуществления проекта вам понадобится целый комплект: восемь штук по 54 и 38 см, а также шесть штук 36 см.
  7. Чтобы сделать надёжный каркас своими руками также понадобится четыре бруска на 54 и четыре на 10 сантиметров. Сечение каждого элемента 30 на 30 мм.
  8. Создание крыши ветряной мельницы потребует от вас создания разметки при помощи лекала.
  9. Начертите линию на 38 см. Сделайте отступ ровно наполовину и начертите ещё одну на 30 см. Длина бокового шва треугольника 35,5 см. Согласно данному лекалу нужно обработать 10 листов. Они впоследствии будут выполнять роль скатов.
  10. Лопастной винт для ветряной мельницы нужно сделать своими руками как на схеме из элементов 45 на 15 мм. Всего будет четыре части, на каждой из которых нужно закрепить элементы с такими характеристиками: один на 91 см, 20 по 19, две по 45,5, четыре на восемь, 26 и 17.
  11. Прочертите два круга, диаметр каждого — 17 см.
Читайте также:  Для контрастного интерьера

После того, когда вы сделаете разметку ветряной мельницы своими руками — аккуратно вырежьте все элементы, отшлифуйте их, обработайте специальными составами и только после этого начинайте финальную сборку.

Обработка

Для пропитки дерева лучше всего использовать следующие составы: Пинотекст, Акватекс, Белинка.

Каждый из них смог себя зарекомендовать как надёжное средство для защиты дерева от атмосферных явлений и насекомых. Эти вещества позволят вам не беспокоиться о сохранности ветряной мельницы, собранной и установленной своими руками.

Сборка

После того как вы завершите обработку всех частей ветряной мельницы, можно будет приступить к её сборке своими руками. Просто следуйте этой инструкции, и вы всё сможете сделать самостоятельно:

  1. Скрепите боковые части при помощи реек.
  2. Чтобы сделать основание ветряной мельницы своими руками используйте два квадрата, у которых есть дырки посередине.
  3. Соедините основание и корпус ветряной мельницы саморезами.
  4. Сколотите два треугольника, основания которых равняются 38 см, а стороны 35 с половиной.
  5. По обеим сторонам прикрутите к треугольникам фанеру.
  6. Крышу нужно делать из двух частей. На каждую пойдёт по пять приготовленных заранее элементов.
  7. Вертушку ветряной мельницы сделайте своими руками при помощи деревянных реек.
  8. На концы лопастей закрепите короткие рейки и прикрутите круги в центре. После чего просверлите в середине дыры и установите шпильки. Тоже нужно сделать с торцом.
  9. Закрепите шпиль. Всю конструкцию скрепите гайками.

В конце наденьте крышку на корпус, который вы сделали своими руками и закрепите всё саморезами.

Подробный процесс сборки устройства ветряной мельницы вы можете увидеть на видео снизу.

Декорирование

После того как вы сделали ветряную мельницу исключительно благодаря своим рукам, необходимо придать ей соответствующий вид. Для этого можно использовать лак. Он придаст вашему сооружению завершённость.

Чтобы придать ветряной мельнице дополнительный антураж её элементы можно покрасить разными цветами. Также можно добавить рисунки вроде цветов, бабочек или насекомых. Каждый из них легко делается своими руками, если использовать немного фантазии.

Итоги

Как видите, сделать ветряную мельницу под силу каждому. Главное, на начальных этапах начертить правильную разметку и подобрать хорошее место. Также заранее необходимо решить, какими уникальными качествами будет обладать сооружение.

Ветряная мельница — как сделать своими руками?

Обновлено: 4 мая 2019

Что такое ветряная мельница?

Постройки, имеющиеся на приусадебном или дачном участке, обычно создаются в строгом функциональном стиле. Каких-либо специфических декоративных элементов они, как правило, не имеют и выглядят соответственно своему назначению. При этом, желание как-то украсить, оживить территорию участка свойственно большинству владельцев. Вариантов решения этого вопроса имеется очень много. Чаще всего используются технологии ландшафтного дизайна, с помощью которых может быть украшен абсолютно любой клочок земли.

Один из вариантов создания необычного облика является возведение ветряной мельницы. Решение несколько неожиданное, но неизменно эффектное, требующее подробного рассмотрения.

Устройство и принцип работы

Ветряная мельница — это устройство, преобразующее энергию ветра в работу мукомольного механизма. Таково традиционное назначение мельниц, выполнявших практически единственную работу — размол зерна, изготовление муки. Лопасти (крылья) мельницы принимали на свои плоскости поток ветра и начинали вращение. Оно передавалось на жернова, моловшие зерно и производившие муку. Устройство ветряной мельницы — это прообраз ветряных генераторов, насосов и прочих механизмов сегодняшнего дня, использующих потоки ветра как источник энергии.

В настоящее время встретить действующую ветряную мельницу можно редко, в основном, их содержат в этнографических заповедниках как экспонаты. При этом, они вполне исправны и могут выполнять свою работу вполне эффективно.

Декоративный элемент или практичное сооружение?

Использовать ветряную мельницу в качестве полноценного сооружения, выполняющего помол муки, невозможно. Во-первых, размеры такого сооружения не подойдут для относительно небольших участков. Кроме того, необходимости в размоле зерна в настоящее время не имеется. Поэтому ветряные мельницы, возводимые на садовых участках, выполняют декоративную роль. При этом, вращающийся ротор, если он способен выполнять свои функции, вполне может быть использован для различных хозяйственных нужд:

  • производство электроэнергии;
  • приведение в действие водяного насоса;
  • корпус ветряка можно приспособить для хранения различного инвентаря.

Выбор способа применения ветряка — прерогатива владельца участка, но наиболее распространенным назначением таких сооружений является украшение участка, привнесение фольклорных мотивов в стиль оформления. Этот момент нельзя считать второстепенным или неважным, так как внешний вид так же нуждается в грамотном и творческом подходе, как и практическое применение.

Для чего может понадобиться?

В данном случае ключевым моментом становится самостоятельное изготовление сооружения. Помимо определенных практических целей, которые преследуются при создании ветряка, важен творческий подход, возможность приложить усилия для самостоятельного оформления участка.

Применить такое сооружение можно по-разному, например, с помощью ветряной мельницы можно декорировать скважину для воды. Часто подобными сооружениями прикрывают выход на поверхность канализационных коллекторов. Не исключается использование ветряка по прямому назначению — с целью приведения в движение механизмов или генерации электрического тока, например, для освещения участка.

Важно! Украшение территории — сам по себе немаловажный фактор, но, если имеется возможность практического применения ветряной мельницы для хозяйственных нужд, ее ценность возрастает во много раз.

Еще одним возможным применением такого элемента можно назвать место для детских игр. Ребятишки с удовольствием играют в различных домиках, а если он стилизован под мельницу, становится еще интереснее.

Выбор территории для установки

На выбор места влияет, в первую очередь, замысел владельца, назначение сооружения. Если планируется чисто декоративное использование, то мельницу размещают исходя из соображений живописности, внешнего эффекта, то есть на открытой площадке, обеспечивающей хороший обзор сооружения. Если же устройство будет функциональным, то на выбор повлияет уровень площадки, отсутствие поблизости крупных построек, способных закрыть лопасти от потоков ветра.

Кроме того, необходимо учитывать расположение инженерных коммуникаций, построек или сооружений, которым могут помешать вращающиеся крылья мельницы. Если они находятся напротив окна, постоянное мелькание в глазах создаст существенное неудобство для людей, находящихся в комнате.

Следует также учитывать, что к сооружению понадобится иметь нормальный подход, особенно, если планируется сделать его элементом детской игровой площадки. Учитывая все эти соображения, производится выбор оптимального места для строительства мельницы.

Пошаговая инструкция

Создание мельницы происходит по обычной схеме, используемой при строительстве любых сооружений:

  • создание проекта (рабочего чертежа)
  • приобретение материалов, подбор инструмента
  • подготовка площадки
  • сборка корпуса и ротора
  • установка механических элементов (если они запланированы)
  • запуск, отладка режимов работы

Некоторые шаги в этом перечне могут оказаться лишними, иногда, напротив, могут понадобиться дополнительные действия. Окончательный план действий может быть составлен только при рассмотрении конкретной конструкции, условий ее работы, размеров и прочих параметров.

Важно! Ни в коем случае не следует пренебрегать созданием проекта. Зачастую именно на этом этапе обнаруживаются значительные ошибки или дополнительные факторы, в корне меняющие подход к выполняемой работе. Изготовление наобум может привести к пустой трате времени и материалов.

Необходимые материалы и инструменты

Для создания декоративной ветряной мельницы лучше всего использовать традиционные материалы:

Кроме того, в зависимости от размеров и назначения мельницы могут понадобиться материалы для создания фундамента:

  • цемент,
  • песок,
  • арматурный пруток.

Не менее важно иметь необходимые инструменты:

  • электропила,
  • электрорубанок,
  • ручная ножовка,
  • стамеска, долото,
  • пассатижи,
  • молоток,
  • электродрель с набором сверл,
  • линейка, рулетка.

В зависимости от проекта сооружения, могут быть привлечены и другие инструменты или приспособления, если в них возникнет необходимость.

Фундамент

Первые шаги, которые понадобится выполнить на начальном этапе, это — подготовка площадки под строительство. Если сооружение запланировано достаточно крупное, например, под мельницу надо задекорировать хранилище для инструментов, инвентаря, инженерных устройств, то потребуется устройство фундамента.

Самым простым способом заливки фундамента будет создание ленточного типа основания. Для этого по периметру будущих стен выкапывается ров, внутрь которого устанавливается опалубка, вяжется арматурный каркас и заливается бетон. Фундамент выдерживается нужное время для достаточной кристаллизации бетона, после чего можно вести дальнейшие работы.

Примечание: для небольших декоративных сооружений фундамент не требуется, достаточно немного приподнять их над уровнем земли, чтобы исключить контакт с грунтовыми водами.

После завершения фундамента приступают к созданию корпуса ветряной мельницы.

Выбираем тип стен и кровлю

Возведение стен и крыши мельницы ведется в точном соответствии с рабочими чертежами, выполненными заблаговременно в самом начале. Возможны разные варианты:

  • постройка стен из обточенных бревен. Выполняется при создании большой мельницы, предназначенной для выполнения определенных хозяйственных функций.
  • возведение стен из бруса. Этот способ несколько проще, так как подгонка бруса намного проще, чем бревен. Величина мельницы при этом также достаточно большая.
  • создание каркаса с последующей обшивкой досками. Такое строительство подойдет для мельницы меньших размеров.

Рассмотренные варианты подразумевают строительство сооружения непосредственно на месте. Могут быть варианты, когда все сооружение собирается в одном месте, например, в гараже или в мастерской, и устанавливается уже готовым на предназначенное место. Такой подход может быть использован при создании небольших декоративных мельниц, которые можно переносить в пределах участка.

Строительство стен завершается с началом создания крыши. Традиционно делается двух- или четырехскатная конструкция. В качестве кровельного материала используется какое-либо из старинных, традиционных кровельных покрытий — черепица, дранка и т.п.

Древесина — неустойчивый к воздействию атмосферной влаги и дождей материал. Готовое строение необходимо защитить от воды, нанеся слой лака или олифы. Оптимальным вариантом будет предварительная пропитка антисептиком и антипиреном для защиты стен от насекомых или огня.

Особенности постройки функциональной мельницы

Если ветряк будет выполнять полезную работу, то он устроен довольно сложным образом. Конструкция состоит из вращающегося ротора, передающего движение на генератор, с которого полученное напряжение передается на аккумулятор и инвертор. Это — самая сложная схема подключения ветрогенератора, могут быть варианты и попроще. Но все они объединены одним признаком: вал ротора соединяется с определенным механизмом.

Такое обстоятельство вынуждает подходить к постройке с другой стороны:

  • сначала монтируется рабочий механизм;
  • вокруг него строятся стены или защитный короб с возможностью доступа к оборудованию для ремонта или обслуживания.

В таких ситуациях строительство ведется так, чтобы стены и крыша мельницы не препятствовали вращению крыльев или не перекрывали доступ к механике. В остальном работы ведутся подобным образом с использованием тех же материалов и инструментов.

Установка ветрогенератора

Установка ветряной мельницы необходима в тех случаях, когда она была изготовлена в мастерской. Обычно такие сооружения имеют небольшие размеры и вполне доступны для транспортировки в пределах участка. Такой вариант хорош для производства ремонта, модернизации или технического обслуживания. Возможность произвести работы в условиях нормальной мастерской, а не под открытым небом, дает множество плюсов и обеспечивает высокое качество ремонта или ухода.

Установка мельницы производится на сухую подготовленную площадку. При необходимости, устройство крепится к ней с помощью анкеров. Если конструкция горизонтальная и не имеет возможности установки на ветер, то следует заранее позаботиться о выборе места, позволяющего использовать преобладающее направление потока для данного региона.

Как работает ветровая мельница в ветряную погоду

Прародители ветровых мельниц появились почти четыре тысячи лет назад в Египте. Изначально ветряная мельница имела постоянное направление лопастей и ременной привод к оси каменного жернова. Позже в конструкции появились шестерни и подшипники, поворотные механизмы. Такое устройство без радикальных изменений успешно использовалось до начала прошлого века и сейчас тоже имеет применение.

Причины успеха энергии ветра

Характеристики ветровой энергии уникальны. Заслуживают отдельного упоминания свойства, ставшие причиной длительного успеха ветряных мельниц. Сравнение характеристик источников энергии позволяет понять столь продолжительное и географически широчайшее применение энергии ветра:

  • ветер бесплатен и неиссякаем. Такое можно сказать только о воде, солнце и геотермальных источниках. Ядерная энергия, уголь, нефть этим похвастаться не могут;
  • преобразование ветра – экологически чистый процесс, как и у всех природных источников энергии. А вот нефть, уголь и ядерные реакции при преобразовании производят отходы, вредные для флоры и фауны, в том числе человека;
  • ветер доступен в любом месте планеты. Так можно сказать еще и о солнечной энергии. Больше ни один источник энергии так не распространен;
  • перевести ветровую кинетическую энергию очень просто. Такая же простота присуща только для энергии речной воды. Из любого другого источника получить кинетическую энергию позволят только по сложным технологиям, создавая специальные сооружения и устройства, постоянно их контролируя и управляя процессом.

Но есть у ветра и недостатки. Например, вошедшее в поговорку непостоянство. Направление ветра меняется так часто, что пришлось даже создавать мельницы с вращающимся корпусом. А изменение силы ветра от ураганной до штиля не позволяет рассчитывать на стабильность поступления энергии. Другие природные источники энергии тоже нестабильны и со своими недостатками. Солнце не дает энергии по ночам, а днем может уйти за тучи. Реки есть не везде, а там, где есть, могут пересохнуть или замерзнуть на месяцы.

Еще одним минусом является малая плотность ветра – 1,29 кг/м3. К примеру, плотность воды составляет почти тонну. Для получения одинаковой по величине энергии площадь лопастей у ветряной мельницы должна быть в 750 раз больше, чем у водяной. А для таких конструкций должен быть и соответствующий корпус.

Но, тем не менее, почти четыре тысячи лет ветер был востребован, как источник энергии, на Европейском, Азиатском и Африканском континентах. И сейчас о нем не забывают.

Как ветер крутит лопасти

Так как воздух имеет массу, то движение воздуха имеет кинетическую энергию. Когда на пути ветра, дующего в определенном направлении, появляется предмет, их взаимодействие можно описать с помощью векторов силы. Ветер будет отталкивать препятствие и отталкиваться сам в противоположенном направлении. При этом лопасть, закрепленная на оси конструкции, будет изгибаться вдоль оси вращения и крутиться на ней. Графически это выглядит следующим образом:

Ветер после соприкосновения отражается от лопасти, оставляя ей часть энергии:

  1. на изгиб лопасти по направлению ветра, чему конструкция противостоит с силой Fл2-1, создающей потенциальную энергию. На величину этой силы уменьшится вектор силы ветра Fв2-1;
  2. создавая кинетическую энергию вращения, на лопасть действует сила Fл2-2. При этом уменьшается вектор силы ветра Fв2-2, меняя его направление.
Читайте также:  Нитевые шторы (нитевой занавес) представляют собой современную версию знакомых всем традиционных оконных занавесок

Величина кинетической энергии, передаваемой ветром через лопасти, зависит от массы взаимодействующего с лопастью воздуха, скорости его движения, направления относительно лопастей – чем перпендикулярней, тем лучше.

В самой мельнице, кроме конструкции лопастей, можно минимизировать потери на трение, применяя на оси подшипники, а передаточном механизме – шестерни, либо устанавливая генератор непосредственно на ось лопастей.

Зная, как работает мельница, можно попробовать изготовить ее самостоятельно. Хотя бы в декоративных целях.

Как рассчитать крылья мельницы

Сначала нужно решить, для чего и где строить мельницу. Обычно ветровая машина ставится на открытой местности, например – на даче. Если вокруг забора близко и плотно растут деревья, придется делать высокий корпус для ветряка. В этом случае обязательно потребуется фундамент.

Фундамент нужен и невысоким, но тяжелым корпусам. Для дачных дел достаточно по периметру будущего строения уложить на глубину до 0,7 метра бетон или плотные ряды кирпичей. Для декоративных сооружений достаточно подмостить и утрамбовать один слой кирпича, изолирующего сооружение от влаги.

Теперь надо решить, для чего следует строить мельницу. Вариантов много:

  • для подъема воды из скважины;
  • для получения электроэнергии;
  • для отпугивания кротов;
  • для хранения садовых инструментов;
  • в декоративном назначении.

Порядок вариантов представлен по снижению требований к мощности устройства, т.е. по упрощению механизма. Определение требований к дизайну остается правом и обязанностью владельца.

Сразу запомним, что реальная мощность бытового ветряка не превышает 500 Вт при скорости ветра 5-8 м/с. Однако электроэнергию можно накапливать, включая при необходимости мощные потребители на короткий срок. Например, насос для подъема воды.

Главное в ветряке, это лопасти. В первую очередь для определения конструкции лопастей нужно знать о том, что чем больше мощность – тем большую площадь проекции на плоскость вращения должны иметь лопасти. Это достигается увеличением количества, длины, площади и угла разворота лопастей.

Для расчета средней мощности конструкции потребуется знание силы обычных для местности строительства ветров. Кроме того, лопасти мельницы должны быть перпендикулярны преобладающим направлениям ветра. Эти сведения следует узнать в сети Интернет по запросам “статистика скорости ветра” и “роза ветров” для своего региона.

Осталось подсчитать размер лопастей. Например, средний ветер 5 м/с, а потребляемая мощность электроприбора 100 Вт. Потери на преобразование кинетической энергии вращения оси мельницы в электрическую составят порядка 20% – 40%.

Коэффициент полезного действия можно посчитать, учитывая точные паспортные значения КПД генератора на оси, выпрямителя, стабилизатора, преобразователя постоянного тока в переменный напряжением 220 В. При расчете проценты потерь не суммируются, надо последовательно перемножить КПД каждого прибора, чтобы получить КПД системы преобразования вращения в электричество. Еще половина мощности ветра теряется на лопастях.

Снизить потери преобразования можно исключив, например, преобразователь постоянного тока в переменный, если исполнительное устройство может работать от аккумулятора. Отсутствие какого-либо другого устройства также возможно, если напряжение и ток не имеют большого значения для работы устройства – например, небольшая лампочка накаливания, еще практичнее – светодиодная.

Мощность ветрогенератора прямо пропорциональна плотности воздуха, умноженного на скорость ветра в третьей степени (для 5 м/с – 125). Если разделить результат на удвоенную площадь проекции лопастей на плоскость вращения,получается мощность, которую может выработать генератор на оси вращения лопастей.

Для примера можно посчитать площадь проекции для 4 лопастей шириной 0,5 м, образовывающих при вращении круг диаметром 2 м, закрепленные под углом 60 градусов к плоскости вращения. Площадь по формуле d/2*sin(30)*0.5*4 равна 2/2*0,25*4=1 квадратному метру.

Такая конструкция, при наиболее распространенном в России среднем значении скорости ветра 5 м/с, получает от ветра энергию в количестве 1,29*125/2*1 = 80 Вт. Снять половину на преобразование во вращательное движение, убрать 25% на преобразование в электроэнергию и останется около 30 Вт для потребителей. Максимальная ветровая мощность при таком ветре на лопастях, полностью перекрывающих в проекции площадь круга, может вырасти в 3,14 раза. В итоге потребителю достанется максимум около 100 Вт. Не так уж и плохо.

Если в декоративных целях использовать светодиоды, размеры мельницы изменятся до смешных, был бы низкий ветер вдоль земли.

Без преобразования в электрическую используют энергию ветра для отпугивания мелких насекомых, живущих под землей. Достаточно опустить на 15 сантиметров в углубление деревянную ось, вращающуюся от ветряка, как вибрация почвы отпугнет их на несколько метров, не мешая хозяевам.

Разновидности лопастей ветряков

Конструкции лопастей бывают не только с вертикальным вращением, но и с горизонтальным. Лопасти могут иметь винтовую конструкцию, изменяемую парусность. Строились мельницы на века и так, чтобы в каждом строении была уникальность. Современные конструкции тоже поражают разнообразием.

Статистика и перспективы

В России конца 19 века работали около 200 000 мукомольных мельниц. Обычный ветряк вырабатывал мощность 3,5 кВт, большой с диаметром лопастей 24 метра – до 15 кВт. Суммарная вырабатываемая ими мощность в то время доходила до 750 мВт. Сейчас используются ветряные электрогенераторы и считанные единицы мельниц другого назначения. А энергии все они вырабатывают в 50 раз меньше, чем 100 лет назад, целых 15 мВт. Планы развития. конечно. создаются, ведь потенциал ветра над нашей страной составляет десятки миллиардов киловатт.

Пока планы не реализовались, можно перефразировать известное выражение Владимира Маяковского и сказать: “Если мельницы строят – значит – это кому-то нужно? Значит – кто-то хочет, чтобы они были?” Завораживающая красота работающих мельниц стала мощным вдохновляющим фактором для умельцев, создающих шедевры во дворах и на дачных участках.

Энергетика средневековья: водяные и ветряные мельницы.

В XI, XII и XIII вв. Запад узнал свою первую революцию в механике. Что означает эта революция? Будем понимать под нею совокупность изменений, какие повлекло за собой умножение числа водяных и ветряных мельниц. Эти «первичные двигатели», несомненно, весьма скромны по мощности : от 2 до 5 лошадиных сил на водяное колесо, иногда 5 и самое большее 10 лошадиных сил для крыльев ветряной мельницы. Но в экономике, плохо обеспеченной энергией, они представляли значительный прирост мощности и сыграли определенную роль в первом экономическом подъеме Европы.

Водяная мельница, более древняя, имела намного большее значение, чем ветряная. Она не зависит от непостоянства ветра, а использует воду, в общем менее капризную. Она была более широко распространена в силу своей древности, большого числа рек и речек, водохранилищ, отводных каналов, водоводов, которые могли заставить вращаться колесо с лопастями или плицами. Не будем забывать и прямое использование течения судами-мельницами – на Сене в Париже, на Гаронне в Тулузе и т. д. Не стоит забывать также и о силе прилива и отлива, которую нередко использовали как в мусульманских странах так и в странах Запада, даже там, где приливы и отливы незначительны. В венецианской лагуне у французского путешественника в 1533 г. вызвала восторг единственная водяная мельница, увиденная на острове Мурано, которую приводил в движение «напор морской воды, когда море прибывает или убывает»

Первая водяная мельница была с горизонтальным колесом, своего рода простейшей турбиной; иногда ее называли греческой (ибо она появилась в античной Греции) или скандинавской (так как она долго сохранялась в Скандинавии). С тем же успехом можно было говорить о китайской, корсиканской, бразильской, японской, фарерской или среднеазиатской, потому что в них водяное колесо вращалось иной раз до XVIII, а то и до XX в. в горизонтальной плоскости, развивая при этом минимальную мощность, которая позволяет медленно вращать мельничный жернов. Ничего нет удивительного, что такие примитивные колеса встречались в Чехии еще в XV в. или около 1850 г.-в Румынии.

«Гениальным» решением стал поворот колеса в вертикальную плоскость, осуществленный римскими инженерами в I в. до н. э. Движение, передаваемое зубчатой передачей, затем становится горизонтальным при окончательном вращении жернова, который к тому же будет вращаться впятеро быстрее приводного колеса; бывали и передачи с понижением числа оборотов. Такие первые двигатели отнюдь не всегда бывали примитивными. В Барбегале, около Арля, археологи обнаружили великолепное римское сооружение: акведук с «искусственным напором воды» длиной более 10 км, а в конце его – 18 поставленных одно за другим колес, настоящие последовательно включенные двигатели.

Тем не менее применение таких позднеримских устройств было ограничено несколькими пунктами Империи, и использовались они единственно для размола хлеба. Зато революция 12-13 вв. не только умножила число водяных колес, она распространила их применение на другие области. Применение водяного колеса сделалось многообразным; оно приводило в движение для толчеи руд, тяжелые качающиеся молоты, которыми ковали железо, огромные била сукновален, мехи металлургических печей, а также насосы, точила, дубильные мельницы и, наконец, последнее новшество – мельницы бумажные. Прибавим к этому механические пилы, которые появляются с XIII в., как доказывает это сделанный около 1235 г. чертеж такого любопытного «инженера», каким был Виллар де Оннекур. С необычайным расцветом горного дела в XV в. самые лучшие мельницы стали работать на рудниках: лебедки с реверсом для подъема бадей с рудой, мощные машины для вентиляции штолен или для откачки воды нориями (непрерывной цепью с черпаками) и даже всасывающими и нагнетательными насосами, установки для забивки свай, где рычаги давали возможность приводить в движение уже сложные механизмы, которые почти такими же сохранятся до XVIII в., даже позднее.

В пильных станах, в билах сукновален, в молотах и мехах металлургических печей проблема заключалась в том, чтобы преобразовать движение вращательное в прямолинейное, переменное по направлению; это делалось возможным благодаря применению кулачковых валов. Удивительно в наших глазах то, что дерево позволяло осуществлять самые сложные решения.

Мельница, однако, сделалась универсальным устройством, так что сила рек, использовалась она полностью или нет, была необходима повсеместно и настоятельно. «Промышленные» города приспосабливались к течению рек, приближались к ним, обуздывали текущую воду, принимая вид городов наполовину венецианских, во всяком случае на протяжении трех или четырех характерных улиц. Нюрнберг усилиями Пегница вращал свои многочисленные колеса внутри городских стен и по всем прилегающим деревням (из них 180 еще работали в 1900 г.). В Париже и вокруг Парижа подспорьем служили десятка два ветряных мельниц; но даже предположив, что они ни на один-единственный день в году не останавливались бы из-за безветрия, все они, вместе взятые, не дали бы и двадцатой доли той муки, которую потребляли парижские булочники. Вдоль Сены, Уазы, Марны и малых рек, вроде Ивет и Бьевр (на которой в 1667 г. обосновалась королевская гобеленовая мануфактура), работало 1200 водяных мельниц, большая часть которых предназначалась для помола зерна.

В конце XVIII в. в Галиции, ставшей австрийской, статистика дает на 2 млн. жителей цифру 5243 водяных мельницы (и лишь 12 ветряных). И достаточно присмотреться внимательно к бесчисленным небольшим колесам, видимым на стольких картинках, рисунках, планах городов, чтобы понять, сколь они были всеобщим явлением. Во всяком случае, если в других местностях соотношение между водяными мельницами и численностью населения было такое же, как в Польше, их должно было бы насчитываться накануне промышленного переворота 60 тыс. во Франции и примерно 500-600 тыс. в Европе. Ласло Маккаи в детальной статье о водяной мельнице, примерно подтверждает эти цифры: «. от 500 до 600 тыс. мельниц, что равно 1,5-3 млн. лошадиных сил ».

Ветряная мельница появилась намного позже водяного колеса. До недавнего времени ее считали «уроженкой» Китая; более вероятно, что она пришла с нагорий Ирана или из Тибета.)

В Иране, по-видимому, с VII в. н. э. и уж наверняка в IX в. мельницы вращались, приводимые в движение парусами, установленными вертикально на колесе, которое само двигалось в горизонтальной плоскости. Движение этого колеса, передаваемое на центральную ось, приводило во вращение жернов для размола зерна. И еще одно преимущество: связь между движением ветряка и вращением жернова не требовала никаких зубчатых передаточных устройств. По-видимому, от мусульман такие мельницы распространились в Китае и в Средиземноморье.

Ветряная мельница, более дорогая в эксплуатации, чем ее родственница, требовала больших расходов при равной работе, в частности на помол зерна. Но ее использовали и по-иному. Огромная роль этих мельниц в Нидерландах с XV в. (и еще более-после 1600 г.) заключалась в приведении в движение бесконечных цепей с черпаками, которые собирали грунтовые воды и сбрасывали их в каналы. Таким образом, они станут одним из орудий терпеливого отвоевывания нидерландских земель под защитой дамб, прикрывающих от моря и от тех озер, что образовались на слишком долго разрабатываемых в прошлом торфяниках. И еще одна причина того, чтобы Голландии стать родиной ветряной мельницы: страна лежит в центре обширного пространства с постоянными западными ветрами, дующими с Атлантики в направлении Балтийского моря.

Первоначально всю мельницу поворачивали вокруг ее оси, чтобы сориентировать крылья по ветру, как, скажем, бретонские мельницы с характерным названием «подсвечники» . Вся мельница монтировалась на центральной мачте, и поворотный брус позволял поворачивать весь комплекс. Так как крылья выгодно располагать сколь возможно выше над землей, дабы они ловили самый сильный ветер, механизм передачи и жернова располагались высоко (отсюда потребность в подъемнике для мешков). Маленькая подробность: ось крыльев никогда не бывала строго горизонтальной, ее наклон регулировали эмпирическим путем.

Довольно рано, по достоверным данным-в XVI в., благодаря голландским инженерам распространилась башенная мельница: для перемещения крыльев достаточно было передвигать только подвижный верх постройки. В таких мельницах сложность была в том, чтобы облегчить движение «шапки» по неподвижной части мельницы, используя деревянные полозья или же подшипники разных конструкций. Внутри мельницы требовавшие решения проблемы оставались теми же: управлять – останавливать движение крыльев, изменять положение их лопастей, обеспечить медленное оседание из бункера зерна, которое через «окно» проходит сквозь верхний вращающийся жернов, а главное-изменять посредством зубчатой передачи направление движения, которое должно преобразовываться из вертикального движения крыльев в горизонтальное вращение жерновов.

В более общем смысле великим прогрессом было открытие, что один-единственный двигатель, одно-единственное колесо, будь то водяная или ветряная мельница, могло передавать свое движение нескольким орудиям: не одному жернову, но двум или трем; не одной только пиле, но пиле и молоту; не одной толчее, но целому ряду, как в той занятной модели (в Тироле), что «толкла» зерно, вместо того чтобы его молоть (в этом случае грубо измельченное зерно используют для изготовления отрубного хлеба, напоминающего более сухарь, чем хлеб).

Из книги Ф. Броделя “Материальная цивилизация, экономика и капитализм XV-XVIII вв.”

Ссылка на основную публикацию