Ветряная мельница (ветряк) — аэродинамический механизм, выполняющий механическую работу за счёт энергии ветра, улавливаемой крыльями[1][2]. Наиболее известным её назначением является помол муки.
На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными, 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 — широко распространенный элемент пейзажа в Европе, в частности, в ветреных равнинных северных регионах и на побережье Средиземного моря. Для Азии характерны другие конструкции с вертикальным размещением ротора.
Первые практически используемые ветряные мельницы имели от шести до двенадцати парусов, которые были покрыты тростниковым матом или тканевым материалом и вращались в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси[3]. Согласно Ахмаду Й. аль-Хасану, эти мельницы-панемоны были изобретены в восточной Персии, или Хорасане, как записано персидским географом аль-Истахри в IX веке[4][5].
Они использовались для измельчения зерна или сбора воды и значительно отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц. Укоренившись на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, распространились в Китай и Индию[6]. Подобный тип мельницы с прямоугольными лопастями применялся для орошения в Китае XIII века (во времена династии Чжурчжэнь на севере); он стал строиться после путешествий Елюя Чуцая в Туркестан в 1219 году[7].
Немногочисленные горизонтальные ветряные мельницы были построены в Европе в XVIII-XIX веках[3], например, мельница Фаулера в Баттерси в Лондоне и мельница Хупера в Маргейте в Кенте. Эти ранние современные примеры, по-видимому, не испытали непосредственного влияния средне- и дальневосточных, а были независимыми изобретениями европейских инженеров[8].
Из-за отсутствия доказательств историки спорят, инициировали ли горизонтальные ветряные мельницы Ближнего Востока развитие европейских ветряных мельниц[9][10][11][12]. В северо-западной Европе горизонтальная ось (или вертикальная ветряная мельница), как полагают, датируется XII и XIII веками в треугольнике между северной Францией, восточной Англией и Фландрией[13].
Самое раннее упоминание о ветряной мельнице в Европе (предположительно вертикального типа) датируется 1185 годом в бывшей деревне Уидли (Йоркшир), на южной оконечности Уолда напротив устья Хамбер[14]. Имеются более ранние европейские источники, упоминающие ветряные мельницы, но датирование их затруднено[15]. Эти первые мельницы использовались для измельчения зерновых[16] и дробления руды[16].
De Kat — мельница для производства красочных пигментов в музее под открытым небом, Зансе-Сханс, Нидерланды
Древние времена
Существует много версий о том, как и где появились ветряные мельницы, но чаще всего утверждается, что древнейшие были распространены в Вавилоне, о чём свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.).
Античность
Описание орга́на, работающего благодаря ветряной мельнице, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э. Персидские мельницы, описанные в сообщениях мусульманских географов IX века, 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 приведения в действие машины[18][19]. Другой ранний пример ветряного колеса — молитвенный барабан, который использовался в Тибете и Китае с четвертого века[20].
Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе. Часть лопаток должна быть защищена оболочкой, 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 отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося независимого паруса.
Средневековая иконография ясно свидетельствует о распространении ветряных мельниц во многих странах Европы.
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, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.
Они использовались 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. Жители были обязаны молоть зерно, выращенное на этой земле, на строго определённых мельницах. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к образованию застойных местных экономических ниш. С отменой запрета население получило возможность выбирать мельницу по своему усмотрению, что стимулировало технический прогресс и конкуренцию.
Ветряная мельница в суздальском Музее деревянного зодчества
Новое время
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.
Общеевропейский экономический скачок XIX века привёл к значительному росту мельничной промышленности; с появлением множества независимых мастеров за короткое время число мельниц резко увеличилось.
До конца XIX века имелось множество ветряных мельниц во всей Европе, в основном во многих областях Франции (на 1847 г. там имелось около 8700 ветряных мельниц), 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 литературе
К «Дон Кихоту» Сервантеса восходит выражение «сражаться с ветряными мельницами», означающая «бороться с воображаемым противником, бесцельно тратить силы».
_-_Museum_Boijmans_Van_Beuningen.jpg)
