Вятърна мелница: как вятърът върти воденичните камъни

Крилата на вятърната мелница са леко усукани по дължината си и затова вятърът, който духа в тях отпред, не ги избутва назад, а ги завърта винаги на една и съща страна. Крилата се въртят заедно с вала, на който са закрепени. Голямо зъбно колело на този вал върти по-малко колело на вертикален вал, а той предава движението надолу през мелницата чак до воденичните камъни.

Воденичните камъни лежат един върху друг. Долният стои неподвижно, горният се върти над него, а зърното, което пада в отвора в средата му, се смила на брашно в тясната междина между тях. Всичко това действа само когато крилата са обърнати право срещу вятъра. Затова при по-старите мелници са обръщали цялата мелница, а при по-късните само покрива с крилата.

Как вятърът върти крилата и движението стига до камъните

Крилото на мелницата е дървена решетка, върху която воденичарят е опъвал корабно платно, тоест здрав плат. Повечето мелници имат четири крила. Решетката е леко усукана по дължината на крилото, така че вятърът натиска платното косо и крилото винаги се отклонява в една и съща посока. Погледнати отпред, крилата на холандските мелници се въртят обратно на часовниковата стрелка.

Силата на мелницата воденичарят е регулирал с това колко платно разпъва. При слаб вятър го е опъвал по цялата решетка, при силен го е навивал отчасти, а за целта е трябвало да спре мелницата. От края на XVIII век във Великобритания се появяват крила с капаци, които сами се нагаждат към силата на вятъра, например крилата на Уилям Кюбит от 1807 г.

От крилата движението минава през мелницата на няколко стъпки:

1. Вал на крилата. Крилата са закрепени на почти хоризонтален вал в главата на мелницата. Когато крилата се въртят, се върти целият вал.
2. Спирачно колело. На вала седи голямо зъбно колело със зъби отстрани. Нарича се спирачно, защото около обиколката му има спирачка: когато воденичарят я затегнел, колелото и крилата забавяли или спирали.
3. Вертикален вал. Зъбите на спирачното колело захващат по-малко колело на вертикалния вал. Тази двойка колела превръща въртенето около хоризонтална ос във въртене около вертикална ос, а вертикалният вал предава движението надолу през етажите на мелницата.
4. Колело за камъните. По-ниско на вертикалния вал има още едно голямо зъбно колело. То захваща малки зъбни колелца, всяко от които задвижва една двойка воденични камъни. Малкото колелце можело да се изведе от зацепване и така една двойка камъни можела да стои, докато другите мелят.
5. Воденични камъни. Горният камък се върти над долния, който не се движи. Горният камък може да тежи и над тон и именно теглото му помага зърното да се смели.

В по-малките мелници, където цялото съоръжение е било в една въртяща се дървена кабина, колелото на вала на крилата е задвижвало камъните и пряко, без дълъг вертикален вал. Принципът е същият: зъбните колела предават въртенето на крилата като въртене на камъка.

Зърното пада отгоре в отвора в средата на горния камък и попада между камъните. В повърхностите им са издълбани жлебове, които при въртене режат и мелят зърното, а брашното избутват към ръба, откъдето излиза от камъните. Камъните при това не бива да се допират. Междината между тях воденичарят е настройвал, като леко е повдигал или спускал горния камък: колкото по-малка е междината, толкова по-фино е брашното.

Защо мелницата трябва да е обърната срещу вятъра

Крилата дават най-много сила, когато стоят перпендикулярно на вятъра, право срещу него. Когато вятърът се обърне и духа отстрани, крилата го улавят по-малко и мелницата губи сила. В Северозападна Европа, където вятърът често сменя посоката си, затова всяка мелница е трябвало да може да обръща крилата си след вятъра.

Първите европейски вятърни мелници с крила, които се въртят във вертикална равнина, се появяват през XII век в Северна Франция, във Фландрия и в Източна Англия. Най-старото сигурно споменаване е от английското графство Йоркшър, от 1185 г. Първият тип е мелницата на стълб, а към края на XIII век се добавя мелницата с неподвижна кула. Двата типа решават обръщането различно:

Кулата на холандската мелница не трябва да се върти, затова е можела да бъде по-висока, а крилата по-дълги. Дългите крила на височина улавят повече вятър и мелницата работи и при по-слаб бриз.

През 1745 г. английският ковач Едмънд Лий патентова ветрилото. То е малко ветрово колело отзад на покрива, обърнато перпендикулярно на големите крила. Докато вятърът духа към мелницата отстрани, ветрилото се върти и чрез зъбни колела бавно завърта покрива. Спира едва когато застане успоредно на вятъра, и тогава големите крила са точно срещу вятъра. Ветрилата се разпространяват главно в Англия, Дания и Германия, другаде остават редки.

И двата типа мелници са съществували и в Словакия. В Холич гравюра от 1801 г. показва дървена мелница от немски тип, която с помощта на опашка се е въртяла цялата върху дъбов стълб. По-късно там е построена каменна триетажна мелница от холандски тип, която е от 80-те години на XIX век. До 1926 г. тя е имала въртящ се коничен покрив с крила, после го заменя тухлен купол. Това е единствената запазена вятърна мелница в Словакия.

Защо вятърните мелници почти изчезнаха от пейзажа

Вятърните мелници не изчезват изведнъж и не ги изтласква едно-единствено изобретение. През XIX век в Европа все още се строят много. За съдбата им решават нови начини на мелене и нови двигатели, които можели да работят независимо от вятъра.

През втората половина на XIX век възникват големи мелници с парно задвижване. Вместо камъни в тях зърното мелят метални валци в много последователни стъпки. Такова мелене е подходящо за твърдата внасяна пшеница и дава повече фино бяло брашно, търсенето на което расте. Големите мелници се строят край пристанища и водни пътища, където зърното пристига с кораб.

Малките мелници за зърно, които мелят за околните села, издържат по-дълго. В Нидерландия скъпите парни машини дълго не могат да им съперничат. Започват да намаляват главно когато идват двигателите с вътрешно горене и електромоторите, през първите десетилетия на XX век. От началото на 80-те години на XIX век до 1923 г. там изчезват почти 30 % от мелниците.

Подобна съдба има и мелницата в Холич: в нея спират да мелят след Първата световна война и после тя дълго се руши. Днес е национален паметник на културата.

Какво да забележиш на модел на вятърна мелница

Моделът на вятърна мелница показва същите части като истинската мелница, често опростено. Кои от тях има твоят модел и кои се движат, ще разбереш от инструкцията и картинките му. Докато го разглеждаш, съсредоточи се върху тези места:

• Тип мелница. Виж дали моделът стои на стълб и се върти целият, или има неподвижна кула и въртящ се покрив. При мелница с кула търси отзад на покрива опашка или ветрило.
• Крила. Преброй ги и забележи дали имат решетка като истинските крила, върху която се е опъвало платното. Погледни ги отстрани: ако лопатките са леко наклонени една спрямо друга, виждаш същото усукване, което върти крилата на вятъра.
• Мястото, където се сменя посоката на въртене. Намери мястото, където валът на крилата влиза в главата на мелницата. Ако моделът показва предавката, там има две зъбни колела, чиито оси сключват прав ъгъл. Тук хоризонталното въртене се превръща във вертикално, точно както при спирачното колело на истинската мелница.
• Вертикален вал и камъни. Виж дали вертикалният вал слиза надолу през кулата и дали моделът загатва воденични камъни. Сравни колко зъбни колела стоят между крилата и камъните.
• Задвижване. При модела движението обикновено не идва от вятъра, а например от навит ластик или от въртене на манивела. Провери в инструкцията през кое колело движението влиза в механизма. При истинската мелница силата е вървяла от крилата към камъните, при модела може да върви обратно, от задвижването към крилата.

Готовия модел можеш да изложиш и с крилата в положение, с което холандските воденичари са изпращали съобщения на околните. Крила във формата на кръст като знак плюс означавали, че мелницата почива само за кратко и воденичарят скоро ще продължи. Крила във формата на буквата Х означавали по-дълга почивка. С крилата се съобщавали и радост, и траур, но точното положение се различава в отделните краища.

Ако крилата или зъбните колела на готовия модел се въртят трудно или заяждат, как да търсиш триенето ще намериш в статията Механизмът заяжда: как да откриеш триенето и да го махнеш.

Ако искаш да разгледаш тези части на собствен модел, можеш да избереш дървения модел Вятърна мелница Eco Wood Art. Според описанието в магазина той има 227 части, които се сглобяват без лепило, крилата след сглобяването се въртят благодарение на задвижване с ластик, а отворената конструкция на кулата позволява да надникнеш в механизма. Според данните в магазина Вятърна мелница Eco Wood Art е предназначен за възраст от 14 години.

Често задавани въпроси