Водяная мельница - принцип работы, устройство, история, фото. Создание водяной мельницы на даче своими руками. Как сделать водяную мельницу Полноценная водяная мельница своими руками
Согласно известной поговорке, на текущую воду можно смотреть бесконечно. Это зрелище умиротворяет, вдохновляет и, наконец, это просто красиво. В знойный летний день вода дарит прохладу, а её журчание навевает сладкие сны. Именно такие приятные ощущения обеспечит водяная мельница, которую, зная принцип её работы, несложно сделать самостоятельно. Главное, чтобы на участке был водоем. С мельницами издавна связывали множество поверий, а самого мельника считали колдуном, приписывая ему магическую власть над водой. Современные технологии позволяют нам воплощать свои мечты в жизнь, не прибегая к волшебству.
Когда-то водяные и ветряные мельницы использовались для перетирания зерен в муку. Принцип работы для мельниц обоих видов един, только в ветряных мельницах используется энергия ветра, а в водяных – воды.
Зерна поднимали наверх, откуда по желобам они поступали в жернова. Проточная вода, вращающая колесо мельницы, приводила жернова в движение. Зерна перемалывались, и готовая мука сыпалась по желобу вниз, где её собирали в мешки.
Примерно так выглядит общая схема работы мельничного колеса: оно вращается под напором поступающей по желобу проточной воды
Перед мельницей, которую хотим соорудить мы, не стоит задача перемолоть зерна в муку. Оставляем за ней исключительно декоративную функцию: присутствие вращающегося под влиянием воды колеса придаст участку своеобразный шарм.
Сооруженная своими руками декоративная водяная мельница имеет в своей основе колесо, установленное на берегу ручья или другого источника проточной воды.
Эта мельница выполняет исключительно декоративную функцию и воду на её колесо качает насос: здесь приведена схема работы устройства
Мельничное колесо снабжено лопастями, находящимися друг от друга на равном расстоянии. Вода поступает на лопасти колеса по желобу, расположенному в верхней части сооружения. Её поток приводит колесо в движение.
Ось на шарнирах позволяет ему свободно вращаться. Но проточная вода – редкость для садового участка. Если имеется хотя бы пруд, на помощь придет погружной насос. Вода будет так же поступать на мельничное колесо, а оно станет весело вращаться, приводя в восторг зрителей.
Подбираем стилевое соответствие
В качестве элемента декора водяная мельница способна украсить сад в любом стиле. Когда-то это сооружение стало частью не только европейской культуры, но и российской. Она ассоциируется с ароматом свежеиспеченного хлеба, домашним уютом и сказкой, поэтому является отличной находкой для тех, кто ищет колоритную деталь ландшафтного дизайна.
Мельница является символом уюта и достатка: там, где она есть, не может быть неприятностей и неожиданностей, там всегда пахнет свежим хлебом и парным молоком
В зависимости от решений, которые мы выбираем в процессе устройства водяной мельницы, она может выглядеть сказочно в русском духе, иметь средневековый готический вид или обрести футуристические черты.
Эту особенность сооружения нужно учитывать и заранее подумать, как водяную мельницу сделать такой, чтобы она отвечала общей идее ландшафтного дизайна.
Водяная мельница должна гармонично вписываться в общий стиль участка и соответствовать его ландшафтному дизайну в полной мере
Массивная мельница из дерева будет диссонировать с изящными фонтанами и ажурными мостиками в стиле классицизма. А сказочная беседка в русском стиле просто зрительно задавит аккуратную японскую мельничку. Подумаем о том, как можно обыграть это сооружение для разных стилевых решений.
Кантри или деревенский стиль
Типичными элементами стиля кантри можно считать деревянные скамейки и беседки, плетень, мостики из бревен и домики для ребятни, тоже сделанные из дерева. Отлично поддержать стилевое единство сможет мельница в том же духе, снабженная деревянным колесом.
Мельница в стиле кантри отлично гармонирует своим специально состаренным колесом с другими деталями дизайна: например, забором или скамейкой
Колорит старинной усадьбы в русском стиле подчеркнут деревянные скульптуры, тележка-клумба и бревенчатый сруб колодца. Растения «в тему» дополнят картину, поэтому позаботьтесь о камышах и , подсолнухах и ромашках. Искусственно состаренное колесо сооружения дополнит картину патриархального деревенского быта.
Благородный японский стиль
Основная идея японского дизайна – ничего лишнего в поле зрения быть не должно. Только камни, вода и растения, которыми так приятно любоваться. Мельничное колесо может стать дополнением к каменному замку с бойницами и башнями. Скамейки из камня дадут возможность отдохнуть, глядя на воду и мерное вращение колеса.
Японская мельница отлично гармонирует с заданным стилем, при котором взор не должен цепляться за лишние ненужные детали
Общая атмосфера покоя будет полностью соответствовать канонам японской философии, в которой мелодия ручья считается прекраснее звуков музыкальных инструментов. Успешно дополнить общее ощущение смогут аризема, карликовый японский клен, низкорослая сакура и чудесная японская айва.
Символика голландского сада
Если в других случаях водяная мельница служит своеобразной изюминкой, то при создании сада в голландском стиле она может стать основным элементом ландшафтного дизайна, вокруг которого будут разворачиваться композиции из садовых роз, нарциссов и тюльпанов.
Мельница в голландском стиле отличается колоритностью и лаконичностью одновременно: нарциссы, тюльпаны и розы чудесно дополнят общую картину
Если декоративное сооружение представляет собой миниатюру, своеобразный макет действующей водяной мельницы, она может быть выполнена в виде фахверкового домика, характерного для Голландии и Германии. Садовые гномы, водяные или изящный флюгер – отличное дополнение, подчеркивающее стилевую принадлежность сооружения.
Делаем водяную мельницу самостоятельно
Водяная мельница смонтированная на садовом участке должна соответствовать его размерам. Согласитесь, что на традиционных шести сотках эпическое сооружение из бревен будет смотреться забавно. Зато действующая миниатюра окажется кстати. Мельничный домик среднего размера может быть использован для хранения инвентаря или детских игрушек.
Как настоящая, только маленькая
Для начала можно соорудить модель мельницы. Для этого понадобятся:
- тротуарная плитка размера 75х50 см;
- камни для мостовой, которые на рисунке похожи на кубики;
- деревянные рейки;
- битумная черепица;
- фанера;
- стержень из латуни с резьбой;
- втулки;
- шурупы и дюбеля;
- клей для работ по дереву;
- защитная пропитка.
Все размеры сооружения приведены в рисунке ниже.
Все размеры этой модели приведены в сантиметрах; внимательно рассмотрев схему и прочитав инструкцию по созданию модели, вы не ошибетесь, выполняя работу
По краю тротуарной плитки прикрепляем в форме цифры «9» камни-кубики. Покрываем их сверху раствором, который разравниваем влажной губкой. Лобзиком распиливаем по размерам рейки. Из них собираем каркас сооружения. Для этого соединения стоек склеиваем, а угловые детали закрепляем врубкой «в полдерева».
Чтобы результат работы вызвал удовлетворение, необходимо выполнять её без спешки и последовательно, переходя от одного этапа к другому
Получившийся каркас крепим к основанию через подкосы дюбелями и шурупами. Заполняем каркас черепицей. Для этого режем её по размерам дисковой пилой и приклеиваем силиконом. Изображение дисков колес наносим на лист фанеры, после чего аккуратно выпиливаем детали лобзиком.
Все деревянные детали конструкции следует тщательно пропитать антисептическим раствором: сооружение будет находиться на улице под снегом и дождем
Также будет полезен обзор средств по защите древесины от влаги, огня, насекомых и гниения:
К одной половине колеса приклеиваем отрезки алюминиевого уголка на расстояниях, которые соответствуют интервалам между спицами. Уголки имитируют лопасти колеса. Делаем опору для колеса, склеивая её и соединяя для верности шурупами. Вклеенный кусок трубы из алюминия укрепит отверстие для оси.
Колесо – рабочая часть мельницы, качеству которого следует уделять особое внимание, потому что от его срока службы зависит общая продолжительность жизни сооружения
В качестве оси используется латунный стержень. На него надевается распорная втулка и алюминиевая трубка в качестве усиления для стены. Ещё одна распорная втулка нужна для обеспечения промежутка между опорой и колесом. На резьбу латунного стержня накручивается гайка.
Готовая мельница отлично смотрится и радует глаз; проверьте ещё раз, насколько надежно закреплены все её элементы, и можно приступать к испытаниям на воде
Верхняя часть каркаса сооружения обшивается рейками. Деревянные уголки, которые приклеиваются к углам нижней части, позволяют правильно совместить отдельные элементы конструкции. Черепица вырезается обойным ножом и приклеивается битумным клеем. Конструкция готова.
Полноразмерная водяная мельница
Даже полноразмерное сооружение, размещенное в нужном месте, украсит участок и сделает его ещё уютнее. Убедитесь в этом сами.
Украшение дачного участка – задача любого садовода. Строительство альпийских горок, обустройство – каждый дачник декорирует сад, применяя фантазию и умения на деле. Декоративная мельница – это оригинальное сочетание изысканности и старины, такое сооружение вызовет восторг у каждого гостя. Отличие водяной мельницы от классической в наличии потока воды, заставляющего мельницу работать.
Подготовка к строительству мельницы
Внешний вид конструкции отличается в зависимости от пожеланий, но принцип работы водяной мельницы един для всех видов: лопасти приходят в движение под действием потока воды. Водяная мельница состоит из следующих элементов:
- Колесо с лопастями;
- Подающий воду желоб;
- Каркас для поддержания колеса или декоративный домик сбоку от колеса;
- Шарниры, ось для вращения колеса и крепежи.
Для строительства водяной мельницы подготовьте необходимые инструменты и материалы. Для деревянной водяной мельницы потребуется фанера, бруски разной длины, металлический стержень, для желоба подойдет пластик или кровельная черепица, понадобятся , молоток и отвертки. Не забудьте подготовить специальную , чтобы увеличить срок службы деталей мельницы.
Система подачи воды на мельницу
Если на участке благоустроен водоем, половина работы уже сделана. Если только предстоит, правильно выберите место для водяной мельницы. Избегайте участков с большим количеством деревьев и кустарников, при наличии неровностей грунта – воспользуйтесь этим в своих целях. Чтобы мельница начала работать, необходимо обеспечить искусственный поток воды, для этого воспользуйтесь одним из вариантов:
- Обустройство водяной мельницы под желобом от водостока дома выполнит две важные функции: отвод воды и декоративное размещение. Минус такого решения во временном ограничении: мельница будет работать только после дождя.
- Неровности участка, о которых я писала выше, станут оригинальным способом подачи воды. Используйте альпийскую горку на участке, при отсутствии таковой – создайте ее самостоятельно.
- На ровном участке подачу воды осуществите с помощью насоса. Установите насос в водоеме, проложите шланг к желобу, замаскируйте камнями и растениями. Строительство такой системы схоже с обустройством на дачном участке.
- Если на участке имеется водоем с движимой водой, поместите колесо на треть высоты в воду. Колесо придет в движение естественным способом.
Строительство водяной мельницы
Рассмотрим подробнее этапы создания водяной мельницы. Начните работу с проектирования чертежа будущей конструкции, рассчитайте размеры деталей, подготовьте участок для водяной мельницы. После утверждения чертежа мельницы приступайте к созданию элементов конструкции.
- Колесо водяной мельницы. Классическое решение – создание деревянного колеса мельницы из массива или фанеры. Оригинальности колесу придаст использование подручных средств: обод от велосипеда, покрышка от автомобильного колеса, пластиковые элементы или резиновые шланги. Лопасти колеса выполните из деревянных брусков или алюминиевого профиля. Конструкция колеса предполагает наличие двух круглых дисков или ободов, с лопастями между ними, установленными на равном расстоянии, и центральным отверстием под ось для вращения.
- Корпус водяной мельницы. Чаще всего представлен в виде декоративного домика, который можно использовать и как техническое помещение. Основание выложите тротуарной плиткой или залейте стяжкой. Соберите каркас домика из деревянных балок, обшейте вагонкой или рейкой. Каркас крыши домика закройте фанерой, поверх которой уложите выбранный кровельный материал.
- Отдельный и важный этап строительства водяной мельницы – обработка деревянных элементов. Тщательно зашкурьте каждую деталь и покройте защитной пропиткой в несколько слоев. Для сохранения деревянных элементов повторяйте обработку каждые 2-3 года.
- Монтаж водяной мельницы. В стене домика просверлите отверстие, наденьте колесо на металлическую ось, вставьте в отверстие и закрепите на внешней опоре при помощи гаек. Подведите шланги и подключите насос для запуска воды.
Создание водяной мельницы своими руками завершено. Остается только применить фантазию и декорировать водяную мельницу под желаемый стиль. Посадите влаголюбивые растения вокруг, выложите камни, постройте через водоем – получившееся место для релакса оценят гости и члены семьи.
Изготовление мельницы своими руками в саду, на дачном участке кажется довольно неудачной идеей. Кому и зачем она нужна? Действительно, зачем полноценная работающая мельница на участке в шесть соток? Кто и что будет на ней молоть? А вот декоративная модель мельницы небольших размеров может стать достойным оригинальным украшением.
Хотя и в декоративных мельницах своими руками нет ничего плохого, выглядят они очень занимательно. Романтики и сказочных событий вокруг них хоть пруд пруди. Здесь русалки, водяные, мельники-колдуны и много других сказочных персонажей. Да и дети будут знать, что это такое и для чего оно использовалось. Если привлечь их к процессу строительства, они получат определенные навыки и умения в неформальной обстановке, от любимого человека. Такое запомнится надолго.
Основные требования при устройстве водяной мельницы
Даже декоративная мельница должна иметь вращающееся под потоком воды колесо. Иначе это будет расположенное в саду сооружение непонятного назначения.
При определенной доле везения иногда оптимальным решением может быть протекающий на участке ручей. Но это очень редкий случай. Создать водяной поток можно разными способами. Основное внимание нужно уделить следующим деталям:
- При использовании водопровода воду нужно куда-то отводить. Поскольку бесплатной воды не бывает, должна быть рациональная схема ее использования.
- При отсутствии или невозможности использования водопровода можно устроить замкнутый оборот воды, установив емкость определенного размера в качестве аккумулятора. Оптимальным решением будет небольшой пруд около мельницы.
Для нормального вращения мельничного колеса нужен перепад высоты около метра. Техническое решение этой проблемы довольно простое. Из пруда вода поднимается насосом на необходимую высоту и сливается на водяное колесо. Дизайнерских решений может быть великое множество. Из бросовых материалов можно соорудить горку с пещерой и вытекающим оттуда ручьем, небольшой водопад, озеро на вершине горы с ручьем и много других вариантов. Можно создать имитацию вечного двигателя. На колесе укрепить небольшие поворачивающиеся емкости, которые будут черпать воду, и выливать ее в специальный желоб. По желобу вода будет возвращаться в точку подачи. Для незнающих основ физики можно представить мельницу как действующую модель «перпетуум-мобиле», не признанную наукой.
Реальное решение проблемы вращения колеса под потоком воды при отсутствии водопровода следующее: можно использовать дренажный насос любого типа с необходимой производительностью и подъемом воды на высоту около метра. Погружной насос можно расположить непосредственно в водоеме, поверхностный — где-нибудь рядом. От выходного патрубка насоса нужно провести трубу к точке водосброса и закрепить ее. К насосу подвести кабель питания. На этом сложная техническая проблема решена. Дальше всю конструкцию желательно замаскировать под натуральный природный вид и переходить к устройству колеса.
Вернуться к оглавлению
Изготовление колеса и здания мельницы
Для изготовления колеса идеально подойдут ободья от старого детского велосипеда. Внешний вид не будет соответствовать старине, но особого внимания этому никто не уделит. Ободья нужно установить на одну ось, между ними расположить деревянные лопасти, закрепив их любым возможным способом. Ось нужно закрепить на стойки необходимой высоты. Всю конструкцию надо установить на место водостока и закрепить.
Макет мельницы можно соорудить из оставшихся после ремонта или строительства различных обрезков б/у материалов. Размеры и конструкция будут зависеть от имеющихся в наличии остатков. Форма и отделка по возможности должны соответствовать дизайну старинных строений. Лучше отделку использовать из дерева. Внутренний объем можно использовать для установки насоса, обеспечив определенную надежность крыши сооружения.
Декоративная водяная мельница может служить украшением не только садового участка на даче, но и самого дачного двора. При желании можно разработать и построить систему водоотводов дождевой воды, направленную в пруд. Собранную воду можно использовать для полива.
Устройство такой системы — довольно хлопотное занятие, перед началом работ желательно нарисовать чертежи водоотводов для сбора и перемещения воды с необходимыми уклонами. Изготовленная система создаст значительную экономию водопроводной воды. Многие садоводы предпочитают для полива сада использовать дождевую воду. Кроме полива, воду можно использовать в различных хозяйственных целях. Наверное, есть смысл сделать водяную мельницу, выполняющую не только роль декоративного украшения, но и несущую определенную полезную нагрузку.
Вернуться к оглавлению
Устройство каркаса декоративной ветряной мельницы
Схема устройства мельницы: 1 – крылья, 2 – жернова, 3 – система колес-шестеренок.
Ветряная мельница является одним из неодушевленных персонажей романа «Дон Кихот Ламанчский» Мигеля Сервантеса. Современному поколению сложно объяснить, что это такое и почему рыцарь принял ветряную мельницу за великана и бросился в атаку. Изготовление небольшой модели, возможно, окажет помощь в этой проблеме и сумеет хоть немного привлечь внимание подрастающего поколения к классической литературе. Ведь кроме романа Мигеля Сервантеса существует много других произведений с мельницами, мельниками, их дочками, колдовством, прочими мистическими и романтическими сюжетами.
Для работы будут нужны:
- ножовка по дереву или электролобзик;
- рулетка;
- шуруповерт;
- наждачная бумага.
Из материалов для изготовления можно использовать остатки от ремонта или стройки, старую мебель, различные обрезки.
Все дачные поделки в основном изготавливаются из таких материалов. Вначале нужно сделать основание для строения. При небольших размерах можно использовать отрезки ДСП, для основательной конструкции высотой более метра желательно использовать брусок. Приведенные в описании размеры не критичны, их можно менять на свое усмотрение.
Нужно вырезать два квадрата с длиной сторон 300 мм и 400 мм. В вырезанных деталях определить центры, просверлить отверстия. Вырезать брусок, длина детали должна быть равна высоте между основаниями. Закрепить основания на торцах бруска саморезами через отверстия по центру. Брусок является временным креплением для упрощения сборки. Измерить расстояние между соответствующими углами квадратов. Вырезать бруски по определенному размеру, закрепить их на углах. Ветряная мельница приобрела первые очертания. Центральный брусок, использованный в качестве временного крепления, можно удалить.
Украшением ландшафта загородной территории служат часто цветники, светильники, садовые статуэтки. Счастливцы же, вблизи загородных владений которых протекает ручей или река, могут украсить территорию еще и путем сооружения на ней водяной мельницы. Журчание воды успокоит нервы и создаст атмосферу уюта. Знойным летом около мельницы хорошо потому, что прохладно.
Получение водного потока
Если нет возможности обеспечить естественный водный поток, прибегают к искусственному способу. Тут такие варианты:
- Декоративные конструкции помещаются под желобом, и тогда колесо вращается во время дождя. Хотя небольшой насос и поливочный шланг, по которому вода подается на крышу, позволят запустить механизм и в отсутствие осадков. Стекшая на колесо вода может отводиться потом в огород.
- Для организации потока используются неровности рельефа участка. На возвышенности в землю врывается емкость, в которой скапливаются осадки или поступает вода из скважины. Возле емкости ставится мельница, к которой жидкость подводиться по желобу.
- На ровной площадке возвышенность создается при желании искусственным путем, по технологии «альпийской горки» - с использованием уплотненной почвы и булыжников. В середину архитектурной формы можно замуровать шланг, бьющая из него вода сымитирует подземный ключ.
- Мощности насоса должно хватать для перекачивания воды из резервуара внизу в накопитель вверху или подачи на само колесо мельницы. Мощность зависит от расстояния, на которое подается жидкость.
Самодельная мельница
К сооружению главной конструкции приступают по завершении обеспечения перепада уровней воды. Конструкция мельницы довольно простая: нужен домик с насосом и колесо, движимое силой воды, переходящей в нижний резервуар из верхнего.
Если есть каскад, можно справиться без домика - хватит одного или нескольких колес. Строение может быть из дерева, кирпича, иного подходящего материала.
Колесо можно сделать так:
- Из колеса велосипеда.
- С применением катушки для кабеля.
- Из круга, выпиленного из сколоченных досок.
- Из куска трубы с лопастями, прикрепленными к ним .
В любом случае должно быть следующее:
- Лопасти.
- В центре колеса труба для монтажа оси, вокруг которой происходит вращение.
- Части прикрепляются механически.
Делается две опоры, на которые, с помощью подшипников, подвижно крепится ось. Желоб подводится к верху колеса. Если лопасти из дерева, стоит вскрыть их лаком, отталкивающим воду. Металлические лопасти рекомендуется покрасить для защиты от ржавчины. Сооружаются каналы, по которым вода потечет в огород или иное место.
Опоры могут быть выложены из бута или кирпича: разрушающиеся со временем грани лишь придадут конструкции оригинальности. Камень и кирпич сочетается с деревом.
Срок службы деревянных элементов будет большим, если они изготовлены из древесины твердой породы. Металлические части обрабатываются ортофосфорной кислотой: коррозия в этом случае останется поверхностной, а естественное старение добавит виду оригинальности.
Декоративное оформление может выполняться с помощью следующих материалов:
- бамбук;
- солома;
- керамическая черепица.
Место, куда бьет струя воды, можно устелить морской галькой. По сторонам от желоба и около домика высаживают декоративные растения. Участок вокруг конструкции может быть вымощен плиткой.
Использование силы воды
Мощный водяной поток мельницы, кроме того, что радовать глаз, способен приносить еще и практическую пользу: ось колеса может раскручивать ротор электрического генератора, за счет чего обеспечивается освещение дорожек, к примеру, или же воду можно направить на грядки для полива.
Стилевое оформление
Водяная мельница своими руками прекрасно впишется в ландшафтный дизайн в стиле «кантри». Размер конструкции выбирается в зависимости от мощности водного потока, хотя для декоративного оформления хватит примерно 1 м высоты.
Популярен и уникальный стиль «фахверк», когда снаружи виден каркас построек . Чтобы оформить участок в этом стиле, дачнику понадобится коричневая и белая краска, тонкие рейки и черепица для крыши. Мельничный домик красится в белый цвет, затем оклеивается декоративными полосами. Поверхность разбивается на треугольники и мелкие квадраты. В результате фронтальная часть приобретет весьма необычный вид. Возле мельницы можно высадить белые цветы или поставить скамейку коричневого цвета.
Многие предпочитают японский стиль. Если выбран он, главными украшениями мельницы станут камни, растения и сама вода. Цвет домика должен быть темным. При желании сооружается каменная башенка или скамейка, вокруг высаживаются карликовые деревья. Колесо декорируют песком, кусками раковин или галькой.
В каком бы стиле не была оформлена ваша загородная территория, водяная мельница, гармонично вписывающаяся в общий стиль украсит дачный участок!
Водяная мельница это гидротехническое сооружение, использующее энергию воды, поступающей на водяное колесо, движение которого выполняет полезную работу, обычно посредством зубчатой передачи, в отличие от , использующей энергию ветра.
Традиционно водяная мельница применялась как устройство, использующее водяное колесо или водяную турбину для осуществления таких механических процессов, как помол зерна, заточка, дубление, резка или ковка.
Использование водяной мельницы долгие годы оставалось незаменимым при производстве многих материальных благ, в том числе муки, пиломатериалов, бумаги, текстильной продукции и металлических изделий.
Виды водяных мельниц
Водяные мельницы делятся на виды по цели использования:Мукомольная мельница
Лесопильная
Для производства бумаги
Для нужд текстильной промышленности
Для заточки металла
Для изготовления проволоки и др.
Одним из основных способов классификации водяных мельниц является классификация по типу ориентации колеса (вертикальная или горизонтальная). При вертикальной ориентации мельничный механизм приводится в движение от водяного колеса, расположенного в вертикальной плоскости через механизм зубчатой передачи, при горизонтальной ориентации механизм оснащен горизонтальным колесом без такого механизма.
Водяные мельницы могут быть поделены по признаку их расположения на:
Приливные мельницы, использующие движение воды при приливах и отливах;
корабельные мельницы, расположенные на борту судна
История изобретения водяной мельницы
Водяная мельница в Древней Греции и Древнем Риме
В западном мире инженеры Эллады первыми изобрели два главных компонента, необходимых для создания водяной мельницы: водяное колесо и зубчатую передачу, вместе с продолжателями технологий Древней Греции - древними римлянами, они первыми использовали это изобретение в работе.Самые ранние сведения о водяном колесе (в трактате греческого инженера Филона Византийского «PNEUMATICA»), дошедшие до наших дней, датируются 3-м веком до нашей эры, конструктором устройства считается греческий ученый Перахор.
Греческий географ Страбон сообщает в своей Географии о водяном колесе для переработки зерна, увидеть которое ему удалось в окрестностях дворца царя Митридата VI Евпатора, во время путешествия по Малой Азии в 71 году до н. э.
Римский инженер Витрувий создал первое техническое описание водяной мельницы, существование которой датируется приблизительно 40-10 годами до н.э.; устройство приводилось в движение водяным колесом через механизм зубчатой передачи. Он также указывал на существование водных месильных машин.
Греческий эпиграмм Антипатр Солунский говорил о существовании продвинутой водной мельничной системы около 20 г. до н.э. Он дал устройству высокую оценку за возможность продуктивно использовать конструкцию при размоле зерна и за снижение затрачиваемого человеческого труда.
Римский энциклопедист Плиний упоминал в своей Естественной истории, что около 70-го года до н.э. устройства, работающие за счет силы движения воды существовали на значительной части территории Италии.
Существует свидетельство о наличии водяной мельницы в 73 г. н.э. в Антиохии, на территории римской Сирии.
Вероятно, что водяные мельницы, используемые для дробления золотосодержащего кварца, существовали начиная с конца 1-го века до начала 2-го. Подобные конструкции были обнаружены в римских шахтах по всей Европе, особенно в Испании и Португалии.
В 1-м веке нашей эры водяной мельничный комплекс «Barbegal», расположенный на юге Франции, был описан как "самое большое из известных приспособлений для концентрации механической энергии в древнем мире". При его работе использовалось 16 водяных колес для питания соответствующего количества мукомольных мельниц. Производительность устройства оценивалась в 4,5 тонны муки в сутки, что было вполне достаточно для полного обеспечения хлебом 12500 жителей, населявших город Алерт в то время. Аналогичный мельничный комплекс существовал на холме Яникул. Обязанностью мельников, обслуживающих конструкцию, было выполнение поставок муки для населения Рима. Комплекс был признан императором Аврелианом достаточно важным, чтобы территория холма была включена в стены Аврелиана в конце 3-го века.
Мельничное колесо, происхождение которого датируется 2-м веком н.э., было обнаружено при раскопках на территории современной Франции.
Существовавшая в 3-м веке нашей эры на территории Иераполя лесопильная мельница является наиболее ранним примером механизма, в работе которого использовалось устройство, соединённое с коленчатым валом. Механизмы с подобным принципом работы были обнаружены при раскопках в Джераше и Эфесе и датируются 6-м веком н.э. В литературе отсылку на существование водяного колеса в современной Германии можно найти в стихотворении «Mosella» Децима Магна Авсония, датируемого 4 веком. Примерно в то же время христианский святой Григорий Нисский из Анатолии демонстрировал возможности использования энергии воды в различных частях Римской империи.
Самая ранняя водяная турбинная мельница была найдена в Чемтау на территории римской Северной Африки; ее возраст датируется концом 3-го - началом 4-го века нашей эры.
По сведениям Плиния Старшего водяные мельницы преимущественно использовались для измельчения зерна в муку, но применение устройства в промышленных целях также было достаточно распространённым.
Римляне использовали фиксированные и плавающие водяные колеса для получения энергии, они же ввели использование водяного колеса в других провинциях Римской империи. Так называемые "греческие мельницы" использовали водяные колеса с горизонтальным колесом (и вертикальным валом). В то время, как "римские мельницы" были оснащены вертикальным колесом (на горизонтальной оси). Греческие мельницы данного типа являются более ранним изобретением и намного проще в использовании, но их недостатком является работа лишь при наличии быстрого течения и жерновов малого диаметра. Римские мельницы, оснащенные вертикальным колесом, являются более сложным механизмом, поскольку для работы необходимо наличие шестерен для передачи мощности от вала с горизонтальной осью на вал с вертикальной осью.
Несмотря на то, что на сегодняшний день лишь несколько десятков римских мельниц удалось найти во время раскопок, широкое использование в римский период показывает, что основное количество водяных мельниц археологам еще предстоит найти. Например, во время недавних раскопок в римском Лондоне, обнаружилось, что приливные мельницы (Река Темза, на которой стоит Лондон, имеет одну очень характерную особенность. Это одна из немногочисленных в мире «приливных рек» (tidal river). Уровень воды в ней и направление ее течения меняются два раза в сутки. ) использовались вместе с акведуками и располагались на всем протяжении Ривер Флит - шестикилометровой лондонской подземной реки.
В 537 г. н.э. судовые мельницы были изобретательно использованы генералом Восточной Римской Империи Велисарием. После того, как осаждающие готы перекрыли подачу воды к мельницам, лодки были пришвартованы в месте быстрого течения реки, и благодаря наличию водяных колес, прикрепленных к лодкам, удалось наладить работу мельниц.
Водяная мельница в Средние века
На момент составления «Книги Судного дня» в 1086 году на территории Англии насчитывалось около 5624 водяных мельниц. Согласно более поздним данным, в Англии в то время существовало по крайней мере 6082 мельниц, и следует отметить высокую вероятность того, что не все мельницы севера Англии были учтены. К 1300 году число водяных мельниц находящихся в использовании возросло до 10000 - 15000.К началу 7-го века водяные мельницы были хорошо известны в Ирландии и сто лет спустя начали стремительно распространяться с территории бывшей империи на северные районы Германии.
Судовые и приливные мельницы стали использоваться в 6-ом столетии.
Приливная мельница
В последние годы целый ряд новых археологических находок сместил дату существования первых приливных мельниц существовавших на побережьях Ирландии.Вертикальная двухколесная приливная мельница, датируемая 6-м веком, была расположена около Вотерфорта. Схожая по устройству горизонтально-колесная приливная мельница была раскопана на Маленьком острове, считается, что она существовала в 630 году. Существование мельницы «Nendrum Monastery» датируется 787 годом, она была найдена на острове Странгфорд в Северной Ирландии. Она была оснащена жерновами диаметром 830 мм, горизонтальным колесом и обладала мощностью 7-8 лошадиных сил.Промышленные водяные мельницы
В ходе исследования в 2005 году ученый Адам Лукас определил следующую последовательность появления различных типов промышленных мельниц в Западной Европе.Заметна выдающаяся роль Франции во введении новых инновационных методов использования гидроэнергии. Вместе с тем, А.Лукас обратил внимание на недостаток объектов для исследований в ряде других стран.
Первое известное появление различных промышленных мельниц в средневековой Европе (770-1443 н.э.).
| Год | Тип мельницы | Страна |
|---|---|---|
| 770 | Мельница для производства солода | Франция |
| 1080 | Валяльная мельница | Франция |
| 1134 | Кожевенная мельница | Франция |
| 1200 | Кузнечная мельница | Англия, Франция |
| 1203 | Мельница для заточки инструментов | Франция |
| 1209 | Мельница для обработки конопли | Франция |
| 1238, 1273 | Мельница для производства бумаги | Испания |
| 1269, 1283 | Воздуходувная мельница | Венгрия, Франция |
| 1300 | Лесопильная мельница | Франция |
| 1317 | Рудодробильная мельница | Германия |
| 1384 | Мельница для доменной технологии | Франция |
| 1443 | Мельница для изготовления проволоки | Франция |
Водяная мельница в Древнем Китае
Водяные мельницы, найденные в Китае, относятся к 30-м годам н.э., их использовали при выплавке металла, для приведения в движение механизмов, и даже для астрономических наблюдений с помощью вращающейся армиллярной сферы. В 488 году математик и инженер Цзу Чунчжи имел водяную мельницу, возведение который инспектировалось императором Ву. Под началом у инженера Янг Су из династии Суй, было возведено сотни водяных мельниц к началу 6 века. В источниках датируемых 612 годом н.э. упоминаются буддийские монахи, спорящие о распределении доходов, полученных от работы мельницы. Во времена династии Тан (618-907 н.э.) было издано "Распоряжение Департамента о водных путях", в котором указывалось, что водяные мельницы не должны препятствовать движению речного транспорта, посему необходимо ограничить использование устройств в определенные сезоны года. Постановление было принято очень серьезно, правительством было снесено много водяных мельниц, принадлежащих великим семьям, купцам и буддийским монастырям, которые не признавали требования законодательства. К 610 - 670 годам н.э. технология водяной мельницы проникла в Японию через корейский полуостров. В 641 году нашей эры началось использование водяных мельниц в Тибете.Водяная мельница в Древней Индии
Согласно греческой исторической традиции, Индия получила водяные мельницы из Римской империи в начале 4-го века нашей эры, когда некий Метродорос ввел "водяные мельницы и бани, неизвестные среди них [брахманов] до тех пор".Водяная мельница в Исламскомй мире
Мусульманские инженеры переняли греческую технологию по изготовлению водяных мельниц из Византии, где она применялась в течение многих столетий в провинциях, завоеванных мусульманами, в том числе на территории современной Сирии, Иордании, Израиля, Алжира, Туниса, Марокко и Испании.К 11-м веку, в каждой провинции по всему исламскому миру (от Аль-Андалус и Северной Африки до Ближнего Востока и Центральной Азии) в промышленности были введены в эксплуатацию водяные мельницы. Мусульманские и ближневосточные христианские инженеры использовали коленчатые валы, водяные турбины, водоподъёмные машины и плотины в качестве дополнительного источника воды и для обеспечения дополнительной мощности необходимой для работы водяных мельниц. Промышленные водяные мельницы использовались в работе крупных фабричных комплексов, построенных в Аль-Андалус между 11-м и 13-м веками.
Инженеры исламского мира пользовались несколькими путями, позволяющими достигать максимальной отдачи от водяной мельницы. Нередко мельницы монтировались на опорах мостов, что позволяло воспользоваться увеличением скорости потока в узких местах русла. Другим решением было оборудование корабельных мельниц, позволяющих получать питание от водяных колес, закрепленных на боковых сторонах судов, установленных в середине реки. Эта методика была использована вдоль рек Тигр и Евфрат в Ираке 10-го века, где наличие крупных корабельных мельниц из тикового дерева и железа позволяло производить до 10 тонн муки из кукурузы каждый день для транспортировки в зернохранилища Багдада.
Водяная мельница в Персии
Более 300 водяных мельниц функционировали в Иране до 1960 г. В настоящее время лишь немногие из них остаются в рабочем состоянии. Одной из самых известных является водяная мельница из Аскзара; не меньшей популярностью среди туристов пользуется мельница города Йезд находящаяся в рабочем состоянии (на ней до сих пор производят муку).Водяная мельница - принцип работы
Как правило, вода для водяной мельницы поступает из реки, водоема, водохранилища или мельничного пруда к турбине или водяному колесу, по каналу или трубе. Поток воды приводит в движение лопасти колеса (или турбины), которое, в свою очередь, вращает ось, что приводит в движение другие механизмы.Прохождение воды контролируется шлюзовыми воротами, что позволяет проводить техническое обслуживание мельницы и является действенным способом борьбы с наводнениями; крупные мельничные комплексы могут иметь десятки шлюзов, которые питают несколько конструкций и обеспечивают работу нескольких промышленных процессов.
Водяные мельницы, можно разделить на два вида:
С горизонтальным водяным колесом на вертикальной оси
с вертикальным колесом на горизонтальной оси
Первыми, согласно археологическим находкам и письменным сведениям, появились горизонтальные мельницы, в которых поток воды при ударе о водяное колесо, установленное в горизонтальной плоскости, приводил мельницу в движение путем вращения верхнего камня-жернова. Этот тип мельницы был не самым удобным в использовании из-за невозможности управления скоростью вращения. Движение воды приводило к тому, что жернова вращалась с соответствующей течению воды скоростью, без возможности регулирования процесса перемолки зерна. Большинство водяных мельниц в Великобритании и США имели вертикальное водяное колесо, производящее вращательные движения вокруг горизонтальной оси.
