Ветряная мельница
Ветряна́я ме́льница — механическое устройство, выполняющее работу за счёт энергии ветра, улавливаемой крыльями (парусами). Ветряные мельницы исторически использовались для помола зерна, перекачки воды, привода механизмов лесопилок, сукновален и других промышленных установок. В XXI веке наследниками этого принципа являются ветроэнергетические установки (ветрогенераторы), преобразующие кинетическую энергию ветра в электричество[1].
История
Ранние попытки использования энергии ветра зафиксированы в глубокой древности. Считается, что первые механические машины, приводимые в действие силой ветра, были созданы Героном Александрийским в I веке до н. э. Практическое применение ветряные устройства нашли позже. Согласно историческим свидетельствам, мельницы с вертикальной осью вращения, приводимые в движение ветром, появились на территории современного Ирана примерно в IX веке. Эти конструкции, описанные путешественником Абу Исхаком аль-Истахри, представляли собой башни с закреплёнными по периметру сетевыми парусами, которые вращали жернова или водоподъёмные механизмы[1].
В Европу технология ветряных мельниц пришла позже и в иной конструктивной форме. Первое упоминание о мельнице с горизонтальной осью вращения, более привычной для западного мира, относится к 1185 году и связано с Йоркширом в Англии. Классическая европейская мельница представляла собой сооружение с крыльями, вращающимися в вертикальной плоскости, что требовало постоянной ориентации конструкции по направлению ветра, но обеспечивало более высокую эффективность[1]. В Нидерландах ветряные мельницы нашли особо широкое применение для осушения низменных участков суши, отвоёванных у моря, что сыграло ключевую роль в формировании ландшафта страны[2].
В России ветряные мельницы, особенно деревянные, получили широкое распространение. Одним из сохранившихся образцов является мельница XIX века, перевезённая в 1958 году из деревни Горка на территорию Кирилло-Белозерского музея-заповедника. Она относится к типу так называемых «столбовок», где амбар с механизмами установлен на вертикальном столбе, что позволяло разворачивать всю конструкцию против ветра[3].
Традиционные ветряные мельницы, как памятники истории и техники, сегодня чаще всего можно встретить в музеях под открытым небом. Их сохранение требует регулярных реставрационных работ. Так, мельница в Кириллове подвергалась реставрации в 1982 году, когда была проведена химическая консервация древесины, и в 1999 году, когда были заменены фундаменты, выправлен наклон, установлен новый вал и крылья[3].
Конструкция и принцип работы
Традиционная ветряная мельница состоит из нескольких ключевых элементов. Основой является стационарное сооружение — башня или сруб, внутри которого размещён мельничный механизм. Наружными рабочими органами являются крылья (паруса), закреплённые на горизонтальном валу. Первоначально паруса представляли собой решётчатую конструкцию, обтянутую парусиной, количество которой мельник мог регулировать в зависимости от силы ветра. В регионах с холодным климатом ткань часто заменяли деревянными планками для предотвращения обмерзания[4].
Важным этапом развития стало создание саморегулирующихся систем. В конце XVIII века в Великобритании, а затем во Франции были изобретены механизмы, автоматически адаптирующие площадь паруса к скорости ветра, что избавило мельника от необходимости останавливать мельницу для ручной регулировки. Наиболее распространёнными были мельницы с четырьмя крыльями, хотя встречались конструкции с пятью, шестью или восемью. Преимущество чётного числа крыльев заключалось в возможности сохранения балансировки конструкции при повреждении одной из лопастей путём снятия противоположной[4].
Внутри мельницы энергия вращения вала с помощью системы шестерён (зубчатых передач) передавалась на рабочие органы — жернова, насосы или другие механизмы[4]. Например, в сохранившейся мельнице из Кириллова горизонтальный вал с кулаковым колесом приводит в движение вертикальную ось, которая, в свою очередь, вращает верхний жёрнов. Толщина помола регулировалась с помощью клиньев[3].
Функциональное назначение
Первоначально и наиболее распространённым назначением ветряных мельниц был помол зерна в муку. Однако их функционал не ограничивался мукомольным делом. Мельницы служили универсальным приводом для различных промышленных процессов[2]. Их использовали для откачки воды при осушении земель, особенно в Нидерландах и Восточной Англии. Ветряные насосы, применяемые для подъёма воды из колодцев, получили широкое распространение в США после изобретения Даниэлем Халадеем в 1854 году специальной конструкции, известной как «американский ветряной насос»[4].
С помощью ветряных мельниц приводились в действие лесопилки, где они двигали большие пилы для распиловки брёвен. Сукновальные мельницы использовались для уваливания и уплотнения шерсти при производстве войлока и тканей. Кроме того, мельницы применялись для размола минералов и красителей, а также для привода кузнечных молотов[2].
Упадок и возрождение ветроэнергетики
Широкое распространение паровых, а затем дизельных и электрических двигателей в XIX—XX веках привело к повсеместному вытеснению ветряных мельниц как основного источника механической энергии. Эти новые двигатели не зависели от капризов погоды и могли обеспечивать стабильную работу промышленных предприятий[2].
Однако интерес к энергии ветра возродился в XX веке, сначала из-за нефтяных кризисов 1970-х годов, а затем в связи с осознанием проблем экологии и необходимости перехода к возобновляемым источникам энергии[1]. Современные ветроэнергетические установки (ветрогенераторы), являющиеся прямыми потомками ветряных мельниц, преобразуют энергию ветра уже в электричество[4]. Первые опыты в этом направлении проводились ещё в конце XIX века, например, профессором Джеймсом Блитом в Шотландии (1887 год) и Полем ля Куром в Дании (1890-е годы)[4].
Советский Союз в 1920-х—1930-х годах был одним из мировых лидеров в развитии ветроэнергетики, стремясь обеспечить электроэнергией удалённые районы, не охваченные централизованным энергоснабжением. Под Балаклавой в 1931 году была построена крупнейшая в мире на тот момент ветроэлектростанция мощностью 100 киловатт. В 1950-х годах в СССР производилось до 9000 ветроустановок ежегодно. Однако с открытием богатых нефтегазовых месторождений и развитием централизованной энергосистемы интерес к ветроэнергетике в стране угас[1].
В начале XXI века ветроэнергетика переживает бурный рост во всём мире. Современные ветрогенераторы достигают высоты более 200 метров и мощности в несколько мегаватт. Стоимость электроэнергии, производимой ветряками, значительно снизилась, сделав её конкурентоспособной с традиционными источниками. Крупнейшие ветряные электростанции строятся на суше и на шельфе морей, образуя целые «ветряные фермы»[2].
Ветряная мельница в культуре
Образ непосредственно мельницы занял значимое место в мировой культуре, символике и искусстве. В европейской живописи, например, в картине Питера Брейгеля Старшего «Несение Креста» (1564 год), изображение мельницы могло символизировать жертвенную смерть Христа. Распространён был образ «евхаристической мельницы», аллегорически изображавшей превращение зёрен в хлеб для причастия. В мифологии и фольклоре разных народов встречаются сюжеты о волшебных мельницах, приносящих богатство (как Сампо в финском эпосе) или, наоборот, несчастья[5].
В книге испанского писателя Мигеля де Сервантеса «Хитроумный идальго Дон Кихот Ламанчский» бедный дворянин Дон Кихот, начитавшись рыцарских романов, вообразил себя странствующим рыцарем. В одном из эпизодов романа рассказывается, что, увидев ветряные мельницы, Дон Кихот принял их за злых великанов, вступил в борьбу с ними и был до синяков избит крыльями мельниц[6].
В Нидерландах неподвижное положение крыльев мельницы использовалось для передачи зрительных сигналов. Наклон крыльев в определённую сторону мог означать радостное или, напротив, скорбное событие в жизни общины. Ветряная мельница также стала архетипическим образом, часто ассоциирующимся с прошлым, трудом и силами природы[4].
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 Почему СССР был лидером в ветроэнергетике, а теперь России приходится всех догонять. АО ИД «Комсомольская правда». Дата обращения: 20 декабря 2025.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Райзен Н. История ветряных мельниц. Музей Истории Науки и Техники. Дата обращения: 20 декабря 2025.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Ветряная мельница. Кирилло-Белозерский музей-заповедник. Дата обращения: 20 декабря 2025.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Недорезов С. П. Разновидности, устройство, развитие ветряных мельниц // Теория и практика современной науки. — 2020. — № 1 (55). — С. 297—299. — ISSN 2412-9682.
- ↑ Мельница. Большая российская энциклопедия (электронная версия). Дата обращения: 20 декабря 2025.
- ↑ Бессмертный роман, прославивший испанского писателя на весь мир: «Дон Кихот» Мигеля де Сервантеса. Российская государственная библиотека для слепых (24 апреля 2024). Дата обращения: 26 декабря 2025.