Первыми инструментами для измельчения зерна в муку были каменная ступка и пестик. Некоторым шагом вперед по сравнению с ними явился метод перетирания зерна вместо толчения. Люди очень скоро убедились, что при перетирании мука получается гораздо лучше.

Каменные ступки и пестики

Однако это также была крайне утомительная работа. Большим усовершенствованием стал переход от движения терки вперед и назад к вращению. Пестик сменился плоским камнем, который двигался по плоскому каменному блюду. От камня, который перетирает зерно, было уже легко перейти к жернову, то есть заставить один камень скользить при вращении по другому. Зерно понемногу подсыпалось в отверстие в середине верхнего камня жернова, попадало в пространство между верхним и нижним камнем и растиралось в муку.

Ручная мельница

Эта ручная мельница получила самое широкое распространение в Древней Греции и Риме. Конструкция ее очень проста. Основанием мельницы служил камень, выпуклый посередине. На его вершине располагался железный штифт. Второй, вращающийся камень имел два колоколообразных углубления, соединенных между собой отверстием. Внешне он напоминал песочные часы и был внутри пустой. Этот камень насаживали на основание. В отверстие вставлялась железная полоса. При вращении мельницы зерно, попадая между камнями, перетиралось. Мука собирались у основания нижнего камня. Подобные мельницы были самых разных размеров: от маленьких, вроде современных кофемолок, до больших, которые приводили во вращение два раба или осел.

С изобретением ручной мельницы процесс размалывания зерна облегчился, но по-прежнему оставался трудоемким и тяжелым делом. Не случайно, именно в мукомольном деле возникла первая в истории машина, работавшая без использования мускульной силы человека или животного. Речь идет о водяной мельнице. Но сначала древние мастера должны были изобрести водяной двигатель.

Древние водяные машины-двигатели развились, по-видимому, из поливальных машин чадуфонов, при помощи которых поднимали из реки воду для орошения берегов. Чадуфон представлял собой ряд черпаков, которые насаживались на обод большого колеса с горизонтальной осью. При повороте колеса нижние черпаки погружались в воду реки, затем поднимались к верхней точке колеса и опрокидывались в желоб. Сначала такие колеса вращались вручную, но там, где воды мало, а бежит она по крутому руслу быстро, колесо стали снабжать специальными лопатками. Под напором течения колесо вращалось и само черпало воду. Получился простейший насос-автомат, не требующий для своей работы присутствия человека.

Реконструкция водяной мельницы (I в.)

Изобретение водяного колеса имело огромное значение для истории техники. Впервые человек получил в свое распоряжение надежный, универсальный и очень простой в своем изготовлении двигатель. Вскоре стало очевидным, что движение, создаваемое водяным колесом, можно использовать не только для качания воды, но и для других надобностей, например, для перемалывания зерна. В равнинных местностях скорость течения рек мала для того, чтобы вращать колесо силой удара струи. Для создания нужного напора стали запруживать реку, искусственно поднимать уровень воды и направлять струю по желобу на лопатки колеса.

Водяная мельница

Однако изобретение двигателя сразу породило другую задачу: каким образом передать движение от водяного колеса тому устройству, которое должно совершать полезную для человека работу? Для этих целей был необходим специальный передаточный механизм, который мог бы не только передавать, но и преобразовывать вращательное движение. Разрешая эту проблему, древние механики опять обратились к идее колеса. Простейшая колесная передача работает следующим образом. Представим себе два колеса с параллельными осями вращения, которые плотно соприкасаются своими ободьями. Если теперь одно из колес начинает вращаться (его называют ведущим), то благодаря трению между ободьями начнет вращаться и другое (ведомое). Причем пути, проходимые точками, лежащими на их ободьях, равны. Это справедливо при всех диаметрах колес.

Стало быть, большее колесо будет делать по сравнению со связанным с ним меньшим во столько же раз меньше оборотов, во сколько раз его диаметр превышает диаметр последнего. Если мы разделим диаметр одного колеса на диаметр другого, то получим число, которое называется передаточным отношением данной колесной передачи. Представим себе передачу из двух колес, в которой диаметр одного колеса в два раза больше, чем диаметр второго. Если ведомым будет большее колесо, мы можем с помощью этой передачи в два раза увеличить скорость движения, но при этом в два раза уменьшится крутящий момент.

Такое сочетание колес будет удобно в том случае, когда важно получить на выходе большую скорость, чем на входе. Если, напротив, ведомым будет меньшее колесо, мы потеряем на выходе в скорости, но зато крутящий момент этой передачи увеличится в два раза. Эта передача удобна там, где требуется "усилить движение" (например, при подъеме тяжестей). Таким образом, применяя систему из двух колес разного диаметра, можно не только передавать, но и преобразовывать движение. В реальной практике передаточные колеса с гладким ободом почти не используются, так как сцепления между ними недостаточно жесткие, и колеса проскальзывают. Этот недостаток можно устранить, если вместо гладких колес использовать зубчатые.

Первые колесные зубчатые передачи появились около двух тысяч лет назад, однако широкое распространение они получили значительно позже. Дело в том, что нарезка зубьев требует большой точности. Для того чтобы при равномерном вращении одного колеса второе вращалось тоже равномерно, без рывков и остановок, зубцам необходимо придавать особое очертание, при котором взаимное движение колес совершалось бы так, как будто они перемещаются друг по другу без скольжения, тогда зубцы одного колеса будут попадать во впадины другого. Если зазор между зубьями колес будет слишком велик, они станут ударяться друг о друга и быстро обломаются. Если же зазор слишком мал - зубья врезаются друг в друга и крошатся.

Расчет и изготовление зубчатых передач представляли собой сложную задачу для древних механиков, но уже они оценили их удобство. Ведь различные комбинации зубчатых колес, а также их соединение с некоторыми другими передачами давали огромные возможности для преобразования движения.

Червячная передача

Например, после соединения зубчатого колеса с винтом, получалась червячная передача, передающая вращение из одной плоскости в другую. Применяя конические колеса, можно передать вращение под любым углом к плоскости ведущего колеса. Соединив колесо с зубчатой линейкой, можно преобразовать вращательное движение в поступательное, и наоборот, а присоединив к колесу шатун, получают возвратно-поступательное движение. Для расчета зубчатых передач обычно берут отношение не диаметров колес, а отношение числа зубьев ведущего и ведомого колес. Часто в передаче используется несколько колес. В таком случае передаточное отношение всей передачи будет равно произведению передаточных отношений отдельных пар.

Реконструкция водяной мельницы Витрувия

Когда все затруднения, связанные с получением и преобразованием движения, были благополучно преодолены, появилась водяная мельница. Впервые ее детальное устройство описано древнеримским механиком и архитектором Витрувием. Мельница в античную эпоху имела три основные составные части, соединенные между собой в единое устройство: 1) двигательный механизм в виде вертикального колеса с лопатками, вращаемого водой; 2) передаточный механизм или трансмиссию в виде второго вертикального зубчатого колеса; второе зубчатое колесо вращало третье горизонтальное зубчатое колесо - шестерню; 3) исполнительный механизм в виде жерновов, верхнего и нижнего, причем верхний жернов был насажен на вертикальный вал шестерни, при помощи которого и приводился в движение. Зерно сыпалось из воронкообразного ковша над верхним жерновом.

Конические зубчатые колеса

Цилиндрические зубчатые колеса с косыми зубьями. Зубчатое зубчатая линейка

Создание водяной мельницы считается важной вехой в истории техники. Она стала первой машиной, получившей применение в производстве, своего рода вершиной, которую достигла античная механика, и исходной точкой для технических поисков механики Возрождения. Ее изобретение было первым робким шагом на пути к машинному производству.

Ветряная мельница — аэродинамический механизм, который выполняет механическую работу за счет энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы. Наиболее известным применением ветряных мельниц является их использование для помола муки.

На протяжении долгого времени ветряные мельницы, наряду с водяными мельницами, 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.

С развитием в XIX в. паровых машин использование мельниц постепенно стало сокращаться.

«Классическая» ветряная мельница с горизонтальным ротором и удлиненными четырехугольными крыльями является широко распространенным элементом пейзажа в Европе, в ветреных равнинных северных регионах, а также на побережье Средиземного моря. Для Азии характерны другие конструкции с вертикальным размещением ротора.

История
Античность
Предположительно древнейшие мельницы были распространены в Вавилоне, о чем свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.). Описание органа, приводившегося в действие ветряной мельницей, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э. Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами. Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связан с осью, мельница не будет вращаться.
Еще один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Средневековье
Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии. В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.
Такое положение дел было 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. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, таким образом стимулируя технический прогресс и конкуренцию.

Новое время
В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня.
До конца XVIII в. ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе — там, где ветер был достаточно силен. Средневековая иконография ясно показывает их распространенность. В основном они были распространены в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции, Нижних Землях, где в прибрежных районах некогда имелось 10 000 ветряных мельниц, Великобритании, Польше, Прибалтике, Северной России и Скандинавии. В других европейских регионах было всего несколько ветряных мельниц. В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией.
Когда в XIX в. произошел общеевропейский экономический скачок, наблюдался и серьезный рост мельничной промышленности. С появлением множества независимых мастеров произошел единовременный рост числа мельниц.
В России ветряные мельницы традиционно использовалась для помола зерна или подъёма воды. Современные ветряные электростанции обеспечивают электроэнергией небольшие хозяйства и предприятия.

Ветряные мельницы Нидерландов
Ежегодно в Нидерландах проводится День мельников и мельниц. В этот день для посещения открыты все мельницы страны. Например, De Kat - мельница, производящая сырьё для красильной промышленности, De Huisman - небольшая горчичная мельница, мукомольная мельница De Leeuw.

В городке Схиедам сохранилось пять мельниц, которые обрабатывают зерно для получения этилового спирта. Две из них - «Север» и «Свобода» считаются самыми большими в мире, высота каждой из них достигает 33 метров.

В XI веке Нидерланды были одной из самых густонаселённых стран Европы, а вот с плодородными почвами было не очень хорошо. Их просто-напросто не хватало. Никто не мог с этим ничего поделать до XVI. А потом Ян Лигвотер приспособил ветряные мельницы для осушения глубоких водоемов - до этого при помощи дренажных канав вода отводилась только от неглубоких заболоченных мест. Лигвотер предложил создать ветряные насосы, соединяя валы мельниц с винтом Архимеда. Но одиночные насосы не могли поднять воду на нужную высоту, - тогда он разработал систему последовательной перекачки. Были построены целые системы параллельных каналов. Десятки мельниц перекачивали воду из канала в канал, отводя ее за дамбу, окружавшую осушаемый участок. Таким способом за последние несколько веков территория Нидерландов увеличилась на 10%.

19 ветряных мельниц в Киндердайке включены в список мирового наследия ЮНЕСКО. Они располагаются в два ряда на берегу рек Nederwaard и Oderwaard. Хотя они сейчас они не имеют практического значения, но они находятся в рабочем состоянии и представляют большой интерес для туристов.

Ветрогенераторы современного образца
Ветрогенераторы, применяемые для получения электроэнергии в наши дни, имеют трехлопастное ветроколесо, направляемое на ветер с помощью специальных двигателей, управляемых компьютерами. Высота мачты промышленного ветрогенератора варьируется в диапазоне от 60 до 90 метров. Ветроколесо совершает 10-20 поворотов в минуту. В некоторых системах присутствует подключаемая коробка передач, позволяющая ветроколесу вращаться быстрее или медленнее, в зависимости от скорости ветра, при сохранении режима выработки электроэнергии. Все современные ветрогенераторы оснащены системой возможностью автоматической остановки на случай слишком сильных ветров.

Ветроэнергетика в России

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается свыше 50 000 миллиардов кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Установленная мощность ветровых электростанций в стране на 2006 год составляет около 15 МВт.

Одна из самых больших ветроэлектростанций России (5,1 МВт) расположена в районе посёлка Куликово Зеленоградского района Калининградской области. Её среднегодовая выработка составляет около 6 млн кВт·ч.

На Чукотке действует Анадырская ВЭС мощностью 2,5 МВт (10 ветроагрегатов по 250 кВт) среднегодовой выработкой более 3 млн кВт·ч, параллельно станции установлен ДВС, вырабатывающий 30 % энергии установки.

Также крупные ветроэлектростанции расположены у деревни Тюпкильды Туймазинского района респ. Башкортостан (2,2 МВт).

В Калмыкии в 20 км от Элисты размещена площадка Калмыцкой ВЭС планировавшейся мощностью в 22 МВт и годовой выработкой 53 млн кВт·ч, на 2006 год на площадке установлена одна установка «Радуга» мощностью 1 МВт и выработкой от 3 до 5 млн кВт·ч.

В республике Коми вблизи Воркуты строится Заполярная ВДЭС мощностью 3 МВт. На 2006 действуют 6 установок по 250 кВт общей мощностью 1,5 МВт.

На острове Беринга Командорских островов действует ВЭС мощностью 1,2 МВт.

В 1996 году в Цимлянском районе Ростовской области установлена Маркинская ВЭС мощностью 0,3 МВт.

В Мурманске действует установка мощностью 0,2 МВт.

В Белгородском районе (пос.Крапивинские Дворы) построен сетевой ветропарк на 0,2 Мвт.

В Астрахани установлен и действует автономный ветропарк на 0,1 МВт.

Успешным примером реализации возможностей ветряных установок в сложных климатических условиях является ветродизельная электростанция на мысе Сеть-Наволок Кольского полуострова мощностью до 0,1 МВт. В 17 километрах от неё в 2009 году начато обследование параметров будущей ВЭС работающей в комплексе с Кислогубской ПЭС.

Существуют проекты на разных стадиях проработки Ленинградской ВЭС 75 МВт Ленинградская область, Ейской ВЭС 72 МВт Краснодарский край, Морской ВЭС 30 МВт Карелия, Приморской ВЭС 30 МВт Приморский край, Магаданской ВЭС 30 МВт Магаданская область, Чуйской ВЭС 24 МВт Республика Алтай, Усть-Камчатской ВДЭС 16 МВт Камчатская область, Новиковской ВДЭС 10 МВт Республика Коми, Дагестанской ВЭС 6 МВт Дагестан, Анапской ВЭС 5 МВт Краснодарский край, Новороссийской ВЭС 5 МВт Краснодарский край и Валаамской ВЭС 4 МВт Карелия.

Началось строительство «Морского ветропарка» в Калининградской области мощностью 50 МВт. В 2007 году этот проект был заморожен.

Как пример реализации потенциала территорий азовского моря можно указать Новоазовскую ВЭС, действующей на 2007 год мощностью в 20,4 МВт, установленную на украинском побережье Таганрогского залива.

Реализуется «Программа развития ветроэнергетики РАО „ЕЭС России“». На первом этапе (2003—2005 г.) начаты работы по созданию многофункциональных энергетических комплексов (МЭК) на базе ветрогенераторов и двигателей внутреннего сгорания. На втором этапе будет создан опытный образец МЭТ в посёлке Тикси — ветрогенераторы мощностью 3 МВт и двигатели внутреннего сгорания. В связи с ликвидацией РАО ЕЭС России все проекты, связанные с ветроэнергетикой были переданы компании РусГидро. В конце 2008 года РусГидро начала поиск перспективных площадок для строительства ветряных электростанций.
Ветряной насос «Ромашка» производства СССР

Предпринимались попытки серийного выпуска ветроэнергетических установок для индивидуальных потребителей, например водоподъёмный агрегат «Ромашка».

Мельницы.

Мельница - это устройство (машина, аппарат, механизм) для измельчения различных материалов.

История мельниц.

Первые мельницы были предназначены для измельчения зерна.

До появления мельниц для измельчения зерна использовали каменную ступку и пестик. Позже зерно стали перетирать, благодаря такому методу мука была лучше. От движения терки вперед-назад перешли к вращению.

Плоский камень, перетирая зерно, вращался по плоскому блюду из камня. Заставив один камень в процессе вращения скользить по другому, человек изобрел жернова.

В середине верхнего камня имелось отверстие, куда подсыпалось зерно. Попадая между верхним и нижним камнем, зерно при вращении перетиралось в муку. Так была изобретена ручная мельница, широко распространенная в Древней Греции и Древнем Риме. Мельницы были разных размеров, большие мельницы вращались с помощью рабов или ослов.

С изобретением ручной мельницы процесс размалывания зерна облегчился, но по-прежнему оставался трудоемким и тяжелым делом. Не случайно, что именно в мукомольном деле стали появляться первые машины, заменившие ручной труд.

Водяные мельницы.

Уже в глубокой древности человек изобрел машину, с помощью которой он черпал воду из реки и поливал свои земли. Такая водоподъемная машина состояла из ряда черпаков, закрепленных на ободе большого колеса, имевшего горизонтальную ось. При вращении колеса нижние черпаки опускались в реку и, наполненные водой, поднимались вверх, где опрокидывались в желоб в самой верхней точке колеса. В местах, где вода течет быстро, стали устанавливать колеса со специальными лопатками, которые под напором воды начинали вращать колесо, а то, в свою очередь, черпало воду уже без усилий человека.

Изобретение водяного колеса имело огромное значение для истории техники. Впервые человек получил в свое распоряжение надежный, универсальный и очень простой в своем изготовлении двигатель. Вскоре стало очевидным, что движение, создаваемое водяным колесом, можно использовать не только для качания воды, но и для других надобностей, например, для перемалывания зерна. В равнинных местностях скорость течения рек мала для того, чтобы вращать колесо силой удара струи. Для создания нужного напора стали запруживать реку, искусственно поднимать уровень воды и направлять струю по желобу на лопатки колеса.

Теперь, когда был изобретен водяной двигатель, необходим был передаточный механизм, который бы не только передавал, но и преобразовывал вращательное движение. И здесь была использована идея колеса. Если взять два колеса, плотно соприкасающихся ободьями, с параллельными осями вращения, и одно из них (ведущее) начать вращать, то из-за трения между ободьями начнет вращаться и второе колесо (ведомое). Расстояние, которое пройдет каждая из точек, лежащих на ободьях этих колес, будет одинаковым. Из двух связанных между собой колес большое колесо будет делать во столько раз меньше оборотов, во сколько его диаметр больше, чем диаметр меньшего колеса. Это означает, что при использовании системы из двух колес разного диаметра, мы не только передаем, но и изменяем скорость движения.

Использование гладких колес было неудобно, так как сцепление между ними было не очень жестким и колеса проскальзывали. Со временем гладкие колеса заменили на зубчатые.

Первые колесные зубчатые передачи появились около двух тысяч лет назад, однако широкое распространение они получили значительно позже. Дело в том, что нарезка зубьев требует большой точности. Для того чтобы при равномерном вращении одного колеса второе вращалось тоже равномерно, без рывков и остановок, зубцам необходимо придавать особое очертание, при котором взаимное движение колес совершалось бы так, как будто они перемещаются друг по другу без скольжения, тогда зубцы одного колеса будут попадать во впадины другого. Если зазор между зубьями колес будет слишком велик, они станут ударяться друг о друга и быстро обломаются. Если же зазор слишком мал - зубья врезаются друг в друга и крошатся.

Изобретение водяного двигателя, создание передаточного механизма, преобразовывающего вращательное движение, способствовали появлению водяной мельницы. Известный механик и архитектор Древнего Рима Витрувий первым детально описал устройство водяной мельницы, состоящей из трех основных составных частей: двигательного, передаточного и исполнительного механизмов.

Ветряные мельницы.

Ветряная мельница - это устройство, которое выполняет механическую работу по помолу зерна за счёт энергии ветра, улавливаемой крыльями мельницы.

Предположительно древнейшие ветряные мельницы были распространены уже в Вавилоне, о чём, по мнению исследователей, косвенно свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 года до н. э.).

Первое однозначное документальное свидетельство об использования энергии ветра для помола зерна принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э.

Персидские мельницы, описываемые в сообщениях мусульманских географов в IX веке, отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами. Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон, и мельница не будет вращаться.

Ещё один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 года во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии.

В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру.

В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня.

До конца XVIII века ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе - там, где ветер был достаточно силён. В основном они были распространены в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции, Нижних Землях, где в прибрежных районах некогда имелось 10 000 ветряных мельниц, Великобритании, на территории Польши и Прибалтики, Северной России и Скандинавии. В других европейских регионах было всего несколько ветряных мельниц.

В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией.

Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками, а ветряные - в равнинных ветреных местностях.

Ветряные и водяные мельницы на протяжение многих веков использовались для помола зерна, и только, начиная с 19-го века, с появлением тепловых и электрических машин, использование ветряных и водяных мельниц стало постепенно сокращаться.

Виды мельниц.

В наше время мельницы и мельничные устройства широко используются при помоле зерна и во многих других сферах производственной деятельности.

Мельницы различают по типу привода:

Ручные мельницы - это небольшие мельницы, жернова в которых вращаются вручную. Примеры: жёрнова, мельницы для измельчения зёрен кофе, пряностей, соли.

Водяные мельницы.

Ветряные мельницы.

Электрические мельницы.

Мельницы различают по принципу измельчения :

Шаровые мельницы;

Шнековые мельницы (дробилки);

Бисерные мельницы;

Струйные мельницы;

Молотковые мельницы;

Дисковые мельницы;

Центробежно-ударные мельницы;

Вихревые мельницы;

Вальцевые мельницы;

Стержневые мельницы.

Мельницы могут различаться по поступающему сырью и получаемой продукции. Например, мукамольная мельница, хлебопекарная мельница, макаронная мельница, и др.

Современные мельницы для зерна.

Современная мельница для зерна использует общие принципы валковых мельниц, но у неё есть важное отличие. Современная промышленная мельница сначала бережно разрушает зерно для отделения наружной части (отруби) - этот процесс называется обрушением оболочки, затем размалывает в муку или крупку сердцевину зерна (мука высшего сорта).

Современные мельничные линии для муки состоят из бункеров (завалочных), где мука отлёживается и набирает нужные качества, устройств непосредственно измельчающих, устройств разделяющих полученную муку или крупку на фракции. При этом мука может несколько раз проходить через «измельчающие» и фракционные механизмы, пока не удастся добиться муки нужной фракции. Часто мельничные линии снабжаются механизмами тонкой очистки зерна.

Мельница. Мельницы история создания. Виды мельниц.

Сегодня энергию ветра в российских деревнях практически не используют, а еще в пору моего детства в нашем селе сохранялись развалины 3 ветряных мельниц. Одна из них, как рассказывала мне бабушка, принадлежала моему прадеду. В 50-е годы прошлого века действующей была только одна ветряная мельница в нашей местности, располагавшаяся в соседней деревне Есипово. Вот работу ее я и видел. В помещении этой мельницы все было покрыто белой мучной пылью, одежда и борода мельника тоже были в этой пыли. Время от времени он выходил наружу, и если ветер менял направление, то поворачивал голову мельницы специальным правилом крыльями к ветру. Правило было сделано из двух довольно толстых слег (жердей), верхними концами прикрепленных к "голове" мельницы. В нижней части слеги были соединены между собой, и вся конструкция была фактически остроугольным треугольником с острым углом внизу.

Скрипели жернова, скрипела, поворачиваясь, главная центральная ось, которую вращал горизонтальный вал, идущий от крыльев. Все передаточные механизмы были сделаны из дерева, и от трения они были буквально отполированные. Но главное – всюду была мучная пыль.

Вот еще одно гениальное изобретение – передача вращения из одной плоскости в другую – параллельную исходной. И это изобретение не было запатентовано, т.к. было сделано не менее 4 тыс. лет назад. Его автор неизвестен, даже его национальности мы не знаем. Угловая скорость вращения барабана (колеса) с меньшим диаметром на этой мельнице в 3,5 раза больше, чем большого барабана (колеса). Следовательно, вертикальная ось вращается в 3 раза быстрее, чем горизонтальная. В результате такой передачи жернов вращался с большой скоростью. Рисунок с сайта: http://900igr.net/fotografii/t…

Плоскость вращения крыльев этой мельницы наклонена к поверхности земли. Это снижает потерю энергии от трения при передаче врашения с большего барабана на меньший. Длина каждой лопасти (крыла) ветряных мельниц варьировала от 5–6 до 7–8 м. На этой мельнице от центральной оси вращение передавалось на два жернова. При передаче на жернова скорость вращения еще увеличивалась в несколько раз. Рисунок с сайта: http://svershenie.info/goluboj…

Зерно и муку на есиповской мельнице взвешивали на весах в виде металлического коромысла, подвешенного к потолку. К коромыслу на цепях были подвешены 2 листа железа размером 1,5х1,5 м. На один лист клали мешки с зерном, а на другой гири. Гири были с ручками – двухпудовые, пудовые, полупудовые и совсем небольшие, весом в несколько фунтов. За помол зерна мельнику платили кто чем мог – деньгами, зерном, мукой, мясом, молоком, яйцами. Тогда на трудодни в колхозе поздней осенью колхозникам выдавали по 2–3 мешка зерна, которое и мололи для себя на этой мельнице. Когда мельника не стало, мельницу в Есипове тоже быстро разрушили, и молоть зерно приходилось на ручных жерновах дома. Ох и тяжелая это работа – крутить одной рукой тяжелый каменный жернов, а другой в дыру в его центре насыпать горстями зерно! Но зато потом, благодаря этим тренировкам, я побеждал всех студентов института в соревнованиях по армрестлингу.

Позднее – в начале 60-х – зерно колхозникам на трудодни выдавать перестали, заменили деньгами, правда, деньги эти были смехотворными, и на них эквивалентное количество хлеба в магазине купить было невозможно. Но моя бабушка была очень изобретательна: она с полей, где обмолачивали зерно, приносила домой несколько мешков мякины, провеивала ее на ветру, и при этом из 10 мешков мякины получался один мешок зерна. Вот такими были потери урожая на колхозных полях. Но собирать мякину было запрещено, хотя там она сгнивала, никому не нужная. Бабушка брала большую корзину, клала в нее мешок, шла будто бы в лес по грибы. Набирала в мешок мякины, а сверху прикрывала ее грибами или лекарственными травами. Как говорят в народе: "Голь на выдумки хитра".

При обмолоте хлебов современными комбайнами потери зерна еще большие, чем при обмолоте стационарными молотилками. Почему? Да потому, что обмолачиваются колоски, которые только что срезаны. А зерно в колосках вызревает не одновременно. В одних колосках оно уже созрело и при первом встряхивании вываливается и падает на землю, а в других – еще не созрело и при обмолоте уходит в мякину. В северной России, где осенью постоянно идут дожди, потери зерна при обмолоте комбайнами составляют до 30% урожая. В "примитивном" крестьянском хозяйстве потери зерна были не более 5%, столько зерна оставалось в мякине на гумне (на току). Но и это зерно использовали куры и гуси, которые осенью кормились на нагуменниках. Не случайно один из видов дикого гуся так и называется – гусь гуменник. При перелете на юг осенью эти гуси кормились на гумнах – местах обмолота хлебов.

Да, сегодня есть мельницы с электрическим приводом, а также электрические кофемолки, мясорубки и т. д. Но какова при этом эффективность использования энергии? А ведь при выработке электроэнергии наносится немалый вред окружающей среде, древние же ветряные мельницы не наносили вреда природе. Крылья вращались довольно медленно, они не могли убить даже мух и комаров. Никакого задымления и шумового загрязнения не происходило. От мучной пыли мельника спасала респираторная повязка.

Полуразрушенная ветряная мельница в селе Захарьино близ села Кукобой на севере Ярославской области. Фото с сайта: http://www.geocaching.su/?pn=101&cid=3720

Мельница эта была построена в 20-е годы ХХ века женщинами из женской коммуны им. Н.К. Крупской. На самом деле это был замаскированный под коммуну женский монастырь, который ликвидировали большевики. Чтобы выжить при советской власти и избежать гонений, монахини схитрили и организовали в 1921 г. женскую коммуну. Но все равно коммунарки-монахини подверглись гонениям. Ммногие из них провели по 5 и более лет в советских лагерях, а некоторые были расстреляны.

Верхняя часть полуразрушенной ветряной мельницы в селе Захарьино близ села Кукобой в Ярославской области. Фото с сайта: http://www.10102010.ru/road/Tr…

Трудно представить, что эту мельницу сделали молодые женщины монахини. Я не видел больше ни одной мельницы, украшенной орнаментом. Этот случай с Кукобойской коммуной достоин мировой известности. Но не нашлось пока умного журналиста или режиссера, который бы написал об этой истории повесть или поставил фильм. А ведь об этом можно создать очень интересный художественный фильм! Может быть, тогда русская душа не будет столь загадочна для иностранцев. А где же местные власти Первомайского района и Ярославской области, почему они не сделали эту историю широко известной? Захарьинская коммуна не менее интересна для туристов, чем кукобойская Баба Яга.

В 1921 г. бывшие монашки закрытого Павло-Обнорского женского монастыря Анна Соловьева, Анфиса Патакова, Анна Езелева, Мария Метеничева и еще четыре женщины уведомили власти, что создают коммуну, и попросили землю, прилегающую к храму в селе Захарьево, а также попросили помещение бывшей церковной сторожки. Чиновники разрешили – ведь в Поволжье тогда пришел голод, люди мерли от голода, словно мухи, поэтому властями горячо одобрялись инициативы всех, кто желал кормить себя сам. Затем Анна Соловьева продала свою единственную дорогую вещь – пальто, и на эти деньги артель купила корову. Впрягшись в хомут вместо лошади, девушки распахали поле, высадили пшеницу и арендовали дом, где устроили пошивочную мастерскую.

А вскоре артель принялась расти за счет дочерей священников, бывших монашек и просто верующих. Через год она насчитывала уже 36 женщин. Одни успешно освоили плотницкие навыки, другие выучились на каменщиков, третьи закончили шестимесячные курсы сапожников. Днем работали – а вечерами, плотно закрыв дверь, устраивали общие молитвы и изучали духовную литературу. Ее, кстати, «тайные монашки» тиражировали сами, переписывая от руки священные тексты и снабжая их рисунками.

В 1923 г. артель зарегистрировали официально, избрали Анну Соловьеву председателем. Устав артели вызвал у советских служащих ироничную улыбку, – в нем отмечалось, что предприятие организовано, дабы «доказать мужчинам, что и без их содействия женщина может строить свою жизнь», устав запрещал сотрудницам встречаться с местными парнями. Не могли же коммунарки прямо признать, что живут по законам монастыря. У самой Н.К Крупской письмом попросили разрешения назвать хозяйство ее именем. Надежда Константиновна против ничего не имела – и даже похлопотала о получении коммуной льготного кредита в Госбанке.

На всесоюзном смотре колхозов-коммун в 1927 году «монашки» из с. Захарьево получили третью премию. После этого в коммуну зачастили делегации, жаждущих перенять передовой опыт. Особенно визитеров потрясала сапожная мастерская, где коммунарки-монашки делали не только рабочую обувь, но и, как отмечалось, «туфельки на французских каблучках», купить которые приходили модницы из соседнего большого села Кукобой. Многие также обращали внимание на восемь благоустроенных жилых домов и пасеку с 21 ульем. «Об этом еще нет песни простой и прекрасной, которая бы сама рвалась с языка и дарила безудержную радость. Но знаем мы – песня будет», – так писала об успехах «бабьей коммуны» 8 марта 1929 года Ярославская партийная газета «Северный рабочий». К тому времени в хозяйстве было уже 30 голов крупного рогатого скота, 25 овец, 8 лошадей, 150 бельгийских кроликов, валенокатальный, кожевенный, дектярный и кирпичный цеха, ветряная мельница, электрический генератор и купленный в кредит трактор. Коммуна тогда насчитывавала уже 104 человека.

Но в 1931 г. были арестованы 17 самых активных работниц коммуны имени Н.К. Крупской. Обвинительное заключение гласило: «Организация сельхозартели, и, впоследствии, сельхозкоммуны была проведена контрреволюционной группой в целях маскировки от общественности и имела конечной установкой подготовку открытия монастыря после падения Советской власти. Будучи уверены в неизбежности этого падения, руководители контрреволюционной группы, соответственно, вели подготовку, организуя монашеские кадры». Через год внесудебным решением комиссии ОГПУ женщины были приговорены к заключению на срок от 3 до 5 лет. Часть коммунарок сослали в Казахстан, а еще часть – в исправительно-трудовой лагерь Ивановского управления НКВД. Именно там оказалась и бывшая руководительница коммуны Анна Соловьева, ставшая, кстати, в лагере у заключенных бригадиром. Оставшиеся на свободе рядовые «коммунарки» продолжали обитать в Захарьино, они ютились в одном «общинном» доме, вели отдельное хозяйство и ждали освобождения «сестер», но власти запретили тем возвращаться в деревню. Марию Благовещенскую после отсидки в 1936-го вновь арестовали, привезли в Ярославль и через полгода расстреляли. Анна Васильевна Шакшина была отправлена в дальневосточный лагерь у бухты Нагаево (Магадан), где в 1939 г. скончалась от сепсиса.

После Великой Отечественной войны, когда гонения на церковь со стороны власти ослабли, в Захарьево стали постепенно съезжаться сестры, отбывшие свои срока и выжившие. О воссоздании «тайного монастыря», конечно, и речи быть не могло. Но верующим женщинам просто хотелось быть вместе. Совместными усилиями они нашли и бывшую председательшу коммуны Анну Александровну Соловьеву. Лагерь ее не сломал. Освободившись, Анна с отличием закончила учительский институт при Ленинградском университете и до пенсии работала педагогом. Ее, пенсионерку, привезли обратно в Захарьево, где основательница «тайного монастыря» и дожила свой век. Последнюю «монашку-коммунарку» похоронили в 2004 г. Кстати, даже на местном погосте могилки всех сестер находятся рядом. Мария Благовещенская и Анна Шашкина были канонизированы Архиерейским Собором Русской Православной Церкви как мученицы. Историю создания, существования подпольной православной общины – Коммуны им. Н.К. Крупской в селе Захарьево изучили ученики Первомайской (Кукобойской) средней школы под руководством учительницы Ирины Деруновой. Они собрали документы, повествующие об удивительной коммуне, работницы которой днем ударно трудились, а по вечерам истово молились. (Использована информация с сайта: http://yarportal.ru/topic56368.html).

Монашки-коммунарки из села Захарьино. Фото с сайта: http://yarportal.ru/topic56368.html

Мне было тогда лет 6–7, когда моя бабушка Анна взяла меня с собой, в село Захарьино (она называла его Коммуной). У нее в этой деревне жила подруга детства, с которой они выросли в одной деревне – Княжем Починке. Наш поход туда произошел летом 1953 или 1954 г. От нашего села Всехсвятского до Захарьино было около 18 км. Мы шли туда часа 4 или 5, миновали несколько деревень и большое село Кукобой. Хорошо помню красивое селение Захарьино: дома стояли в один ряд на высоком коренном берегу вдоль ручья, все окнами на юг в сторону ручья. По бровке берега росли толстые липы, а между рядом домов и рядом лип проходила чистая, не заезженная дорожка-тропа. В одном конце деревни стояла действовавшая тогда каменная церковь. Пока бабушка общалась со своей подругой, я бегал по селению, спустился к ручью, который тогда показался мне речкой. Вероятно, ниже по течению была плотина. Помню и ветряную мельницу, что на фотографии выше, тогда она еще работала – крылья ее медленно вращались. Но заходить внутрь я постеснялся.

Недавно узнал, что последняя монашенка-коммунарка умерла в Захарьино в 2004 г.

Ветряная мельница. Фото с сайта: http://www.alva-ural.ru/photo/

В анкетном листе владельца ветряной мельницы Ивана Тимофеевича Завершинского за 1920 год сказано, что его мельница «на камнях», то есть с каменными жерновами, имела суточную производительность при хорошем ветре в среднем около 25 пудов муки в сутки. Это примерно 400 кг. Почти полтонны зерна в сутки перемалывала эта сельская мельница.

Ветряные мельницы на Украине. Фото с сайта: http://foodmarkets.ru/news/vie…

Число ветряных мельниц в России в XIX веке достигало 200 тыс. шт. (официальная статистика), в общей сложности они перемалывали в год около 34 млн. т зерна, снабжая мукой все население тогдашней России. Средняя мощность ветряной мельницы была около 3,5 кВт. Но были ветряные мельницы и более мощные, они развивали мощность порядка 10–15 кВт. При этом все ветряные мельницы были построены самими крестьянами (информация позаимствована в книге В.И. Завершинского «Очерки истории Тарутино»).

Чаще всего у мельниц было по 4 крыла, но встречались мельницы и шестикрылые – такие, как на этом рисунке. Мощность такой мельницы, разумеется, была больше. Мощность мельницы также зависит от ширины крыльев и угла наклона их к плоскости вращения. При передаче вращения с горизонтального ротора на вертикальный вал угловая скорость вращения увеличивается примерно в 5–6 раз, При передаче вращения с вертикального вала на жернова скорость вращения еще раз увеличивается в 5–6 раз. Следовательно, угловая скорость жерновов в 25–30 раз больше, чем крыльев мельницы.

У этой мельницы есть механизм, благодаря которому она сама настраивается на направление ветра. Принцип работы этого механизма – это принцип флюгера. Как только ветер меняет направление, он дует на лопасти механизма и поворачивает их в соответствии с направлением ветра. Этот сдвиг передается рычагом на звездчатое колесо, которое поворачивает ось, на другом конце которой – звездчатое колесо меньшего размера, а меньшее звездчатое колесо поворачивает очень большое колесо, на котором закреплена верхняя часть мельницы вместе с крыльями и горизонтальным ротором. Для облегчения вращения верхней поворотной части мельницы верхняя и боковая части обруча, оси роликов смазывались. (http://brunja.livejournal.com/26061.html)

Прошло немало времени, пока человек научился получать муку из выращенного им зерна. Самыми первыми приспособлениями для измельчения зерна были каменная ступка и пестик. Позже зерно стали перетирать, благодаря такому методу мука была лучше. От движения терки вперед-назад перешли к вращению. Плоский камень, перетирая зерно, вращался по плоскому блюду из камня. Заставив один камень в процессе вращения скользить по другому, человек изобрел жернов. В середине верхнего камня имелось отверстие, куда подсыпалось зерно. Попадая между верхним и нижним камнем, зерно при вращении перетиралось в муку. Так была изобретена ручная мельница , широко распространенная в Риме и Древней Греции. Мельницы были разных размеров, большие мельницы вращались с помощью рабов или ослов.

Со временем возникла необходимость в изобретении такой машины, которая бы работала без использования силы животного или человека. Такой машиной стала водяная мельница , но ее изобретению и использованию предшествовало изобретение водяного двигателя. Уже в глубокой древности человек изобрел машину, с помощью которой он черпал воду из реки и поливал свои земли. Такая поливальная машина (чадуфон) состояла из ряда черпаков, закрепленных на ободе большого колеса, имевшего горизонтальную ось. При вращении колеса нижние черпаки опускались в реку и, наполненные водой, поднимались вверх, где опрокидывались в желоб в самой верхней точке колеса.

В местах, где вода течет быстро, стали устанавливать колеса со специальными лопатками, которые под напором воды начинали вращать , а то, в свою очередь, черпало воду уже без усилий человека. Изобретение простого и надежного водяного двигателя имело огромное значение для дальнейшего развития техники. Люди быстро поняли, что вращение водяного колеса можно использовать не только для черпания воды, но и для других целей, например, перемалывать зерна. В местах, где скорость течения невелика, реку стали запруживать, поднимая уровень воды и направляя струю по специальному желобу на лопатки колеса.

Теперь, когда был изобретен водяной двигатель, необходим был передаточный механизм, который бы не только передавал, но и преобразовывал вращательное движение. И здесь была использована идея колеса. Если взять два колеса, плотно соприкасающихся ободьями, с параллельными осями вращения, и одно из них (ведущее) начать вращать, то из-за трения между ободьями начнет вращаться и второе колесо (ведомое). Расстояние, которое пройдет каждая из точек, лежащих на ободьях этих колес, будет одинаковым. Из двух связанных между собой колес большое колесо будет делать во столько раз меньше оборотов, во сколько его диаметр больше, чем диаметр меньшего колеса. Это означает, что при использовании системы из двух колес разного диаметра, мы не только передаем, но и преобразовываем движение. Использование гладких колес было неудобно, так как сцепление между ними было не очень жестким и колеса проскальзывали. Со временем гладкие колеса заменили на зубчатые. Изобретение водяного двигателя, создание передаточного механизма, преобразовывающее вращательное движение, способствовали появлению водяной мельницы.

Известный механик и архитектор Древнего Рима Витрувий первым детально описал устройство водяной мельницы, состоящей из трех основных составных частей: двигательного, передаточного и исполнительного механизмов. Водяная мельница была первой машиной, которая нашла широкое применение в производстве, стала первым шагом на пути к машинному производству.