Как сделать водяную мельницу. Конструирование водяной мельницы своими руками Водяные декоративные мельницы

Инструкция

Водяной мельницей называют гидротехническое сооружение, в котором используется энергия движения воды. Для передачи усилия от водного потока на рабочий орган было придумано водяное колесо, снабженное, как правило, зубчатой передачей. Чтобы поток воды был более мощным, реку, на которой устанавливалась , перегораживали плотиной. В этом искусственном препятствии оставляли отверстие, через которые проникали струи. Вода падала на лопасти колеса, приводя его во вращение.

По всей видимости прообразом первых водяных мельниц стали поливальные машины, посредством которых из водоемов поднимали к полям воду для орошения посевных площадей. Первые такие устройства представляли собой деревянные обода, на которые насаживались черпаки. Когда установленное на горизонтальную ось колесо ставилось в реку, оно начинало вращаться. Черпаки последовательно погружались в воду и поднимались наверх, после чего опрокидывались в специальный желоб.

Описанный принцип и был положен в основу действия водяной мельницы. Только теперь вращающееся колесо не подавало воду, а приводило в движение специальный механизм. Мощные струи воды воздействовали на лопатки колеса, оно вращалось с постоянной скоростью, а усилие при этом передавалось на вал. Этот вал оканчивался устройством, которое и совершало непосредственный помол зерна.

Один из самых ответственных узлов водяной мельницы – ее передаточный механизм, призванный преобразовывать вращательную энергию. Механики прошлого использовали для этой цели колесную передачу. Она состояла из двух колес, оси вращения которых расположены параллельно друг другу. Когда ведущее колесо начинало вращаться, возникало трение между элементами такой системы. В этот момент приводилось в движение и ведомое колесо.

Впоследствии вместо гладких колес в передаче стали использовать зубчатые. Такое решение позволило увеличить силу сцепления и предотвратить проскальзывание. Подобное изобретение было сделано достаточно давно – около полутора-двух тысяч лет назад. Самым большим недостатком зубчатой передачи по тем временам была сложная технология ее изготовления, требовавшая высокой точности при нарезке зубьев.

Решение трудной задачи по изобретению передаточного механизма сделало водяную мельницу эффективной и удобной в использовании. Этот механизм получил дальнейшее развитие и на протяжении многих веков использовался не только в сельском хозяйстве для помола зерна, но и промышленности, где он приводил в действие разнообразные орудия труда. Изобретение водяной мельницы историки считают важным шагом на пути к развитому машинному производству.

Многие вещи, созданные человеком, со временем становятся невостребованными и тогда у них остается только два пути – они могут либо кануть в Лету, так сказать, остаться на задворках истории, либо же изменить свое первоначальное назначение. Если раньше они были исключительно функциональными приспособлениями, то в своем новом перевоплощении становятся отличным декором. Не исключением из этого правила стала и водяная мельница, о которой пойдет разговор в данной статье – вместе с сайтом сайт мы разберемся с вопросом, как сделать водяную мельницу своими руками?

Как сделать водяную мельницу фото

Водяная мельница: устройство и как она работает

По большому счету, устройство водяной мельницы отнюдь не является сложным – это механика, причем простая. По сути, это колесо, оборудованное лопастями, насаженное на вал и вращаемое водным потоком – уже потом крутящий момент и передаваемая им энергия может использоваться разными способами, а может и не использоваться вообще. Самым главным узлом водяной мельницы, несомненно, является колесо – от него зависит многое, но оно окажется бесполезным, если будет отсутствовать поток воды. Именно эту задачу и нужно решить в первую очередь, подходя к вопросу, как сделать водяную мельницу на даче своими руками? Хорошо, когда рядом течет река или ручей, но если их нет, то поток придется создавать самостоятельно и сделать это можно различными способами. Большинство из них сводятся к использованию циркуляционного насоса для перекачки воды из одного водоема в другой.

О том как работает водяная мельница, смотрите в этом видеоролике.

Других вариантов, как говорится, не дано. Ну да, совсем забыл о совсем декоративной мельнице, колесо которой вообще никогда не вращается – это отличный декор для сухого ручья, но никак не для реалистичного украшения дачи.

Мельница водяное колесо: выбираем стиль

Наши дизайнеры не могут без классификаций – обязательно нужно найти в изделиях или декоре всевозможные тонкости и согласно им разделить вещи одного назначения на группы. С мельницами происходит то же самое – в зависимости от их оформления и применяемого декора, они разделяются по стилистике. Из основных стилистических направлений, в которых может быть оформлена водяная мельница, можно выделить следующие варианты.

По большому счету, никто не запретит вам разработать свой стиль, привнеся в него родной колорит. Странно, конечно, но про наши национальные традиции большинство людей почему-то забывают, отдавая предпочтение иностранной моде. Не нужно забывать свои истоки и, самое главное, что следует понимать, это то, что мельница в исконно славянском стиле выглядит не менее привлекательно, чем все остальные изделия этого типа.

Как сделать водяную мельницу: декор плюс функционал

И в наше время водяной мельнице можно найти не только декоративное применение – при желании она может нести на себе еще и функциональные нагрузки. Это, конечно, не глобальные задачи, какие перед этим изделием ставились в старину, но тем не менее… Для этого, правда, нужны некоторые условия – вернее, всего одно и заключается оно в наличии естественного потока воды, который не нужно создавать искусственно, тратя на это энергию. Здесь как раз все наоборот – река или ручей, протекающие по территории дачи или с ее края, могут вырабатывать эту энергию.

Естественно, это не мощная электростанция, способная обеспечить электричеством все потребности человека, но с некоторыми нагрузками справиться она вполне в состоянии. Например, осветить с помощью водяной мельницы дачный участок в ночное время вполне реально. Все, что для этого нужно сделать, это присоединить к валу колеса мельницы генератор – подойдет даже автомобильный, вырабатывающий постоянный электрический ток с напряжением в 12 вольт. Впоследствии (при необходимости) его можно легко преобразовать в переменный ток с напряжением 12 вольт с помощью . Мало того, энергию, вырабатываемую водяной мельницей, можно даже накапливать в аккумуляторах и использовать для своих нужд.

Мельница водяное колесо фото

Это не единственная возможность, которую предоставляет человеку такое устройство, как водяная мельница на даче. Кроме выработки электричества, вращающееся потоком воды колесо можно заставить делать и другие полезные дела – по большому счету, оно может приводить в действие любые механизмы. Не нужно недооценивать силу водного потока – в нем заключена колоссальная мощь. Недаром ведь говорят, что вода камень точит – при правильном конструировании колеса даже на вид слабый поток воды может приводить в движение сложные механизмы.

И в заключение темы о том, как устроена водяная мельница на даче, скажу несколько слов об основных проблемах или, правильнее сказать, сложностях, с которыми придется столкнуться в процессе самостоятельного строительства водяной мельницы своими руками. Во-первых, если речь идет об установке водяного колеса на реке, то придется позаботиться о разрешении, которое местные власти выдают с трудом. Во-вторых, технические трудности, самая главная из которых – это легкий ход колеса в течение длительного времени. Не следует забывать, что тот же подшипник следует защищать от влаги, которой вблизи воды предостаточно. В принципе, технические сложности – это решаемые сложности. Да и вообще они не возникнут, если заниматься строительством исключительно декоративной водяной мельницы.

(Пока оценок нет)

Практическое значение мельниц, работающих на природной силе (водяной или ветряной ), отошло на задний план – их в своем большинстве заменили промышленные производства. А вот с эстетической точки зрения эти сооружения все еще привлекательны. И не менее интересно сделать такую конструкцию самостоятельно.

Источник воды

Начинаем с источника энергии, которым является поток воды. Это может быть:

• естественный движущий источник (ручей, река);
• водоем со стоячей водой (озеро или пруд);
• водосток.

Как работает водяная мельница? Поток воды сталкивается с ее лопастями , которые по кругу закреплены на мельничном колесе. Естественный источник значительно упрощает ситуацию. Если это ручей, то стоит лишь грамотно выбрать место расположения будущего строения и переходить к этапу планирования конструкции. В случае водоема со стоячей водой требуются механизмы, приводящие ее в движение – например, насос, который по шлангу будет перекачивать воду на лопасти. В этом случае неплохо установить мельницу так, чтобы вода из водоема возвращалась в него же.

С водосточным снабжением конструкция будет работать только во время осадков, если поток сразу будет поступать на мельничное колесо. Однако, если сделать отстойник для дождевой воды, и уже из него направлять поток на лопасти, то ее можно будет запускать и при солнечной погоде.

Отсутствие любых из этих источников не должно вас останавливать – работа над организацией маленького пруда в саду (даже радиусом в пару метров) и созданием небольшой декоративной мельницы с принудительной подачей воды – задача несложная.

Способы подачи воды

Их всего два – снизу (когда поток вращает колесо, протекая под ним; колесо с такой подачей воды называется подливным) и сверху (вода из желоба вытекает на колесо, заставляя его вращаться ; наливное колесо).

Первый вариант удобен для естественного движущего источника. В этом случае, колесо мельницы будет просто погружено в воду, и никакие дополнительные источники питания не нужны. Эту мельницу саму можно использовать в качестве «рабочей силы». Например, интересны варианты, когда водяная мельница выполняет функцию генератора для ламп освещения дачных дорожек или других осветительных приборов на территории.

Поток, направленный на колесо сверху, удобен в случае, когда это слив дождевой воды. Поток из стоячего источника воды, который создается насосом, вы можете подавать как снизу, так и сверху. Принцип работы водяной мельницы остается тот же, просто подберите для себя самый подходящий вариант с эстетической и практической точки зрения.

Галерея: водяная мельница на участке (25 фото)

Выбор конструкции

Весь механизм мельницы состоит из двух основных частей:

• мельничное колесо;
• декоративный домик.

Колесо вращения

Вид и материалы мельничного колеса может иметь разные вариации. Главное, чтобы соблюдалась основная конструктивная особенность – круглая основа, на которой расположены лопасти.

Устройство водяной мельницы начинается с основы для мельничного колеса – с оси. Сразу нужно определиться, как вы будете ее закреплять:

• на двух опорах, между которыми будет закреплена ось с колесом;
• на одной опоре, которая будет жестко закреплена в стенке домика-мельницы.

Второй шаг – создание круглой основы колеса.

Она может быть цельным кругом или представлять из себя только обод (как колесо велосипеда со спицами). Основы в количестве двух штук между собой скрепляются лопастями – прямоугольными или квадратными планочками.

Самый легкий вариант – это вырезать два одинаковых круга из фанеры, просверлить в центре окружностей по одному отверстию для оси и скрепить между собой эти два круга прямоугольными планками из той же фанеры. Аналогично этому можно скрепить между собой деревянные доски, вырезать из них круги и соединить их деревянными планочками. Если устройство мельницы будет нести только декоративный характер, этого достаточно, но если вы хотите использовать ее как генератор энергии для освещения участка, то необходимо, чтобы энергия вращения передавалась по оси. То есть, ось с основой должны быть жестко закреплены, и вариант с жестким креплением на одной опоре вам не подойдет.

Лопасти в основном закрепляют под прямым углом, но существуют и другие вариации (смотрите чертежи видов деревянных мельничных колес).

Классический материал для создания мини-мельницы – дерево или ее производные (та же фанера). Чтобы мельница как можно дольше сохраняла свой вид, обработайте ее части пропиткой и лаком, которые уберегут от губительного влияния влаги.

Декоративный домик

Мельничное колесо, установленное на двух опорах и помещенное в грамотно организованное место для него (например, в сад с обильной растительностью – кустами, деревьями, виноградником и т.д.), и вовсе может не требовать постройки домика. Если использовать мельницу как генератор, то домик нужен для помещения в него соответствующих механизмов. И в этом случае колесо нужно устанавливать на двух опорах, чтобы ось на них свободно вращалась и передавала свою работу.

Если ось жестко закреплять в стене домика, то нужно его сооружать из кирпича или других твёрдых материалов. Ось, установленная на двух опорах, не требует особой конструкции домика, поэтому его можно сделать из любых доступных материалов и в любом стиле.

Домик можно использовать как помещение для хранения садовых инструментов или других вещей. Тогда его размеры нужно подобрать таким образом, чтобы эти предметы в нем удобно расположились.

Размеры мельницы

Главное в этом деле – соблюсти пропорции , чтобы декоративная водяная мельница, а также окружающие их на участке сооружения смотрелись гармонично. Определяющим фактором также является поток воды. Если он позволяет сделать большое колесо, то соответственно ему можно строить и большой домик. А на маленьком декоративном пруду более эстетично расположить небольшую конструкцию.

Скорость вращения колеса

Просмотрите разные варианты уже готовых мельниц. Обратите внимание, что быстрый поток воды в комплекте с небольшим колесом дает высокую скорость вращения . Если вы хотите, чтобы колесо вращалось более размеренно и спокойно, при этом не являясь генератором энергии, варьируйте параметры, которые влияют на конечную скорость – скорость потока, размер и вес колеса.

Ландшафтный дизайн приусадебного участка на даче можно оформить с помощью цветочных клумб, светильников, а также статуэток. Если рядом располагается ручеек либо речка, то есть возможность заняться обустройством водяной мельницы. На фото продемонстрирован такой вариант, где вы можете услышать журчание стекающихся потоков воды, которые способствуют формированию совершенно иной атмосферы в саду. О том, как сделать водяную мельницу, можно посмотреть далее. При этом все работы вы можете сделать своими руками.

Водяная мельница

Самый простой способ получить красивую лужайку перед домом

Вы, конечно же, видели идеальный газон в кино, на аллее, а возможно, и на соседской лужайке. Те, кто хоть раз пытался вырастить зеленую площадку у себя на участке, без сомнений скажут, что это огромный труд. Газон требует тщательной посадки, ухода, удобрения, полива. Однако так думают только неопытные садоводы, профессионалы давно знают про инновационное средство - жидкий газон AquaGrazz .

Если вы хотите украсить свой приусадебный участок на даче, то вам нужны какие-то декоративные элементы, которые способны полностью изменить внешний вид участка. К примеру, использование водяной мельницы для декора участка - это отличное решение. Пример результата работ вы можете посмотреть на фото ниже. Если же для мельницы не имеется потока воды, то его можно его создать искусственно. Способы воплощения в реальность могут оказаться такими:

1. Декоративная водяная мельница устанавливается под водосточными желобами. В данном варианте ее колесо начнет крутиться при осадках. Однако можно и не ждать дождя: посредством шланга жидкость можно подать на каркас посредством маленькой мощности насоса. Стекая с помощью трубы на колесо, она потом отводится в сад.
2. Если сад около дачи является неровным, то рельеф можно использовать для организации падающего потока. На возвышенности необходимо вкопать в грунт посуду необходимых габаритов, куда соберется вода от осадков. Около емкости нужно установить такую постройку, как водяная мельница, к которой жидкость станет подводиться с помощью желоба.
3. На ровной территории можно соорудить водоем по принципу «альпийских горок», применяя уплотненную почву и булыжники. В среднюю часть горки можно закопать шланг.

Мельница с домиком

Мощность такого устройства, как насос, необходимо подбирать таким образом, чтобы можно было перекачивать жидкость из нижних резервуаров в накопитель, который расположен наверху, либо подавать сразу в колесо водяных или ветряных мельниц. Такое устройство для сада, изображенное на фото, работает легко и просто. Есть зависимость мощности насосов от длины, на которую будут перекачиваться потоки воды. При этом все работы можно обустроить своими руками без посторонней помощи.

Самодельная водяная мельница

После завершения создания перепадов уровней жидкости, нужно начать возведение главной постройки своими руками, как на схеме ниже показано. Обустройство такого элемента декора в саду производится очень просто: нужен домик , где потребуется установить насос, а также колесо, приводимое в движение посредством жидкости, перекачиваемой из емкости, расположенной наверху, в нижнюю область. Конструкция на картинке может оказаться совершенно иной: вы можете использовать все, кроме домика, использовав колесо либо несколько колес в случае каскада.

Колесо можно изготовить следующими методами:

• для того чтобы изготовить колесо маховика, можно применять деталь от обыкновенного велосипеда;
• используется катушка, на которую наматывается кабель;
• из досок, сбитых друг с другом, нужно выпиливать круги;
• может пригодиться труба, на которую прикрепляются лопасти.

Несмотря на то, из какого материала делается колесо, необходимо принимать во внимание следующие важные и первостепенные правила:

• необходима лопасть;
• в центральной части колеса должна находиться труба для того, чтобы установить ось, вокруг которой оно будет вращаться.

А далее рассмотрим принцип работы такой техники для сада и декоративного элемента, как водяная мельница. При этом все работы можно выполнить своими руками. Схема поможет обустроить все самому и своими руками. Схема и картинки помогут вам в обустройстве такой техники. Изготавливать такую конструкцию, как на картинке, необходимо с колеса и лопасти. Самый простой вариант - это установить по площади между двумя зафиксированными кругами. Крепить конструкцию можно с помощью любых механических способов. Возводить своими руками 2 опоры, на которых подвижным методом можно крепить ось водяных колес. Для этого применяют такой элемент, как подшипник.

Обустройство мельницы

Опоры можно оформлять как декоративный домик. В качестве материала для них можно использовать уголки из металла, швеллер, брусья из дуба, цементный раствор и многое другое. Картинки демонстрируют, как все это обустроить правильно и максимально точно. К верхней части колеса необходимо подвести желоб, по которому вода стекается в лопасть. Лопасти из дерева нужно покрыть парой слоев водоотталкивающих лаков. Лопасти из металла нужно покрыть краской, которая является антикоррозийной.

Осуществляется организация каналов для того, чтобы отводить воду на грядки или в посуду, где вода накапливается. Декорировать участок около мельницыможно по-разному: можно живописно уложить дерн, посадить декоративные сорта растений. Таким образом, нам стало ясно, как своими руками изготовить такую мельницу, которая будет декором вашего приусадебного участка. К тому же такой декоративный элемент может выполнять иные функции, которые рассмотрим далее. При этом такая постройка своими руками может пригодиться и для различных работ в саду.

Использование водяной мельницы

А на данном этапе необходимо рассмотреть, каким образом работает водяная мельница. На картинке показана такая мельница. Падающая на лопасти жидкость начинает вращать колесо, что становится причиной движения оси.

Можно использовать мощный водяной поток: ось водяного колеса раскручивается ротором электрогенератора. Так, мельница на картинке может вырабатывать электричество для освещения дорожек на приусадебном участке. Это один из способов использования водяных мельниц. Но на этом список применения мельниц незакончен. Однако в большинстве случаев водяная мельница на дачном участке выполняет декоративную функцию. Посредством такой садовой постройки потоки жидкости направляются в необходимом направлении, к примеру, на грядки у вас в огороде.

Отличным декором стилистического направления «кантри» может оказаться использование водяной мельницы. Картинки результатов использования таких декоративных элементов представлены далее. Также рассмотрим стилевое оформление. Размер такой постройки необходимо подбирать исходя из мощности потоков реки либо ручья, однако, для декоративного оформления территории сада можно использовать конструкции, которые в рост достигают приблизительно одного метра.

Опоры для такой постройки можно изготовить из бута. Отличный вариант - это кирпич: со временем края кирпичей отломаются и в таком виде конструкция будет выглядеть весьма оригинально. Камень с кирпичом отлично сочетаются с древесиной, однако, для того чтобы элементы из дерева прослужили как можно дольше, их необходимо делать из древесины, порода которой обладает достаточной плотностью. Элементы из металла нужно обработать с помощью ортофосфорной кислоты: в таком варианте коррозия будет на поверхности и при этом конструкции будет выглядеть оригинально с помощью естественного старения.

Мельницы.Конструкция водяной мельницы. - ч.3.

Louis Aston Knight (1873-1948) Водяная мельница

Хлеб - всему голова, гласит народная мудрость, но хлеб не испечешь без муки, а муку не сделаешь без мельницы. Конечно, можно обойтись и без них, как обходятся люди, проживающие в пустынных районах земного шара. Они размалывают зерно ручными жерновами, но это примитивный ручной труд и в развитии своем, эти народы не далеко ушли от первобытных племен. По мере развития промышленности, водяное колесо стали применять не только для переработки зерна, но и в других сооружениях, которые так же назывались мельницами.Так именовались железоделательные, лесопильные, бумагоделательные, текстильные и ряд других предприятий. Водяная мукомольная мельница была одним из первых технических устройств, жизненно необходимых для человека. Получается, что без мельницы не может быть и прогресса в технике и развития человечества. На рисунке изображена конструкция современной мельницы с приводом от подливного колеса 6 бункером 1 для зерна и желобом 2, по которому зерно подается к жерновам 3.Мука попадает в лоток 4 и оттуда ссыпается в мешок 5. Конструкция водяных мельниц за многие века особенно не изменилась. Основные механические элементы остались неизменны. Основным материалом для постройки служила древесина. Из нее строили и амбар и колеса, и валы, и всю прочую снасть По устройству водяные мельницы разделялись на мутовчатые и колесные. Мутовчатые представляли собой прообраз современной турбины. Колесные мельницы бывают двух типов: верхнего и нижнего боя. Устройство водяных мельниц всех типов во многом одинаково. Из бревен рубили амбар. В половине амбара, на высоте плеча, настилали массивный потолок. На нем помещали жернова: нижний - лежак и верхний - бегун. В середине его - отверстие (глазок). Жернова огораживались кожухом. Жерновые камни должны были быть особого свойства. От них требовалась прочность, вязкость и пористость. Часто жернова приходилось везти издалека. В зависимости от водных запасов и силы реки мельницы бывали и с несколькими поставами, то есть при одном амбаре имелось два водяных колеса и два мукомольных агрегата. Строили мельницы без каких-либо чертежей. Вся "техническая документация" находилась у мастеров в памяти. Конечно, за образец брались уже имеющиеся в округе мельницы, но приходилось что-то менять и добавлять новое в виду особенностей местности. Запруда делалась простейшими подручными средствами. Вспахивали участок целины и из дерна выкладывали плотину. Плотные, ровные пласты, которые тянулись на несколько сажень укладывали слой за слоем. Для крепления применяли жерди, колья, связки из хвороста. Зимой в сильные морозы некоторые мельницы временно останавливались. Иногда над колесом делалось укрытие-"тепляк" в виде соломенного шатра, но помогало это мало. Весной, во время половодья плотину могло прорвать и ее возводили заново. Чтобы этого не случилось, плотины снабжали подъемным щитом-затвором, через которую уходили излишки воды. Энергию падающей на колесо с лопастями воды россияне научились использовать в начале второго тысячелетия. Водяные мельницы всегда были окружены ореолом таинственности, овеяны поэтическими легендами, сказаниями и суевериями. Мельницы-колесухи с омутом и водоворотом сами по себе небезопасные конструкции, что отражено в русской пословице: «Со всякой новой мельницы водяной подать возьмет». Производительность мельницы зависела от размера камня и скорости его вращения. Жернова брали диаметром от 50 до 120 сантиметров. На маловодных речках ставился небольшой бегун, и вращался он в пределах 60 оборотов в минуту. Река полноводнее могла крутить камень побольше, и совершал он до 150 оборотов. В зависимости от этого один постав размалывал от одного пуда (16 кг) до четырех пудов (64 кг) в час. На некоторых водяных мельницах не только мололи зерно. Здесь работали и крупорушки. Эти машины обдирали просо, гречиху, овес и делали из них крупу. На них же можно было снимать лузгу с подсолнечных зерен, подготовляя их к выжимке масла. Кроме пшеницы, ржи, ячменя, полбы мололи и другие зерновые культуры: горох, просо, крупу гречневую, овсяную, пшено, рожь на солод. Делались и специальные приспособления для толчения кудели, сукновальню для валяния домотканого сукна, чесальный барабан для шерсти. водяная мельница - это один из ранних памятников человеческого знания. Она несет в себе и элементы техники и архитектуры, т.о. является "музеем под открытым небом" причем не в современном индустриальном пейзаже, а расположена в живописнейших уголках природы. И природу эту не загрязняет, являясь экологически чистым производством. Мельницы появились при римлянах. Они строили водяные мельницы с подливными и верхнебойными, или наливными, колесами. Первые приводились в действие импульсом падающей воды, вторые - ее весом. Самые древние приспособления для перемалывания зерна в муку и обдирания его в крупу сохранялись в России как семейные мельницы до начала ХХ в. и представляли собой ручные жернова из двух круглых в сечении камней из твердого кварцевого песчаника диаметром 40—60 см. Древнейшим типом мельниц считаются сооружения, где жернова вращались с помощью домашних животных. Последняя мельница такого типа прекратила свое существование в России в середине ХIХ в.

Самая существенная часть мукомольной мельницы —мельничный постав или снасть - состоит из двух жерновов: верхнего, или бегуна, А и - нижнего, или нижняка, В . Жернова представляют каменные круги значительной толщины, имеющие в средине сквозное отверстие, называемое очком, а на мелющей поверхности т. н. насечку (см. ниже). Нижний жернов лежит неподвижно; его очко плотно закрыто деревянною втулкою, кружловиною g , сквозь отверстие в центре которой проходитъ веретено С ; на вершине последнего насажен бегун посредством железного стержня CC , укрепленного концами в горизонтальном положении в очке бегуна и называемаго параплицею, или порхлицею. В средине параплицы (и, следовательно, в центре жернова) с нижней ее стороны проделано пирамидальное или коническое углубление, в которое и входитъ соответственно заостренный верхний конец веретена С . При таком соединении бегуна с веретеном, первый вращается при вращении последнего и, в случае надобности, легко снимается с веретена. Нижний конец веретена вставлен шипом в подшипник, укрепленный на балке D . Последнюю можно поднимать и опускать и таким образом увеличивать и уменьшать раcстояние между жерновами. Веретено С вращается помощью т. н. цевочной шестерни Е ; это - два диска, надетые на веретено в небольшом расстоянии друг от друга и скрепленные между собою, по окружности, вертикальными палочками.
Цевочная шестерня вращается помощью лобового колеса F , имеющего на правой стороне своего обода зубья, захватывающие за палочки цевочной шестерни и таким образом вращающие ее вместе с веретеном. На ось Z надето крыло, которое и приводится в движение ветром; или, в водяной мельнице, - водяное колесо, приводимое в движение водою. Зерно вводится через ковш а и очко бегуна в промежуток между жерновами. Ковш состоит из воронки а и корытца b , подвешенного под очком бегуна. Размол зерна происходит в промежутке между верхнею поверхностью нижняка и нижнею бегуна. Оба жернова одеты кожухом N , который препятствует разбрасыванию зерен. По мере размола, зерна подвигаются действием центробежной силы и напором вновь прибывающих зерен) от центра нижняка к окружности, падают с нижняка и идут, по наклонному желобу, в пеклевальный рукав R —для просеивания. Рукав Е сделан из шерстяной или шелковой ситяной ткани и помещен в закрытом ящике Q , из которого выставляется его нижележащий конец. Сначала просеивается тонкая мука и падает в задней части ящика; более грубая высевается в конце рукава; отруби задерживаются на ситке S , а самая грубая мука собирается в ящик T .

Поверхность жёрнова разделена глубокими желобами, называемыми бороздами , на отдельные плоские участки, называемые мелющими поверхностями . От борозд, расширяясь, отходят более мелкие желобки, называемые оперением . Борозды и плоские поверхности распределяются в виде повторяющегося рисунка, называемого гармошкой . У типичного мукомольного жёрнова имеется шесть, восемь или десять таких гармошек. Система желобов и желобков, во-первых, образует режущую кромку, а во-вторых, обеспечивает постепенное ссыпание готовой муки из-под жерновов. При постоянном использовании жернова́ требуют своевременного подтачивания , то есть подравнивание краев всех желобов для поддерживания остроты режущей кромки.

Жернова используются парно. Нижний жёрнов устанавливается стационарно. Верхний жёрнов, он же бегун, — подвижный, и именно он производит непосредственное перемалывание. Подвижный жернов приводится в движение крестообразным металлическим «штифтом», установленным на головке главного стержня или ведущего вала, вращающегося под действием основного механизма мельницы (использующего энергию ветра или воды). Рельефный рисунок повторяется на каждом из двух жерновов, таким образом обеспечивая эффект «ножниц» при размалывании зерен. Жернова должны быть одинаково сбалансированными. Правильное взаимное расположение камней критически важно для обеспечения помола муки высокого качества. Лучшим материалом для жерновов служит особенная каменная порода - вязкий, твердый и неспособный полироваться песчаник, называемый жерновым камнем. Так как каменные породы, в которых все эти свойства развиты достаточно и при том равномерно, встречаются редко, то хорошие жернова весьма дороги. На трущихся поверхностяхъ жернов делают
насечку , т. е. пробивают ряд углубленных бороздок, и промежутки между этими бороздками приводят в грубо-шероховатое состояние. Зерно попадает во время размола между бороздками верхнего и нижнего жернов и разрывается и разрезывается острыми режущими краями бороздок насечки на более или менее крупные частицы, которые размалываются окончательно по выходе из бороздок. Бороздки насечки служат также какъ бы путями, по которым размалываемое зерно подвигается от очка к окружности и сходить с жернова. Так как жернова, даже из лучшего материала, стираются, то насечка должна быть возобновляема время от времени.

John Constable (1776-1837). Мельница Флэтфорда. Вид со шлюза на Стуре

Древние водяные машины-двигатели развились, по-видимому, из поливальных машин чадуфонов, при помощи которых поднимали из реки воду для орошения берегов. За девять столетий до рождения Христа в Китае изобрели водяное колесо- деревянное колесо с лопастями, вращаемое потоком воды. Это была первая машина, работавшая без использования мускульной силы человека, и называлась она чадуфон. С помощью чадуфонов поднимали из реки воду для орошения. Чадуфон представлял собой ряд черпаков, насаженных 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 вода бежит по крутому руслу, колесо стали снабжать специальными лопатками. С изобретением водяного колеса человек впервые получил в свое распоряжение надежный, универсальный и очень простой двигатель. Оставался один шаг до водяной мельницы. Китайцы утверждают, что этот шаг они сделали первыми и изобрели сначала водяную мельницу с горизонтальным колесом, затем придумали колесную зубчатую передачу и повернули водяное колесо в вертикальную плоскость.Но первым водяную мукомольную мельницу с вертикальным колесом и зубчатой передачей описал римский архитектор и механик Витрувий, живший в 1 веке до РХ:
«… на реках ставят колеса… К их ободам прибивают лопасти, которые будучи толкаемы течением реки приводят своим движением колесо во вращение и таким образом, набирая воду черпаками и поднимая ее кверху, доставляют нужное количество воды без помощи топчака, вращаясь от самого напора реки. Таким же способом вертятся водяные мельницы, в которых все то же самое, кроме зубчатого барабана, насаженного на один конец оси. Вертикально поставленный на ребро, он вращается в одной плоскости с колесом. К этому большому барабану примыкает меньший, лежачий, тоже зубчатый с которым соединены жернова. Так зубцы барабана насаженного на ось, толкая зубцы лежачего, приводят жернова во вращение. Из висящего над этой машиной ковша на жернова сыплется зерно, из которого посредством того же вращения получается мука ».

Альбрехт Дюрер. Водяная мельница. 1489. Акварель и гуашь, бумага

Под напором течения колесо вращалось и само черпало воду. Получился простейший насос-автомат, не требующий для своей работы присутствия 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.

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.

François Boucher (1703— 1770) .Старая водяная мельница.

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 ходом 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. 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. 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.

Плотина. С. Жуковский, 1909 г.

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.

***

Жди горя с моря, беды от воды. Вода и мельницу ломает.

Каждый мельник на свою мельницу воду льет.

Когда нет коня, поехать на мельницу на осле — не позор.

Без воды мельница не мелет.

Большая мельница малой водой не вертится.

Вода всю мельницу унесла, а ты спрашиваешь, где желобок.

Вода и мельницу ломает.

Водой мельница стоит, да от воды ж и погибает.

Голова без ума, что мельница без воды.

Денег много - мельницу заведи.

Не мельница, а мутовка. Молоть не мелет, а только воду мутит.

Работающей мельнице некогда замерзать.

Со всякой новой мельницы водяной подать возьмет (т. е. утопит человека).

Ум молодого, что мельница без воды.

Чем больше воды, тем лучше для мельницы.