wod_1958 (wod_1958) wrote,
wod_1958
wod_1958

Categories:

Ветряные заводы: история (и будущее) промышленных мельниц

Оригинал взят у lada_3 в Ветряные заводы: история (и будущее) промышленных мельниц
Вот нашла очень хорошую статью о мельницах. Начало расследования было положено здесь http://lada-3.livejournal.com/tag/мельницы



В 1930-х и 1940-х годвх, несколько десятилетий после появения парового двигателя, сделавшего энергии ветра устаревшими, голландские исследователи упрямо продолжали улучшение – и без того очень сложных традиционных ветряных мельниц. Результаты были впечатляющими, и нет сомнений в том, что сегодня армия ecogeeks может улучшить их еще больше. Имеет ли смысл оживлять промышленные мельницы и снова преобразовывать кинетическую энергию в механическую?
Более 900 лет назад, средневековая Европа стала первой большой цивилизацией, отказавшейся во многом от использования человеческой мышечной силы. Тысячи и тысячи ветряных и водяных мельниц, преобразили промышленность и общество радикально. Это была промышленная революция, полный переход на питание от возобновляемых источников энергии – то, о чём мы можем только мечтать сегодня. Ветряные и водяные мельницы были в основном первыми реальными заводами в истории человечества. Они состояли из строений, источников питания, машинных отделений и работников - из всего этого выходил продукт.



Ветряные и водяные мельницы не были новыми технологиями – обе появились ещё в древности и используемые в последущие средние века технически ничем не отличались. Однако древние цивилизации, как греки и римляне едва использовали их, возможно из-за религиозных причин и из-за достаточно большого запаса людей рабского труда.

Вода и Ветер

Водяные мельницы были более многочисленными, чем ветряные мельницы. Это вполне логично, так как они представляют из себя более простые и более надежные технологии; поток реки может меняться в зависимости от сезона, но в целом река всегда содержит воду. Кроме того путем использования каналов и шлюзовых ворот можно точно контролировать поток воды для обеспечения скорости или нагрузки.

Ветер, с другой стороны, не всегда даёт удар. Когда дует ветер, скорость и направление может измениться в любой момент и ветряные мельницы не имели эффективного метода для контроля силы ветра – по крайней мере не в раннем средневековье. Мощные мельницы появлялись в Европе в больших количествах с конца XI века вперед и только 200 лет спустя, почти все имеющиеся энергии, в реках и ручьях был поставлен на использование воды.

Однако не все регионы были приспособлены для мельниц. Причины - недостаток водных ресурсов (например, Испания), равнины и реки не имеющие достаточного потока (например, Нидерланды и Даунлендс Англии) или что реки обычно замерзали зимой (как и в Скандинавии, России и Германии). В этих странах ветряные мельницы появились в XIII веке, возможно раньше. В этих регионы, с обильными водными ресурсами позже быи построены ветряные мельницы, чтобы облегчить давление на реках и ручьях.

Сколько было ветряных мельниц?

Количество ветряных мельниц в раннем средневековье остается неизвестным, поскольку те несколько кадастров, которые могли бы быть изучены не различают между водояными и ветряными мельницами. Например, мы знаем, что было от 10 000 до 12 000 заводов в Великобритании в 13-м веке, но мы не знаем, сколько из них были ветряными (их должно был меньшинство). У нас есть все данные на отдельные ветряные мельницы, которые начинают появляться в конце 12-го века. Только в 1700-х и 1800-х годах, когда технология ветряной мельницы действительно стала популярной, появляются более точные кадастры.

В 1750-х насчитывалось от 6000 до 8000 ветряных мельниц в Нидерландах, в 1850 году там уже было их 9000. Для сравнения это почти в 5 раз больше чем есть ветряных турбин в Нидерландах сегодня (1,974 турбины по состоянию на сентябрь 2009 года). В Великобритании было 5000 до 10000 ветряных мельниц в 1820 году. Франция имела 8700 ветряных мельниц (и 37 000 мельниц) в 1847 году. Германия 18,242 ветряные мельницы в 1895 году (по сравнению с около 18 000 ветровых турбин сегодня) и Финляндии 20 000 ветряных мельниц в 1900 году. Португалия, Испания, несколько средиземноморских островов и многие страны Восточной Европы и Скандинавии имели тоже много ветряных мельниц.

Общее количество ветряных мельниц в Европе составляла около 200 000 (на пике), по сравнению с около 500 000 водяных. Ветряные мельницы были построены в сельской местности и в городах и даже на стенах крепостей и укреплений для того, чтобы поймать больше ветра.

Первоначально ветряные мельницы применялись только для измельчения зерна и (в меньшей степени) откачки воды и осушения низинных районов, (для которых они были подключены к водяному колесу работающему в обратном направлении- scoopwheel - или винт Архимеда).

В 16-м веке, появилось много новых промышленных применений ветряным мельницам: пилорамы-мельницы, бумажные фабрики, горчичные мельницы, мельницы табака,...

Хлеб и овёс были основным продуктом питания средневековья (мясо, рыба и овощи были доступны только для богатых) и зерна использовались дробленые или молотые. Один человек мог взять с ручной мельницы за два часа в день достаточно муки для средней семьи. Измельчение зерна оставалось наиболее важным видом использования ветряных мельниц до конца 19-го века. Однако уже в 16-м веке появилось много новых применений ветряных мельниц.

Новые применения

Ветряные мельницы были использованы для обдирки ячменя и риса, измельчения солода, прессования оливкового масла и рапсового, семян льна, рапса и конопли для приготовления пищи и освещения. Были также какао-мельницы, горчичные и перечные мельницы (также и для других специй), даже заводы табака и мельницы нюхательного табака .
Помимо производства продуктов питания два основных применения технологии ветряной мельницы были производства бумаги (с использованием канатов и парусов с судов в качестве сырья) и распиловке древесины. Ветряные мельницы для дробления мела (чтобы сделать цемент), шлифовка раствора, осушение шахт, вентиляционных шахт (и даже тюрем), полировки стекла и приготовления пороха.

Текстиль был другой отраслью, в которой сила ветра пришла на помощь: ветряные мельницы дробления льна, подготовка конопляных волокон (для производства веревки и парусины), валяния (для создания мягкой шерсти), краски и дубления шкур животных.

Район Заан

Одно из самых зрелищных развитий технологии энергии промышленного ветра произошло в районе Заан, регион, расположенный чуть выше Амстердама в Нидерландах. Хотя район окружен водой, потенциал энергии воды был ограничен, поскольку земля там равнина и поэтому сила потока рек довольно низка. Ветра, с другой стороны, там сильны. Многие из применений ветряных мельниц, описанных выше появились впервые (и иногда только) в районе Заан.

Говорят, что регион является первым в мире промышленно развитым районом. От 1600-х до 1750-х годов, когда Нидерланды стали важной экономической силой, около 1000 ветряных мельниц были построены и работали здесь (см. карту). Мельницы имели имена, как и корабли.



Жизненно важным элементом индустрии энергии ветра в районе Заан был лесопильный завод. Древесина необходима для строительства домов, шлюзов, кораблей и конечно для большего количества ветряных мельниц. Ручная резка была весьма трудоемкой задачей, и ветряные мельницы помогали значительно сократить время, необходимое для процесса. В ручной распиловке 60 балок займет 120 рабочих дней, с ветровой энергией - только 4 - 5 дней.

Первая лесопилка («Het juffertje» или «Мисси») была построена в городе Зандам Корнелисом в 1596 году. В 1630 году уже насчитывалось 83 лесопилки к северу от Амстердама, из которых 53 были расположены в районе Заан. Пик был достигнут в 1731 году когда в Нидерландах было 450 лесопилки, 256 из них в районе Заан.
Другое раннее промышленное применение энергии ветра в районе Заан было производство бумаги – это было, в конце эпохи, в которой появился печатный станок. Первая ветряная мельница («De Gans» или «Гусь» 1605 г.) и в 1740 году насчитывалось бумагоделательных 40 мельниц. В середине XVII века голландская бумажная фабрика была существенно улучшена, что позволило добиться белизны бумаги и создавать её быстрее.

Другие замечательные ветряные мельницы в районе Заан были нюхательного табака и табачные заводы (38 в 1795 г.), маслобойни (140 в 1731 г.), ячмень (65 в 1731 г.), красителями мельницы (21 в 1731 г.) и конопляные мельницы (20 в 1731 г.). Голландцы также построили сотни ветряных мельниц в Вест-Индии для измельчения сахарного тростника. Сравнительно немногие из 1000 выживших ветряных мельниц в Нидерландах работающие ветряные мельницы - дренажные и кукурузные мельницы оставались действующими гораздо дольше.



Источник резервного питания: Животные

Во многих других европейских странах аналогичные функции выполнялись главным образом мельницами. Однако непостоянство ветра сделало ветряные мельницы, неподходящими для процессов, которые требуют очень устойчивой и надежной мощности, как изготовление металла, прядение, заточка инструмента или добыча полезных ископаемых из шахт.

В странах, где потенциал энергии воды недостаточен некоторые из этих работ совершались при помощи животных, главным образом лошадей. Например, в Нидерландах, в 1850 году, насчитывалось 1800 ветряных мельниц для измельчения кукурузы, а также 1300 horsemills для измельчения гречки – зерно, которое требует более устойчивого источника питания для измельчения.

Столбовые мельницы и мельницы-башни.

Ранние средневековые ветряные мельницы были простыми машинами, производными от водяных. Однако в течение следующих столетий, ветряные мельницы стали очень сложной технологии. Ветряные мельницы являются гораздо более сложными машинами чем водяными, потому что скорость ветра и направление меняются постоянно. Ранее ветряные мельницы в Иране и Афганистане были горизонтального типа на вертикальной оси и таким образом не должны были адаптироваться к изменениям в направлении ветра. Но эти машины, которые были гораздо менее эффективными, никогда не использовались в Европе.



Первоначально средневековые монтажники решали проблему разного направления ветра, поворачивая всю мельницу на центральной оси так, чтобы появлялась возможность противостоять ветру. Это была так называемая «столбовая мельница». В 14 м веке появился второй тип ветряной мельницы, в котором только крыша и крылья поворачиваются а тело мельницы остаётся стационарным. Это была так называемая «мельница башня», которая позже была совершенствована голландцами.
Башни мельницы были также преобладающим типом вокруг Средиземного моря, но это были менее эффективные машины с очень разнообразными крвльями. Потому что этот стационарный, основной корпус башни мельницы должен был быть построен из камня или кирпича, для стойкости. Оба типа по-прежнему используются, но многие столбовые мельницы были заменены на башни мельницы между 16-м и 18-м веками.

Настройка крыльев против ветра

В наши дни, ветровые турбины настраиваются против ветра автоматически с помощью электронного оборудования. Когда ветер становится слишком сильным, электроника прячет лопасти от ветра, чтобы их не разорвало в клочья. Средневековые монтажники не имели микрочипов, и поэтому они должны были найти другое решение.

На протяжении многих веков ветряные мельницы направлялись против ветра вручную. Двигали большой хвостовой столб на задней части мельницы, перенесили его в требуемое положение и снова фиксиорвали на одном из двенадцати позиций, затем погружали в землю в круге вокруг мельницы.

Это не простая задача, потому что тело такой мельницы нужно повернуть с весом всех механизмов внутри. Некоторые заводы были оборудованы лебедкой в конце столба, что облегчало задачу немного. Крыша мельницы башни поворачивалась аналогичным образом, с помощью гораздо большего хвоста достигающего земли. Вентиляционные отверстия были пробурены в сторонах тела мельницы – когда ветер начал дуть через одно из этих отверстий, мельник знал, что изменилось направление ветра.

Регулировка крыльев: сложная задача

Адаптация к изменению скорости ветра была еще более сложной. Оборудование фабрики внутри мельницы требует достаточно постоянной скорости работы. Например кукурузные мельницы работали лучше на 50 – 60 оборотов ветрила в минуту. После того, как превысит 80 оборотов в минуту зерно начнёт гореть. Другой риск был, что, когда крылья начинали вертеться слишком быстро, ветряная мельница могла быть уничтожена. ( моё примечание: пожалуй это ответ на вопрос куда подевались все мельницы в наших деревнях - тупо исчезли знатоки своего дела то бишь мельники (угнали на войну например) и пожар или ветер разрушил мельницы в неопытных руках)

Опять же на протяжении веков, мельник продолжал это делать вручную. В принципе существует два способа, чтобы приспособиться к изменению скорости ветра. Незначительные различия в скорости ветра могут быть покрыты внутри мельницы, путем увеличения или уменьшения нагрузки. Например в кукурузной мельнице адаптация к более высокой скорости ветра может быть создана путем расширения разрыва между жерновами и добавки зерна. Поскольку нагрузка увеличивается, количество витков ветрила остается более или менее тем же, несмотря на более высокие скорости ветра.

Когда изменения в скорости ветра становились слишком большим, мельнику ничего не оставалось как выбраться из мельницы и отрегулировать ветрило. Традиционные ветряные мельницы не были оборудованы лопастями, но имели крылья-паруса – главным образом деревянный каркас обтянутый холстом (в холодном климате, холст, как правило, был заменен на крылья из древесины, которые были легче обрабатывать в холодных условиях).

Рифление двух или даже четырех парусов, или их уменьшение - очень эффективные методы, чтобы приспособиться к более высоким скоростям ветра, но это были очень сложные задачи при сильном ветре. По меньшей мере два паруса должны быть поставлены в вертикальное положение и стоять так пока мельник залезает на парус, чтобы снять холст. Если тормоз не удержится положеное время, мельнику придётся прокатиться на парусе. Связывание и рифление всех четырёх парусов было также стандартной процедурой в начале и в конце каждого рабочего дня.



Во второй половине XVIII века были разработаны несколько сложных, но эффективных методов, которые сделали возможным оставить традиционную ветряную мельницу в основном без присмотра, по крайней мере, когда это касалось изменений в скорости и направлении ветра. В 1745 году английский кузнец Эдмунд ли изобрел «саморегулируемую ветряную машину» или «winding» - устройство, которое автоматически адаптирует позицию ветряка к направлению ветра. Он состоял из Веерохвоста (два веера для больших ветряных мельниц) и механизма с шестерёнками.





Вернуться к традиционным ветряным мельницам?

Сегодня ветряные мельницы и водяные, которые преобразуют кинетическую энергию непосредственно в механическую считаются устаревшими, и в то время как некоторые выжили, лишь немногие из них имеют какие-либо коммерческие функции в развитых странах. Ветровые турбины теперь превращают возобновляемые источники энергии в электричество, которое впоследствии может быть преобразовано обратно в механическую энергию.

Конечно невозможно управлять телевизором с плоским экраном или ноутбуком с помощью механической энергии, но многие другие процессы могут в принципе по-прежнему осуществляться тем старомодным. Зерно до сих пор мелется, древесина еще пилится, семена еще должны быть нажаты, но теперь мы используем электричество для привода машин, которые выполняют те же процессы. Это электричество может создаваться с помощью современных ветровых турбин, или других возобновляемых источников энергии и это будущее, о котором мечтают многие.



Традиционные ветряные мельницы можно существенно улучшить за счет современных знаний и материалов. В
2005 году голландцы построили еще одну традиционную ветряную мельницу, которая генерирует электричество - «Noletmolen» в городе Schiedam. Она почти 42 метра с крыльями 30 метров в поперечнике, чуть меньше, чем Мерфи мельница в Сан-Франциско. Она была построена для рекламных целей ликеро-водочного завода. Хотя мельница не является действительно «мельницей», она построена в соответствии с традиционным дизайном, но с использованием высокотехнологичных материалов и мощностью более чем 200 лошадиных сил.

Источник: http://www.lowtechmagazine.com/2009/10/history-of-industrial-windmills.html. Статья сильно сокращена мной
Subscribe

Recent Posts from This Journal

promo wod_1958 august 5, 2016 01:11 8
Buy for 1 000 tokens
По событиям в Донецке сейчас пишу редко, дублировать то, что пишет официальная пресса ДНРе - смысла не вижу особенно об обстановке на фронте - достоверной инфой для общего пользования о происходящем не владею, а то, что "доходит" - просили не постить - " Маскарад он и в Африке…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment