Мельница

Мельница — это механическое устройство, предназначенное для измельчения твёрдых материалов, преимущественно зерна, в муку или крупу, а также для выполнения других видов работ, таких как отжим масла, производство бумажной массы, распиловка леса или перекачка воды. В основе работы большинства мельниц лежит принцип преобразования энергии движения (ветра, воды, пара, электричества) в механическую работу вращения жерновов или других измельчающих органов.

История

Ручные мельницы (неолит — античность)

Первые приспособления для измельчения зерна появились в эпоху неолита, около 10–8 тысяч лет до н. э. Они представляли собой зернотёрки — два камня, между которыми растирали зёрна. В Древнем Египте и Месопотамии использовались ручные мельницы в виде двух каменных дисков, где верхний вращался относительно нижнего с помощью деревянной рукояти. Такие устройства, называемые ротационными ручными мельницами, были распространены в античном мире и применялись в домашнем хозяйстве вплоть до XIX века.

Водяные мельницы (античность — Средневековье)

Изобретение водяного колеса стало ключевым этапом в истории мельничного дела. Первые водяные мельницы появились в Древней Греции и Риме. Витрувий, римский архитектор I века до н. э., описал конструкцию водяной мельницы с вертикальным колесом, приводимым в движение потоком воды. В Римской империи водяные мельницы использовались для помола зерна, а также для подъёма воды и привода кузнечных молотов. В Средние века водяные мельницы получили широкое распространение в Европе, став основой сельской экономики. К IX–X векам в Западной Европе насчитывались тысячи водяных мельниц. В Древней Руси водяные мельницы также были известны с XI–XII веков, о чём свидетельствуют летописи и археологические находки.

Ветряные мельницы (Средневековье — Новое время)

Ветряные мельницы появились в Персии (современный Иран) около VII–IX веков. Они имели вертикальную ось вращения и были закрыты стенами здания. В Европе ветряные мельницы с горизонтальной осью (крыльчаткой) стали известны с XII века, сначала в Англии и Франции, а затем в Нидерландах и Германии. В Нидерландах ветряные мельницы сыграли ключевую роль в осушении земель (польдеров) и откачке воды. К XVII веку ветряные мельницы стали неотъемлемой частью ландшафта Северной Европы, а также активно строились в России, особенно в степных и прибрежных районах.

Промышленная революция (XVIII–XIX века)

С изобретением паровой машины Джеймсом Уаттом в конце XVIII века начался переход от водяных и ветряных мельниц к паровым. Паровые мельницы могли работать круглый год и не зависели от погоды и уровня воды. В XIX веке появились крупные промышленные мельницы, оснащённые паровыми двигателями, а затем и электрическими. В России в XIX веке крупные паровые мельницы строились в городах (например, мельница купца Бугрова в Нижнем Новгороде). В этот же период началось использование вальцовых станков (вальцовых мельниц), которые заменили каменные жернова и позволили получать муку более высокого качества и с меньшими потерями.

Классификация

По типу источника энергии

• Водяные мельницы — используют энергию потока воды (реки, ручья). Делятся на мельницы с нижним, средним и верхним боем (в зависимости от того, на какую часть колеса подаётся вода).
• Ветряные мельницы — используют энергию ветра. Различаются по ориентации крыльев (горизонтальные и вертикальные) и конструкции (шатровые, столбовые, башенные).
• Паровые мельницы — работают от паровой машины, сжигающей уголь, дрова или торф.
• Электрические мельницы — наиболее распространённый тип в XX–XXI веках. Приводятся в движение электродвигателями.
• Ручные и ножные мельницы — приводятся в действие мускульной силой человека или животного (конные мельницы, толчеи).

По назначению

• Мельницы для зерна (мукомольные) — основная категория. Предназначены для помола пшеницы, ржи, ячменя, овса, кукурузы, риса и других злаков.
• Маслобойные мельницы — для отжима растительного масла из семян (подсолнечник, лён, рапс, оливки).
• Лесопильные мельницы (лесопилки) — для распиловки брёвен на доски. Водяные и ветряные лесопилки были распространены в Европе и России с XVI века.
• Рудные мельницы (дробилки) — для измельчения руды и других минералов в горнодобывающей промышленности.
• Бумажные мельницы — для размола тряпья и древесной массы в производстве бумаги.
• Солевые мельницы — для измельчения каменной соли.

По конструкции измельчающего механизма

• Жерновые мельницы — используют два каменных круга (жернова), между которыми происходит измельчение. Верхний жернов вращается, нижний неподвижен.
• Вальцовые мельницы — измельчение происходит между вращающимися металлическими валками. Позволяют регулировать степень помола и отделять оболочку зерна (отруби).
• Молотковые мельницы — измельчение ударом молотков, закреплённых на вращающемся роторе.
• Шаровые мельницы — барабан с вращающимися шарами, которые дробят материал внутри. Используются в цементной и горной промышленности.

Устройство и принцип работы

Водяная мельница

Основные элементы водяной мельницы: водяное колесо (с лопатками или ковшами), передаточный механизм (зубчатые колёса, валы), жернова или вальцовый станок. Вода, падая на лопатки колеса, заставляет его вращаться. Вращение передаётся на вертикальный вал, который приводит в движение верхний жернов. Водяные мельницы с нижним боем (вода подтекает снизу) менее эффективны, чем с верхним (вода падает на колесо сверху).

Ветряная мельница

Ветряная мельница состоит из башни (корпуса), крыльев (лопастей), механизма поворота крыши (для ориентации на ветер), системы зубчатых передач и жерновов. Крылья, вращаемые ветром, передают движение через вал и шестерни на жернова. В России были распространены шатровые ветряные мельницы, где поворачивался только верхний шатёр с крыльями, а не всё здание.

Вальцовая мельница

Современная мукомольная мельница состоит из нескольких этапов: очистка зерна от примесей (сепараторы, камнеотборники), увлажнение, измельчение на вальцовых станках (несколько пар валков с разной скоростью вращения), просеивание (рассевы) и сортировка. Вальцовые станки позволяют получать муку разных сортов (высший, первый, второй) и отделять отруби.

Применение и значение

В сельском хозяйстве

Мельницы были основным средством переработки зерна в муку на протяжении тысячелетий. До появления промышленных мельниц каждая деревня или поместье имели свою водяную или ветряную мельницу. В России в XIX веке насчитывалось более 200 тысяч водяных и ветряных мельниц. Они обеспечивали население хлебом и кормами для скота.

В промышленности

Водяные мельницы в Средневековье и Новое время использовались не только для помола зерна, но и для привода кузнечных молотов, пильных рам, насосов, а также в текстильном и бумажном производстве. Ветряные мельницы в Нидерландах применялись для осушения земель, что позволило расширить территорию страны. В XX веке электрические мельницы стали неотъемлемой частью мукомольной, цементной, горнорудной и химической промышленности.

В культуре и архитектуре

Мельницы являются важным элементом культурного ландшафта. Ветряные мельницы Нидерландов (Киндердейк) и водяные мельницы долины Лоары во Франции входят в список Всемирного наследия ЮНЕСКО. В России сохранились памятники мельничной архитектуры, например, водяная мельница в музее-заповеднике «Кижи» (Карелия) и ветряная мельница в музее «Малые Корелы» (Архангельская область). Мельницы часто упоминаются в литературе (сказки, поэзия) и изобразительном искусстве.

Интересные факты

• Самая большая в мире ветряная мельница находится в Нидерландах (Норд, высота 36 метров).
• Водяные мельницы в России часто строились на плотинах, которые одновременно служили мостами.
• Вальцовые мельницы были изобретены в Швейцарии в 1834 году и быстро вытеснили жерновые в промышленном производстве.
• В некоторых регионах мира (например, в Афганистане и Пакистане) до сих пор используются ветряные мельницы с вертикальной осью, конструкция которых не изменилась за тысячу лет.

Источники

• БСЭ (Большая советская энциклопедия), статьи «Мельница», «Ветряная мельница», «Водяная мельница».
• Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона, том «Мельницы».
• «История техники» под ред. В. В. Данилевского, 1960.
• «Ветряные мельницы России» — историко-архитектурные исследования.
• ЮНЕСКО — список объектов Всемирного наследия.