Шатровая мельница

Шатровая мельница — это тип ветряной мельницы, конструктивной особенностью которого является поворотный верхний корпус (шатёр) с крыльями, вращающийся вокруг вертикальной оси для ориентации на ветер, в то время как основное здание остаётся неподвижным. Относится к классу ветряных двигателей, преобразующих кинетическую энергию ветра в механическую работу, преимущественно для помола зерна, откачки воды или привода других механизмов. Шатровые мельницы получили широкое распространение в Европе, включая Российскую империю, с XVI по XIX век, и являются одним из наиболее узнаваемых символов традиционной сельской архитектуры.

История развития

Происхождение и предшественники

Первые ветряные мельницы появились в Персии в IX веке и имели вертикальную ось вращения. В Европе, начиная с XII века, получили распространение козловые мельницы (или «козловки»), где всё здание целиком поворачивалось на центральном столбе. Однако такие конструкции имели существенный недостаток: массивный деревянный корпус было трудно поворачивать, а его габариты ограничивали высоту и мощность. Необходимость в более устойчивых и производительных установках привела к появлению шатрового типа.

Появление и распространение в Европе

Первые достоверные упоминания о шатровых мельницах относятся к XVI веку в Нидерландах. Именно голландские инженеры, столкнувшиеся с необходимостью осушения земель, существенно усовершенствовали конструкцию. Шатровая мельница позволяла строить более высокие здания (до 4–5 этажей), что давало возможность устанавливать крылья большего диаметра и, соответственно, получать больше мощности. К XVII веку этот тип стал доминирующим в Нидерландах, а затем распространился на север Германии, Данию, Великобританию и Россию.

Шатровые мельницы в России

В России шатровые мельницы, известные также как «голландки» или «немецкие», начали строиться в XVIII веке, в период активной европеизации при Петре I. Они пришли на смену более архаичным «столбовкам» (козловым мельницам). В отличие от западноевропейских, русские шатровые мельницы часто имели восьмигранный или круглый сруб, а шатёр (поворотная часть) мог быть как деревянным, так и, реже, каменным. Наибольшее распространение они получили в чернозёмных губерниях (Тамбовская, Воронежская, Курская), на Урале и в Сибири. К концу XIX века в России насчитывалось десятки тысяч ветряных мельниц, значительная часть которых была шатрового типа. С развитием паровых и дизельных двигателей, а затем и электрификации, их роль стала снижаться, и к середине XX века они практически вышли из употребления.

Конструкция и принцип действия

Основные элементы

Шатровая мельница состоит из двух основных частей:

1. Неподвижное основание (тюфяк, или станина): Нижняя часть здания, обычно каменная, кирпичная или деревянная, имеющая форму цилиндра, конуса или многогранника. Внутри основания располагались рабочие механизмы (жернова, валы, шестерни) и помещения для хранения зерна и муки. Основание могло иметь до 3–4 этажей.
2. Поворотный шатёр (голова, или колпак): Верхняя часть, вращающаяся вокруг вертикальной оси. Шатёр имеет форму усечённого конуса или пирамиды. Внутри него устанавливается вал с крыльями, а также механизмы для передачи вращения на нижние этажи. Крылья (паруса) крепятся к горизонтальному валу, который выходит наружу через отверстие в шатре.

Механизм поворота

Для ориентации на ветер шатёр поворачивается с помощью специального устройства — ворота (ручного или механического). Внутри основания, на уровне шатра, устанавливается кольцо с катками или деревянным кругом, по которому скользит шатёр. В более поздних конструкциях применялся хвостовой руль — небольшое дополнительное крыло, расположенное сзади, которое автоматически разворачивало шатёр под ветер. В России часто использовался ручной привод с помощью рычага и цепи, что требовало физических усилий.

Передача энергии

Вращение от горизонтального вала крыльев передаётся на вертикальный вал (стояк) через систему конических шестерён (обычно деревянных с металлическими зубьями). Вертикальный вал проходит через все этажи и приводит в движение жернова (на верхнем этаже основания) или другие механизмы (например, маслобойки, лесопилки). Для регулировки скорости и усилия использовались различные передаточные числа.

Классификация

По материалу изготовления

• Деревянные: Наиболее распространённый тип. Основной материал — сосна, дуб, лиственница. Деревянные шатровые мельницы были относительно дёшевы в постройке, но требовали регулярного ремонта.
• Каменные и кирпичные: Более долговечные и капитальные постройки, часто встречались в Нидерландах и в зажиточных хозяйствах России. Каменное основание обеспечивало лучшую защиту от пожаров и вредителей.

По форме основания

• Круглые (цилиндрические): Наиболее распространённая форма в Нидерландах и Германии.
• Восьмигранные: Типичны для русской деревянной архитектуры. Восьмигранный сруб обеспечивал большую жёсткость и устойчивость.
• Квадратные (четырёхгранные): Встречались реже, обычно в качестве упрощённых вариантов.

По назначению

• Мельницы для помола зерна: Основное назначение. Использовались для производства муки и крупы.
• Водяные мельницы (осушительные): Применялись для откачки воды с польдеров (осушенных земель) в Нидерландах.
• Маслобойни, лесопилки, крупорушки: Использовались для привода различных промышленных механизмов.

Применение и значение

Экономическая роль

До эпохи индустриализации шатровые мельницы были основным источником механической энергии в сельской местности, особенно в районах с равнинным рельефом, где не было рек для водяных мельниц. Они позволяли перерабатывать зерно в муку, что было критически важно для продовольственной безопасности. В России шатровая мельница обслуживала несколько окрестных деревень, а её владелец (мельник) был уважаемым и зажиточным членом общины.

Архитектурное и культурное наследие

Шатровые мельницы являются неотъемлемой частью культурного ландшафта многих стран. В Нидерландах они стали национальным символом, и многие из них сохраняются как музеи (например, сеть мельниц в Киндердейке). В России сохранилось несколько десятков шатровых мельниц, в основном в музеях деревянного зодчества (например, в Кижах, Малых Корелах, Суздале). Они представляют собой ценные памятники инженерной мысли и народной архитектуры.

Современное состояние

В XXI веке шатровые мельницы практически полностью вышли из хозяйственного употребления. Их функции по выработке энергии перешли к электрическим двигателям и современным ветрогенераторам. Тем не менее, сохранившиеся экземпляры находятся под охраной государства как памятники архитектуры и истории. Во многих странах (Нидерланды, Германия, Великобритания) существуют программы по реставрации и поддержанию в рабочем состоянии исторических шатровых мельниц. В России некоторые из них восстановлены в музеях под открытым небом и используются для демонстрации традиционных технологий помола.

Интересные факты

• Высота шатровых мельниц могла достигать 30–40 метров, а размах крыльев — 25 метров.
• Крылья мельницы часто несли не только функциональную, но и сигнальную нагрузку: определённое положение крыльев могло означать праздник, траур или сообщение о помоле.
• В Нидерландах существует должность «мельника» (molenaar), которая является официальной профессией, и для управления исторической мельницей требуется специальное разрешение.

Источники

1. Барановский, П. Д. «Ветряные мельницы России». — М.: Искусство, 1958.
2. Шаскольский, И. П. «Ветряные мельницы в России XVII–XIX вв.». — В кн.: «История техники и технологии». — Л.: Наука, 1972.
3. Гусев, В. П. «Традиционные ветряные мельницы. Конструкция и принцип действия». — М.: Изд-во Академии наук, 1955.
4. Stokhuyzen, F. «The Dutch Windmill». — Bussum: Van Dishoeck, 1962.
5. Материалы музея-заповедника «Кижи» (раздел «Ветряные мельницы»).