Этим словом обозначают и большое здание с установленными в нем машинами для получения муки, и нередко очень небольшую, ручную машинку, размалывающую зерна. В отдаленное от нас время размельчение зерен, весьма несовершенное, производилось в ступах при посредстве песта. Чтобы размельчать не совсем сухие зерна, их надо растирать или, так сказать, разрывать; средство для этого заключается в том, что зерна помещают между двумя поверхностями, движущимися одна по другой. Таково устройство общеизвестных М. с двумя жерновами. Подобными М. пользовались уже за 1600 лет до Р. Х. (упоминается в книгах Моисея). В римских М., судя по открытой в Помпее, основание состояло из цилиндрического камня A (фиг. 1) в 5 футов диаметром и в 1 фут толщиной, на котором установлен неподвижный конус высотой почти в 2 фута; в верхушке его укреплена железная цапфа. b37_052-0.jpg Фиг. 1. Верхний, вращающийся камень B внутри пустой; в том месте, где сходятся конические его полости, вставлена железная полоса, в середине которой находится отверстие для наложения верхнего камня на цапфу нижнего, так что между внутренней поверхностью верхнего камня и наружной поверхностью нижнего оставалось небольшое свободное кольцевое пространство, достаточное для выхода из него размолотых частиц. Зерна всыпались в пространство C верхнего камня, спускаясь откуда, попадали в пространство между мелющими поверхностями камней или жерновов A и B. Мука, вышедшая из жерновов, собиралась по краям нижнего жернова. Для вращения верхнего камня в нем делались гнезда, куда вгонялись концы рычагов D; к другим концам рычагов прикладывалось усилие людей или к ним припрягались животные. Позднее стали пользоваться для движения М. силой воды; такие М. были известны также до Р. Х.; Витрувий и Страбон указывают, что они были в применении во времена Митридата и Юлия Цезаря; распространение их по Европе относят к началу V столетия. О применении силы ветра к движению мельниц не упоминают древние писатели; понятие о ветряных мельницах перешло в Европу, вероятно, с Востока, распространение же их относят к середине XI столетия. Так называемые голландские ветряные М., в которых поворачивается верхняя часть шатра, с крыльями и валом, стали известны в 1650 г. Первая паровая мукомольная М. была построена в Англии Смитоном в 1760 г.; она была снабжена атмосферической машиной Ньюкомена, которая накачивала воду в резервуар, откуда вода падала на верхненаливное колесо, приводившее в движение М. Первая мельница, приводимая в движение паровой машиной Ватта двойного действия, начала работать в 1786 г. в Лондоне, под названием "Albion Mills", но вскоре была разрушена фанатичной толпой. До XVI столетия М. занимались только размельчением зерен, сортирование же размолотого продукта или совсем не велось, или производилось самими потребителями, затем операцию эту начали вести на мельницах, которые вследствие этого получили более законченное устройство. Первые описания таких М. относятся к началу XVII столетия: движение им сообщалось или от водяного, или от ветряного двигателя. Подобные М., в виде более или менее усовершенствованном, работают и ныне в селах и деревнях у нас и за границей, а потому ниже рассмотрены водяная сельская М. и ветряные М., большие же промышленные М. будут рассмотрены в ст. Мукомольное производство. b37_057-0.jpg МЕЛЬНИЦЫ МУКОМОЛЬНЫЕ I. Водяная сельская М. (фиг. 1 и 2, табл. I) получает движение от колеса W, на которое падает вода из ларя L. Размельчающий механизм состоит из двух цилиндрических камней или жерновов A и B. Нижний жернов A установлен неподвижно и называется нижняком или лежняком, верхний же B, движущийся, — бегуном или верхняком. Поверхности, которыми обращены один жернов к другому, называются мелющими поверхностями (см. о них в конце статьи). Оба жернова имеют в середине отверстия, назначение которых: в верхняке — для провода зерен в пространство между мелющими поверхностями, в нижняке же — для прохода оси или веретена g, которое служит для приведения во вращательное движение бегуна. В том месте, где проходит веретено через нижний жернов, вставляют втулку или так называемую кружловину (h), направляющую веретено (см. Кружловина). Для передачи движения от веретена к жернову B употребляется железная поперечина i; она носит название параплицы; концы ее заделываются в гнезда, выбранные в жернове B, а пирамидальным, квадратного сечения отверстием в ее середине она накладывается на имеющий соответственное очертание верхний конец веретена g. На фиг. 3 (табл. I) параплица показана в увеличенном виде. Нижний конец веретена упирается в пятник k, лежащий на бруске p, концы которого лежат на двух других брусках q. Эти последние могут быть поднимаемы или опускаемы, вследствие чего является возможность регулировать расстояние между мелющими поверхностями жерновов. На фиг. 9 (табл. I) показано приспособление для поднятия жернова с помощью рычагов, продетых сквозь железные серьги, на которых висят бруски q. Приподнимая длинные концы рычагов, приподнимают с этим вместе и бруски q, а чтобы удержать их в этом положении, закладывают клинья между рычагами и неподвижными брусьями, на которые они опираются. Бруски q могут быть поднимаемы посредством стержней с нарезками и гайками, но вообще приспособления этого рода хотя и просты, но неудобны, так как при них приходится действовать на четыре тяги, причем правильная установка поперечины p поглощает много времени. О более совершенных устройствах для изменения расстояния между жерновами см. Мукомольные поставы. На веретене g закреплена цевочная шестерня l; она сцепляется с зубчатым колесом m, сидящим на оси водяного колеса; цевки на шестерне l делаются удлиненными, чтобы при опускании и поднимании веретена не нарушить сцепления между ней и зубчатым колесом. Для правильной и прочной установки нижнего жернова делают прочную, из брусьев, настилку E, на которую и кладут его; затем, по ватерпасу, устанавливают горизонтально мелющую поверхность этого жернова, подбивая под него клинья. Чтобы жернов лежал более прочно, подливают под него известь; кроме того, чтобы он не сдвинулся с места установки, окружают его четырехбревенчатым хомутом или рамой, которую укрепляют к настилке E. Настилка E своими концами лежит на балках F, поддерживаемых стойками G, опирающимися на лежни H. Зерна, предназначенные к размельчению, засыпаются в ковш R, которого дно составляет корытце a; последнее, при вращении жернова, находится в постоянном сотрясательном движении; вследствие этого зерна постоянно ссыпаются с корытца в глаз верхнего жернова, количество же зерен, выходящих из ковша, может быть регулируемо через приближение или удаление корытца. Для достижения указанного ковш и корытце повешены на раме, образованной двумя продольными брусочками b и двумя поперечными n, причем ковш прочно вставлен в раму, а корытце подвешено к ней на шнурах o и o', концы которых обвиты вокруг валиков c и c' и к ним прикреплены. Оси этих валиков пропущены через бруски b рамы, и вращением их можно укоротить или удлинить шнуры o и o' к ним прикрепленные, а через это можно изменить наклонение корытца и его расстояние от ковша. Для того чтобы удержать валики c и c' в неподвижном состоянии, на них надеты храповые колесики, а к брусьям b рамы укреплены шпеньки и на них надеты собачки, которые можно завести за зубцы храповиков, как это видно на фиг. 1 (табл. I). Сотрясательное движение корытца достигается тем, что к нему приделывается палочка d, а в цилиндрическое отверстие верхнего жернова вставляется кольцо e, отдельно показанное на фиг. 4 (табл. I), где видно, что оно имеет выступы и впадины. Деревянная жердочка f, прикрепленная одним своим концом неподвижно к брусу b рамы, а другим — соединенная с помощью шнура с корытцем а, установлена так, что постоянно отводит корытце в одну какую-либо сторону, например в левую, причем палочка d корытца соприкасается с внутренней поверхностью кольца c, которое вращается с жерновом B. Выступы кольца c1 отводят палочку d, а, следовательно, и корытце, в правую сторону, и в то время, когда палочка d сходит с выступа кольца, корытце пружинностью жердочки f быстро переходит в прежнее положение, причем сотрясается, и из него высыпаются зерна. Таким образом, вследствие сотрясательного движения корытца, зерна постоянно притекают в отверстие верхнего жернова и вступают в пространство между мелющими поверхностями, откуда выходят в размельченном виде по окружности жерновов. Причина движения размалываемых зерен от центра к окружности жерновов состоит в центробежной силе их вращательного движения; тому же содействуют бороздки на жерновах, постоянный приток новых зерен к жерновам и ток воздуха между ними, проявляющийся также вследствие центробежной силы. Чтобы собирать муку, жернова накрываются кожухом z, которому иногда дают название обечья; мука из кожуха удаляется через отверстие s, к которому подводится по мере накопления ее в кожухе, при вращении верхнего жернова, увлекающего соприкасающиеся с ним частицы, эти же последние действуют на соседние и, вследствие сцепления, вся масса материала, залегающего в кожухе, имеет стремление следовать за верхним жерновом и подводится к выпускному отверстию S. Когда надо осмотреть жернова, ковш R отводят в сторону; с этой целью бруски b (фиг. 1, табл. I) соединены с вертикальной стойкой T, имеющей внизу пяту, а наверху цапфу, так что при повороте этой стойки ковш R отводится в сторону; в то же время, когда ковш R находится над жерновами и обременен засыпью зерна, бруски подпирают поперечиной, расположенной на стойках Q. По выходе из отверстия S размолотый продукт переходит в так называемый пеклевальный мешок K, сшитый из шерстяной или шелковой ткани, пропускающей муку, которая собирается в ящике L, окружающем мешок; отруби же и крупка выпадают при пониженном конце мешка на сито M. Мешок K и сито M приводятся в сотрясательное движение, без чего отверстия в тканях мешка и сита засорились бы. Концы мешка обыкновенно обшиваются кожей, и верхний из них прикрепляется к трубке s, очень часто имеющей прямоугольное сечение, высотой около 5 дюймов и шириной около 6 дюймов; нижний же конец мешка прикрепляется к железному обручу, которого диаметр около 6 дюймов. Обруч этот вставлен в отверстие подвижной доски t, поднимая или опуская которую возможно изменять наклонение мешка; кроме того, мешок находится в постоянном небольшом натяжении от действия пружины u, укрепленной в доске t и соединенной с обручем, к которому прикреплен мешок. В других подобных же М. натяжение мешка достигается через наматывание веревки, к нему привязанной, на барабан. Вблизи середины своей длины мешок обшивается кожаной полосой или, что лучше, полосы из кожи идут с боков по его длине; к коже с боков мешка, около середины его длины, прикрепляют два кольца, в них вставляются концы деревянной вилки v, передающей мешку сотрясательное движение от вала v1. К валу v укреплен рычаг v2; конец его, действием деревянной пружины, подобной той, которая описана при рассмотрении механизма, сотрясающего башмак, нажимает на кулачное колесо n, сидящее на веретене g. Таким образом от веретена g получает качательное движение вал v1, а от него мешок K. Вид кулачного колеса w, рычага v2 и вала v1 показан в плане на фиг. 5 (табл. I); стрелка около кулачного колеса показывает направление движения веретена, а стрелка, соединенная с рычагом v2, показывает направление натяжения пружины, действующей на этот рычаг. Во многих подобных М. для регулирования силы сотрясения мешка K устраивают приспособление, показанное на фиг. 6 (табл. I); к валику с храповым колесом v, на который, для удержания его в определенном положении, может действовать собачка, не показанная на фигуре, укрепляют и обматывают один конец ремня, другой конец которого соединяют с рычагом v2, передающим качательное движение валу v1; укорачивая ремень, можно удалить более или менее рычаг v2 от кулачного колеса w и таким образом сообщить валу v1 и мешку K соответственно измененные с этим расстоянием сотрясения. Сотрясательные движения ситу M передаются от того же вертикального вала v1; для этого с ним неизменно соединен рычаг v3, с которым шарнирным соединением связана тяга x; другой ее конец таким же соединением сочленен с рычагом x1 (фиг. 2, табл. I), укрепленным к вертикальному валу y. К нижней части вала y прикреплен рычаг z со шпеньком, входящим в отверстие, сделанное в дне сита; качательное движение рычага z передается таким образом ситу M. Для регулирования сотрясательных движений сита пружина f1, отводящая его в сторону обратную той, в которую приводит его рычаг z, может быть регулируема в своем напряжении или положением штифта i относительно точки укрепления пружины, или натяжением веревки s фиг. 8 (табл. I), когда точка опоры пружины находится не на краю ее, а в середине. Вышедшая из пеклевального мешка смесь частиц, попадая на сито M (фиг. 2 и 7, табл. I), обтянутое тканями с различными отверстиями, разделяется на несколько сортов крупки, проходящей через эти ткани, и отруби, сваливающиеся с сита M при пониженном его конце в особый ящик, как видно на фиг. 2 (табл. I). Когда наберется достаточное количество крупки, ее перемалывают снова для обращения в муку. Ветряные мельницы простейшего устройства устанавливаются на козлах, почему и известны под названием М. на козлах; особенность подобной М. (фиг. 10, табл. I) состоит в том, что она может быть поворачиваема около вертикального неподвижного дубового столба E, длиной около 20 футов (фиг. 11, табл. I). Нижняя, квадратная часть столба E, толщиной около 2 футов, имеет в конце крестообразно расположенные гнезда, которыми насаживается на соединенные под прямым углом балки A,A длиной около 25 футов, шириной и высотой около 18 дюймов. Под балками АА, в направлении их расходящихся концов, помещаются каменные стенки или, иначе говоря, фундамент; прочное, неподвижное соединение этих балок со столбом E достигается подкосами C,C', которых шипы вставлены в гнезда столба E, сделанные почти на середине его длины, и в гнезда балок AA, вблизи их концов. Выше подкосов на заплечики столба E опирается седло B, составленное из четырех брусков, врубленных один в другой; над этим местом столб E делается круглым и на седло кладется круглая железная шайба a. На эту последнюю опираются две балки D,D, концы их связываются с передней стенкой M и задней стенкой N шатра; над этими балками располагаются, также с обеих сторон столба E, две других балки a,a, концы которых связываются с боковыми стенками R шатра; на балки a,a, так точно и на другие им параллельные балки a',a', накладывается пол b. Вверху столба E укрепляется цапфа (штырь), на который опирается подпятник; укрепленный в толстой поперечной балке F; последняя принимает на себя большую часть веса шатра и вес постава и передает это давление через штырь на столб E. Ввиду того что центр тяжести всей мельницы, принимая во внимание вес ее крыльев, лежит ближе к передней стенке M шатра, нежели к задней N, положение штыря определяют так, чтобы расстояние его от стенки M было 4/9 всего расстояния между стенками M и N. Сбоку задней стенки располагается обыкновенно лестница, для входа вовнутрь шатра, и через эту же стенку проходит рычаг L, длиной около 20—30 футов; один его конец укрепляется между балками DD, к другому же концу прилагается усилие, когда нужно повернуть шатер, чтоб крылья колеса были расположены против ветра. С той целью, чтоб М. во время ее работы стояла тверже, концы вертикальных столбов ? в углах, где стенка N соединяется с поперечными стенками R, делаются по возможности близко к земле и под них подбивают клинья. Сверх шатра, на его стойках, располагаются два продольных бруса H, поддерживающих крышу, и на них укрепляются два поперечных бруса G и G'; первый из них делается толще второго и подпирается в середине вертикальною стойкой. На брусе G укрепляется подушка, нередко из твердого камня, в которую укладывается шейка g деревянного, наклоненного к горизонту вала Н; квадратный передний конец вала H имеет толщину от 1,5 до 2 футов, с другого конца он делается тоньше и круглым; на этом конце укрепляется стальная закаленная цапфа, уложенная в упорную чугунную подушку на брусе G'. Вместо каменной подушки для шейки g употребляют также чугунную; шейка деревянного вала во всяком случае обделывается железом, например узкими железными полосами, число которых по окружности доходит до 30 и их удерживают в требуемом положении кольцами i, i. Передний квадратный конец вала H имеет два сквозных, взаимно перпендикулярных отверстия I,I'; в них закрепляют деревянные брусья, называемые махами и служащие для прикрепления крыльев, о которых речь ниже. На валу H укреплено деревянное колесо K диаметром около 12 футов, сцепляющееся с цевочной шестерней s, насаженной на вертикальный вал v, делающий около 8 оборотов при одном обороте вала H. Вал v (веретено) верхним концом помещен во втулке, укрепленной к бруску q, нижний же его конец оканчивается вилкой, обхватывающей параплицу (фиг. 12, табл. I), которая подпирается веретеном v' и сообщает ему вращательное движение. Для удержания веретена v' в правильном положении служит кружловина, заделанная в нижнем жернове, нижний же его конец опирается на подпятник, помещенный на рычаге w. Изменяя наклон этого рычага — для чего конец его справа (фиг. 10, табл. I) имеет тягу с резьбой на конце, на которую навертывается гайка, — можно поднимать и опускать веретено v', а, следовательно, и параплицу с верхним жерновом, чем достигается установка желаемого расстояния между мелющими поверхностями жерновов. Для прекращения вращательного движения вала H, устраивается тормозное приспособление; из деревянного хомута t (фиг. 10, табл. I), составленного из нескольких брусков, огибающих обод колеса K сверху; один конец хомута прикреплен на шарнире к неподвижной балке, другой же — соединяется посредством тяги p с рычагом f, представляющим длинный брус, поворачивающийся около оси ? и прижимающий хомут к ободу колеса K, когда нужно затормозить вал H. Во время работы М. брус f, а с ним и хомут, бывают приподняты; с этой целью в конце рычага f, показанного пунктиром в той его части, которая расположена за ящиком с пеклевальным мешком, укреплен блок v; его огибает веревка, укрепленная в точке o и поднимающаяся затем к валу K, на котором насажен барабан l с обвитой вокруг него другой веревкой, конец которой направлен вниз. При натяжении конца этой веревки она свивается с барабана l и поворачивает вал K, на который тогда навивается веревка, обходящая около блока v; таким путем брус f удерживается в поднятом положении. Когда же надо затормозить вал H, ослабляют конец веревки, свившейся с барабана l, и брус f опускается. Если вес бруса f недостаточен, на конце его укрепляют груз, чтоб сильнее прижать тормозной хомут к ободу колеса K. На валу H, кроме колеса K, закреплено еще цилиндрическое колесо диаметром около 4 футов, которое сцепляется с колесом S меньшего диаметра, укрепленном на валу u; вал этот легко отодвигается при посредстве рычага, связанного с подвижной подушкой o', причем расцепляются зубчатые колеса. На валу u укреплены концами и обвиты вокруг него две веревки x и y, к другим концам которых прицепляются мешки с зерном или с остатками от первого помола, подлежащими дополнительному размельчению. Мешки поднимаются при навивании веревок x и y на вал u, для чего сцепляют зубчатые колеса; при расцепке их мешки спускаются. Чтобы те же работы можно было производить и в том случае, когда М. стоит, на вал u насаживается колесо T, на которое наматывается веревка и к концу ее прилагается усилие, подобно тому, как это имело место для веревки, намотанной на барабан l. Обыкновенно в таких М. помещается один мукомольный постав, пеклевальный мешок которого получает сотрясательные движения от кулачного колеса q' на веретене v', как это подробно разъяснено в предыдущей М. Ветряные мельницы голландского типа более совершенны. В них поворачивается не вся М., а только верхняя ее часть, где располагается вал с крыльями. Здания таких М. устраиваются из кирпича, или из камня, в виде усеченного конуса, или их делают из дерева, в виде усеченной восьмигранной пирамиды, иногда же нижняя часть строения бывает каменная, а верхняя деревянная, как это имеет место для М. на фиг. 13 (табл. I). В этой М. наклоненный к горизонту вал с крыльями поворачивается вместе с крышей по направлению ветра, так что крылья располагаются против ветра и получают вращательное движение, которое через конические колеса a и b передается вертикальному валу c, сообщающему движение мельничным машинам. На валу c закреплено цилиндрическое колесо d, которое сцепляется с колесами e на веретенах четырех жерновов. От того же вала c получает движение вертикальный вал f, а от этого последнего, через коническое колесо g, приводится в движение горизонтальный вал, сообщающий движение другим валам, приводящим в движение винты l и призматические сита m. Размолотый продукт по выходе из жерновов поступает сперва в желоба винтов и затем уже винтами отводится в сита m; просеянный продукт собирается в мешках, прикрепляемых к трубам n,п. Для подъема зерен и остатков, подлежащих перемалыванию, служит подъемная платформа, движущаяся вдоль направляющих столбов p; платформа соединяется с веревкой, навивающейся на вал v, когда к нижнему ребру обода колеса b нажимается плоский обод колеса q, приподнимаемого вместе с валом v при посредстве особого рычага. Вместо того чтобы поднимать мешки на платформе, их можно поднимать прямо веревкой, наматывающейся на вал v. Верхняя часть более ясно представлена на фиг. 14 и 15 (табл. I), хотя и в несколько измененном виде. Здесь угловые стойки ZZ башни связаны вверху частью W, на которой помещена кольцевая часть a, с окружающей ее частью V; на части a расположен зубчатый венец a', с зубцами которого сцепляется колесо b, ось которого поворачивается вместе с крышей и поддерживается в ней брусьями EE при посредстве поперечных брусков. К внутренней поверхности колеса a' прилегают ролики nn..., прикрепленные к брусьям EE и к среднему пересекающему их брусу, в котором помещена цапфа вертикального вала; ролики эти облегчают поворот крыши и устраняют ее передвижение. На фиг. 15 (табл. I) видно шесть катков nn..., но их полезно делать в большем числе, кроме этого, следует для облегчения поворота крыши ставить ее на катки с горизонтальными осями; в М. на фиг. 13 имеются подобные катки между кольцами ? и ?, но по малости масштаба они не показаны на фиг. Вал колеса b (фиг. 14, табл. I), сцепляющегося с зубцами венца a', получает вращательное движение от небольшого ветряного колеса l,l, которое можно назвать направляющим или рулевым колесом, поворачивающим крышу в положение, при котором ветер действует нормально на плоскость колеса BB, насаженного на валу AA. Плоскость вращения колеса l,l расположена перпендикулярно к плоскости вращения колеса BB; если ветер направлен нормально к этой последней плоскости, колесо l,l стоит, в противном случае оно вращается, пока не встанет своей плоскостью по направлению ветра. Вращательное движение от вала k колеса l,l передается через зубчатые колеса i и h (фиг. 15, табл. I) валу g, отсюда через конические колеса e и f получает вращение винт d, поворачивающий колесо c на валу d (фиг. 14, табл. I), на котором насажена шестерня b, сцепленная с зубчатым венцом a'. Крыша называется иногда чепцом, ввиду своеобразной ее формы. Рассмотренные перед сим части поддерживаются брусьями m,m, прочно связанными с основными брусьями крыши. В М. на фиг. 13 (табл. I) поворот крыши достигается также через вращение ветряного направляющего или рулевого колеса, отсюда, через конические колеса и валы 1, 2 и 3, получает движение шестерня 4, сцепляющаяся с колесом, укрепленным вверху вокруг неподвижной части здания. Независимо от ветра, поворот крыши достигается вручную, при приложении усилия к рукоятке 5. Прочие детали фиг. 14 и 15 (табл. I) относятся до приспособлений для уравнивания вращательного движения колеса BB. Если вся поверхность крыльев ветряного колеса покрыта парусом или другой обшивкой, то при данной силе ветра работа его будет наибольшей. Увеличение или уменьшение величины поверхности крыльев, прикрытых парусами, достигается через свертывание и развертывание парусов; если обшивка крыльев сделана ставнями из драни, то для регулирования хода колеса приходится их снимать или снова накладывать на крылья. В рассматриваемой М. изменение величины поверхности крыльев производится автоматически. С этой целью каждое крыло прикрыто узкими щитиками, которые могут быть одновременно поворачиваемы около длинных своих сторон, имеющих направление, перпендикулярное к длине маха; при этом щитики прикрывают крылья вполне или только частью. Для поворота щитиков ось каждого из них соединена с небольшим рычагом, а эти последние связываются для каждого крыла общей тягой, находящейся в соединении с рычагами w, которых поворот сопровождается перемещениями стержня vv внутри вала AA, на котором укреплено ветряное колесо. Стержень vv соединен на конце с зубчатой рейкой p, которая сцеплена с зубчатым сектором q, ось последнего поворачивается вместе с рычагом r, соединенным тягой с другим рычагом, на конце которого висит тяга t с грузом. Всегда можно выбрать этот груз таким, чтобы давление на стержень v соответствовало желаемому открытию или повороту щитиков, сообразному с силой ветра и работой мельницы; если давление ветра уменьшится, груз на тяге t будет иметь перевес и повернет щитики в сторону крыльев, отчего увеличится их поверхность, в противном случае щитики повернутся и приподнимут груз на тяге t. Подобное же устройство для уравнивания хода сделано и в мельнице на фиг. 13 (табл. I), с той разницей, что с зубчатым сектором 6 поворачивается рычаг 7, соединенный с рычагом 8, подвешенным на оси 10; к рычагу 8 привешивается груз 11, который или висит над осью 10, или стремится принять это положение, причем поворачивает рычаг 8, с чем связано передвижение стержня v внутри вала; от этого стержня, как и в предыдущем случае, поворачиваются щитики на крыльях. Для торможения вала с ветряным колесом служит тормоз ? (фиг. 14, табл. I), огибающий обод зубчатого колеса D; один конец такого хомута или тормозной дуги, соединенной из нескольких кривых брусьев, укрепляется неподвижно, другой же — соединяется с рычагом ?, который можно поднять или опустить, действуя на привязанный к нему шнур ?, обходящий около направляющих блоков ? и z. Подобным же образом устроена и действует на фиг. 13 (табл. I) тормозная дуга 12, огибающая обод колеса ?. Крылья ветряных мельниц состоят из махов, укрепленных к валу, из перьев или иглиц, соединяемых с махами, и из парусов или щитов, укладываемых на иглицах. Для вращения крыльев поверхность их, на которую давит воздух, располагается наклонно к направлению движения этого последнего. Если mn (фиг. 19, табл. I) представляет ширину крыла, и воздух двигается по направлению стрелки со скоростью v, то колесо получает движение в направлении перпендикулярном к ветру со скоростью c. Наибольшая работа крыла определяется наивыгоднейшим наклоном его к направлению ветра; удовлетворяя этому условию, угол ? (фиг. 19, табл. I) должно определять по формуле: b37_056-0.jpg Так как входящая в эту формулу величина c скорости вращения крыла увеличивается по мере удаления рассматриваемых площадок крыла от оси его вращения, то отсюда следует, что и угол ? наклонения должен быть больше для площадок, дальше удаленных от центра колеса. При таком построении крыла оно будет представлять не плоскую, а косую поверхность, элементы которой отклоняются от плоскости вращения под углом ? (фиг. 19, табл. I) тем меньшим, чем дальше лежат они от центра колеса. На практике можно встретить крылья с плоскими и косыми поверхностями; махи первых бывают длиной от центра вала от 14 до 20 футов, а вторых — от 30 до 40 футов; их делают обыкновенно деревянными, с квадратным сечением, от 8 до 12 дюймов около вала и от 5 до 6 дюймов на концах, или с сечением прямоугольным, с разрезами 12х9 дюймов около вала и 6х4,5 дюйма на концах, причем большие их размеры располагаются перпендикулярно к плоскости колеса. Перья или иглицы приготовляются также из дерева и пропускаются в сквозные гнезда, выдолбленные в махах; в плоских крыльях все иглицы наклонены одинаково и составляют с плоскостью вращения угол ? (фиг. 19, табл. I) от 12° до 18° или, другими словами, ветер ударяет в них под углом ? от 78° до 72°. В таких крыльях прямоугольной формы (фиг. 16, табл. I) первая иглица или перо ставится на расстоянии от центра вала около 1/6 длины маха, ширина крыла делается от 1/7 до 1/8 его длины, и мах пересекает крыло так, что ширина крыла с одной стороны маха равна 1/3 полной ширины крыла. В плоских крыльях трапецеидального очертания (фиг. 17, табл. I) ширина крыла на конце, более удаленном от вала, бывает от 1/4 до 1/3 длины крыла, а на краю, ближе лежащем к валу, от 1/6 до 1/5 той же длины; мах в таких крыльях проходит параллельно длинной грани крыла на расстоянии 3/8 ширины крыла, на конце, более удаленном от вала. Обыкновенно узкая часть крыла обшивается наглухо досками или дранками, а широкая покрывается съемными щитами или парусами; с боков крылья окружают продольными брусками, в которых делаются гнезда для иглиц; если крылья покрываются полотняными парусами, то посередине помещаются еще продольные бруски, так что вся поверхность крыла состоит из квадратиков, имеющих в стороне около 2 футов. Косые крылья представлены в двух перпендикулярных направлениях, на фиг. 18 (табл. I); при трапецеидальном очертании (фиг. 17, табл. I), форма их часто такова: ab=1/6ac, bc=5/8ac, bd=ce=1/5ac и cf=2/3ce. По Смитону, перо, на расстоянии от вала равном 1/6 длины маха, должно быть наклонено под углом ?=72°, а последнее, на внешнем краю маха, под углом ?=83°; при этом, если расстояние между первым и последним перьями разделить на пять частей, то перья в точках деления, считая от вала, должны бы быть наклонены под углами ? равными 71°, 72°, 74° и 77,5°. Обыкновенно принимают, что скорость вращения крыла на конце его, более удаленном от вала, должна быть в 2,5 до 2,7 более скорости ветра и задают наиболее пригодные для работы М. скорости ветра; при этих условиях можно найти скорость крыла c на каждом расстоянии от вала и, по приведенной выше формуле (1), определить в каждом месте угол ? наклонения крыла. Если, имея эти сведения, часть длины маха, занятую крылом, разбить на несколько равных частей и через точки деления провести прямые, перпендикулярные к маху, то крыло разобьется на отдельные площадки, для каждой из которых будет известна также и величина f ее площади, при этом количество работы, извлекаемой из ветра такой площадкой, определится выражением: 4?/2g\[f?(v?sin? - c?cos?)2?c?cos?\] где ? — площадь воздуха и g — ускорение силы тяжести. Слагая подобные площадки, получим полезную работу всего крыла, а умножая эту последнюю на число m крыльев, определим полную полезную работу ветряного двигателя в таком виде: L = 4m?/2g ?\[f?(v?sin? - c?cos?)2?c?cos?\] (2). Приняв для рассмотренных выше M. v=6,28 м, с=2,5v, из формулы (1) получим, для конца крыльев, tang?=7,75 и, следовательно, ?=82°40'; при длине же махов в 9,42 м (почти 27 футов), при расстоянии первой иглицы от центра в 1/6 длины маха или в 1,57 м, скорость с крыла в этом месте будет 2,61 м, причем по формуле (1) tang?=2,16 и, следовательно, ?=65°15'; при этих определениях полезная работа крыльев, принимая ?=1,25 кг и g=9,81 м, выраженная в килограммометрах, оказывается довольно близкой к выражению L=0,0338Fv3, где F — площадь крыльев в кв. м, на которую действует ветер, имеющий скорость vm. Ta же работа, выраженная в лошадиных силах, определится выражением: N = 0,00045Fv3 (3). Значительная часть этой работы тратится на преодоление работы трения на валу, к которому укреплены махи, особенно при деревянных валах (фиг. 10, табл. I), шейки которых бывают от 1,5 до 2 футов; поэтому-то для уменьшения пути трения желательно таким валам не придавать большого числа оборотов; а именно — скорость на конце крыльев, при наибольшей их работе, должна быть около 2,5 раз больше скорости ветра; при этом, если М. ходит порожней, скорость на конце крыльев бывает около 4 раз более скорости ветра. Значительное трение на шейках валов, деревянных и чугунных, приводит к тому, что вышерассмотренные М. не могут развивать при слабом ветре требуемой работы; скорости ветра в 6—8 м в секунду считают для них наиболее пригодными. При скорости ветра около 6,28 м в секунду для передачи работы в одну лошадиную силу требуется, по формуле (3), около 9 кв. м площади F крыльев; на практике же, ввиду вредных сопротивлений на шейках вала и в передачах, следует иметь 14 кв. м в площади крыльев при валах деревянных и 12 кв. м — при валах чугунных. Валы, к которым укрепляются крылья, устанавливаются часто под углом от 8° до 12° к горизонту, ибо ветер часто бывает направлен наклонно к земле и для более устойчивого положения валов, а также, чтобы и концы крыльев вращались на некотором удалении от стен строения. Ветряные М. американские существенно отличаются от ранее рассмотренных: вместо 4—6 отдельных крыльев предыдущих устройств в них употребляются крылья в форме узких планок, расположенных в виде кольца, внутренний диаметр которого около 1/3 наружного его диаметра. Такое кольцо, закрепленное на оси, горизонтальной или слегка наклоненной к горизонту, сообщает ей вращательное движение и, в отличие от вала с крыльями, может быть названо ветряным колесом. Подобно М. голландским, американские ветряные колеса устраиваются с приспособлениями для автоматической установки их против ветра и для автоматического регулирования их при изменяющейся силе ветра, но механизмы для этой цели отличаются особой оригинальностью и простотой, облегчающей их исполнение, а также, что очень важно, конструкции эти не требуют пустотелых валов (фиг. 13 и 14, табл. I), вследствие чего уменьшается диаметр шеек и сберегается работа, расходуемая на преодоление трения на их поверхностях. Ниже рассмотрены наиболее типичные устройства американских ветряных колес. Колеса Галладая в общем виде представлены в ст. Колеса, где на фиг. 9 и 10 буквой f, обозначен руль, соединенный с поворотной частью, на которой помещен вал колеса; действием ветра на руль плоскость колеса поворачивается в направлении, перпендикулярном к направлению ветра. Колесо состоит из розетки, закрепленной на валу, в которой помещены концы махов в числе 6, 8 или более, смотря по размеру колеса; между каждыми двумя махами расположены секторы, покрытые узкими, наклоненными к плоскости колеса, планками, играющими роль крыльев; каждый из секторов может поворачиваться около своей оси, цапфы которой уложены в гнезда частей, укрепленных к махам. При сильном ветре, когда колесо получает большее, чем нужно, число оборотов, секторы поворачиваются на осях cc по направлению стрелок и могут принять крайнее положение d'd', при котором ветер не может уже приводить колесо во вращательное движение. Смотря по силе ветра и сопротивлению, преодолеваемому колесом, наклон секторов изменяется автоматически, что достигается грузами Q (фиг. 2), закрепленными на стержнях i. b37_058-1.jpg Фиг. 2. С увеличением числа оборотов колеса центробежная сила грузов Q, вращающихся вместе с колесом, возрастает, и они, перемещаясь в направлении стрелок, поворачивают секторы dd на их осях cc через посредство укрепленных к ним рычагов e. Вместе с этим поворачиваются рычаги prq, около шарниров r, прикрепленных к розетке b концы p этих рычагов связаны с тягами i, а концы q — с тягами n, которые соединены с розеткой k. Эта последняя надета на вал и вращается вместе с колесом и всеми вышеприведенными частями, но, независимо от сего, она может перемещаться вдоль вала и с ней соединен рычаг lm, имеющий ось качания в неподвижной стойке и; на конце l рычага укреплен груз P, конец же m рычага сделан вилкообразным и обхватывает гнездо, заточенное на розетке k. Очевидно, что когда при увеличенном числе оборотов возрастает центробежная сила грузов Q, тогда должны произойти перемещения частей в направлении стрелок, нанесенных на фигуре; при этом повернутся секторы dd и приподнимется груз P. Когда же, при уменьшившемся числе оборотов колеса, ослабнет напряжение центробежных сил грузов Q, тогда груз P опустится и повернет всю систему рычагов и тяг в обратную сторону и секторы dd примут такое положение, что сила ветра будет действовать на большую их площадь. Грузы Q можно закрепить в желаемом месте стержней ii, и чем дальше они будут расположены от центра вала, тем при меньшем числе оборотов будет работать колесо. Регулирующее действие грузов Q будет одинаково, от какой бы причины ни произошло увеличение скорости колеса: вследствие ли увеличившейся скорости ветра, или вследствие уменьшения сопротивления, которое преодолевало колесо во время работы. Большие колеса рассматриваемой системы устраиваются с двумя рядами концентрически расположенных секторов; отдельные секторы укрепляются, как и раньше, к махам, на поворачивающихся осях, и регулирующий механизм, подобный показанному на фиг. 2, имеет только ту особенность, что каждая тяга i сочленяется с двумя рычагами e, укрепленными к двум секторам, помещенным между двумя смежными махами a. При сильном ветре двойные секторы поворачиваются также в положение, перпендикулярное к плоскости колеса, и дают ему вид двух барабанов, вставленных один в другой. То же положение принимают секторы при натяжении особой тяги, которая прикрепляется к рычагу l (фиг. 2), на которой тогда укрепляется груз P; действуя на подобную тягу, можно во всякое время остановить колесо. Поворотная часть, к которой укрепляется руль и на которой располагается ось с колесом, поддерживается на катках для уменьшения сопротивления ее движению. Вместо руля применяется рулевое колесо, подобно тому как и в голландских мельницах (фиг. 13, 14 и 15, табл. I). Для приведения в движение насосов, колеса Галладая строятся на передачу работы от 0,5 до 18 лошадиных сил; ниже приведены несколько номеров колес для приведения в движение сельскохозяйственных машин, поставов и других механизмов по прейскуранту U. S. Wind Engine & Pump С°, Batavia, Illinois.
-
| Номер | Диаметр | Число | Вес, в кг | Цена, в |
| | | лошадиных сил | | долларах |
| - - - - - |
| 6 | 4,88 | 2 | 981 | 350 |
| 9 | 7,62 | 6 | 2084 | 700 |
| 10 | 9,14 | 8 | 2337 | 800 |
| 11 | 10,97 | [/!trs