Водяные мельницы

22.01.2016

В XIV в. водяные и ветряные мельницы в Западной Европе были одной из важнейших экономических основ, на которой укрепился и развивался феодальный строй.
Водяная мельница была изобретена, по-видимому, в Малой Азии. Первые достоверные сведения о мельницах, приводившихся в движение подлинным водяным колесом, мы встречаем у римского архитектора Витрувия в его труде «Архитектура» около 16—13 гг. до нашей эры. Витрувий дает подробное описание такой мельницы, однако без всяких чертежей. Нужно думать, что водяная мельница была занесена из Малой Азии в Европу гораздо раньше. Несомненно, что уже в начале 1 в. до нашей эры такие мельницы появились в Греции.
К сожалению, рисунки из трудов Витрувия о строительном искусстве и гидравлике утеряны, и все изображения в некоторых позднейших изданиях его сочинений являются попытками возобновить их по текстуальному описанию. На рис. 25 изображена мельница из переизданного сочинения Витрувия, появившегося в 1521 г. в Камо на итальянском языке. Здесь изображается деревянное водяное колесо, на ободе которого находятся радиально поставленные лопатки принимающие давление движущейся воды, и ящички или ковши, служившие для того, чтобы поднимать вверх воду, употреблявшуюся, вероятно, для орошения. Вал водяного колеса был обращен длинным концом внутрь мельницы; на квадратную часть вала насажено гребенчатое колесо, сцепленное о цевочной шестерней. Зубцы гребенчатого вала входят в цевочное колесо, насаженное на веретено жернова, которое нижней частью опирается на брус, а верхней проходит через неподвижный (не указанный на рисунке) нижний жернов и скрепляется наглухо с бегуном, и отверстие которого насыпается перемалываемое зерно. Последний подводится и пирамидальной воронке, которая наполнена зерном. У нижнего отверстия имеется подвижной сотрясаемый башмак. Поднимаемая колесом вода из ковшей выливается в чан, откуда через отверстие выходит в жолоб, из которого направляется, очевидно, для специальных целей (для орошения или, может быть, питьевых потребностей). Возможно, что при мельнице находилась сукновальня. На рисунке изображен молоток, который употреблялся, очевидно, для того, чтобы забивать в отверстие деревянную затычку.

Водяные мельницы

Можно с большой вероятностью полагать, что к этому же времени относится и другой тип водяного двигателя — горизонтальное водяное колесо, прообраз водяной турбины. Такие горизонтальные полутурбинного типа каменные водяные колеса встречаются в раскопках Малой Азии и Западной Европе. На рис. 26 показана водяная мельница с таким колесом, помеченная датой 1617 г.
На рис. 27 показана арабская водяная мельница, которая встречается почти в таком же виде и теперь.
Такие мельницы строились в Малой Азии уже в XII в.
Водяные мельницы
Водяные мельницы

В XIV томе «Технологической энциклопедии» на стр. 207 говорится, что горизонтальные водяные колеса на так называемых базакльских мельницах около Тулузы были сооружены в 1190 г. На приведенном рис. 27 изображены стены мельничного здания; воронка, или приемный ковш, для засыпки зерна; брусок, сообщающий воронке сотрясательное движение; вращающийся жернов, делающий 112 оборотов; веретено жернова; каменная кладка, служащая одновременно постелью для нижнего камня; углубление, в которое собирается перемолотый продукт; вертикальный вал, к которому прикреплена турбина; рычаг для подъема бегуна; затвор для закрывания и открывания воды впереди жолоба. Диаметр турбинного колеса равен 1,6 м. Колесо имеет 30 лопаток.
В «Новой ганноверской газете» от 14 октября 1802 г. напечатано следующее описание башкирской мельницы, по-видимому, аналогичной арабской водяной: «У башкир имеются мельницы особой конструкции, являющиеся, по-видимому, изобретением этого народа. Чтобы не затрачивать много труда, они избирают для своих мельниц самые незначительные ручьи, сплетают изгородь из прутьев, которую набивают землей и запруживают ею (или обыкновенной плотиной из фашинника) ручей. На плотине сооружают небольшую хижину на сваях. В этой хижине находятся жернова, установленные на подмостках, стоящих посредине и имеющих по краям перилос. Жернова не из камня, а из твердого дерева и имеют форму тарелок, на которые без всякого порядка набиты плоские железные гвозди, расположенные так, что их выдающиеся части по длине направлены от центра к окружности. Нижний деревянный жернов лежит на подмостках неподвижно, а верхний может подниматься и вращаться вместе с вертикальным валом, который проходит через отверстие нижнего жернова и упирается железным костылем в выемку в центре верхнего жернова. Вертикальный вал обыкновенно делается из одного куска дерева таким образом, чтобы нижняя часть имела форму круглой толстой головки, в которую можно вбить много плоских с небольшой выемкой на одной стороне крыльев, или лопаток, расположенных подобно спицам в колесе и образующих собственно водяное колесо. Внизу в толстую часть вала вбит стержень, посредством которого вертикальный вал опирается в ручье на брус и вращается в нем как в подшипнике. Зерно, которое требуется перемолоть в крупу или. грубую муку, насыпается в воронку, сделанную из досок. Под отверстиями этой воронки имеется короткий горизонтальный жолоб, направленный к отверстию в середине верхнего жернового диска. К поперечному брусу мельницы подвешен закром с зерном так, чтобы он мог передвигаться. Привязанная к закрому рукоятка, которая одним концом касается верхняка, сообщает закрому сотрясательное движение».
Едва ди молит приписывать изобретение такой мельницы только башкирам. Горные племена и жители равнин Северного Кавказа потребляли прежде преимущественно кукурузную муку, из которой приготовляется пресный хлеб — чурек. Они размалывают и пшеницу, но всегда к пшеничной муке примешивают кукурузу — питание одной пшеничной мукой является для них непривычным. Вся мама кукурузы и пшеницы перемалывается для местного потребления на водяных мельницах такого же устройства, какое описывалось в 1802 г. в «Новой ганноверской газете».
На рис. 28 показана схема такой мельницы. Вал горизонтального водяного колеса одним концом опирается на подпятник в рычаге, который может подыматься и опускаться при помощи тяге и клинка в ее верхней части. На верхнем конце вала с помощью глухой параплицы установлен бегун. На нижний конец вала насажена деревянная втулка, в которую вделывается от десяти до двенадцати лопаток. Число оборотов водяного колеса от 40 до 80 в минуту при падении воды от 1 до 2 м. Диаметр жернова от 24 см до 1 м. Толщина его от 9 до 18 см. Такие мельницы делаются обыкновенно с одним поставом, устанавливаются на горных ручьях, и производительность их ничтожна — от 16 до 130—160 кг в сутки.
На рис. 29 показана фотография такой мельницы с одним поставом.
Первая водяная мельница в Германии была построена на реке Мозеле около 340 г.
По тем историческим материалам, которыми мы располагаем, мукомольное производство во Франции уже в первой полшине XVIII столетия стояло значительно выше, чем в других европейских странах. В работах французского академика Малуэна мы находим полную характеристику помолов, которые ярко отражают классовые отношения феодального строя. Он приводит следующие помолы:
«Помол для бедняка» («la monture pour le pauvre») — темная 100%-ная мука, получаемая при размоле зерна с оболочками, без отсева отрубей.
«Помол для буржуа» («la mouture pour le bourgeois») — серая мука, получаемая при отборе 10—15% отрубей.
«Помол для богача» («la monture pour le riche») — несколько сортов муки с отбором до 25 % отрубей.
«Помол для богача», или так называемый «экономический помол», был известен еще в конце XVI в. во Франции. Изобретение этого помола приписывается мельнику Пижо. Этот способ долго хранился французами в секрете, пока в 1760 г. известный в Лионе мельник Буке не опубликовал его под названием «ляшского помола». Как мы увидим ниже, помол этот был усовершенствован по сравнению с XVI в., но сущность его — принципы размола зерна и отсеивания отрубей — осталась прежняя.
Водяные мельницы

В конце XVIII в. на французской водяной мельнице вырабатывалось четыре сорта муки и три сорта отрубей — крупные, средние и мелкие. Выхода муки распределялись следующим образом (в процентах):
Водяные мельницы

Первый сорт вначале носил название «цветок» («la fleur»). Позднее этот сорт встречается под названием «белая мука для горожан». Уже в половине XVIII в. буржуазия играла значительную роль в городах и была гораздо более крупным потребителем белой муки, чем феодальное дворянство и высшая бюрократия самодержавных королей. Первый сорт муки получался из просеянной белой крупы после размола. Он так и назывался в технике производства того времени «farine de gruau», т. е. мука из крупы. Можно полагать с большой уверенностью, что мука высшего сорта, которую у нас называют крупчаткой, получила это название от французов.
Второй сорт четырехсортного помола был темнее, а третий и четвертый имели красноватый оттенок; четвертый сорт во Франции называли «красная мука».
Техническая сторона «помола для богача» заключалась в том, что зерно и его промежуточные продукты пропускали между жерновами несколько раз, причем при пропуске зерна расстояние между мелющими поверхностями было весьма значительно. Верхний вращающийся жернов стоял высоко над нижним и раздроблял зерно на сравнительно крупные части. Продукт, полученный после пропуска зерна через жернова, просеивался па цилиндрическом бурате. Изобретение бурата — вращающегося цилиндрического сита — относится, невидимому, «первой половине XVII в. Описание конструкции бурата впервые приводится в сочиненна Каспара Шотта «Magia universalis naturae et artis», изданной в 1657 г. Сходом с бурата получали крупные части зерна, а проходом через сита получали крупную и мелкую крупу и муку. Крупные части зерна пропускались вторично между жерновами и уже при более сближенных мелющих поверхностях вновь пропущенный продукт опять пускали для просеивания на бурате. По-видимому, это повторялось 3 или 4 раза, пока сходом на бурате но получали крупных отрубей. Полученную крупу направляли на жернова и размалывали в муку. Эту общую муку опять направляли на бураты, где через мелкое сито получали высший сорт муки, а через более крупные сита — остальные сорта муки; сходом получался второй сорт по крупноте отрубей. Третий сорт самых мелких отрубей получался, очевидно, проходом через самое крупное сито бурата. Впоследствии этот способ помола начал называться в Европе и Америке повторительным, высоким или дробным.
Распространение «помола для богача» пошло, очевидно, через Голландию. Уже у великих мастеров живописи Голландии XVI в, и начала XVII в. мы видим на картинах «мертвой натуры» («nature morte») отлично выпеченный, превосходный белый хлеб. Это собственно относится к части Голландии — Нидерландской республике, образовавшейся в конце XVI «в., с населенном около 1,5 млн. человек.
Водяные мельницы

Па рис. 30 показана мельница половины XVIII в. во Франции, описанная у Малуэпа. Жерновой постав (К) установлен па деревянном настиле (М). В приемный ковш (Б) зерно засыпается рабочими, стаскивающими мешки с деревянных настилов. В ковше имеется поплавок из тяжелой деревянной дощечки, который кладется сверх зерна, засыпанного в ковш. Поплавок привязан веревкой (С) к колоколу (Е). Это своего рода сигнализация, показывающая степень расходования зерна в ковше но мере помола его. Когда зерно все израсходовано, поплавок опускается, тянет веревку, и звонок дает сигнал. Под настилом помещается большой деревянный ящик и два бурата (А). Размолотый продукт поступает сначала в верхний бурат. Сход с этого бурата направляется в нижний. Проходы буратом дают муку, собирающуюся в ящике. Ящик для муки и бураты закрыты полотном, образуя, таким обозом, в пространстве над настилом пыльную камеру.
По море накопления муки в ящике полотно приподнималось, и рабочие ковшами выбирали муку, насыпая ее в мешки. Ткань братов была шерстяная. Аналогичную мельницу описывает Белидор в своем сочинении «Гидравлические сооружения». Старая немецкая водяная мельница, сохранившаяся в Германии до 50-х годов XIX в., показана на рис. 31 и 32. На продольном разрезе А показана передача от водяного колеса при помощи цевочной шестерни (I) и зубчатого колеса, насаженного на вал водяного колеса. Веретено, соединенное с цевочной шестерней, опирается на подпятник (k), лежащий на бруске (Р), который может быть поднимаем или опускаем для регулирования расстояния мелющих поверхностей. Подвижной жернов (В) соединен с веретеном параплицей.
Водяные мельницы
Водяные мельницы

На фиг. В того же рисунка показан общий вид мельницы сбоку. На этой мельнице еще нет французских буратов, и для просеивания муки установлен пеклевальный мешок (К) из шерстяной ткани, который приводится в сотрясательное движение вилкой (v), делающей возвратные размахи от вала (v1). Тонкая мука просеивается через мешок (К), попадает в ящик, откуда и выбирается ковшам. Выход из этого мешка, аналогичный сходу бурата, поступает на плоское сито (М), где подвергается вторичному просеиванию. Таким образом, мы здесь получаем два сорта муки: проходом пеклевального мешка (К) — более тонкую муку, проходом плоского сита (М) — более крупную и сравнительно темную муку, и, наконец, сход с плоского сита, который подвергается повторному размолу. Часто пеклевальный мешок состоял из сит различной плотности. Более тонкие сита давали самый высший сорт муки, а более крупные — низший; третий сорт получался проходом через плоское сито.
На фиг. С показана конструкция глухой параплицы. Фиг. D изображает храповичное колесо для сотрясательного движения башмака, введенное в отверстие бегуна. На фиг. Е (рис. 32) показан механизм для приведения в колебательное движение вилки (V), приводящей пеклавальный мешок в сотрясение. Часто для этих целей приспособлялся механизм, показанный на фиг. F, действие которого аналогично предыдущему. И в первом и во втором случаях вращающийся кулачок (w), действуя на деревянную пружину (v2), приводил в колебание валик, на который насажена эта пружина. На фиг. G показано сито (М) для просеивания сходов с пеклевального мешка, а на фиг. Н — деревянная пружина для противовеса при колебания сита. Натяжение пружины регулировалось или перестановкой штифта (і), или натяжением веревки (S). И, наконец на фиг. К и N показаны рычажное и винтовое приспособления: для подъема пяты (Р) для регулирования расстояния мелющих поверхностей.
В России в конце XVIII в. наибольшее распространение имели водяные мельницы для помола зерна, так называемые «хлебенные мельницы», конструкция которых показана на рис. 33.
Водяные мельницы

Для просеивания на жерновых поставах зерна применялся примитивный пеклевальный мешок — «мучной рукав». Очевидно, что усовершенствованное просеивание при помощи буратов, примененное французами в конце XVIII в., еще не было известно в России того времени.
Интересно отметить, что уже тогда в России применялся принцип сортировки продукта по добротности, наряду с просеиванием на плоском сите.
В «Руководстве к механике» (1790) описывается конструкция «крупяной мельницы» (рис. 34) для переработки ячменя в крупу при помощи жернова (Д). Сортировка крупы по величине производится на ситах (п), (У) и (Ж), которым сообщается сотрясательное движение яри помощи рукоятки (на чертеже отсутствует).
Схода сит поступают в соответствующие каналы и подвергаются провеиванию «ветряными колесами» (Л) для отделения муки от крупы.
Проходом третьего сита мука собирается в натянутой холстине (X), крупа третьих сортов в ящики (Р1) (Т) и (В).
Большое распространение в Европе XVIII—XIX вв. имели плавучие мельницы, изобретение которых приписывается знаменитому римскому полководцу Велизарию (VI в.).
Описание пловучих мельниц, применявшихся в России, находим также в упомянутом «Руководстве к механике» (1790). На рис. 35 изображена пловучая мельница на Тибре. Мельницы этого типа можно было встретить на реках России еще в недавнем прошлом.
Водяные мельницы