Самодельная водяная мельница. Устройство декоративной водяной мельницы своими руками. Водяная мельница в Персии

Ландшафтный дизайн приусадебного участка на даче можно оформить с помощью цветочных клумб, светильников, а также статуэток. Если рядом располагается ручеек либо речка, то есть возможность заняться обустройством водяной мельницы. На фото продемонстрирован такой вариант, где вы можете услышать журчание стекающихся потоков воды, которые способствуют формированию совершенно иной атмосферы в саду. О том, как сделать водяную мельницу, можно посмотреть далее. При этом все работы вы можете сделать своими руками.

Водяная мельница

Если вы хотите украсить свой приусадебный участок на даче, то вам нужны какие-то декоративные элементы, которые способны полностью изменить внешний вид участка. К примеру, использование водяной мельницы для декора участка - это отличное решение. Пример результата работ вы можете посмотреть на фото ниже. Если же для мельницы не имеется потока воды, то его можно его создать искусственно. Способы воплощения в реальность могут оказаться такими:

Декоративная водяная мельница устанавливается под водосточными желобами. В данном варианте ее колесо начнет крутиться при осадках. Однако можно и не ждать дождя: посредством шланга жидкость можно подать на каркас посредством маленькой мощности насоса. Стекая с помощью трубы на колесо, она потом отводится в сад.
Если сад около дачи является неровным, то рельеф можно использовать для организации падающего потока. На возвышенности необходимо вкопать в грунт посуду необходимых габаритов, куда соберется вода от осадков. Около емкости нужно установить такую постройку, как водяная мельница, к которой жидкость станет подводиться с помощью желоба.
На ровной территории можно соорудить водоем по принципу «альпийских горок», применяя уплотненную почву и булыжники. В среднюю часть горки можно закопать шланг.

Мельница с домиком

Мощность такого устройства, как насос, необходимо подбирать таким образом, чтобы можно было перекачивать жидкость из нижних резервуаров в накопитель, который расположен наверху, либо подавать сразу в колесо водяных или ветряных мельниц. Такое устройство для сада, изображенное на фото, работает легко и просто. Есть зависимость мощности насосов от длины, на которую будут перекачиваться потоки воды. При этом все работы можно обустроить своими руками без посторонней помощи.

Самодельная водяная мельница

После завершения создания перепадов уровней жидкости, нужно начать возведение главной постройки своими руками, как на схеме ниже показано. Обустройство такого элемента декора в саду производится очень просто: нужен домик, где потребуется установить насос, а также колесо, приводимое в движение посредством жидкости, перекачиваемой из емкости, расположенной наверху, в нижнюю область. Конструкция на картинке может оказаться совершенно иной: вы можете использовать все, кроме домика, использовав колесо либо несколько колес в случае каскада.

Колесо можно изготовить следующими методами:

для того чтобы изготовить колесо маховика, можно применять деталь от обыкновенного велосипеда;
используется катушка, на которую наматывается кабель;
из досок, сбитых друг с другом, нужно выпиливать круги;
может пригодиться труба, на которую прикрепляются лопасти.

Несмотря на то, из какого материала делается колесо, необходимо принимать во внимание следующие важные и первостепенные правила:

необходима лопасть;
в центральной части колеса должна находиться труба для того, чтобы установить ось, вокруг которой оно будет вращаться.

А далее рассмотрим принцип работы такой техники для сада и декоративного элемента, как водяная мельница. При этом все работы можно выполнить своими руками. Схема поможет обустроить все самому и своими руками. Схема и картинки помогут вам в обустройстве такой техники. Изготавливать такую конструкцию, как на картинке, необходимо с колеса и лопасти. Самый простой вариант - это установить по площади между двумя зафиксированными кругами. Крепить конструкцию можно с помощью любых механических способов. Возводить своими руками 2 опоры, на которых подвижным методом можно крепить ось водяных колес. Для этого применяют такой элемент, как подшипник.

Обустройство мельницы

Опоры можно оформлять как декоративный домик. В качестве материала для них можно использовать уголки из металла, швеллер, брусья из дуба, цементный раствор и многое другое. Картинки демонстрируют, как все это обустроить правильно и максимально точно. К верхней части колеса необходимо подвести желоб, по которому вода стекается в лопасть. Лопасти из дерева нужно покрыть парой слоев водоотталкивающих лаков. Лопасти из металла нужно покрыть краской, которая является антикоррозийной.

Осуществляется организация каналов для того, чтобы отводить воду на грядки или в посуду, где вода накапливается. Декорировать участок около мельницыможно по-разному: можно живописно уложить дерн, посадить декоративные сорта растений. Таким образом, нам стало ясно, как своими руками изготовить такую мельницу, которая будет декором вашего приусадебного участка. К тому же такой декоративный элемент может выполнять иные функции, которые рассмотрим далее. При этом такая постройка своими руками может пригодиться и для различных работ в саду.

Использование водяной мельницы

А на данном этапе необходимо рассмотреть, каким образом работает водяная мельница. На картинке показана такая мельница. Падающая на лопасти жидкость начинает вращать колесо, что становится причиной движения оси.

Можно использовать мощный водяной поток: ось водяного колеса раскручивается ротором электрогенератора. Так, мельница на картинке может вырабатывать электричество для освещения дорожек на приусадебном участке. Это один из способов использования водяных мельниц. Но на этом список применения мельниц незакончен. Однако в большинстве случаев водяная мельница на дачном участке выполняет декоративную функцию. Посредством такой садовой постройки потоки жидкости направляются в необходимом направлении, к примеру, на грядки у вас в огороде.

Отличным декором стилистического направления «кантри» может оказаться использование водяной мельницы. Картинки результатов использования таких декоративных элементов представлены далее. Также рассмотрим стилевое оформление. Размер такой постройки необходимо подбирать исходя из мощности потоков реки либо ручья, однако, для декоративного оформления территории сада можно использовать конструкции, которые в рост достигают приблизительно одного метра.

Опоры для такой постройки можно изготовить из бута. Отличный вариант - это кирпич: со временем края кирпичей отломаются и в таком виде конструкция будет выглядеть весьма оригинально. Камень с кирпичом отлично сочетаются с древесиной, однако, для того чтобы элементы из дерева прослужили как можно дольше, их необходимо делать из древесины, порода которой обладает достаточной плотностью. Элементы из металла нужно обработать с помощью ортофосфорной кислоты: в таком варианте коррозия будет на поверхности и при этом конструкции будет выглядеть оригинально с помощью естественного старения.

Для декора такой постройки на дачном участке можно воспользоваться соломой, бамбуком, а также керамической черепицей. Под струей падающих потоков воды можно насыпать гальку. Около желоба и домика можно сажать декоративные сорта растений. Водяная мельница станет отличным украшением дачной территории и всегда будет радовать глаз своим внешним видом.

Украшение дачного участка – задача любого садовода. Строительство альпийских горок, обустройство – каждый дачник декорирует сад, применяя фантазию и умения на деле. Декоративная мельница – это оригинальное сочетание изысканности и старины, такое сооружение вызовет восторг у каждого гостя. Отличие водяной мельницы от классической в наличии потока воды, заставляющего мельницу работать.

Подготовка к строительству мельницы

Внешний вид конструкции отличается в зависимости от пожеланий, но принцип работы водяной мельницы един для всех видов: лопасти приходят в движение под действием потока воды. Водяная мельница состоит из следующих элементов:

Колесо с лопастями;
Подающий воду желоб;
Каркас для поддержания колеса или декоративный домик сбоку от колеса;
Шарниры, ось для вращения колеса и крепежи.

Для строительства водяной мельницы подготовьте необходимые инструменты и материалы. Для деревянной водяной мельницы потребуется фанера, бруски разной длины, металлический стержень, для желоба подойдет пластик или кровельная черепица, понадобятся , молоток и отвертки. Не забудьте подготовить специальную , чтобы увеличить срок службы деталей мельницы.

Система подачи воды на мельницу

Если на участке благоустроен водоем, половина работы уже сделана. Если только предстоит, правильно выберите место для водяной мельницы. Избегайте участков с большим количеством деревьев и кустарников, при наличии неровностей грунта – воспользуйтесь этим в своих целях. Чтобы мельница начала работать, необходимо обеспечить искусственный поток воды, для этого воспользуйтесь одним из вариантов:

Обустройство водяной мельницы под желобом от водостока дома выполнит две важные функции: отвод воды и декоративное размещение. Минус такого решения во временном ограничении: мельница будет работать только после дождя.

Неровности участка, о которых я писала выше, станут оригинальным способом подачи воды. Используйте альпийскую горку на участке, при отсутствии таковой – создайте ее самостоятельно.
На ровном участке подачу воды осуществите с помощью насоса. Установите насос в водоеме, проложите шланг к желобу, замаскируйте камнями и растениями. Строительство такой системы схоже с обустройством на дачном участке.
Если на участке имеется водоем с движимой водой, поместите колесо на треть высоты в воду. Колесо придет в движение естественным способом.

Строительство водяной мельницы

Рассмотрим подробнее этапы создания водяной мельницы. Начните работу с проектирования чертежа будущей конструкции, рассчитайте размеры деталей, подготовьте участок для водяной мельницы. После утверждения чертежа мельницы приступайте к созданию элементов конструкции.

Колесо водяной мельницы. Классическое решение – создание деревянного колеса мельницы из массива или фанеры. Оригинальности колесу придаст использование подручных средств: обод от велосипеда, покрышка от автомобильного колеса, пластиковые элементы или резиновые шланги. Лопасти колеса выполните из деревянных брусков или алюминиевого профиля. Конструкция колеса предполагает наличие двух круглых дисков или ободов, с лопастями между ними, установленными на равном расстоянии, и центральным отверстием под ось для вращения.

Корпус водяной мельницы. Чаще всего представлен в виде декоративного домика, который можно использовать и как техническое помещение. Основание выложите тротуарной плиткой или залейте стяжкой. Соберите каркас домика из деревянных балок, обшейте вагонкой или рейкой. Каркас крыши домика закройте фанерой, поверх которой уложите выбранный кровельный материал.
Отдельный и важный этап строительства водяной мельницы – обработка деревянных элементов. Тщательно зашкурьте каждую деталь и покройте защитной пропиткой в несколько слоев. Для сохранения деревянных элементов повторяйте обработку каждые 2-3 года.

Монтаж водяной мельницы. В стене домика просверлите отверстие, наденьте колесо на металлическую ось, вставьте в отверстие и закрепите на внешней опоре при помощи гаек. Подведите шланги и подключите насос для запуска воды.

Создание водяной мельницы своими руками завершено. Остается только применить фантазию и декорировать водяную мельницу под желаемый стиль. Посадите влаголюбивые растения вокруг, выложите камни, постройте через водоем – получившееся место для релакса оценят гости и члены семьи.

Инструкция

Водяной мельницей называют гидротехническое сооружение, в котором используется энергия движения воды. Для передачи усилия от водного потока на рабочий орган было придумано водяное колесо, снабженное, как правило, зубчатой передачей. Чтобы поток воды был более мощным, реку, на которой устанавливалась , перегораживали плотиной. В этом искусственном препятствии оставляли отверстие, через которые проникали струи. Вода падала на лопасти колеса, приводя его во вращение.

По всей видимости прообразом первых водяных мельниц стали поливальные машины, посредством которых из водоемов поднимали к полям воду для орошения посевных площадей. Первые такие устройства представляли собой деревянные обода, на которые насаживались черпаки. Когда установленное на горизонтальную ось колесо ставилось в реку, оно начинало вращаться. Черпаки последовательно погружались в воду и поднимались наверх, после чего опрокидывались в специальный желоб.

Описанный принцип и был положен в основу действия водяной мельницы. Только теперь вращающееся колесо не подавало воду, а приводило в движение специальный механизм. Мощные струи воды воздействовали на лопатки колеса, оно вращалось с постоянной скоростью, а усилие при этом передавалось на вал. Этот вал оканчивался устройством, которое и совершало непосредственный помол зерна.

Один из самых ответственных узлов водяной мельницы – ее передаточный механизм, призванный преобразовывать вращательную энергию. Механики прошлого использовали для этой цели колесную передачу. Она состояла из двух колес, оси вращения которых расположены параллельно друг другу. Когда ведущее колесо начинало вращаться, возникало трение между элементами такой системы. В этот момент приводилось в движение и ведомое колесо.

Впоследствии вместо гладких колес в передаче стали использовать зубчатые. Такое решение позволило увеличить силу сцепления и предотвратить проскальзывание. Подобное изобретение было сделано достаточно давно – около полутора-двух тысяч лет назад. Самым большим недостатком зубчатой передачи по тем временам была сложная технология ее изготовления, требовавшая высокой точности при нарезке зубьев.

Решение трудной задачи по изобретению передаточного механизма сделало водяную мельницу эффективной и удобной в использовании. Этот механизм получил дальнейшее развитие и на протяжении многих веков использовался не только в сельском хозяйстве для помола зерна, но и промышленности, где он приводил в действие разнообразные орудия труда. Изобретение водяной мельницы историки считают важным шагом на пути к развитому машинному производству.

Изготовление такого сооружения, как декоративная водяная мельница, своими руками под силу каждому, кто всерьез намерен превратить свой двор в изысканное и уютное место, вызывающее восхищение и эстетическое наслаждение. Водяное колесо, вращаемое игривым потоком, капли воды, сверкающие в лучах солнца, редко встретишь зрелище столь же удивительное, очаровательное и завораживающее.

Можно вечно наблюдать за тем, как течет вода. Это не только красиво, но и дарит вдохновение и умиротворение, живительную влагу и прохладу в жаркий летний день. Получить все эти приятные впечатления и ощущения, не затратив на это особых средств, можно, изготовив водяную мельницу своими руками. Для этого нужны лишь водоем и необходимые материалы и инструменты (рис. 1).

Историческое значение мельницы

Рисунок 1. Инструменты для изготовления водяной мельницы.

В давние времена водяная или ветряная мельница была важнейшим элементом хозяйственной деятельности любого поселка. Она служила для обмолота зерен в муку, была полезной во многих других видах промышленности. Работали мельницы по единому принципу: пшеничные и другие зерна размалывались массивными жерновами, которые приводились в движение ветром или водным потоком. После этого размолотый в муку готовый продукт собирали в емкости и рассыпали в мешки.

С водяной мельницей связывались многие легенды и суеверия, а сам мельник ассоциировался едва ли не с колдуном, управляющим стихиями при помощи магических сил. И хотя в наш век высоких технологий для создания водной постройки такого типа никакого колдовства не нужно, но выглядит это все действительно волшебно.

Сейчас уже нет необходимости строить мельницу для получения муки, ведь она есть в магазине. Это упрощает работу по возведению такого строения, так как не нужно проектировать и конструировать сложные жерновые механизмы. Достаточно ограничиться декоративным водным колесом. Именно оно придает ландшафту столь любимый многими дух многовековой истории и очарование деревенской классики (рис. 2).

Водяная мельница — неотъемлемая часть общемирового культурного наследия, в равной мере присущая как западной, так и восточной цивилизации. Мельница вызывает приятные и теплые ассоциации с восхитительным ароматом свежего горячего хлеба, колоритным видом уютных деревенских изб, напоминает о давно ушедшей сказочной древности. Собственной рукою прикоснуться к истории — бесценное удовольствие.

Устройство водяной мельницы

Рисунок 2. Водяная мельница отлично впишется в ландшафт дачного участка в деревенском стиле.

Основа декоративной водяной мельницы — это колесо, расположенное на берегу водотока, например, реки или ручья. Водяное колесо имеет лопасти, распределенные по периметру окружности на равных расстояниях друг от друга.

Водный поток подается на лопасти с помощью специального желоба, который располагается над колесом сверху, что приводит к его движению. Колесо свободно вращается вокруг своей оси благодаря шарнирному креплению (рис. 3).

Однако садовые участки с проточной водой встречаются крайне редко, натуральный водоток — настоящая роскошь.

Даже искусственный пруд не каждый может себе позволить. А наличие водоема для работы декоративной мельницы является необходимым условием. Поэтому прежде всего нужно позаботиться о том, чтобы на участке был постоянный источник воды. Подавать ее наверх можно при помощи погружного насоса (рис. 4).

Стилистическая концепция мельницы

Рисунок 3. Принцип работы водяной мельницы.

Водяное колесо является полноценным декоративным объектом, его можно подстроить практически под любой стиль. Опираясь на личные эстетические вкусы и предпочтения, обустройство водяной мельницы можно производить в различной манере. Например, в волшебно-сказочном славянском духе либо в стиле суровой средневековой готики. Можно даже придать ей ультрасовременный футуристический дизайн — все зависит лишь от вашей фантазии.

В любом случае продумать стиль будущего сооружения нужно заранее, не забывая учесть не только свои желания и фантазии, но и общую дизайнерскую концепцию садового участка, чтобы сооружение хорошо вписывалось в окружающий ландшафт, не вызывая эстетической дисгармонии. Например, грубая и массивная мельница в деревенском стиле будет сильно контрастировать с классическими скульптурами, роскошными фонтанчиками и утонченной архитектурой строений. А пестрая беседка в сказочной стилистике визуально затмит скромную и аккуратную восточную мельницу.

Для разных стилей ландшафтного дизайна внешнее оформление мельницы следует рассматривать отдельно. Для деревенского (кантри) стиля в качестве материала для изготовления колеса отлично подходит искусственно состаренное дерево, идеально сочетающееся с бревенчатыми срубами и прочими деревянными сооружениями. Не помешают разнообразные декоративные мелочи: окошки, ставенки, дверцы. Японский же стиль, напротив, подразумевает лаконичность и сдержанность во всем, поэтому мельница должна выглядеть аккуратно, в качестве материала постройки подойдет натуральный камень.

Сооружение модели водяной мельницы

Рисунок 4. Схема погружного насоса для водяной мельницы.

Прежде чем возводить полноразмерную мельницу, стоит подумать, соответствуют ли ее размеры площади доступного пространства. На стандартном садовом участке, не отличающемся особо внушительными просторами, огромное сооружение будет смотреться нелепо и неуместно. Вместо этого рекомендуется собрать уменьшенную модель-миниатюру, которая отлично впишется в дизайн не слишком большого двора. Чертеж с точными размерами (в сантиметрах), по которому можно безошибочно собрать постройку, приведен на схеме (рис. 5). Для сооружения модели водяной мельницы могут понадобиться следующие материалы:

тротуарные плиты с габаритами 75х50х5 см;
булыжники для мостовой (серые кубики на схеме);
битумная черепица;
латунный резьбовой стержень;
алюминиевый уголок;
втулки, гайки, шурупы, дюбели, гвозди;
монтажные рейки из дерева;
фанера;
специальный клей и защитная пропитка для древесины.

Также пригодятся такие инструменты:

Рисунок 5. Чертеж водяной мельницы.

электролобзик;
дисковая пила (болгарка);
молоток, отвертки;
влажная губка;
карандаш.

Каменные кубы (мостовые булыжники) укладываются в ряд по краям плит тротуара, сверху наносится и разглаживается увлажненной губкой раствор. Деревянные рейки при помощи электролобзика распиливаются в соответствии с размерами, затем из них формируется опорная конструкция сооружения, подобная каркасу. Места соединения сцепляются клеем по дереву, угловые элементы крепятся врубкой вполдерева. Все сборочные элементы из дерева нужно пропитать защитным раствором, чтобы постройка выдержала многолетний простой под открытым небом, омываемая дождями и снегом. Сформированный каркас, подпираемый раскосами, шурупами крепится к основанию. Затем окна каркаса заполняются кусками битумной черепицы, разрезанными болгаркой по соответствующим размерам и закрепленными силиконовым клеем. На фанерные листы карандашом наносится рисунок колесных дисков, затем электролобзиком выпиливаются нужные формы деталей.

К одному из двух колесных дисков приклеиваются куски порезанного на равные части алюминиевого уголка, имитирующие водозаборные лопасти.

Интервал их размещения должен совпадать со спицами колеса.

Далее необходимо сделать опору для получившегося водяного колеса. Она должна иметь высокую надежность, поэтому после склеивания рекомендуется упрочить конструкцию шурупами, а в осевое отверстие вбить алюминиевую втулку. Колесо тоже следует выполнять аккуратно и надежно, так как от его качества зависит долговечность всего сооружения.

Ось мельницы представляет собой латунный стержень, на который следует надеть распорную втулку вместе с алюминиевой трубкой, что усилит крепление к стене. Потом на ось садится собранное ранее колесо. Такая же втулка необходима для отделения колеса от опоры, чтобы между ними был промежуток. Затем ось прикручивается гайкой, для чего стержень должен иметь резьбу. Верхнюю половину каркаса мельницы нужно обшить деревянными рейками.

В нижней половине по углам при помощи клея крепятся деревянные уголки. Это необходимо для корректного совмещения деталей постройки. Ножом вырезаются куски черепицы для кровли, которые затем клеятся сверху домика.

Изобретение водяной мельницы имело большое значение для истории и развития техники. Первые такие конструкции использовались для перелива воды еще в Древнем Риме, позже их стали применять для получения муки и в других промышленных целях.

История изобретения

Водяное колесо было изобретено людьми еще в древние времена, благодаря чему человек получил надежный и простой двигатель, применение которого с каждым годом все расширялось. Еще в первом столетии до нашей эры римский ученый Витрувий описал такую конструкцию в своем трактате «10 книг об архитектуре». Действие ее было основано на вращении колеса от воздействия потока воды на его лопасти. И первым практическим применением этого открытия стала возможность перемалывания зерен.

История мельниц ведет свое начало от первых жерновов, которые использовали древние люди для получения муки. Такие устройства были вначале ручными, затем стали использовать физическую силу рабов или животных, которые вращали мукомольное колесо.

История водяной мельницы началась с использования конструкции колеса, двигающегося от силы речного потока, для осуществления процесса перемалывания зерна в муку, а основанием для этого послужило создание первого двигателя. Древние машины произошли от поливальных устройств, называемых чадуфонами, которые применялись для поднятия воды из реки для орошения земли и полей. Такие устройства представляли собой несколько черпаков, насаженных на обод: при вращении они погружались в воду, зачерпывали ее, а после поднятия вверх опрокидывали в желоб.

Устройство древних мельниц

Со временем люди стали строить водяные мельницы и использовать силу воды для получения муки. Причем на равнинных территориях при низкой скорости течения рек для увеличения напора устраивали запруды, обеспечивая тем самым повышение уровня воды. Для передачи движения к устройству мельницы были изобретены двигатели с зубчатой передачей, которые делались из двух колес, соприкасающихся ободами.

Используя систему из колес различного диаметра, у которых оси вращения были параллельными, древние изобретатели смогли осуществить передачу и преобразование движения, которое можно было направить на пользу людям. Причем большее колесо должно совершить меньшее количество оборотов во столько раз, во сколько его диаметр превышает второе, малое. Первые колесные зубчатые системы стали применять еще 2 тыс. лет назад. С тех пор изобретатели и механики смогли придумать множество вариантов зубчатых передач, использующих уже не только 2, но и большее количество колес.

Устройство водяной мельницы античной эпохи, описанное Витрувием, содержало 3 основных части:

Двигатель, состоящий из вертикального колеса, имеющего лопатки, которые вращаются водой.
Передаточный механизм — второе вертикальное колесо с зубцами (трансмиссия), которое вращает третье горизонтальное, называемое шестерней.
состоящий из двух жерновов: верхний приводится в движение шестерней и насажен на ее вертикальный вал. Зерно для получения муки засыпалось в ковш-воронку, расположенную над верхним жерновом.

Водяные колеса устанавливали в нескольких положениях по отношению к потоку воды: нижнебойные — на реках с большой скоростью течения. Самыми распространенными были «висячие» конструкции, устанавливаемые на свободном течении, погруженные в воду нижними лопастями. Впоследствии стали использовать среднебойные и верхнебойные виды водяных колес.

Максимально возможный коэффициент полезного действия (КПД = 75%) давала работа верхнебойных или наливных видов, что широко применялось при устройстве «байдачных» плавучих мельниц, которые курсировали на больших реках: Днепре, Куре и др.

Значение открытия водяной мельницы состояло в том, что был изобретен первый античный механизм, который в дальнейшем мог быть использован для промышленного производства, что стало важным этапом в истории развития техники.

Средневековые гидроконструкции

Первые водяные мельницы в Европе, согласно историческим данным, появились в эпоху правления Карла Великого (340 г. н. э.) в Германии и были заимствованы у римлян. Одновременно были построены такие механизмы и на реках Франции, где к концу 11 в. уже насчитывалось около 20 тыс. мельниц. В это же время в Англии уже насчитывалось их более 5,5 тыс.

Водяные мельницы в Средневековье были широко распространены на всей территории Европы, использовались они для переработки сельскохозяйственной продукции (мукомольные, маслобойные, сукновальные), для подъема воды из шахты и в металлургическом производстве. К концу 16 в. их насчитывалось уже 300 тыс., а в 18 в. — 500 тыс. Одновременно происходило их техническое усовершенствование и увеличение роста мощности (с 600 до 2220 лошадиных сил).

Знаменитый художник и изобретатель Леонардо да Винчи в своих заметках также пытался придумать новые способы использования энергии и силы воды с помощью колес. Он предложил, например, конструкцию вертикальной пилы, которую приводил в движение поток воды, подающийся на колесо, т. е. процесс становился автоматизированным. Также Леонардо сделал чертежи нескольких вариантов использования гидроконструкций: фонтаны, способы осушения болот и т. д.

Ярким примером гидросиловой установки стал механизм подачи воды для устройства фонтанов и водоснабжения дворцов в Версале, Трианоне и Марли (Франция), для чего была специально возведена плотина на р. Сене. Из устроенного водохранилища вода под напором поступала на 14 нижнебойных колес размером 12 м. Они осуществляли ее подъем с помощью 221 насоса на высоту 162 м к акведуку, из которого она поступала во дворцы и фонтаны. Ежесуточно объем подаваемой воды составлял 5 тыс. м 3.

Как работает водяная мельница

Конструкция такой мельницы оставалась неизменной на протяжении многих веков. Основным материалом для постройки служило дерево, из которого складывали амбар, делали колеса и валы. Металл использовался только в некоторых деталях: оси, крепежные части, скобы. Изредка амбар возводили из камня.

Виды мельниц, которые использовали энергию воды:

Мутовчатые — строились на горных реках с быстрым течением. По конструкции они похожи на современные турбины: на вертикальном колесе делали лопасти под углом к основанию, при падении потока воды происходило вращение, от которого шло движение жернова.
Колесные, в которых вращалось само «водяное» колесо. Строились двух типов — с нижним и верхним боем.

На мельницу с верхним боем вода поступала от запруды, далее по желобу направлялась на колесо с кюветами, которое вращалось под его тяжестью. При использовании нижнего боя используется конструкция с лопастями, которые приводятся в движение при погружении в водный поток. Для повышения эффективности работы часто использовали плотину, перегораживающую только часть реки, называемую буном.

На рисунке ниже изображено устройство типичной деревянной водяной мельницы: вращательное движение идет от нижнего привода (колеса) , вверху расположен ковш (бункер) для зерна и желоба , подающие его на жернова . Полученная мука попала в лоток , а затем высыпалась в ларь или мешок .

Регулировка подачи зерна осуществлялась дозатором, специальным ящиком с отверстием, который влиял на крупность помола муки. После получения ее необходимо было просеять через специальное сито, установленное над ларем, которое совершало колебание при помощи небольшого механизма.

Некоторые водяные мельницы использовались не только для перемола зерна, но и для обдирания проса, гречихи или овса, из которых делалась крупа. Такие машины называли крупорушками. Предприимчивые хозяева использовали мельничные конструкции для толчения кудели, для валяния домотканого сукна, для чесания шерсти и т. д.

Строительство мельниц на Руси

В древнерусских летописях упоминание о водяных колесах и мельницах встречается с 9 в. Вначале они использовались исключительно для размалывания зерна, за что и были прозваны «мучными» и «хлебными». В 1375 г. князь Подольский Корпатович даровал грамотой Доминиканскому монастырю право на постройку хлебной мельницы. А в 1389 г. жене князя Дмитрия Донского такое сооружение отошло по завещанию.

В Великом Новгороде упоминание в берестяной грамоте о постройке мельницы датировано 14 в. Псковские летописи 16 в. рассказывают о строительстве такой конструкции на реке Волхов, к чему привлекли все местное население. Была устроена плотина, перекрывшая часть реки, однако она разрушилась из-за сильного паводка.

На равнинной местности водяные мельницы в России строились с наливным верхнебойным колесом. В 14-15 вв. стали появляться мутовчатые устройства, в которых колесо было расположено горизонтально на вертикальном валу.

Строили такие конструкции мастера-самоучки без каких-либо чертежей и схем. Причем они не только копировали уже возведенные сооружения, но каждый раз добавляли свои нововведения в их устройство. Еще во времена Петра Первого в Россию стали приезжать мастера из европейских стран, которые показывали свои навыки и знания в этой области.

Один из соратников Петра, известный инженер Вильям Генин, построивший на Урале 12 больших заводов, смог обеспечить их работу от гидросиловых установок. В последующем энергию воды повсеместно использовали специалисты при строительстве горнорудных и металлообрабатывающих предприятий по всей России.

В начале 18 века по всей территории действовало около 3 тыс. мануфактур, которые использовали гидроустановки для функционирования производства. Это были металлургические, лесопильные, бумажные, ткацкие и другие предприятия.

Самый знаменитый и уникальный комплекс для обеспечения энергией горнометаллургического комбината был построен в 1787 г. инженером К. Д. Фроловым на Змеиногорском руднике, который не имел аналогов в мире. Он включал плотину, от которых вода по подземным штольням проходила в открытый канал (535 м длиной) до мельницы, где вращалось колесо лесопильной конструкции. Далее вода поступала через следующий подземный канал к гидроколесу машины по подъему руды из шахты, далее — к третьему и четвертому. В конце она вытекала через штольню длиной более 1 км обратно в реку ниже плотины, общий путь ее составлял более 2 км, диаметр самого большого колеса — 17 м. Все сооружения были построены из местных материалов: глины, дерева, камня и железа. Комплекс успешно проработал более 100 лет, но до наших дней сохранилась только плотина Змеиногорского рудника.

Исследования в области гидравлики проводил также знаменитый ученый М. В. Ломоносов, который воплотил свои научные мысли на практике, участвуя в создании предприятия цветного стекла на основе работы гидроустановки с тремя колесами. Труды еще двух российских академиков — Д. Бернулли и Л. Эйлера — приобрели мировое значение в использовании законов гидродинамики и гидротехники и заложили теоретическую основу этих наук.

Использование энергии воды на Востоке

Применение водяных колес в Китае было впервые подробно описано в книге Сунн Инсина в 1637 г. В ней рассказывается подробно об использовании их для металлургического производства. Китайские конструкции были обычно горизонтальными, однако их мощность была достаточно высокой для производства муки и металла.

Использование энергии воды было впервые начато еще в 30-е гг. н. э., после изобретения китайским чиновником возвратно-поступательного механизма на основе водяных колес.

В Древнем Китае было построено несколько сотен мельниц, располагавшихся вдоль рек, однако в 10 в. правительство стало запрещать их из-за препятствования речному судоходству. Строительство мельниц постепенно расширялось и в соседних странах: Японии и Индии, на Тибете.

Колеса для подачи воды в странах ислама

Страны Востока, в которых люди исповедуют исламскую религию, являются в большинстве своем территорией с очень жарким климатом. С древних времен регулярное водоснабжение имело очень важное значение. Строились акведуки для подачи воды в города, а для поднятия ее из реки строили мельницы, которые называли «нориями».

По данным историков, первые такие сооружения возводились еще 5 тыс. лет назад на территории Сирии и других стран. На реке Оронт, одной из самых полноводных в стране, строительство норий было широко распространено в виде огромных колес водяных мельниц, которые многочисленными лопастями черпали воду и подавали ее на акведук.

Ярким примером такого сооружения являются сохранившиеся до наших времен нории города Хама, строительство которых датируется 13 в. Они продолжают работать и до настоящего времени, являясь одновременно украшением и достопримечательностью города.

Использование гидроэнергии в различных производствах

Кроме получения муки, область применения водяных мельниц распространялась на такие виды производств:

для мелиорации и обеспечения водой посевов на полях;
лесопильное, в котором энергия воды использовалась для обработки древесины;
металлургия и обработка металла;
в горных производствах для или другой породы;
в ткацкой и шерстяной мануфактурах;
для подъема воды из шахты и др.

Один из самых древних примеров использования силы воды — лесопильная мельница в Хиераполисе (Турция), механизмы ее были обнаружены во время раскопок и датированы 6 в. н. э.

В некоторых европейских странах археологами были обнаружены остатки старых мельниц эпохи Древнего Рима, которые использовали для дробления кварца с содержанием золота, добываемого в шахтах.

Самый большой комплекс, использующий силу воды, был построен, по историческим данным, в 1 в. на юге Франции под названием Barbegal, в котором было установлено 16 водяных колес, снабжавших энергией 16 мукомольных мельниц, обеспечивая, таким образом, хлебом близлежащий город Алерт. Ежесуточно здесь производилось 4,5 т муки.

Аналогичный мельничный комплекс на холме Яникул снабжал в 3 в. город Рим, что было оценено императором Аврелианом.

Создание водяной конструкции своими руками

Такой архитектурный элемент, как водяное колесо, приобрел популярность наравне с бассейнами, каскадами или фонтанчиками. Конечно, подобные сооружения выполняют скорее декоративную, нежели практическую функцию. Построить водяную мельницу своими руками сможет каждый хозяин, имеющий навыки работы с деревянными деталями.

Размер колеса рекомендуется выбирать минимум 1,5 м, но не более 10 м, что зависит от площади участка. Мельничный домик также выбирается по его будущему предназначению: строение для хранения инвентаря, игровая зона для детей, украшение территории.

Изготовление деталей:

в качестве основы для водяного колеса можно взять велосипедное или сбитое из дерева, к которому крепятся лопасти; в центре его должна быть труба, вокруг которое происходит вращение;
готовое изделие крепится на подшипники на 2 опоры, которые изготавливают их дубового бруса, металлического уголка, кирпича;
к верхней части колеса должен подходить желоб, по которому стекает вода на лопасти; ее подводят либо от шланга с насосом, либо она поступает после дождя;
все детали для увеличения срока работы рекомендуется обработать: деревянные - покрыть лаком, металлические — краской от коррозии;
для отведения воды прокладывают каналы в направлении грядок или к другой емкости;
на завершающем этапе сооружение украшают декоративными элементами.

Устройство на загородном участке декоративной водяной мельницы станет прекрасным эстетическим дополнением к ландшафту.

Знаменитые исторические мельницы

Самая большая действующая водяная мельница «Леди Изабелла» расположена около деревни Лекси на острове Мэн в Ирландском море. Это сооружение было возведено в 1854 г. инженером-самоучкой Робертом Казементом в честь жены местного генерал-губернатора, а целью его строительства было откачка грунтовых вод из местной шахты по добыче природных ископаемых (цинка, свинца и др.).

Специально были проложены каналы, по ним вода из горных рек проходила через мост и подавалась для вращения колеса диаметром 22 м, которое до сих пор считается самым огромным в мире, благодаря чему пользуется успехом у туристов уже много лет.

Одна из оригинальных достопримечательностей Франции — водяная старая мельница, расположенная около г. Вернона (Франция). Ее уникальность в том, что она опирается на 2 опоры старинного каменного моста, который соединял когда-то берега Сены. Точная дата ее сооружения неизвестна, однако, по некоторым данным, она возводилась в период противостояния Ричарду Львиное Сердце и имела стратегическое значение. В 1883 г. ее увековечил знаменитый художник Клод Моне на одном из своих полотен.

Создание водяной мельницы является важным этапом в истории развития техники, ведь она считается первой конструкцией, которую можно было использовать в различных целях для переработки сельскохозяйственной и другой продукции, что стало первым шагом к машинному производству в мире.