Ветряная мельница

Первые практические ветряные мельницы имели паруса, которые вращались в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси[3]. Согласно Ахмаду Й. аль-Хасану, эти ветряные мельницы-панемоны были изобретены в восточной Персии, или Хорасане, как записано персидским географом аль-Истахри в IX веке[4][5].

Первые мельницы изготавливались из шести-двенадцати парусов, покрытых тростниковым матом или тканевым материалом. Эти ветряные мельницы использовались для измельчения зерна или сбора воды и весьма отличались от более поздних европейских вертикальных ветряных мельниц. Ветряные мельницы широко использовались на Ближнем Востоке и в Центральной Азии, а затем распространились оттуда в Китай и Индию[6]. Подобный тип горизонтальной ветряной мельницы с прямоугольными лопастями, используемый для орошения, также можно найти в Китае XIII века (во времена династии Чжурчжэнь на севере), который стал строиться после путешествий Елюя Чуцая в Туркестан в 1219 году[7].

Действующая ветряная мельница на территории Лудорвайского музея в Удмуртии

Горизонтальные ветряные мельницы были построены в небольших количествах в Европе в течение XVIII и XIX веков[3], например, мельница Фаулера в Баттерси в Лондоне и мельница Хупера в Маргейте в Кенте. Эти ранние современные примеры, по-видимому, не находились под непосредственным влиянием горизонтальных ветряных мельниц, создаваемых на Среднем и Дальнем Востоке, а были независимыми изобретениями европейских инженеров[8].

Из-за отсутствия доказательств среди историков возникают споры о том, инициировали ли горизонтальные ветряные мельницы на Ближнем Востоке первоначальное развитие европейских ветряных мельниц[9][10][11][12]. В северо-западной Европе горизонтальная ось или вертикальная ветряная мельница, как полагают, датируется XII и XIII веками в треугольнике северной Франции, восточной Англии и Фландрии[13].

Самое раннее упоминание о ветряной мельнице в Европе (предположительно вертикального типа) датируется 1185 годом в бывшей деревне Уидли в Йоркшире, которая находилась на южной оконечности Уолда с видом на устье реки Хамбер[14]. Также был найден ряд более ранних, но менее определённо датированных, европейских источников XII века, упоминающих ветряные мельницы[15]. Эти самые ранние мельницы были использованы для измельчения зерновых[16].

De Kat — мельница для производства красочных пигментов в музее под открытым небом, Зансе-Сханс, Нидерланды

Существует много версий о том, как и где появились ветряные мельницы, но чаще всего утверждают что древнейшие мельницы были распространены в Вавилоне, о чём свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.).

Описание орга́на, приводившегося в действие ветряной мельницей, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э. Персидские мельницы описываются в сообщениях мусульманских географов в IX в., отличаются от западных конструкцией с вертикальной осью вращения и перпендикулярно расположенными крыльями, лопатками или парусами[17].

Колесо обозрения инженера Герона Александрийского в римском Египте первого века является самым ранним известным примером использования колеса с приводом от ветра для питания машины[18][19]. Другим ранним примером ветряного колеса был молитвенный барабан, который использовалось в Тибете и Китае с четвертого века[20].

Персидская мельница имеет лопасти на роторе, расположенные аналогично лопаткам гребного колеса на пароходе и должна быть заключена в оболочку, закрывающую часть лопаток, иначе давление ветра на лопасти будет одинаковым со всех сторон и, так как паруса жестко связаны с осью, мельница не будет вращаться.

Ещё один вид мельниц с вертикальной осью вращения известен как китайская мельница или китайский ветряк. Конструкция китайской мельницы значительно отличается от персидской использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

Мельница-башня с фиксированной крышей (Кампо-де-Криптана, регион Ла-Манча)

Средневековая иконография ясно показывает распространённость ветряных мельниц во многих странах Европы.

Ветряные мельницы с горизонтальной ориентацией ротора известны с 1180 г. во Фландрии, Юго-Восточной Англии и Нормандии.[21] В XIII веке в Священной Римской империи появились конструкции мельниц, в которых всё здание поворачивалось навстречу ветру. Такое положение дел было в Европе вплоть до появления двигателей внутреннего сгорания и электрических двигателей в XIX веке. Водяные мельницы были распространены в основном в горных районах с быстрыми реками, а ветряные — в равнинных ветреных местностях.

Мельницы принадлежали феодалам, на чьей земле они располагались. Население было вынуждено искать так называемые принудительные мельницы для помола зерна, которое было выращено на этой земле. В совокупности с плохой дорожной сетью это вело к локальным экономическим циклам, в которые были вовлечены мельницы. С отменой запрета, население стало в состоянии выбирать мельницу по своему усмотрению, таким образом стимулируя технический прогресс и конкуренцию.

Ветряная мельница в суздальском Музее деревянного зодчества

В конце XVI века в Нидерландах появились мельницы, у которых навстречу ветру поворачивалась только башня.

В странах Южной Европы (Испания, Португалия, Франция, Италия, Балканы, Греция), строились типичные мельницы-башни, с ровной конической крышей и, как правило, фиксированной ориентацией. Когда в XIX веке произошёл общеевропейский экономический скачок, наблюдался и серьёзный рост мельничной промышленности. С появлением множества независимых мастеров произошёл единовременный рост числа мельниц.

До конца XIX века ветряные мельницы были в огромном количестве распространены по всей Европе — там, где ветер был достаточно силён. В основном они строились в ветреных северных областях Европы, в значительной части Франции (где имелось около 8700 ветряных мельниц в 1847 году), Нидерландах (от 6 до 8 тыс. мельниц в 1750 году), Великобритании, Германии (18242 мельницы в 1895 году), Польше, Прибалтике, во многих регионах России, Скандинавии, странах Южной Европы[22].