Мельница из дерева для сада на дачном участке, сделанная своими руками

…и как пустить в него воду

Запитка рабочего колеса декоративной водяной мельницы задача куда посложнее его сооружения. Не говоря уже о соотв. гидротехнических сооружениях, насос для фонтана дорог, а его производительность и напор в данном случае явно излишни. Для мельницы с колесом диаметром до 1 м лучше подойдет аквариумная помпа; штатный фильтр снимать не надо, он все равно нужен.

Насосы в аквариумных помпах высокопроизводительные безнапорные – они качают из воды в воду. Но какой-то остаточный напор есть у любого безнапорного насоса. У мини-помп для маленьких аквариумов он не превышает 10-20 см, у помп для аквариумов от 100 до 200 л составляет ок.

Проще всего запитать декоративную водяную мельницу нижнего боя, слева на рис. Колесо нижнего боя можно делать без внутренней обечайки но, как сказано выше, его зрелищность минимальна. Не намного выше она у колеса полунижнего и среднего боя (в центре), да еще им нужны профилированные лопасти, внутренняя обечайка и гидросооружения, возни с которыми будет предостаточно.

Наиболее зрелищное (и хорошо освежающее воздух) колесо верхнего боя (справа на рис.) также должно быть с внутренней обечайкой, но профиль его лопастей технологически проще – ломаный, или лопасти прямые скошенные. Последнее в общем нежелательно, т.к. сильно увеличивается расход воды на испарение: для колеса диаметром 1 м с 16-ю лопастями при наружной температуре 30 до прим. 2 куб. м в месяц против 0,3-0,5 куб. м, если лопасти ломаные. В последнем случае вместо водяных каскадов с колеса падает частая капель, которая смотрится не хуже.

Однако для запитки колеса верхнего боя понадобятся две помпы разной производительности. Ту, что послабее, ставят в верхний бак, который с избытком подпитывается мощной нижней помпой. Дело в том, что, если аквариумная помпа оказывается на осушке, ее мотор сгорает, поэтому верхний бак должен быть постоянно заполнен водой. Передвигая в нем помпу вверх-вниз, регулируют скорость вращения колеса и его декоративный эффект.

Примечание: колесо, питаемое аквариумными помпами, раскручивается медленно, пока не нальются 3-4 лотка в лопастях. Но потом крутится хорошо, т.к. приток воды расходуется только на компенсацию трения в узле(ах) вращения колеса.

Аэродинамика

Из сказанного выше ясно также, что главная причина, мешающая повысить ЧВ декоративной ветряной мельницы, кроется в свойствах приземного потока воздуха. Изменить их не в состоянии, но использовать в полной мере можем.

Способ до некоторой степени компенсировать скос набегающего потока строители «настоящих больших» ветряных мельниц изобрели давно – это обратный ему скос оси вращения ротора, поз. 1 и 2 на рис.:

В больших мельницах его берут в пределах 2-12 градусов в зависимости от условий местности. Для малой декоративной мельницы, тем более что стоять она будет не на гладком голом камне, лучше придерживаться пределов 8-12 градусов. Меньшее значение – для мельницы высотой 1,5-1,7 м; большее – для ее высоты 40-50 см; промежуточные вычисляются линейной интерполяцией (пропорциональным делением).

Углу скоса 12 градусов соответствует наклон оси ротора прим. на 1/4 ее длины; 8 градусам – прим. на 1/7. Точно несложно просчитать по тангенсу. Т.е., если, напр., длина оси ротора 50 см, а необходимый угол его скоса 10 градусов, то берем: tg10 grad = 0,176.

Набегающий поток воздуха скошен не только по направлению, но и по скорости (см. опять поз. 1 на рис.); собственно, вторым и обусловлено первое. Устранить скоростной скос потока мы не можем, но его усугубляет отражение ветра от строения (корпуса, башни) мельницы.

Поэтому башни ветряных мельниц издавна делают гранеными (см. рис. справа) или круглыми, т.е. обтекаемыми в горизонтальной плоскости; пренебрегать этим условием для малых декоративных мельниц не следует, т.к. отражение потока ЧВ снижает еще больше, чем КИВ.

Затем, колесо ветряной мельницы ни в коем случае не пропеллер самолета или ротор быстроходного ветроагрегата. Ветряная мельница – тихоходный ветряк, т.е. линейная скорость концов лопастей ее ротора сопоставима или меньше скорости набегающего потока. Поэтому их аэродинамика проста и тяга лопасти определяется почти нацело разностью давлений на ее лобовой (передней, наветренной) и задней (теневой) сторонах (плоскостях), поз. 3 на пред. рис.

Примечание: кто знаком с аэродинамикой не понаслышке – в расчетах ротора ветряной мельницы за характерный физический размер в числе Рейнольдса Re берется поперечник (ширина) лопасти.

Отсюда следует благоприятное для строителей ветряных мельниц обстоятельство: тщательно сглаживать и профилировать лопасти тихоходного ветряка нет нужды. Во-первых, гладкая обшивка лопастей необходима только на их лобовой плоскости (поз. 4), а теневая может быть какой угодно, это упрощает конструкцию (набор) лопастей и изготовление ротора.

Примечание: мах на поз. 4 это не физик Эрнст Мах и не число его имени, а лонжерон (главный несущий стержень) лопасти. Иглицы – нервюры, ну, а кромки, передняя и задняя, они так и есть кромки.

В чем загвоздка?

Декоративная мельница дает эстетический эффект по след. причинам (в порядке возрастания его величины и убывания очевидности):

• Память тысячелетий. Это не метафора. За свою историю мельница обросла толстой культурной оболочкой, вызывающей у мало-мальски подготовленного зрителя многочисленные ассоциации. Один Дон Кихот чего стоит. Заставил бы его Сервантес воевать с курятником – и мы увидели бы в нем неизъяснимую романтику.
• Мельница технически может быть реализована только в монументальном архитектурном сооружении, причем для технически совершенной мельницы оно должно быть изысканной формы, диктуемой аэродинамикой.
• Главный секрет эстетики мельницы кроется в динамике, во вращении ротора. Вода краса природы потому, что по естеству своему подвижна. Мельница оживит и украсит самые, простите, похабные задворки потому что машет крыльями.

Примечание: китайская вертикальная ветряная мельница (см. рис. справа) не требует для противодействия напору ветра капитальной опоры. К подобной конструкции приходили и другие народы древности, но у них не было такого незаменимого в те времена материала как бамбук. В Японии бамбука предостаточно, но в избытке и мелких быстрых водных потоков, пригодных для устройства более простой, долговечной и постоянно действующей водяной мельницы нижнего боя (см. далее и, возможно, «Семь самураев» Куросавы). Поэтому безбашенные вертикальные ветряные мельницы применялись только в Древнем Китае и отчасти в Индокитае.

Виндроза

Энергонезависимое механическое устройство автоматики, разворачивающее ротор мельницы на ветер, изобрели голландцы. Новинка оказалась настолько удобной, экономичной и надежной, что мельницы с виндрозой действуют в развитых странах до сих пор (см. напр. рис. выше с мельницей в Норфолке).

Виндроза – разновидность активного флюгера: небольшая ветрочувствительная дополнительная крыльчатка устанавливается перпендикулярно (ортогонально) ротору в горизонтальной плоскости. Когда ротор стоит точно по ветру, крыльчатка виндрозы неподвижна. Чуть ветер уходит в сторону, крыльчатка вращается и через механическую передачу поворачивает шатер с ротором снова на ветер.

Ротор декоративной мельницы механически не нагружен, и усилие для его поворота требуется на порядки меньшее, чем для ротора производственной мельницы. Поэтому некоторые готовые декоративные ветряные мельницы дополняются флюгаркой, имитирующей виндрозу (врезка слева вверху на рис.). Шатер с ротором становится простым (пассивным) флюгером, что для мельницы ненатурально.

Виндроза производственной мельницы достаточно сложный механизм (слева на рис.), вряд ли повторимый в домашних условиях. Но по указанной выше причине (ненагруженный ротор) виндрозу декоративной ветряной мельницы можно сделать гораздо проще из подручных материалов (центр и справа на рис.).

Конструкция вертушки в точности скопирована с первых голландских виндроз с тряпичными лопастями. Внешне она похожа на парусный ротор, но благодаря некоторому начальному углу установки полотнищ и иной конфигурации щелей между ними действует не как кливера и стакселя парусников, а скорее как решетчатое крыло, применяемое в системах спасения космических аппаратов при аварии на старте; это выяснилось уже в наше время.

Аэродинамическое качество решетчатого крыла низкое, т.е. оно дает небольшую подъемную силу, но при самых малых скоростях и в широком диапазоне углов атаки. Так и матерчатая вертушка виндрозы дает ничтожную мощность на валу, но при легчайшем дуновении сильнейшим образом скошенного ветра.

Размах махов вертушки 3-15 см в зависимости от размеров мельницы; полотнища из скользкой синтетической ткани или пленки (по эстетике – хуже) натягиваются туго. Ведущий шкив можно стянуть с вала мотора старого кассетного магнитофона. Оттуда же берутся маховик с тонваломи и подшипником скольжения для ведомого шкива и горизонтальной оси; скорее всего подойдет штатный резиновый пасик.

Магнитофон лучше курочить советский – их маховики больше и массивнее, отчего заявленный в ТД коэффициент детонации соответствовал реальному. Ось вертушки и ведущего шкива из велосипедной спицы; к ней нужно подобрать или сделать бронзографитовый или фторопластовый подшипник скольжения.

Количество зубьев трибы (диаметр цевки ок. 10 мм) – 6-8. Шаг зубьев на поворотном кругу должен быть точно таким же, а их количество не менее 60-ти. Исходя из этого рассчитывают радиус венца для размещения зубьев на кругу; возможно, придется подкорректировать его диаметр.

Примечание: если виндроза поворачивает ротор тылом к ветру, петлю пасика на ведущем шкиве нужно перевернуть на 180 градусов.

Выбираем прототип

Теперь определимся, какого типа настоящую мельницу нужно взять за прототип. Учитывая также эстетическое значение и условия работы декоративной.

Монументальное строение, в котором размещаются механизмы и служебные помещения, однозначно необходимо только для мельницы с горизонтальным ротором (горизонтальной осью его вращения) – раз. Плоскость вращения горизонтального ротора ортогональна его оси, т.е. вертикальна, а наибольший эстетический эффект и количество неосознанных ассоциаций дает плавное движение вверх-вниз, напр. взмахи крыльев птицы – два. Поэтому «вертикалки» наподобие показанной выше китайской бамбуковой с крыльями из циновок, отметаем.

Неповоротные башенные мельницы (поз. 1 на рис.) распространены в местах с абсолютно доминирующими ветрами одного направления, напр. на равнинах центральной Испании. Посмотрите внимательно: теперь понимаете, почему Дон Кихот набросился на мельницу, а не на курятник, что было бы гораздо смешнее? Такую мельницу можно взять за прототип для дачной и/или настольной.

Строение козловой мельницы (поз. 2) вращается на козле (или на чем-то козлином, по местной неформальной терминологии) – врытом в землю толстом бревне. Козловая мельница может быть построена без единого гвоздя, но ее поворот на ветер требует огромных усилий, а при ветре сильнее свежего – непомерных.

В Сибири леса и сильные ветра держатся вместе, распространена вечная мерзлота, а мужики живут крепкие, поэтому там прижились колчанные мельницы, поз. 3. Ее вертикальная ось вращения (тоже бревно, но уже не козел, а шкворень) не врыто в землю, а закреплено в срубе-колчане.

Одновременно колчан позволил приподнять ротор и увеличить его размах, отчего возросли и КИВ, и ЧВ; для поворота мельницы на свежий ветер уже хватало силы мельника, привезшего зерно на помол крестьянина и, возможно, их взрослых сыновей. Колчанная мельница хорошо подойдет как прототип декоративной на участке, оформленном в стиле рустикальном или кантри.

Самые совершенные горизонтальные ветряные мельницы – шатровые, поз. 4. Шкворень в них железный и вращается только шатер на поворотным круге; кроме того, усложняется механизм передачи усилия с ротора на жернов. Повернуть шатер с ротором на ветер способны 1-2 средне развитых человека или вовсе простейшая автоматика. Шатровая мельница годится в прототипы для любой декоративной, поэтому рассмотрим ее строение подробнее (поз. 4а):

• А – камора (цоколь, мельничная изба). Капитальное строение на капитальном же фундаменте, в котором размещаются закрома для зерна, сусеки для муки, конюшня и, чаще всего, жилье мельника.
• Б – башня (тулово). Надстройка над каморой для технологического оборудования. Каркасное, как правило, сооружение. Обшивка зачастую дощатая разборная, чтобы проще было менять жернова.
• В – шатер. Легкое навершие на поворотном кругу. В шатре располагается 1-я (или единственная) ступень зубчатой угловой передачи с ротора на жернов. В позднейших шатровых мельницах к шатру приспосабливали и виндрозу – энергонезависимый механизм автоматического разворота ротора на ветер, см. рис. справа и по тексту далее.
• Г – ротор (вертушок, колесо, крыльчатка); назначение понятно.

Завершающий этап работы

Переходим к изготовлению жернов. Любители минимализма могут просто прикрутить 2 доски к деревянной пластине, просверлить отверстие и продеть вал для лопастей. Но, чтоб лопасти вращались во время ветра – необходима установка подшипников. Для этого нам понадобятся те же 2 деревянные пластины, но в них нужно просверлить большие отверстия, под размер подшипников, можно на 1 мм меньше.

После чего распиливаем пополам и делаем небольшие отверстия вверху для саморезов, чтобы их можно было соединить и разобрать, если подшипники придут в негодность. После приклеиваем снизу небольшую доску, чтобы вал был под небольшим углом и лопасти не терлись об мельницу, нужно спереди доски подложить небольшой брусок.

Теперь нам нужен вал с резьбой и 4 гайки. Вставляем вал в подшипники и фиксируем с помощью гаек. Приклеиваем/прикручиваем подкладку из дерева к крыше и наши жернова почти готовы. Затем ставим жернова и крышу друг напротив друга на одном уровне (под крышу подложить бруски), отмечаем в крыше место соприкосновения вала и делаем отверстие.

Изготовление лопастей – аналогично. Можно вырезать большие лопасти из фанеры и закрепить на валу при помощи гайки. Более сложный вариант – сверлим в лопастях отверстия, вставляем на клею валы с резьбой. Затем необходим квадрат, в нем сверлим ряд отверстий:

• 4 – сбоку, в местах крепления лопастей;
• 4 – перпендикулярно имеющимся, для закрепления цилиндров с резьбой, в которые будут крепиться валы по резьбе;
• центральное – для закрепления лопастей на большом валу.

https://www.youtube.com/watch?v=9RixyBjbV6g

Вставляем цилиндры в отверстия и закручиваем в них лопасти до упора. При этом можно регулировать угол наклона и менять в зависимости от ветра. После смазываются все детали грунтовкой и краской для наружных работ.

Теперь мы знаем, как делается декоративная мельница для сада своими руками. При просмотре различных фото мельниц для сада, могут возникнуть новые идеи и решения. При изготовлении из металла используем ножницы по металлу и саморезы/заклепки.

Мастер-класс

Есть масса видов декоративных мельниц для украшения сада. В статье будет рассмотрен процесс создания мельницы-сруба. Эту модель отличает приемлемая стоимость и простота изготовления. Вот порядок действий:

1. Взять пару рукоятей от садовых лопат и, собрав их вблизи, зафиксировать шурупами. Заготовленные элементы обязаны быть чуть выше, чем планируемое сооружение, а запланированные места для чашечек находиться под углом в 60° (для шестиугольной мельницы).
2. Объединённые черенки установить на покатый клин. Выпилить чашечки под сруб с двух сторон, используя пилу или лобзик. Проделать данное действие столько раз, сколько необходимо, чтобы получить нужное число брёвен.
3. Взять 6 брёвнышек и распилить каждое пополам. У вас должны получиться 6 заготовок с чашечками и 6 – без них. Первые необходимы для верха основания, вторые для его низа.
4. Объединить брёвна при помощи шпилек или столярного клея. Собрать из 2-х досок шестиугольную базу и ставить шпильки по углам следующего ряда. Прежде изготовленные половинки брёвен последовательно нанизать на шпильки, формируя сруб.
5. При желании прорубить окошки и дверной проём.
6. Отшлифовать базу и покрыть лаком. Таким образом постройка будет предохранена от вредителей и гнили.
7. Наверху шпильки соорудить ещё одну шестиугольную заготовку и прикрепить к ней стальные уголки.
8. К уголкам добавить продолговатые узкие бруски и отделать небольшими рейками. Покрыть получившиеся стены поделки акриловым лаком.
9. С боков крыши проделать углубление под ось.
10. Из 3-х брусков изготовить остов для лопастей, сделав на одной шпильку округлой конфигурации, чтобы можно было в дальнейшем усадить лопасть на ось. Прибить части остова на рейки и отпилить их по требуемой форме.
11. Обработать крылья мельницы шлифовальной бумагой и определить их на ось. Установить готовую конструкцию на выбранном ранее участке двора.

Если вы ищите, чем украсить свой приусадебный участок, то сделанная собственноручно небольшая ветряная мельница – то, что нужно. Декорированная резьбой, светильниками и плетёным забором, она создаст удивительно уютную обстановку на вашей даче. При этом вы не потратите много средств, времени и усилий на её возведение. Всё, что от вас потребуется – это пара свободных часов и некоторые навыки работы с древесиной.

Полуобтекание

Лопасти старинных ветряных мельниц делались с постоянным по размаху зауголиванием на 14-15 градусов (равнозначный, но неоднозначный термин – заклинение), но «почти нацело» выше также можно использовать для повышения ЧВ мельницы (и КИВ производственной), т.к. зачаточная круговая циркуляция есть и у самого тихоходного ветряка. А именно: придать лопасти некоторую винтовую крутку по размаху, т.е. различные углы установки у корня и на конце, и несколько заузить крыло лопасти у корня, чего требует то самое вредное Re.

Однако результатом бездумного пропорционального уменьшения лопастей ротора совершенной шатровой мельницы (см. далее), вроде тех, что на рис. справа, оказывается мельница, очень плохо чувствующая ветер. Аэродинамика тонкая штука. К примеру, первые опытные экземпляры легендарного МИГ-25 разбились, погибли опытные летчики-испытатели – о катапультировании на скорости 2,5М тогда никто и помыслить не смел.

Но вернемся в тему. Развертка крыла полуобтекаемой лопасти ветряной мини-мельницы, работающей в сильно скошенном и турбулизированном приземном потоке, и установочные углы для нее даны на рис.:

Указанные линейные размеры минимальные; их можно пропорционально увеличить втрое, а недостающие брать с чертежа, он в масштабе. Т. е., с таким ротором можно делать мельницы от мини-настольной (см. далее) до большой, почти в рост человека. В шатер можно и встроить мини-генератор со стабилизатором напряжения для подзарядки мобильника – избыток мощности на валу будет 20-30 Вт.

Старины мельницы от этого не убудет, т.к. электроника внутри и не видна. Махи лопастей – из круглого стержня (лучше деревянного) диаметром 12-40 мм; иглицы крепятся и фиксируются на углы установки растяжками из жесткой проволоки. Обшивка – любая; «для старины» лучше реечная либо из драни или шпона.

Примечание: мельничные ветроколеса с полуобтекаемыми лопастями имеют достоинство и для производства, и для эстетики – с повышением скорости ветра возрастает роль круговой циркуляции воздуха в плоскости вращения ротора и скорость его вращения стабилизируется, т.е. ротор не станет крутиться как бешеный, что некрасиво, а для большой мельницы и опасно.

Садовая декоративная мельница своими руками

Сборка

Приступаем к изготовлению деревянной мельницы:

Фото	Описание
	Режем вагонку на отрезки длиной 540 мм; Соединяем их саморезами в квадрат, который станет юбкой нижней части конструкции; Выполняем контрольные замеры диагоналей, чтобы убедиться в отсутствии перекосов.
	Отрезаем четыре одинаковых бруска и четыре одинаковых куска пластиковой трубы; Надеваем трубки на бруски и фиксируем их саморезами, получая ножки, не боящиеся грунтовой сырости.
	Закрепляем ножки саморезами по углам с внутренней стороны юбки. При этом пластмассовые края всех опор должны выступать наружу на одинаковое расстояние, которое в данном случае составляет 120 мм.
	Ставим юбку на ножки; Проверяем горизонталь конструкции. Если пренебречь этим моментом в самом начале, то в итоге можно получить кривобокое сооружение, которое будет смотреться в вашем саду нелепо.
	Закрываем верхнюю часть юбки вагонкой, плотно подгоняя каждую доску. Фиксацию также осуществляем саморезами.
	Сверлим в закреплённых сверху юбки досках сквозные технические отверстия. Это нужно сделать, чтобы обезопасить мельницу от гниения и поражения плесенью. Через них сможет стекать случайно попавшая в конструкцию вода и вентилироваться внутренняя часть основания; Устанавливаем по краям бортики из реек в качестве декоративных элементов.
	Собираем каркас мельницы пирамидальной формы
	Производим примерку каркаса к основанию мельницы для сада своими руками. Если всё сходится, то идём дальше.
	Зажимаем подшипники дощечками, предварительно проделав на их краях соответствующие пазы; Стягиваем их зажимными болтами и получаем элементы механизма вращения.
	Собираем каркас крыши. В данном случае выбран классический двухскатный вариант, но вообще садовые мельницы могут быть обустроены и четырёхскатной и даже односкатной кровлей. Главное, чтобы соблюдался хотя бы минимальный уклон для стока дождевой воды.
	Соединяем элементы верхней части мельницы при помощи стального стержня и подшипника.
	Устанавливаем в каркасе полочку с подшипником, через который проходит стальной стержень. В итоге голова конструкции получает возможность вертеться.
	Закрепляем болтами получившуюся пирамиду на основании мельницы, получая разборную конструкцию. Важно, чтобы в окошки сооружения могла пролазить рука с ключом, иначе дальнейшие работы будут очень затруднены.
	Собираем каркас для ветрила-руля.
	Оббиваем получившийся каркас оцинкованным железом
	Обшиваем каркас вагонкой, соблюдая наличие таких добавляющих реалистичность элементов как окна и двери.
	Дверку делаем открывающейся, на петлях и магнитном замке. Это необходимо для того, чтобы можно было через неё просунуть руку с ключом и разобрать мельницу на зиму.
	Шлифуем наждачной бумагой углы конструкции; Украшаем стены разными декоративными элементами на свой вкус.
	Соединяем ветрило-руль с крышей при помощи стального стержня.
	Собираем основу вертушки.
	Наращиваем на основу лопасти; Устанавливаем получившийся пропеллер на торчащий из крыши стальной штырь с использованием подшипника.
	Пропитываем антисептиком все элементы конструкции. Так вы защитите мельницу от негативного воздействия атмосферных осадков.
	Монтируем на стальной штырь небольшую стальную площадку с рёбрами жесткости. Она обеспечит стабильное положение без наклонов верхней подвижной части конструкции.
	Устанавливаем крышу с вертушкой на основную часть мельницы.
	Раскрашиваем сооружение красками и в итоге получаем настоящее украшение ландшафтного дизайна для своего сада.

Во время шлифовки рекомендую использовать стеклянные или кремниевые шкурки, так как иные варианты образуют тёмную пыль, загрязняющую древесину.

Строение мельницы

Построить имитацию мельничной избы и тулова квадратными в горизонтальном сечении (см. рис. справа) несложно, но хорошей ЧВ такой мельницы ожидать не приходится. Значение обтекаемости строения мельницы было понято еще в старину, и строения производственных мельниц выполнялись многогранными или круглыми.

Чертежи основных узлов (ротора в сборе, башни и вертушка) простой декоративной ветряной мельницы даны на рис. ниже. Предельная в данном случае (но не максимально возможная) ЧВ достигается увеличенным зауголиванием простых лопастей на 16,7 градуса. Обратите внимание, в какую сторону свешены крылья лопастей: поскольку продажные резьбовые прутки с правой резьбой, то и ротор должен вращаться вправо (по часовой стрелке, если смотреть спереди); иначе он отвинтится и слетит, т.к. крепится запрессованной в перекрестье махов гайкой.

Реализовать своими руками граненую башню декоративной ветряной мельницы из фанеры на клею возможно (см. след. рис.), и похвалы вашему мастерству будут вполне заслуженными. Но, во-первых, материал требуется дорогой (поинтересуйтесь в ближайшем строймаге, сколько стоит лист фанеры-двадцатки).

Можно собрать все строение комбинированным способом (см. рис.), но это тоже работа не из простых, и ее сложность также растет с увеличением числа граней. Между тем многогранные вплоть до почти круглых избу и башню граненой декоративной ветряной мельницы вполне возможно сделать зеленому новичку в столярке буквально из обрезков. Дело в том, что тангенсы углов 30 и 60 градусов с достаточной для работ по дереву точностью равны 0,58 и 1,73.

Как подрезается брус 40х40 для сборки частей строения 12-ти и 6-ти гранной декоративной ветряной мельницы, показано на рис.:

Самая сборка – на клею без металлического крепежа и столярных соединений. Чтобы изделие было прочнее, используется прием, аналогичный перевязке кладочных швов в строительстве: венцы имитации сруба (зрительно весьма убедительной) собираются в зеркальном отражении поочередно. На рис. видно также, что при перпендикулярной подрезке не скошенного торца бруса поперечник венца меняется пропорционально. Это дает возможность собрать башню мельницы в виде усеченной пирамиды, а если она 12-гранная, то и ошкурить ее до круглой.

Техника производственная и декоративная

Для производственной мельницы определяющее значение имеет ее коэффициент использования ветра (КИВ), аналог КПД. Параметра чувствительности к ветру (ЧВ) или потоку (ЧП) в спецификациях «настоящих больших» мельниц не ищите – он там просто не нужен. ЧП/ЧВ это минимальная скорость потока, набегающего на ротор (колесо) мельницы, при котором он начинает вращаться без нагрузки, свободно, сам по себе.

Но ведь промышленная мельница должна приводить в движение производственное оборудование. К примеру, ротор ветряной мельницы диаметром 12 м на ветру 8 м/с развивает мощность на валу ок. 10 кВт. Если скорость ветра упадет вдвое, до 4 м/с, мощность на валу упадет вдесятеро, до прим.

Декоративная мельница для сада, дачи, приусадебного участка – пример противоположности. У ее ротора нет механической нагрузки, кроме трения в узле вращения (см. далее), и КИВ для мельницы – забавы и украшения – параметр третьестепенный. Зато, если легкий ветерок приятно холодит лицо, листва под ним трепещет и скатерть стола под навесом колышется, а мельница стоит, ее эстетический эффект умаляется или даже обращается в отрицательный.

Поэтому для декоративной мельницы главный параметр – ЧВ/ЧП; ее колесо должно хорошо крутиться при ветре 2-2,5 м/с или скорости потока воды от 0,25-0,3 м/с. Вариант мельницы с микромотором, вращающим колесо, определенно неэстетичен: ветряная мельница должна крутиться сообразно скорости и направлению ветра, а у водяной должна быть видна естественная причина вращения колеса.

Примечание: если водяная декоративная мельница верхнего боя (см. далее), ее колесо должно вращаться, когда вода буквально сочится по каплям из желоба.

При постройке декоративной мельницы дело упрощается тем, что отбора мощности в вала ротора нет, а минимизировать трение в его узле вращения современным техническими средствами несложно и недорого. Но для ветряной мельницы много усложняется тем, что с пропорциональным (линейным) уменьшением размеров ротора ометаемая им площадь падает по квадрату.

А еще более осложняется тем, что у самой земли (подстилающей поверхности) поток воздуха сильно скошен и турбулизирован, в результате чего величина несомой единицей его объема энергии падает в десятки раз; тут может выручить только использование начал аэродинамики.

Типы рабочих колес

Простое подливное рабочее колесо (см. рис. ниже) использует только кинетическую энергию набегающей воды. Наименее эффективно, но проще всего конструктивно. Устанавливается просто в поток достаточной мощности; декоративное – практически в любой ручей естественный или искусственный.

Колеса производственных мельниц полунижнего и среднего боя ставят в местах с большим перепадом воды: на перекате, за водопадом. Для колеса среднего боя нужно доработать естественную преграду (или соорудить погруженную запруду) и поставить над ней загородку-шандору, частично перекрывающую поток воды сверху.

Наиболее эффективное колесо верхнего боя работает большей частью от потенциальной энергии воды, которая должна быть поднята достаточно высоко: высокой запрудой или, для декоративного колеса, перекачкой. Профилировка лопастей простая или они вовсе прямые наклонные.

Примечание: вертикальные (мутовчатое и прямолопастное) рабочие водяные колеса (см. рис. справа) – прообразы соотв. реактивной и активной водяных турбин. Брызгаются очень красиво, но напор и расход воды для них нужны вряд ли возможные в личном хозяйстве.