Kraft für Technik: Wind

Windmühlen. Mittelalterliche Europäer, die nicht in der Nähe von Flüssen oder Bächen lebten, die Wasserräder drehen konnten, nutzten den Wind, um ihre Mühlen anzutreiben. In den Niederlanden beispielsweise liegt die durchschnittliche Höhe nur wenige Meter über dem Meeresspiegel (und viele Gebiete, in denen Land zurückgewonnen wurde, befinden sich tatsächlich auf dem mittleren Meeresspiegel, dh unter dem Niveau der Sturmflut). Während es dort reichlich Wasser gibt, ist es nicht für den Antrieb von Mühlen geeignet. Sie haben jedoch stetige Winde von der Nordsee, und die Windmühle wurde zu ihrem Hauptkraftwerk. Windmühlen tauchten in den 1180er Jahren in Europa auf und scheinen aus Kleinasien zu stammen. Die frühesten bekannten Windmühlen waren horizontale Mühlen, die Mitte des XNUMX. Jahrhunderts in Anatolien, einer hochtrockenen Region in der modernen Türkei, eingesetzt wurden, die wie die Niederlande wenig Wasserkraftpotential, aber viel Wind besitzt.

Horizontale Windmühlen. Es gibt zwei Arten von Windmühlen, horizontale und vertikale. Die horizontale Windmühle wurde möglicherweise der horizontalen Wassermühle nachempfunden, da beide einen einzelnen vertikalen Schacht verwenden, der direkt mit dem Mühlstein verbunden ist. Die horizontale Windmühle funktioniert ähnlich wie der Propeller auf einer Kindermütze oder einem seitlich gedrehten Windrad. Ebenso wie ein horizontales Wasserrad ist diese Art von Windmühle in Bezug auf Größe und Leistung eher bescheiden.

Vertikale Windmühlen. Vertikale Windmühlen sind viel größer und leistungsstärker als horizontale Windmühlen und waren in ganz Europa verbreitet. Eine vertikale Windmühle hat mehrere Blätter oder Segel, die auf einem horizontalen Schacht montiert und auf einem hohen Turm stehen, wo sie sich im Wind drehen können. Die Segel bestanden manchmal aus Holz, aber häufig aus Stoff, oft in einer dreieckigen Form, die den Wind effizient einfing. Das Getriebe verband die Hauptachse mit dem Mühlstein, der normalerweise im zweiten Stock des Turms platziert wurde, so dass das gemahlene Mehl in das untere Stockwerk fallen konnte, wo es gesiebt und verpackt wurde.

Den Wind fangen. Es gibt eine Variable in der Windkraft, die in der Wasserkraft nicht existiert. Im Gegensatz zu einem Fluss, der immer in die gleiche Richtung fließt, kann der Wind in viele Richtungen wehen. An vielen Orten ändert sich die Windrichtung von Tag zu Tag und von Jahreszeit zu Jahreszeit. Eine horizontale Windmühle kann von Winden aus jeder Richtung angetrieben werden, eine vertikale Mühle muss jedoch direkt oder fast direkt in den Wind gerichtet sein. Mühlenbauer brauchen daher eine Möglichkeit, vertikale Windmühlen in Wind zu verwandeln. Der Umzug eines ganzen Gebäudes war eine Herausforderung für die Europäer des Mittelalters, und ihre Versuche, das Problem zu lösen, erhöhten ihre Möglichkeiten bei der Maschinenkonstruktion erheblich, insbesondere in den Bereichen Getriebe und selbstregulierende oder automatisierte Mechanismen.

Postmühlen. Die früheste Lösung war die Postmühle, die im letzten Drittel des XNUMX. Jahrhunderts in Betrieb war. Ein kleines Holzhaus, das den Mühlstein enthält und dessen Segel an der Spitze seines Daches befestigt sind, befindet sich auf einem vertikalen Pfosten, an dessen Basis zwei gekreuzte Hölzer (ähnlich einem altmodischen Weihnachtsbaumständer) und Streben befestigt sind Verbinden Sie diese Hölzer mit der Mitte des Pfostens. Diese Struktur ist in einem kleinen Hügel begraben, um sie zu ballastieren, und das Haus befindet sich auf einem Lager oben auf dem Pfosten. Eine lange Pinne kann dann verwendet werden, um das ganze Haus auf dem Lager so zu drehen, dass es dem Wind zugewandt ist. Postmühlen haben mehrere Nachteile. Das Gewicht, das ein Müller sicher auf dem Pfosten sitzen kann, ist begrenzt, und das ständige Schwenken der Struktur führt zu einem hohen Verschleiß, der zu häufigen Ausfällen führt. Sie sind auch umständlich zu bedienen. Die Bodenbearbeiter waren manchmal dreißig, vierzig oder sogar fünfzig Fuß lang und, um genug zu liefern

Hebel, um das Haus zu drehen, verwendeten Müller häufig Pferde oder Ochsen, um die Pinne zu ziehen. Während die Postmühle eine effektive Lösung für die Stromversorgung war, bei der Wassermühlen keine Option waren, inspirierten ihre Nachteile mittelalterliche Mühlenbauer, nach einer besseren Lösung zu suchen.

Revolvermühlen. Ihre Lösung war die Revolvermühle, die wahrscheinlich zu Beginn des XNUMX. Jahrhunderts in Betrieb war. Die Basis der Revolvermühle ist fest auf dem Boden gebaut, und nur die Spitze ihres Turms dreht sich dem Wind zu. Um die Revolvermühle zu betreiben, erfanden mittelalterliche Techniker eine rotierende Zahnradbaugruppe, die dort angebracht werden kann, wo die Segelachse auf die Hauptantriebswelle trifft, glatte Lager, damit sich der Revolver leicht drehen kann, und selbsttätige Mechanismen, um die Segel ohne Anstrengung dem Wind zugewandt zu halten seitens des Müllers. Das technische Wissen, das für die Erstellung des Getriebesystems für die Vertikalmühle erforderlich ist, stammt aus früheren mittelalterlichen Erfindungen von Zahnrädern für Uhren, Winden und Wassermühlen. Lager waren seit der Antike eine der großen Einschränkungen von Maschinen. Wenn Sie den Turm auf kreisförmig angeordnete Räder stellen und auf einer Holzschiene (oder einer aus geschnittenem Stein, wenn der Turm aus Stein gebaut ist) fahren, kann er sich drehen. Dann bestand die Hauptschwierigkeit darin, sicherzustellen, dass die Oberseite der Mühle nicht bei starkem oder sogar mäßigem Wind abgeblasen wurde. Sein Gewicht löst dieses Problem bis zu einem gewissen Grad, ebenso wie die Neigung der Segelachse um einige Grad, damit der Schub von den Segeln leicht nach unten wirkt.

Verschleiß. Windmühlen unterliegen wie Wassermühlen einem Verschleiß. Die konstante Windkraft kann die Segel zerreißen oder eine Windmühle in ein oder zwei Saisons in Stücke reißen. Sturmwinde können eine Mühle an einem Tag ausschalten. Windmühlen waren jedoch leichter zu schützen als Wassermühlen. Wenn sich ein Sturm näherte, konnte der Müller die Segel von ihren Armen nehmen. Postmühlen waren anfälliger für Stürme als vertikale Mühlen. Als Mühlenbauer immer größere Windmühlen bauten, bauten sie ihre Türme oft eher aus Stein als aus Holz.