Vjetrenjača: kako vjetar pokreće mlinsko kamenje

Krila vjetrenjače po dužini su blago uvijena, pa ih vjetar koji u njih puše sprijeda ne gura unatrag, nego ih stalno okreće na istu stranu. Krila se okreću zajedno s vratilom na koje su pričvršćena. Veliki zupčanik na tom vratilu okreće manji kotač na okomitom vratilu, a ono vodi gibanje dolje kroz mlin sve do mlinskog kamenja.

Mlinsko kamenje leži jedno na drugom. Donji kamen miruje, gornji se okreće iznad njega, a zrno koje pada u otvor u njegovu središtu melje se u brašno u uskom procjepu između njih. Sve to radi samo kad krila stoje licem prema vjetru. Zato se kod starijih vjetrenjača okretala cijela vjetrenjača, a kod kasnijih samo krov s krilima.

Kako vjetar okreće krila i kako gibanje stiže do kamenja

Krilo vjetrenjače drvena je rešetka na koju je mlinar napinjao platno za jedra, dakle čvrstu tkaninu. Većina vjetrenjača ima četiri krila. Rešetka je duž krila blago uvijena, pa vjetar koso pritišće platno i krilo uvijek uzmiče u istom smjeru. Gledano sprijeda, krila nizozemskih vjetrenjača okreću se suprotno od smjera kazaljke na satu.

Snagu vjetrenjače mlinar je podešavao time koliko je platna razvukao. Uz slab vjetar napeo bi ga preko cijele rešetke, uz jak bi ga djelomično smotao, a vjetrenjaču je pritom morao zaustaviti. Od kraja 18. stoljeća u Britaniji su nastajala krila sa zaklopkama koja su se sama prilagođavala snazi vjetra, na primjer krila Williama Cubitta iz 1807. godine.

Od krila gibanje ide kroz mlin u nekoliko koraka:

1. Vratilo krila. Krila su pričvršćena na gotovo vodoravno vratilo u glavi vjetrenjače. Kad se okreću krila, okreće se cijelo vratilo.
2. Kočni kotač. Na vratilu je veliki zupčanik sa zupcima na boku. Zove se kočni jer je oko njegova oboda kočnica: kad ju je mlinar pritegnuo, kotač i krila usporili su ili se zaustavili.
3. Okomito vratilo. Zupci kočnog kotača zahvaćaju manji kotač na okomitom vratilu. Taj par kotača pretvara okretanje oko vodoravne osi u okretanje oko okomite osi, a okomito vratilo vodi gibanje dolje kroz katove mlina.
4. Kotač za kamenje. Niže na okomitom vratilu nalazi se još jedan veliki zupčanik. On zahvaća male zupčanike, od kojih svaki pokreće jedan par mlinskog kamenja. Mali zupčanik mogao se izvući iz zahvata, pa je jedan par kamenja mogao mirovati dok su ostali mljeli.
5. Mlinsko kamenje. Gornji kamen okreće se iznad donjeg, koji se ne miče. Gornji kamen može težiti i više od tone i upravo njegova težina pomaže samljeti zrno.

U manjim vjetrenjačama, gdje je cijeli uređaj bio u jednoj okretnoj drvenoj kućici, kotač na vratilu krila pokretao je kamenje i izravno, bez dugog okomitog vratila. Načelo je isto: zupčanici prenose okretanje krila na okretanje kamena.

Zrno pada odozgo u otvor u središtu gornjeg kamena i dospijeva između kamenja. U njihove plohe uklesani su žljebovi koji pri okretanju sijeku i melju zrno te guraju brašno prema rubu, gdje izlazi iz kamenja. Kamenje se pritom ne smije dodirivati. Procjep između njih mlinar je podešavao tako da je gornji kamen malo podignuo ili spustio: što je procjep manji, to je brašno finije.

Zašto se vjetrenjača mora okrenuti prema vjetru

Krila daju najviše snage kad stoje okomito na vjetar, licem prema njemu. Kad se vjetar okrene i puše sa strane, krila ga hvataju manje i vjetrenjača gubi snagu. U sjeverozapadnoj Europi, gdje vjetar često mijenja smjer, zato je svaka vjetrenjača morala imati mogućnost okrenuti krila za vjetrom.

Prve europske vjetrenjače s krilima koja se okreću u okomitoj ravnini pojavile su se u 12. stoljeću na sjeveru Francuske, u Flandriji i u istočnoj Engleskoj. Najstariji sigurni spomen potječe iz engleskog Yorkshirea iz 1185. godine. Prvi tip bila je vjetrenjača na stupu, a krajem 13. stoljeća pridružila joj se vjetrenjača s čvrstim tornjem. Oba tipa okretanje rješavaju drukčije:

Toranj nizozemske vjetrenjače ne mora se okretati, pa je mogao biti viši, a krila dulja. Duga krila na visini hvataju više vjetra i vjetrenjača radi i uz slabiji povjetarac.

Godine 1745. engleski kovač Edmund Lee patentirao je vjetreno kolo. To je mali vjetreni kotač straga na krovu, postavljen okomito na velika krila. Dok vjetar puše na vjetrenjaču sa strane, kolo se okreće i preko zupčanika polako okreće krov. Zaustavlja se tek kad stoji usporedno s vjetrom, a tada su velika krila točno prema vjetru. Vjetrena kola proširila su se uglavnom u Engleskoj, Danskoj i Njemačkoj, drugdje su ostala rijetka.

Oba tipa vjetrenjača stajala su i u Slovačkoj. U Holíču bakrorez iz 1801. godine prikazuje drvenu vjetrenjaču njemačkog tipa koja se cijela okretala na hrastovu stupu s pomoću ruda. Kasnije su ondje sagradili kamenu trokatnu vjetrenjaču nizozemskog tipa, koja potječe iz 1880-ih. Do 1926. imala je okretni stožasti krov s krilima, a zatim ju je zamijenila kupola od opeke. To je jedina sačuvana vjetrenjača u Slovačkoj.

Zašto su vjetrenjače gotovo nestale iz krajolika

Vjetrenjače nisu nestale odjednom i nije ih istisnuo jedan izum. U 19. stoljeću u Europi ih se još uvijek mnogo gradilo. O njima su odlučili novi načini mljevenja i novi motori koji su mogli raditi bez obzira na vjetar.

U drugoj polovini 19. stoljeća nastajali su veliki mlinovi na parni pogon. Umjesto kamenja u njima su zrno mljeli metalni valjci u mnogo uzastopnih koraka. Takvo mljevenje odgovaralo je tvrdoj uvoznoj pšenici i davalo je više finog bijelog brašna, za kojim je rasla potražnja. Veliki mlinovi gradili su se uz luke i plovne putove, kamo je žito stizalo brodom.

Mali mlinovi za žito, koji su mljeli za okolna sela, izdržali su dulje. U Nizozemskoj im skupi parni strojevi dugo nisu mogli konkurirati. Počeli su nestajati uglavnom kad su došli motori s unutarnjim izgaranjem i elektromotori, u prvim desetljećima 20. stoljeća. Od početka 1880-ih do 1923. ondje je nestalo gotovo 30 % vjetrenjača.

Sličnu sudbinu imala je i vjetrenjača u Holíču: u njoj se prestalo mljeti nakon Prvoga svjetskog rata, a zatim je dugo propadala. Danas je nacionalni kulturni spomenik.

Na što obratiti pozornost na modelu vjetrenjače

Model vjetrenjače prikazuje iste dijelove kao prava vjetrenjača, često pojednostavnjeno. Koje od njih tvoj model ima i koji se miču, saznat ćeš iz njegovih uputa i slika. Pri razgledavanju usredotoči se na ova mjesta:

• Tip vjetrenjače. Pogledaj stoji li model na stupu i okreće li se cijeli ili ima čvrsti toranj i okretni krov. Kod vjetrenjače s tornjem straga na krovu potraži rudo ili vjetreno kolo.
• Krila. Prebroji ih i uoči imaju li rešetku kao prava krila, na koju se napinjalo platno. Pogledaj ih sa strane: ako su lopatice jedna prema drugoj blago koso, vidiš isto uvijanje koje krila na vjetru okreće.
• Mjesto gdje se mijenja smjer okretanja. Pronađi mjesto gdje vratilo krila ulazi u glavu vjetrenjače. Ako model prikazuje prijenos, ondje su dva zupčanika čije osi zatvaraju pravi kut. Tu se vodoravno okretanje mijenja u okomito, kao kod kočnog kotača prave vjetrenjače.
• Okomito vratilo i kamenje. Pogledaj vodi li okomito vratilo dolje kroz toranj i naznačuje li model mlinsko kamenje. Usporedi koliko zupčanika stoji između krila i kamenja.
• Pogon. Na modelu gibanje obično ne nastaje na vjetru, nego primjerice u napetoj gumici ili pri okretanju ručke. U uputama provjeri kojim kotačem gibanje ulazi u mehanizam. Kod prave vjetrenjače snaga je išla od krila prema kamenju, kod modela može ići obrnuto, od pogona prema krilima.

Gotov model možeš izložiti i s krilima u položaju kojim su nizozemski mlinari slali poruke okolici. Krila u obliku križa kao znak plus značila su da vjetrenjača samo kratko odmara i da će mlinar uskoro nastaviti. Krila u obliku slova X značila su dulji odmor. Krilima su se najavljivale i radost i žalost, no točan položaj razlikuje se od kraja do kraja.

Ako se krila ili zupčanici na gotovom modelu teško okreću ili zapinju, postupak traženja trenja naći ćeš u članku Mehanizam se zaglavljuje: kako pronaći trenje i ukloniti ga.

Ako želiš te dijelove razgledati na vlastitom modelu, možeš posegnuti za drvenim modelom Vjetrenjača Eco Wood Art. Prema opisu u trgovini ima 227 dijelova koji se uklapaju bez ljepila, krila se nakon sastavljanja okreću zahvaljujući pogonu s gumicom, a otvorena konstrukcija tornja omogućuje pogled u mehanizam. Vjetrenjača Eco Wood Art je prema podacima u trgovini namijenjen za dob od 14 godina.

Česta pitanja