- Как сделать водяную мельницу в домашних условиях?
- Устройство и принцип работы водяной мельницы
- Типы водяных мельниц
- Выбор конструкции
- Колесо вращения
- Декоративный домик
- Размеры водяной мельницы
- Какие материалы и оборудование понадобятся?
- Подготовка участка
- Как создать искусственный поток?
- Этапы изготовления водяной мельницы
- Изготовление колеса
- Изготовление домика
- Пропитка деревянных элементов
- Монтаж
- Дизайн водяной мельницы
- Японский стиль
- Кантри
- Фахверк
- Полезные советы
- Водяные колёса в Древнем мире
Как сделать водяную мельницу в домашних условиях?
Если сделать водяную мельницу своими руками, можно сэкономить значительное количество денежных средств на создании ландшафтного дизайна. А ведь это не только декоративное украшение приусадебного участка, но и функциональная постройка, которую используют для хранения садового инвентаря и т. д.
Устройство и принцип работы водяной мельницы
Функционирует водяная мельница достаточно просто – вода вращает колесо, поступая в него и вытекая. То есть колесо имеет лопасти, насаживается на вал, вращается посредством водного потока, который обеспечивает крутящий момент, и передает энергию.
Мельницы бывают разных видов, но у всех есть неизменные элементы конструкции:
- колесо, оснащенное лопастями;
- желоб;
- шарниры и ось;
- опорный каркас;
- корпус (строение).
Типы водяных мельниц
Водяная мельница работает благодаря потоку воды, который может подаваться разными способами. От этого зависит тип конструкции, поэтому условно водяные мельницы подразделяются на 2 вида:
- Мельница, работающая от естественного потока воды. Например, через участок проходит ручей, который вращает лопастное колесо. Другие водоемы не подходят, так как в них нет быстрого течения. Но и в этом случае есть выход – можно установить электродвигатель, который искусственно создает крутящий момент.
- Мельница с насосом. В домашних или дачных условиях не всегда есть в наличии природный водоем, поэтому используется обычная помпа. Система предполагает расположение 2-х озерков на разных уровнях. Таким образом, сверху стекает вода, приводя в действие колесо, а снизу поднимается вверх при помощи насоса. Особенность – обеспечение правильного соотношения темпов перекачки и стекания воды, благодаря чему в обоих водоемах количество воды одинаковое.
Выбор конструкции
В последние годы водяные мельницы устанавливаются в качестве декоративного элемента, но моделей конструкции настолько много, что порой трудно остановить выбор на одной.
В этом случае нужно руководствоваться стилем ландшафтного дизайна, рельефностью участка, материальными возможностями, наличием или отсутствием водоема, личными предпочтениями. Но есть во всех мельницах два важных элемента, которые изготавливаются по-разному.
Колесо вращения
В зависимости от вышеуказанных показателей колесо изготавливают из таких материалов:
Декоративный домик
Домик для водяной мельницы устанавливается в тех случаях, когда нужно создать декоративный эффект, разместить внутри механизмы (чтобы колесо выступало в роли генератора). Постройка может иметь разные размеры и внешний вид, но изготавливается обычно из дерева, кирпича, пеноблоков. Особенность – колесо крепится к стене домика.
Размеры водяной мельницы
Определяющий фактор для выбора размера конструкции – водный поток. Немаловажно учитывать стилистику участка, растительность, другие сооружения – чтобы всё смотрелось соответственно. Но и сама мельница должна быть гармоничной и устойчивой, поэтому при строительстве опираются на примерные величины:
- окружающая площадь – 1 кв. м;
- высота конструкции – 140-160 см;
- размах лопастей – 120 см;
- радиус шестиугольного основания – 20 см;
- высота оси вращения – 1 м.
Какие материалы и оборудование понадобятся?
Для примера изготовления водяной мельницы можно взять самый упрощенный и недорогостоящий вариант – деревянный домик и фанерное колесо.
Необходимое оборудование и инструментарий:
- дрель со свёрлами;
- молоток;
- рулетка измерительная;
- шуруповерт (заменяется отвертками крестообразными и прямыми);
- линейка-угольник;
- маркер (ручка, карандаш);
- циркуль;
- лобзик;
- пила;
- наждачная бумага или шлифовальная машинка;
- линейка прямая;
- крепежный материал – саморезы, шурупы, гвозди, шайбы, болты и подобное.
Требуемые материалы:
- деревянные бруски для домика и колеса;
- рейки из древесины для соединения крыши и стен;
- фанерный лист для крыши и колеса;
- стальной резьбовой стержень, втулки, трубка из алюминия;
- шланг, прикрепляемый к желобу;
- клей по дереву;
- лакокрасящие средства – лак, эмаль и т. д.;
- обшивочное сырье;
- декор – камни, плитка, двери, окна и пр.
Подготовка участка
Первое, что надо сделать, – выбрать место для обустройства пруда с мельницей. Обратите внимание на следующие аспекты:
- Не устраивайте искусственный водоем около растительности, которая не переносит повышенную влажность.
- Избегайте скопления деревьев, кустарников, так как они затмят мельницу.
- Участок должен хорошо проветриваться.
Если с местом определились, очистите его от всяких насаждений и корней, мусора, сухих листьев, разровняйте поверхность.
Как создать искусственный поток?
Если нет природного источника воды, не страшно, потому что можно создать искусственный поток самостоятельно. Способы и особенности устройства:
- Сделайте желоб, в который будет поступать вода из водопровода или во время дождей. Над ним вмонтируйте колесо мельницы.
- Используйте рельефные участки территории, благодаря чему создается настоящая альпийская горка с эффектом падающего потока воды. Для этого установите желоб над колесом, по которому будет стекать вода в водосборник.
- Альпийскую горку можно сделать и искусственную – достаточно протянуть шланг, задекорировать его камнями и установить так, чтобы создался вид подземного бьющего ключа.
- Для подачи воды используется водопроводный кран или насос, установленный в скважину, колодец или естественный водоем.
Таким образом, вода может подаваться сверху, вращая своим потоком колесо, или снизу. Во втором случае необходимы специальные механизмы, создающие течение в воде.
Этапы изготовления водяной мельницы
Любое строительство начинается с создания схем, чертежей, эскизов. Поэтому запаситесь карандашами и линейками, задействуйте собственную фантазию, представив, как будет выглядеть «творение» после изготовления. Продумывайте каждую мелочь, рассчитывайте все размеры. А если не получается сделать это самостоятельно, доверьтесь профессионалам.
Изготовление колеса
Мельничное колесо – важнейшая часть данного сооружения. Чтобы его изготовить, не нужно обладать богатым опытом или профессиональными навыками, достаточно руководствоваться инструкцией.
Вариант № 1 – из фанерных листов:
- вырежьте 2 круга одинакового диаметра;
в центре каждого сделайте осевое отверстие;
внутри окружностей установите металлический стержень.
Теперь соберите все элементы крепежным материалом и клеем.
Вариант № 2 – из досок:
- выпилите 2 шестигранных круга, в которых нужно сделать отверстия для установки осевой трубы;
нарежьте лопасти и элементы для колеса, которые склеиваются клеем;
лопасти прикрепите к оси;
Изготовление домика
Домик может иметь совершенно разную конфигурацию и форму. Для него применяются доски, деревянные бруски, фанерные листы, рейки. Какой бы вариант вы не выбрали, принцип постройки един:
- установить основание из дерева, плитки и т. д.;
- собрать элементы корпуса, соединяя их клеем или крепежными материалами;
- обшить каркас рейками;
- вмонтировать крышу, покрыть её кровлей.
Более подробная инструкция представлена в нашем видео – стандартная конструкция декоративной мельницы, которая работает от порыва ветра. Но если с боковой части установить водяное колесо, то конструкция перевоплощается в универсальную. Азы строительства домика:
Пропитка деревянных элементов
Чтобы деревянные элементы дольше служили, их в обязательном порядке обрабатывают. В качестве пропитки используются такие средства, как Белинка, Сенеж и другие.
Наносить защитные составы надо минимум в 4 слоя, так как из-за частого контакта с водой образовывается плесень, развивается грибок, в результате чего древесина гниет.
Монтаж
После изготовления домика и колеса с лопастями, необходимо собрать все составляющие воедино. Монтаж осуществляется поэтапно:
- Сначала установите скрепляющий механизм колеса к постройке. Для этого просверлите в домике отверстие, вставьте в него ось с распорной втулкой. Если колесо имеет трубу, она служит одновременно втулкой и креплением отверстия.
Дизайн водяной мельницы
Стилей дизайна в современном мире для разных построек существует множество, но мельницы обычно выполняются в 3-х целевых решениях – кантри, Япония, фахверк. Каждый дизайн имеет свои особенности и тонкости.
Японский стиль
Данная стилистика отличается простотой, минимализмом и естественностью, поэтому вокруг мельницы необходимо уложить камни, домик декорировать бамбуком или тростником. Обязательно присутствуют декоративные карликовые растения, галька, песок. Некоторые дизайнеры предлагают для японского стиля изготавливать домик из камня в виде башни.
Кантри
Это самый распространенный дизайн в деревенском стиле. Изготавливается мельница исключительно из древесины, покрывается лаком. Для домика можно использовать ветки (необработанные), бревна и подобное. Отлично вписываются в кантри каменные элементы, рядом стоящие колодцы, состаренные мостики, тележки, цветы, декоративные деревянные фигурки.
Фахверк
Это малознакомый, но уже популярный стиль, отличающийся современностью, поэтому для крыши домика целесообразно использовать металлочерепицу.
Сам дом выполняется в светлых тонах. Но рейки, которыми он оббит, могут иметь коричневый оттенок. В идеале поверхность постройки разбивается на треугольники, прямоугольники, квадраты. Рядом с мельницей красиво смотрится скамейка, клумба.
Полезные советы
Что советуют «бывалые»:
- Использовать водяную мельницу можно для выработки электричества при подсветке бассейна и прочих элементов. Для этого колеса раскручиваются при помощи ротора электрогенератора.
- Размеры мельниц подбирайте, исходя из мощности потока воды.
- Обрабатывайте металлические элементы антикоррозийными средствами, например, ортофосфорной кислотой.
- Если необходимо сделать выемку под шестиугольник, то её вырезают под углом в 60 градусов.
- Для нормальной работы мельницы лопасти должны иметь идеально одинаковые размеры, поэтому сначала вырежьте шаблон, а потом по нему и детали.
- Довольно часто на приусадебных участках прокапывают норы кроты. Чтобы этого избежать, во время строительства домика изготовьте ножки, которые вкопайте в грунт на глубину 20 см. Так при вращении колеса создается вибрация, отпугивающая грызунов.
Если вы решились построить водяную мельницу самостоятельно, обязательно разработайте подробную схему, внимательно изучите собственный участок и установите сооружение в наиболее выигрышных местах. Используйте мельницу не только как элемент декора, но и в качестве хранилища, отдыхайте возле неё и наслаждайтесь необычными звуками текущей воды.
Источник
Водяные колёса в Древнем мире
Воду можно использовать как источник энергии с помощью различных приспособлений, но наиболее распространённым является устройство, представляющее собой колесо с лопастями или черпаками. Такое колесо можно устанавливать горизонтально или вертикально.
В эпоху Древнего мира использовали и горизонтальные, и вертикальные водяные колеса, но ни те, ни другие не получили широкого распространения. Например, в книге «De architectura» (I в. до н. э.) римский архитектор Марк Витрувий Поллио дал описание водяного (подливного) колеса как редко используемого технического устройства. Вообще в древних документах упоминания об использовании энергии воды приводятся очень редко. В это время инженеры использовали вращательное движение водяного колеса в двух целях – для помола зерна и в качестве черпаковых подъёмников воды – норий. Арабское «наора» (араб. ريعاونلا ), от которого затем произошло испанское нориа (noria), собственно и означает «подливное водяное колесо».
В качестве водоподъёмных устройств водяные колёса получили широкое распространение в первую очередь на Ближнем Востоке в эллинистическую эпоху, к которой относится самое раннее упоминание о них в техническом трактате «Pneumatica» греческого «инженера» Филона Византийского (около 280–220 гг. до н. э.). Речь в трактате идёт о механизме осушения доков Александрии. Римляне применяли колёса для откачки воды из шахт. Например, в испанских медных рудниках Рио Тинто вода откачивалась с горизонта –24 м системой из 16 норий.
Дренажная система рудников Рио Тинто
В нориях передаточные механизмы не применялись. В первых водяных мельницах шестерни также не использовались: небольшое горизонтальное колесо с лопастями укреплялось на нижнем конце вертикального вала, а верхний конец вала соединялся непосредственно с жерновом. В последствии в мукомольных мельницах использовалась ортогональная передача.
Шестерни, установленные на оси колеса, позволяли передать вращательное движение из вертикальной плоскости в горизонтальную и сообщить вращение жерновам. Использование коленчатого вала и шатуна для организации возвратно-поступательного движения впервые было применено римлянами на лесопилке в малоазиатском г. Иераполисе (территория современной Турции).
Водяные колёса могут вращаться либо в горизонтальной плоскости на вертикальной оси, либо в вертикальной плоскости на горизонтальной оси. Горизонтально вращающиеся колёса – предшественники гидравлических турбин – часто называли скандинавскими мельницами. Постройка мельниц такого типа обходилась недорого, но они были маломощными (менее 1 л. с.), а коэффициент их полезного действия (КПД) составлял всего 5–15 %, поэтому скандинавские мельницы не получили широкого распространения и применялись только для помола зерна.
Водяные колеса различных конструкций: а – горизонтальное; б – подливное; в – верхнебойное
Ранние вертикальные колёса были подливного типа, они приводились в движение потоком воды снизу. Достоинство подливных колёс – простота изготовления и установки. Подливные колёса имели на ободе плоские закругленные лопасти и могли работать почти в любых обильных потоках с умеренной скоростью воды, но наиболее эффективны они были в узких протоках. Эти вертикальные колёса были в 3–5 раз мощнее горизонтальных, а их КПД достигал 30 %.
Водяная мукомольная мельница с горизонтальным колесом. I в.
В конструкции верхнебойных колёс вода падала сверху в черпаки, приделанные к ободу колеса. В этом случае колесо приводилось в движение не столько за счет удара воды, сколько под действием силы тяжести. Внизу вода выливалась из черпаков, они поднимались вверх, вновь наполнялись водой, и процесс повторялся. Строительство верхнебойных колёс обходилось дороже, чем подливных или горизонтального типа, поскольку для них требовался большой напор воды, для создания которого необходимо было сооружать плотины, запруды и поднимать уровень русла водного канала. В наиболее благоприятных условиях – на мелководье при высоте падения воды от 3 до 12 м – вертикальные колеса имели коэффициент полезного действия 50–70 %, а их мощность в зависимости от условий работы составляла от 2 до 40 л. с.
Источник
