DEFINICJA I FUNKCJE WIATRAKÓW

Wiatrak to budowla ze skrzydłami poruszanymi siłą wiatru i napędzającymi urządzenia. Przeważnie był budowy drewnianej. Wiatrak przetwarzał energię wiatru na energię kinetyczną w ruchu obrotowym. Był maszyną przepływową i poprzednikiem turbiny wiatrowej. Wiatraki z pionową osią wynalezione w IX wieku we wschodniej Persji zaś wiatraki z poziomą osią pojawiły się pod koniec XII wieku w Anglii i Holandii.

Wiatraki pełniły różnorakie funkcji. Wiatraki zbożowe, które napędzały koła młyńskie mieliły zboża, wiatraki odwadniające napędzały mechanizmy czerpakowe. Były wiatraki, które mieliły i mieszały pigmenty, wiatraki, które rozdrabniały skały na kruszywa, a także wiatraki, które plotły sznury konopne, wyciskały olej, mieliły tytoń, drewno (na papier), kakao, kawę lub gorczycę (na musztardę).

TYPY WIATRAKÓW WEDŁUG KONSTRUKCJI

W zasadzie można wyróżnić trzy główne typy wiatraków wg konstrukcji: koźlak, holender i wiatrak turbinowy. Dalsze trzy typy to wiatraki zbliżone do wiatraku typu koźlak lub stanowiące jego rozwinięcie: paltrak, wiatrak polderowy i wiatrak sokólski.

1. Wiatrak typu koźlak (wiatrak kozłowy).

Nazwa typu pochodzi od kozła, czyli specjalnej podstawy, na której spoczywał cały korpus budowli. Kozioł stanowił usztywnienie tarczy nośnej z użyciem tzw. kozłów, czyli czterech zastrzałów, wczepionych w krzyżulce podwaliny (przyczesi), podtrzymującą słup stanowiący pionową oś (tzw. sztember) przechodzącą przez środek ciężkości młyna; nastawianie wirnika do kierunku wiatru wykonywane było ręcznie za pomocą umocowanej do niego belki o odpowiedniej długości, wokół której obracano całą konstrukcję wiatraka wraz z mechanizmem po to, aby jego śmiga (skrzydła napędowe) mogły przyjąć odpowiednie położenie w stosunku do napędzającego je wiatru.

Do XIX wieku koźlaki wyłącznie były drewniane z zewnątrz pokryty gontem, później stosowano konstrukcje murowane z cegły lub kamienia, a nawet betonu. Podparty był na jednym słupie utrzymywanym przez kozioł. Koźlak posiadał trzy kondygnacje: kondygnacja dolna była wyłączona z użytkowania, zajęta przez konstrukcję kozła, zaś na drugiej i trzeciej kondygnacji odbywała się produkcja mąki. Mechanizm mielący zboże, a więc złożenie kamieni młyńskich, znajdował się na trzeciej kondygnacji. Napęd urządzeń młyńskich odbywał się za pomocą drewnianego wału skrzydłowego i osadzonego na nim koła pałecznego, którego średnica dochodziła do 4 m. Wszystkie mechanizmy i przekładnie wykonane były z elementów drewnianych połączonych ze sobą bez użycia stali. Dach koźlaka był dwuspadowy ze ściętym naczółkiem od strony śmiga. Dodatkowo zawieszony był nad wejściem w pierwszej kondygnacji i nad drzwiami przyjęciowymi drugiej kondygnacji.

Do obracania koźlaka służył drąg drewniany długości 8–9 metrów (tzw. łogon lub dyszel) przytwierdzony jednym końcem do belek izbicowych wewnątrz wiatraka, drugim oparty na odpowiedniej podpórce. Na jego zewnętrznym końcu znajdował się łańcuch przyczepiony do kołowrotu. Kiedy łogon zbliżał się do kołowrotu, przerywano nastawianie, odwijano łańcuch i przenoszono kołowrót na wcześniej przygotowane stanowiska, mogące utrzymać kołowrót w miejscu podczas pracy. Czasami zamiast kołowrotu używano koni. Skrzydła napędzane siłą wiatru najczęściej poruszały urządzenia do przemiału zbóż na mąkę. Regulację prędkości obrotowej uzyskiwano zdejmując (aby zmniejszyć prędkość) lub dokładając (aby zwiększyć prędkość) klepki na skrzydłach. Koźlak był w stanie w ciągu od 120 do 150 wietrznych dni roku zmielić od 60 do 90 ton ziarna.

2. Wiatrak typu holender (wiatrak holenderski, wiatrak wieżowy).

Holender to typ wiatraka z charakterystycznym nieruchomym masywnym korpusem (zwykle murowanym, na planie koła lub wieloboku), na którym była umocowana obracana na łożysku głowica (czapa), przez którą przechodził wał z głównym kołem napędowym i ze śmigami (skrzydłami napędowymi). Zdolność obrotu czapy o 360º pozwalała na ustawianie powierzchni skrzydeł prostopadle do kierunku wiatru. Na przeciwległej w stosunku do dużych skrzydeł stronie czapy mieścił się wiatraczek, który reagował na zmiany kierunku wiejącego wiatru i za pomocą przekładni palecznych (zębatych wykonanych z drewna) przekazywał te zmiany, obracając samoczynnie ustawienie czapy wraz z dużymi skrzydłami w stosunku do wiatru. Czapa poruszała się na żeliwnych rolkach przetaczających się po żeliwnym pierścieniu umocowanym na nieruchomej części wiatraka.

Wnętrze holendra było przestronne i posiadało duża powierzchnie użytkową, zaś liczba kondygnacji wahała się między trzy a pięć. Skrzydła osadzone były na poziomym wale skrzydłowym zamocowanym w przestrzeni dachu. Ruch obrotowy tego wału przenoszony był przez koło paleczne na ruch obrotowy pionowego wału przechodzacego przez wszystkie kondygnacje. Pionowy wał obrotowy umieszczony w centralnym punkcie wiatraka umożliwiał dowolne umieszczanie maszyn na różnych kondygnacjach. Niektóre wiatraki posiadały całkowicie zautomatyzowany proces przemiału: wyposażane były w dodatkowe wirniki (prostopadłe do skrzydeł głównych) umożliwiające automatyczne ustawianie skrzydeł do kierunku wiatru, skrzydła były czasami wyposażane w specjalne żaluzje, które zmieniały swoje położenie w zależności od prędkości wiatru.

3. Wiatrak typu paltrak (wiatrak rolkowy).

Paltrak to typ wiatraka zbliżony do wiatraka typu koźlak, lecz w różnych elementach konstrukcyjnych solidniejszy, w którym zasadniczą częścią są obracane wiatrem śmigi (skrzydła napędowe), poruszające urządzenia do mielenia ziarna. Z uwagi na to, że płaszczyzna obrotu znajdowała się nieco powyżej terenu, to wiatrak obracany był w całości wraz z maszynami na kierunek wiatru. Było to możliwe dzięki osadzeniu korpusu paltraka na specjalnych metalowych rolkach, które toczyły się po okrągłym torze jezdnym. Paltrak oprócz osi obrotu dodatkowo opierał się na podłożu całym swoim obwodem, wpuszczonym we wzmocnione żeliwem zagłębienie fundamentu. W nowszych mechanizmach zamiast dyszla i konia (tak jak u koźlaka) do obracania stosowano dodatkowy mechanizm wiatrowy umieszczony po przeciwnej stronie skrzydła roboczego.

Bryłę stanowił ścięty ostrosłup na planie prostokąta w proporcjach zbliżonego do kwadratu z trzema kondygnacjami. Układ wnętrza przypominał wnętrze koźlaka lub holendra z pionowym wałem przechodzącym przez wszystkie kondygnacje. Dach był dwuspadowy z naczółkiem od strony skrzydeł.

4. Wiatrak polderowy.

Wiatrak polderowy to rozwinięcie wiatraka typu koźlak zwykle sytuowanego na grobli, który był używany do przepompowywania wody z niższego poziomu na wyższy w celu osuszania polderu. Większość mechaniki znajdowała się u podstawy wiatraka, która była zamkniętym pomieszczeniem z drewnianymi lub kamiennymi ścianami. Głównym mechanizmem był dębowy pusty cylinder przez który przechodził pionowy główny wał napędowy.

5. Wiatrak sokólski.

Wiatrak sokólski to typ wiatraku konstrukcją budynku i mechanizmów wewnętrznych zbliżony do koźlaka. Ich cechą charakterystyczną były kamienne fundamenty w kształcie ściętego stołka, stanowiące ich podstawę. Stołek ten zwany kopcem, wykonany z polnych kamieni i cementowo-wapiennej zaprawy, pełnił funkcję podpory obrotowej młyna. W jego osi wmurowany był słup, zwany sztembrem, na którym wspierała się budowla sięgająca drugiego piętra.

6. Wiatrak turbinowy.

Wiatrak turbinowy to typ nieruchomego budynku posadowionego na stałe, posiadający koło wiatrowe lub turbinę osadzoną na niewysokim maszcie ustawianym do kierunku wiatru. Drewniany budynek z dwuspadowym dachem mierzył do kilku metrów kwadratowych powierzchni.

B.W.