Potenza per la tecnologia: il vento

Mulini a vento. Gli europei medievali che non vivevano vicino a fiumi o torrenti in grado di girare ruote idrauliche sfruttarono il vento per alimentare i loro mulini. Nei Paesi Bassi, ad esempio, l'elevazione media è di pochi piedi sopra il livello del mare (e molte aree in cui è stata bonificata la terra sono effettivamente al livello medio del mare, cioè al di sotto dei livelli di mareggiate). Sebbene l'acqua sia abbondante lì, non è adatta per alimentare i mulini. Tuttavia, hanno venti costanti provenienti dal Mare del Nord e il mulino a vento è diventato il loro principale mezzo di alimentazione. I mulini a vento iniziarono ad apparire in Europa durante gli anni 1180 e sembrano provenire dall'Asia Minore. I primi mulini a vento conosciuti erano mulini orizzontali utilizzati dalla metà del X secolo in Anatolia, una regione alta e arida nella moderna Turchia, che, come i Paesi Bassi, ha poco potenziale di energia idrica, ma una grande quantità di vento.

Mulini a vento orizzontali. Esistono due tipi di mulini a vento, orizzontali e verticali. Il mulino a vento orizzontale può essere stato modellato sul mulino ad acqua orizzontale, poiché entrambi utilizzano un unico albero verticale che è direttamente collegato alla macina. Il mulino a vento orizzontale funziona in modo molto simile all'elica sopra il berretto di un bambino o una girandola girata su un lato. Anche come una ruota idraulica orizzontale, questo tipo di mulino a vento tende ad essere di dimensioni e potenza modeste.

Mulini a vento verticali. I mulini a vento verticali sono molto più grandi e più potenti dei mulini a vento orizzontali ed erano più comuni in tutta Europa. Un mulino a vento verticale ha diverse pale, o vele, montate su un albero orizzontale e poste su un'alta torre, dove potrebbero girare nel vento. Le vele a volte erano fatte di legno, ma spesso erano di stoffa, spesso di forma triangolare che era efficiente nel prendere il vento. L'ingranaggio collegava l'asse principale alla macina, che di solito veniva posta al secondo piano della torre, in modo che la farina macinata potesse cadere al piano inferiore, dove veniva setacciata e insaccata.

La cattura del vento. C'è una variabile nell'energia eolica che non esiste nell'energia idrica. A differenza di un fiume, che scorre sempre nella stessa direzione, il vento può soffiare in molte direzioni. In molti luoghi la direzione del vento cambia di giorno in giorno e di stagione in stagione. Un mulino a vento orizzontale può essere alimentato da venti provenienti da qualsiasi direzione, ma un mulino verticale deve essere rivolto direttamente, o quasi direttamente, al vento. Pertanto, i mulini hanno bisogno di un modo per trasformare i mulini a vento verticali in vento. Lo spostamento di un intero edificio era una sfida per gli europei medievali ei loro tentativi di risolvere il problema aumentarono notevolmente la loro struttura con la progettazione delle macchine, specialmente nelle aree di ingranaggi e meccanismi di autoregolazione, o automatizzati.

Post mulini. La prima soluzione fu il mulino a posta, che era in uso dall'ultimo terzo del XII secolo. Una piccola casa di legno che contiene la macina e ha le vele attaccate alla punta del tetto è collocata in cima a un palo verticale che ha due travi incrociate attaccate alla sua base (molto simile a un vecchio supporto per albero di Natale) e montanti collegando questi legni al centro del palo. Questa struttura è sepolta in un piccolo tumulo per zavorrarla e la casa poggia su un supporto in cima al palo. Un lungo timone può quindi essere utilizzato per far ruotare l'intera casa sul cuscinetto in modo che sia rivolta verso il vento. I mulini post hanno diversi inconvenienti. Esiste un limite al peso che un mugnaio può posare in sicurezza sul palo e il costante perno della struttura crea una grande quantità di usura, causando frequenti guasti. Sono anche ingombranti da usare. Le motozappe a volte erano lunghe trenta, quaranta o anche cinquanta piedi e, per fornire abbastanza

facendo leva per girare la casa, i mugnai usavano spesso cavalli o buoi per tirare il timone. Mentre il mulino a posta era una soluzione efficace per fornire energia dove i mulini ad acqua non erano un'opzione, i suoi svantaggi hanno ispirato i mulini medievali a cercare una soluzione migliore.

Mulini a torretta. La loro soluzione fu il mulino a torretta, che probabilmente era in uso all'inizio del XIV secolo. La base del mulino a torretta è costruita solidamente sul terreno e solo la parte superiore della sua torre gira per affrontare il vento. Per azionare il mulino a torretta, i tecnici medievali hanno inventato un gruppo di ingranaggi rotanti da attaccare dove l'asse della vela incontra l'albero di trasmissione principale, cuscinetti lisci per consentire alla torretta di girare facilmente e meccanismi ad azione automatica per mantenere le vele rivolte verso il vento senza alcuno sforzo da parte del mugnaio. La conoscenza tecnica necessaria per creare il sistema di ingranaggi per il mulino verticale proveniva da precedenti invenzioni medievali di ingranaggi per cose come orologi, argani e mulini ad acqua. I cuscinetti erano stati uno dei grandi limiti dei macchinari sin dai tempi antichi. Posizionare la torretta su ruote disposte in cerchio e pedalare su una pista di legno (o di pietra da taglio se la torre è di pietra) le consente di girare. Quindi la difficoltà principale era assicurarsi che la parte superiore del mulino non venisse spazzata via con venti forti o anche moderati. Il suo peso risolve in una certa misura questo problema, così come l'inclinazione dell'asse della vela di alcuni gradi per fare in modo che la spinta delle vele agisca leggermente verso il basso.

Usura e strappi. Come per i mulini ad acqua, i mulini a vento sono soggetti a usura. La forza costante del vento può distruggere le vele o fare a pezzi un mulino a vento in una o due stagioni. I venti di burrasca possono mettere fuori uso un mulino in un giorno. I mulini a vento, tuttavia, erano più facili da proteggere dei mulini ad acqua. Se si avvicinava una tempesta, il mugnaio poteva togliere le vele dalle braccia. I mulini post erano più vulnerabili alle burrasche rispetto ai mulini verticali. Mentre i mulini costruivano mulini a vento sempre più grandi, spesso costruivano le loro torri di pietra piuttosto che di legno.