Wiatraki – arcydzieła drewnianej architektury przemysłowej

Źródło: Sergei Mikhailovich Prokudin-Gorskii Collection (Library of Congress)./ Wikipedia CCŹródło: Sergei Mikhailovich Prokudin-Gorskii Collection (Library of Congress)./ Wikipedia CC

Wiejska architektura drewniana to przede wszystkim włościańskie zagrody, kościółki, karczmy i nielicznie zachowane zabudowania dworskie. Możemy w nich podziwiać piękno formy, pomysłowość ciesielskich połączeń, zmyślność planów. Gdzieniegdzie stoją też jeszcze relikty budowli, których funkcjonalność była tak doskonała, że przez wieki nie wymagały żadnych innowacji. Mowa tu o wiatrakach niezwykłej drewnianej konstrukcji technicznej. 



Walczył z nimi Don Kichot, stanowiły inspirację dla malarzy, były dominantą krajobrazu wielu wsi, świadcząc o zamożności ludzi i urodzajności ziemi. Chociaż należały - obok młynów wodnych i kuźni - do zespołu zwykłych wiejskich obiektów przemysłowych, to jednak zawsze otaczał je pewien nimb tajemniczości, pobudzający wyobraźnię człowieka. Trudno się zresztą temu dziwić, gdyż wszelkie próby ujarzmienia tajemnych sił natury budziły zwykle lęk i obawę przed wymknięciem się ich spod kontroli. Opuszczone, stawały się w mniemaniu okolicznej ludności siedliskiem duchów, upiorów, nawet Złego. A później często odchodziły cicho, stopniowo, tracąc skrzydła, dachy, ściany... Aż na wzniesieniach pozostawały tylko upiorne szkielety, rysujące się na tle nieba. Potem słychać było jedynie szum wiatru...

Na ziemiach polskich wiatraki pojawiły się dość późno, dopiero na początku XIV wieku (młyny wodne pracowały już w połowie XII w.). Zachowane zapiski historyczne z tego okresu wspominają o ich istnieniu w Wielkopolsce i na Kujawach. W wieku XV następuje wyraźne rozpowszechnienie stosowania młynów wietrznych, o czym świadczą dokumenty mówiące o zezwoleniach na ich budowanie. Ich rozkwit trwał do XVIII wieku. Oczom zdumionych włościan objawiły się zatem dziwne, samotnie stojące drewniane konstrukcje w kształcie kilkunastometrowej wieży o prostokątnej lub kwadratowej podstawie, zwieńczona dwuspadowym dachem z naczółkiem w ścianie czołowej (wietrznej, przedniej) i nadwieszonym szczytem nad ścianą tylną. A już prawdziwym lękiem napawały biednych ludzi ogromne, obracające się z furkotem skrzydła oraz tajemniczy stukot dobiegający z wnętrza budowli. Lepiej więc było omijać owe dziwolągi z daleka, tym bardziej że dzieci ciekawskie a wszędobylskie oraz niektórzy śmiałkowie przekonać się już zdążyli o zabójczej sile uderzenia wirujących elementów wiatraka.

Gdy oswojono się z nową machiną, poznano jej budowę i doceniono zalety, dawne obawy zostały ukryte gdzieś w podświadomości. Utrwaleniu uległ natomiast pewnego rodzaju respekt dla młynarza - człowieka, który potrafi zapanować nad siłami naturalnymi i mechanicznymi.

Lokalizacja wiatraka uzależniona była oczywiście od warunków atmosferycznych panujących w danym miejscu (siła i kierunek wiatrów, liczba dni wietrznych) oraz od ukształtowania terenu. Tak więc stawiano je na wzniesieniach, z dala od zabudowań i ściany lasu, na możliwie dużej otwartej przestrzeni lub w pobliżu znacznych zbiorników wodnych. Na obszarach płaskich sypano sztuczne wzniesienia albo wznoszono kamienno-ceglane fundamenty, na których ustawiano wiatrak. Wszystkie te zabiegi miały na celu umożliwienie maksymalnego wykorzystania wiatru jako siły napędowej.

Młyny wietrzne starano się zwykle budować niezbyt daleko od głównych dróg. Wytyczano też i utwardzano dogodne dojazdy prowadzące od drogi do młyna, aby pojazdy konne przywożące ziarno i odwożące mąkę mogły swobodnie dojechać pod sam wiatrak.

Schemat budowy wewnętrznej koźlaka, rok 1762, źródło: Diderot et d'Alembert/ Wikipedia
Pierwsze znane u nas wiatraki, tzw. koźlaki (wiatraki kozłowe), cechowały się tym, że pod wiatr ustawiano cały budynek, który obracał się na odpowiedniej podstawie. Konstrukcja wiatraka kozłowego była stosowana bez większych zmian od XIV do XX wieku, a więc warto poznać tajemnice tak doskonałej struktury, która musiała przecież przenosić nie tylko obciążenia własne, ale również obciążenia statyczne i dynamiczne, generowane przez urządzenia mechaniczne pracujące wewnątrz młyna, a zwłaszcza przez potężny zespół napędowy w postaci wału ze skrzydłami (śmigłami).

Koźlak składa się z dwóch podstawowych części: nieruchomej i ruchomej, czyli obracalnej. Ze względu na pełnione funkcje, rozróżniamy w wiatraku trzy zasadnicze elementy konstrukcyjne, tj. dwa nośne (nieruchomą podstawę i ruchomą część produkcyjną) i jeden mechaniczny, obejmujący wszystkie urządzenia mechaniczne związane bezpośrednio z procesem przemiału zboża.

Część nieruchoma, zwana "kozłem" lub "stolcem" posadowiona jest zazwyczaj na płytkim fundamencie wykonanym z kamieni narzutowych lub z cegły. Konstrukcję stolca stanowią dwie krzyżujące się podwaliny (przycieś), ustawiony w miejscu ich skrzyżowania pionowy słup środkowy (sztember), cztery zastrzały (elementy ukośne) przenoszące obciążenia ze słupa na podwaliny (solidne połączenia zastrzałów z podwalinami wykonywano w znak piorunowy) oraz cztery szerokie, krótkie i płaskie elementy (jarzmo, siodło), na których umieszczona jest podstawa części ruchomej wiatraka. Jarzma te, połączone na czopy (wypusty), spoczywają na poziomych zakończeniach zastrzałów i obejmują z czterech stron słup środkowy, który powyżej jarzma ma przekrój wieloboczny lub kołowy i zakończony jest czopem. Elementy te zajmują przyziemie wiatraka, czyli jego pierwszą kondygnację.

Część obracalna młyna wietrznego posiada oś obrotu w postaci znanego nam już potężnego sztembra, przebiegającego przez przyziemie i drugą kondygnację budynku, czyli dolne pomieszczenie w części obracalnej. Elementami nośnymi są zaś dwie poziome belki równoległe (pojazdy) oraz belka nośna, zwana mącznicą. Na pojazdach, stanowiących niższą płaszczyznę nośną, opierają się dwie belki (naprożnice) ściany wietrznej i tylnej wiatraka. Od strony tylnej w pojazdach zamocowany jest również dyszel (łogon) o długości ok. 8 m, służący do obracania wiatraka. Oba pojazdy wystają poza lico ściany tylnej, tworząc podstawę dla ganku wejściowego na poziomie drugiej kondygnacji. Wyższą płaszczyznę stanowi spoczywająca na sztembrze masywna mącznica, która podtrzymuje wzmocniony strop górnej, czyli trzeciej kondygnacji z zespołem kamieni młyńskich.

Mącznica przenosi także obciążenia ze ścian, ponieważ oparte są na niej główne belki nośne ścian podłużnych (mączne rygle). W mącznych ryglach i naprożnicach zamocowane są z kolei cztery narożne słupy (narożniki), związane w górnej partii oczepem (belka pozioma), tworzącym zamknięty czworobok. Wszystkie te belki (poziomy element nośny o prostokątnym przekroju) i słupy (pionowy element nośny) stanowią szkielet ścian wiatraka. Podłużne belki oczepu (w ścianach bocznych) bywają zwykle wysunięte poza lico tylnej ściany, stanowiąc wspornik dla nadwieszonego szczytu dachu, a ponadto pełnią rolę płatwi (poziomy element dachu) podtrzymujących krokwie (ukośny element dachu). Poprzeczne belki (w ścianie przedniej i tylnej) są natomiast podporą dla wału napędowego, na którego końcu tkwią skrzydła wiatraka. 

I tak oto dotarliśmy do serca omawianej budowli, czyli do jego części produkcyjnej, która znajduje się na najwyższej - zwykle trzeciej - kondygnacji. Umieszczone tu są kamienie młyńskie z koszem zasypowym, a także jest tu miejsce na zajmujący przestrzeń poddasza wał skrzydłowy, zamieniający energię wiatru na pracę rozmaitych mechanizmów. Przede wszystkim osadzone na wale koło palczaste przenosi wraz z cywiem (małe koło ze szczeblinami poruszające kamień młyński) ruch obrotowy poziomego wału na pionową oś kamienia młyńskiego. Grubsza część wału (głowa) wystaje poza lico ściany przedniej. W owej głowie - wykonanej niekiedy z metalu - zamocowane są skrzydła. Cztery łopaty (śmigi) skrzydeł mają konstrukcję szkieletową, co umożliwia - poprzez nakładanie lub zdejmowanie płóciennych fartuchów - regulowanie siły parcia wiatru na śmigi. Tak więc w przypadku słabych powiewów zakrywano całą powierzchnię łopat, aby "złapć" więcej wiatru, a podczas wichury zdejmowano płachty, chroniąc skrzydła przed uszkodzeniem. W warunkach ekstremalnych zatrzymywano obrót skrzydeł, blokując koło palczaste. Obroty śmigieł kontrolowano też poprzez nakładanie na śmigi drewnianych klepek. Można było oczywiście regulować również szybkość obrotów kamienia młyńskiego.

Odpowiedniego ustawienia względem wiatru ruchomej części wiatraka ze skrzydłami dokonywano za pomocą wspomnianego wyżej łogona, czyli ukośnego dyszla, którego zewnętrzny odcinek wspiera się na odpowiedniej podpórce. Na końcu dyszla przytwierdzony jest łańcuch, który nawijano na pionowy kołowrót, powodując powolny obrót bryły budynku. Do dyszla zaprzęgano niekiedy także konie. 
"Holender" w Gogołowie, fot. Spoko3000/ Wikipedia CC

Omówione dotychczas wnętrze koźlaka, a więc przyziemie z kozłem (pierwsza kondygnacja) oraz dwie kondygnacje "robocze" w części obracalnej, obudowane są ścianami i przykryte dachem. Ściany składają się ze szkieletu i opierzenia z desek lub gontów. Obok opisanych już elementów nośnych szkieletu, wzmocniony on jest zazwyczaj dodatkowymi ryglami (element poziomy między słupami), zastrzałami i słupami środkowymi. Deski opierzenia ścian dwóch górnych kondygnacji dochodzą często niemal do samej ziemi, osłaniając konstrukcję kozła w przyziemiu. Dach pokryty jest gontem. A wszystko to podporządkowne zostało jednemu nadrzędnemu celowi, którym jest zapewnienie budowli pełnej stabilizacji.

Pomieszczenia wiatraka, o wysokości ok. 2,5 m, oświetlane były niegdyś jedynie światłem dziennym, docierającym do wnętrza przez niewielkie, prostokątne lub okrągłe otwory (widoki) w ścianach bocznych, które zamykano od wewnątrz okiennicami z desek. Później wprowadzono już oszklone okna. Ponadto, mroczne zakamarki rozświetlały słoneczne promienie, wpadające przez drzwi wejściowe, zbożowe i mączne, o których mowa będzie niżej.

Na tylnej ścianie znajdują się zewnętrzne schody jednobiegowe, wiodące na znany nam ganek, gdzie jest wejście na poziom drugiej kondygnacji. Na trzecią kondygnację prowadzą natomiast wewnętrzne schody jednobiegowe. Zazwyczaj obok drzwi wejściowych umieszczone są tzw. drzwi mączne, przez które worki z mąką wynoszono z wiatraka. Na poziomie trzeciej kondygnacji znajdują się zaś tzw. drzwi zbożowe, którymi do wnętrza młyna trafiały worki ze zbożem. Transportowano je na znaczną wysokość za pomocą liny zamocowanej w nadwieszonym szczycie ("wystawie") nad ścianą tylną. Pracę ułatwiały bloki (krążki, wielokrążki) i kołowrót.

Proces produkcyjny rozpoczynał się na trzeciej, kondygnacji. gdzie - jak pamiętamy - zainstalowano kamienie młyńskie i przyjmowano zboże w workach, a kończył na kondygnacji drugiej, przeznaczonej m.in. na czynności zdawczo-odbiorcze. Po przemiale, zboże wędrowało do cylindra, czyli pojemnika z przesiewaczem, a następnie, już w postaci mąki lub kaszy, gotowy produkt opuszczał wiatrak i był ładowany na podstawione wozy. 

Niemal każdy wiatrak posiadał swoją specyficzną "kronikę". Była nią znana nam mącznica. Na tej masywnej belce umieszczano datę budowy obiektu i na niej to właśnie budowniczowie ryli swoje inicjały. Tam też wypisywano godne zapamiętania daty oraz upamiętniano najważniejsze wydarzenia z dziejów młyna. Mącznicę zdobią ponadto stosowne sentencje religijne i rzeżbione ornamenty.

Tak oto prezentował się najbardziej rozpowszechniony w dawnej Polsce drewniany obiekt przemysłowy. Funkcjonalność, doskonałość formy oraz znakomite proporcje powodowały, że charakterystyczny kształt wiatraka był przez setki lat niepowtarzalnym i oryginalnym akcentem krajobrazu polskiej wsi, którego wyjątkowość podkreślał element ruchu, stanowiący swego rodzaju łącznik między dziełem człowieka, a siłami natury. Perfekcja projektu i wykonania przejawiała się w tym, że niczego nie można tam już było dodać, zmienić ani usunąć, gdyż zaburzałoby to idealną harmonię.

Pod koniec XVIII wieku na północnych i zachodnich terenach dzisiejszej Polski zaczęto wznosić młyny wietrzne typu holenderskiego ("holendry"), które odróżniały się od koźlaka tym, iż posiadały nieruchomą bryłę, na której obracała się jedynie wieńcząca ją kopuła (czapa) ze śmigłami. W wieku XIX wprowadzono z kolei paltrok (paltrak), czyli wiatrak rolkowy, obracający się w całości na łożysku obwodowym. Oba te nowsze modele nie były jednak w stanie zagrozić dominującej pozycji wiatraka kozłowego. Śmiertelnym zagrożeniem okazały się natomiast przemysłowe metody produkcji i postęp techniczny w postaci maszyny parowej, a następnie silnika spalinowego i elektrycznego. W nowych młynach zastąpiono kamienie młyńskie walcami i... uprzejmie podziękowano wiatrowi za współpracę.

Tak więc już pod koniec XIX wieku wiatraki zamierają i pustoszeją. Nie oszczędziły ich też obie wojny światowe i powojenne przemiany. Tylko nieliczne - za cenę utraty skrzydeł i podłączenia do nowych źródeł zasilania - pełniły swoją dawną funkcję. Nielicznym udało się przetrwać najtrudniejszy okres i jako relikty dawnego budownictwa drewnianego, pozostając pod konserwatorską opieką, stanowią turystyczną atrakcję i opisywane są w przewodnikach. Niektóre ocalały dzięki indywidualnej przedsiębiorczości i staraniom społeczności lokalnych.

Chociaż wiatraki zostały muzealnymi eksponatami, to idea, która powołała je do życia, a więc pomysł wykorzystania w celach produkcyjnych energii wiatru, odrodziła się w naszych czasach, przybierając postać elektrowni wiatrowych. Ale to już zupełnie inna, całkiem współczesna historia...
Marek Żukow-Karczewski
fot. Molinologe/ Wikipedia CC

Ocena (4.2) Oceń:
Pasaż zakupowy