Moulin à vent : comment le vent fait tourner les meules

Les ailes d’un moulin à vent sont légèrement vrillées sur leur longueur. C’est pourquoi le vent qui souffle sur elles de face ne les repousse pas vers l’arrière, mais les fait tourner toujours du même côté. Les ailes tournent avec l’arbre sur lequel elles sont fixées. Une grande roue dentée sur cet arbre entraîne une roue plus petite sur un arbre vertical, qui transmet le mouvement vers le bas du moulin jusqu’aux meules.

Les meules sont posées l’une sur l’autre. Celle du dessous reste fixe, celle du dessus tourne au-dessus d’elle, et le grain qui tombe dans le trou en son centre est moulu en farine dans l’étroit espace entre elles. Tout cela ne fonctionne que lorsque les ailes font face au vent. C’est pourquoi, sur les moulins plus anciens, on tournait tout le moulin, et sur les plus récents seulement le toit avec les ailes.

Comment le vent fait tourner les ailes et le mouvement arrive aux meules

Une aile de moulin est un treillis de bois sur lequel le meunier tendait de la toile à voile, c’est-à-dire un tissu solide. La plupart des moulins ont quatre ailes. Le treillis est légèrement vrillé le long de l’aile, si bien que le vent pousse la toile en biais et que l’aile s’écarte toujours dans le même sens. Vues de face, les ailes des moulins hollandais tournent dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.

Le meunier réglait la puissance du moulin selon la quantité de toile qu’il déployait. Par vent faible, il la tendait sur tout le treillis, par vent fort, il l’enroulait en partie, et il devait alors arrêter le moulin. À partir de la fin du XVIIIe siècle apparurent en Grande-Bretagne des ailes à volets qui s’adaptaient d’elles-mêmes à la force du vent, par exemple les ailes de William Cubitt de 1807.

Depuis les ailes, le mouvement traverse le moulin en plusieurs étapes :

1. Arbre des ailes. Les ailes sont fixées sur un arbre presque horizontal dans la tête du moulin. Quand les ailes tournent, tout l’arbre tourne.
2. Rouet. Sur l’arbre se trouve une grande roue dentée dont les dents sont sur le côté. On l’appelle aussi roue de frein, car un frein entoure sa circonférence : quand le meunier le serrait, la roue et les ailes ralentissaient ou s’arrêtaient.
3. Arbre vertical. Les dents du rouet s’engrènent dans une roue plus petite sur l’arbre vertical. Cette paire de roues transforme la rotation autour d’un axe horizontal en rotation autour d’un axe vertical, et l’arbre vertical conduit le mouvement vers le bas à travers les étages du moulin.
4. Roue des meules. Plus bas sur l’arbre vertical se trouve une autre grande roue dentée. Elle s’engrène dans de petits pignons, dont chacun entraîne une paire de meules. Un pignon pouvait être désengagé, si bien qu’une paire de meules pouvait rester à l’arrêt pendant que les autres moulaient.
5. Meules. La meule du dessus tourne au-dessus de celle du dessous, qui ne bouge pas. La meule du dessus peut peser plus d’une tonne, et c’est justement son poids qui aide à moudre le grain.

Dans les moulins plus petits, où tout le mécanisme se trouvait dans une seule cabine de bois pivotante, la roue de l’arbre des ailes entraînait aussi les meules directement, sans long arbre vertical. Le principe est le même : des roues dentées transmettent la rotation des ailes à la rotation de la meule.

Le grain tombe d’en haut dans le trou au centre de la meule du dessus et passe entre les meules. Leurs faces portent des rainures taillées qui, en tournant, coupent et broient le grain et poussent la farine vers le bord, où elle sort des meules. Les meules ne doivent pas se toucher. Le meunier réglait l’espace entre elles en soulevant ou en abaissant légèrement la meule du dessus : plus l’espace est petit, plus la farine est fine.

Pourquoi le moulin doit être orienté face au vent

Les ailes donnent le plus de force lorsqu’elles sont perpendiculaires au vent, face à lui. Quand le vent tourne et souffle de côté, les ailes en captent moins et le moulin perd de la force. En Europe du Nord-Ouest, où le vent change souvent de direction, chaque moulin devait donc pouvoir orienter ses ailes selon le vent.

Les premiers moulins à vent européens dont les ailes tournent dans un plan vertical sont apparus au XIIe siècle dans le nord de la France, en Flandre et dans l’est de l’Angleterre. La plus ancienne mention certaine vient du Yorkshire, en Angleterre, et date de 1185. Le premier type fut le moulin sur pivot, et vers la fin du XIIIe siècle s’ajouta le moulin à tour fixe. Les deux types résolvent l’orientation différemment :

La tour d’un moulin hollandais n’a pas besoin de tourner, elle pouvait donc être plus haute et les ailes plus longues. De longues ailes placées en hauteur captent plus de vent, et le moulin fonctionne même par brise plus faible.

En 1745, le forgeron anglais Edmund Lee fit breveter l’éolienne d’orientation. C’est une petite roue à vent à l’arrière du toit, placée perpendiculairement aux grandes ailes. Tant que le vent souffle de côté sur le moulin, elle tourne et, par des roues dentées, fait lentement pivoter le toit. Elle ne s’arrête que lorsqu’elle est parallèle au vent, et les grandes ailes sont alors exactement face au vent. Ces éoliennes se sont répandues surtout en Angleterre, au Danemark et en Allemagne, ailleurs elles sont restées rares.

Les deux types de moulins existaient aussi en Slovaquie. À Holíč, une gravure de 1801 montre un moulin de bois de type allemand, qui pivotait tout entier sur un poteau de chêne à l’aide d’une queue. Plus tard, on y construisit un moulin de pierre de type hollandais à trois niveaux, qui date des années 1880. Jusqu’en 1926, il avait un toit conique pivotant avec des ailes, remplacé ensuite par une coupole de briques. C’est le seul moulin à vent conservé en Slovaquie.

Pourquoi les moulins à vent ont presque disparu du paysage

Les moulins à vent n’ont pas disparu d’un coup, et aucune invention à elle seule ne les a évincés. Au XIXe siècle, on en construisait encore beaucoup en Europe. Leur sort a été décidé par de nouvelles méthodes de mouture et de nouveaux moteurs qui pouvaient tourner sans dépendre du vent.

Dans la seconde moitié du XIXe siècle apparurent de grands moulins à vapeur. Au lieu de meules, des cylindres métalliques y broyaient le grain en de nombreuses étapes successives. Cette mouture convenait au blé dur importé et donnait plus de farine blanche fine, de plus en plus demandée. Les grands moulins étaient construits près des ports et des voies navigables, où le grain arrivait par bateau.

Les petits moulins à grain, qui moulaient pour les villages voisins, ont tenu plus longtemps. Aux Pays-Bas, les machines à vapeur, coûteuses, n’ont longtemps pas pu les concurrencer. Leur nombre a surtout diminué avec l’arrivée des moteurs à combustion et des moteurs électriques, dans les premières décennies du XXe siècle. Du début des années 1880 à 1923, près de 30 % des moulins y ont disparu.

Le moulin de Holíč a connu un sort semblable : on a cessé d’y moudre après la Première Guerre mondiale, puis il s’est longtemps dégradé. Aujourd’hui, c’est un monument culturel national.

Ce qu’il faut observer sur une maquette de moulin à vent

Une maquette de moulin à vent montre les mêmes parties qu’un vrai moulin, souvent de façon simplifiée. Lesquelles ta maquette possède et lesquelles bougent, tu le découvriras dans sa notice et ses illustrations. En l’examinant, concentre-toi sur ces endroits :

• Type de moulin. Regarde si la maquette repose sur un poteau et tourne tout entière, ou si elle a une tour fixe et un toit pivotant. Sur un moulin tour, cherche à l’arrière du toit une queue ou une éolienne d’orientation.
• Ailes. Compte-les et observe si elles ont un treillis comme les vraies ailes, sur lequel on tendait la toile. Regarde-les de côté : si les pales sont légèrement inclinées les unes par rapport aux autres, tu vois le même vrillage qui fait tourner les ailes dans le vent.
• L’endroit où le sens de rotation change. Trouve l’endroit où l’arbre des ailes entre dans la tête du moulin. Si la maquette montre l’engrenage, il y a là deux roues dentées dont les axes forment un angle droit. C’est ici que la rotation horizontale devient verticale, comme au rouet d’un vrai moulin.
• Arbre vertical et meules. Regarde si l’arbre vertical descend à travers la tour et si la maquette suggère des meules. Compare le nombre de roues dentées entre les ailes et les meules.
• Entraînement. Sur une maquette, le mouvement ne vient généralement pas du vent, mais par exemple d’un élastique tendu ou d’une manivelle que l’on tourne. Cherche dans la notice par quelle roue le mouvement entre dans le mécanisme. Sur un vrai moulin, la force allait des ailes aux meules, sur une maquette elle peut aller en sens inverse, de l’entraînement vers les ailes.

Tu peux aussi exposer la maquette terminée avec les ailes dans une position par laquelle les meuniers hollandais envoyaient des messages aux alentours. Des ailes en croix comme un signe plus signifiaient que le moulin ne se reposait que brièvement et que le meunier allait bientôt reprendre. Des ailes en forme de lettre X signifiaient un repos plus long. Les ailes annonçaient aussi la joie et le deuil, mais la position exacte varie d’une région à l’autre.

Si les ailes ou les roues dentées de la maquette terminée tournent difficilement ou se bloquent, tu trouveras comment rechercher le frottement dans l’article Mécanisme bloqué : trouver le frottement et le supprimer.

Si tu veux examiner ces parties sur ta propre maquette, tu peux opter pour le modèle en bois Moulin à vent Eco Wood Art. Selon la description de la boutique, il compte 227 pièces qui s’emboîtent sans colle, les ailes tournent après l’assemblage grâce à un entraînement par élastique, et la structure ouverte de la tour permet de voir le mécanisme. Selon les données de la boutique, Moulin à vent Eco Wood Art est destiné aux 14 ans et plus.

Questions fréquentes