Das folgende interaktive 3D-Modell zeigt eine historische Bockwindmühle holländischer Bauart mit ihren wesentlichen konstruktiven Elementen. Durch Anklicken der farbig hervorgehobenen Objekte werden Informationen zur jeweiligen Komponente eingeblendet.
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Beschreibung
Das 3D-Modell stellt eine traditionelle Windmühle dar, wie sie über Jahrhunderte zum Mahlen von Getreide eingesetzt wurde. Zu sehen sind die äußeren Bauteile (Flügel, Kappe, Steert) und die innere Getriebemechanik (Flügelwelle, Königswelle, Mahlwerk). Das Modell lässt sich frei drehen, zoomen und schwenken.
Durch Anklicken der farbig markierten Objekte wird eine Beschreibung der jeweiligen Komponente angezeigt. So lässt sich der Kraftfluss von den windgetriebenen Flügeln über die Flügelwelle und die Königswelle bis zum rotierenden Läuferstein des Mahlwerks nachvollziehen.
Komponenten der Windmühle
Die Tabelle zeigt die Komponenten und ihre Funktion.
| Komponente | Beschreibung |
| Flügel (Segel) | Fangen die Windenergie ein und wandeln sie in Drehbewegung um. Die Segelfläche ist einstellbar, um die Drehzahl zu regulieren. |
| Flügelwelle | Überträgt die Drehbewegung der Flügel ins Mühleninnere. Am inneren Ende sitzt das Kammrad. |
| Kappe (Dach) | Drehbare Haube der Mühle mit der Flügelwelle. Wird mittels Steert oder Windrose in den Wind gedreht. |
| Steert | Langer Balken an der Rückseite zum Ausrichten der Kappe in den Wind. |
| Königswelle | Senkrechte Hauptantriebswelle. Überträgt die Drehbewegung vom Kammrad auf den Läuferstein. |
| Bodenstein | Feststehender unterer Mühlstein. Bildet zusammen mit dem Läuferstein das Mahlwerk. |
| Läuferstein | Oberer, rotierender Mühlstein. Zerreibt das Korn mithilfe eingemeißelter Furchen auf dem Bodenstein. |
| Mühlenkörper | Tragendes Gehäuse mit Mahlwerk und Getriebe. Je nach Bauart als drehbarer Bock oder fester Turm mit drehbarer Kappe. |
Interaktive Steuerung
Das 3D-Modell lässt sich mit folgenden Eingaben steuern:
- Drehen: Linke Maustaste gedrückt halten und ziehen
- Zoomen: Mausrad drehen oder Zwei-Finger-Geste auf dem Touchscreen
- Schwenken: Rechte Maustaste gedrückt halten und ziehen
- Objekt auswählen: Auf ein farbig markiertes Objekt klicken, um die Beschreibung einzublenden
Technischer Hintergrund
Windmühlen wandeln die kinetische Energie des Windes über die Flügel in eine mechanische Drehbewegung um. Diese wird über die schräg gelagerte Flügelwelle und ein Kammradgetriebe auf die senkrechte Königswelle übertragen. Ein Stirnrad am unteren Ende der Königswelle treibt den Läuferstein an. Dieser dreht sich auf dem feststehenden Bodenstein und zerreibt das Korn zu Mehl.
Damit die Flügel möglichst viel Windenergie aufnehmen können, müssen sie stets senkrecht zur Windrichtung stehen. Bei der Bockwindmühle wird dazu der gesamte Mühlenkörper um einen zentralen Bock gedreht. Bei der Holländerwindmühle steht der Mühlenkörper fest. Nur die Kappe mit der Flügelwelle wird per Steert oder Windrose nachgeführt.
Physik der Windenergie
Die im Wind verfügbare Leistung lässt sich aus der kinetischen Energie der bewegten Luftmasse berechnen:
\[ P = \frac{1}{2} \cdot \rho \cdot A \cdot v^3 \]
- \( P \) – verfügbare Windleistung (W)
- \( \rho \) – Luftdichte (ca. 1,225 kg/m³ auf Meereshöhe)
- \( A \) – von den Flügeln überstrichene Fläche (m²)
- \( v \) – Windgeschwindigkeit (m/s)
Die kubische Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit ist entscheidend: Eine Verdopplung der Windgeschwindigkeit erhöht die verfügbare Leistung um das Achtfache. Der theoretische Maximalwirkungsgrad liegt bei etwa 59,3 % (Betz’sches Gesetz). Historische Windmühlen erreichten 20–30 %, moderne Windkraftanlagen 40–50 %.
Hinweise zum Modell
Das 3D-Modell ist eine vereinfachte, schematische Darstellung. Eine reale Windmühle umfasst zahlreiche weitere Komponenten: Kammrad, Stirnrad, Fliehkraftregler, Rüttelwerk, Mehltrichter, Bremsvorrichtungen und Getreidespeicher. Die dargestellte Form orientiert sich an historischen Bockwindmühlen, wie sie in Nord- und Mitteleuropa verbreitet waren.
Urheberschaft des 3D-Modells
Das in dieser Animation verwendete 3D-Modell „Moulin Bleu“ stammt von Steen Winther und wurde ursprünglich auf der Plattform GrabCAD veröffentlicht: https://grabcad.com/library/moulin-bleu-1. Die Verwendung des Modells auf educational-animation.org erfolgt mit ausdrücklicher Genehmigung des Urhebers. Alle Rechte am 3D-Modell verbleiben bei Steen Winther.
Verwandte Animationen
HD-Animationen
Web-Animationen
Übersicht
| Titel | Holländische Windmühle |
| Zielgruppe | Lehrer/innen und Vortragende |
| Features | Vollbildmodus verlustfreie Vergrößerung Großbildschirme und Leinwände unterstützt |
| Lizenz | MIT – Rechte am 3D-Modell: Steen Winther |