Moulin-tour

Le moulin à vent classique est constitué d'une tour en maçonnerie, surmontée d’une calotte orientable dans le sens du vent, qui supporte les ailes fixées à un axe horizontal ou légèrement incliné vers le haut et un toit en bardage ; c'est le « moulin-tour ».

Le type de construction de la tour dépend des régions. Elle peut être cylindrique, tronconique, polygonale. Le matériau de construction peut être la pierre, la brique, le bois. En Bretagne, un type de moulin appelé « petit-pied » présentait une base cylindrique en granit, surmontée d’une tour en encorbellement de plus grand diamètre.

Quand la tour est peu élevée, la porte d’accès se trouve généralement du côté opposé à la direction des vents dominants, afin de ne pas être gênée par les ailes en rotation ; ou bien il y a deux portes diamétralement opposées, et on utilise alors celle qui n’est pas dans le plan de rotation des ailes.

La toiture en charpente comportant l’axe des ailes et le mécanisme de renvoi, le frein, etc. est conique, avec une pente plus ou moins accentuée selon les régions, et est couverte en bardeaux de bois.

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  Moulin-tour de type « petit-pied » breton. Moulin de la Falaise de Batz-sur-Mer
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  Moulin-tour de type « petit-pied » guérandais. Moulin de Crémeur de Guérande,
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  Moulin tour cylindrique en pierre. Moulin Lebriez (Mentque-Norbécourt).
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  Moulin tour octogonale en bois. Moulin de l'Aile (Saint-Omer).
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  Moulin tronconique en briques Steenmeulen (Terdeghem).

Moulin sur pivot, ou chandelier

Parfois, c'est tout le corps du moulin, construit en bois, qui s'oriente selon le vent : c'est le « moulin sur pivot » aussi appelé « chandelier » dans certaines régions de France, ou « post mill » en Angleterre, « standaardmolen » en néerlandais. Il repose sur un socle en bois, formé par deux poutres en croix, la « croisée », et par des « liens » obliques. Il peut reposer sur une base maçonnée (les dés) ou être « assis par terre », c’est-à-dire reposer uniquement sur son socle en bois. Le corps du moulin est généralement parallélépipédique, avec parfois une excroissance latérale ou arrière, le toit est en bâtière ou à un seul versant. Beaucoup de moulins chandeliers ont été démontés et reconstruits ailleurs suivant les déplacements de leur propriétaire. Par leur structure en bois, ils étaient aussi souvent victimes d’incendies ou, en temps de guerre, de destructions volontaires car constituant des repères et des moyens de communication par signaux (ce fut le cas par exemple du moulin de Valmy lors de la célèbre bataille).

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  Moulin en bois sur pivot - Moulin des Olieux (Villeneuve-d'Ascq).

Moulin cavier

Le moulin cavier, répandu en Anjou et les Pays de Loire, est intermédiaire entre les types précédents ; dans ce cas, seul tourne un corps mobile en bois supportant les ailes et le système d'engrenage, la « hucherolle ». La hucherolle repose sur un cône en maçonnerie en tuffeau, reposant lui-même sur le massereau, pièce centrale où se trouvent les meules. Cette tour est entourée d’une construction plus basse, voûtée, parfois troglodytique, semi-enterrée ou remblayée, servant de stockage, de cave, voire d’habitation pour le meunier : la masse. La partie supérieure de la masse formant terrasse circulaire, accessible par un escalier extérieur, sert à l’orientation. L’échelle qui sert d’accès à la hucherolle y est fixée et joue le rôle de timon. Selon la tradition, un âne était attelé en permanence au timon : en cherchant naturellement à se mettre à l’abri du vent, il orientait la hucherolle et les ailes face au vent.

Le moulin cavier permet de gagner de la hauteur pour prendre le vent, tout en ayant une partie mobile de moindre encombrement.

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  Moulin cavier La Guénaudière.

Moulin à jupe, à galerie

Union Mill (Cranbrook, Angleterre du Sud-Est)), plus haut moulin entièrement en bois.

Ce type de moulin, dit aussi « moulin à plateforme », « moulin à jupe (en) » ou « moulin blouse » (traduction de l’anglais smock mill, en raison de sa forme générale)^[6], « moulin hollandais » car largement utilisé aux Pays-Bas, est un moulin de type cavier, de dimensions restreintes bien qu’il puisse atteindre de grandes hauteurs pour prendre le vent. La partie basse est généralement maçonnée, la partie supérieure de la tour est en bois, de section octogonale (parfois hexagonale) ou en maçonnerie évasée vers le bas, et est souvent ceinturée d’une galerie qui permet au meunier d’orienter la calotte supportant les ailes, lorsque la hauteur ne permet pas de le faire depuis le sol. Ces moulins pouvaient être construits sur des sols peu propices à une construction traditionnelle, comme les polders. Ils sont apparus en Europe occidentale au XVII^e siècle et surtout en Angleterre, dans le Kent, où plusieurs sont encore visibles en dépit du fait que la construction en bois les rend sensibles aux intempéries. Les moulins à vent hollandais se répartissent généralement dans ce type, entre les grondzeiler, littéralement, « dont les voiles sont proches du sol », et les stellingmolen, moulins à galerie, donc plus hauts.

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  Moulin sur galerie en briques (Blanc-Moulin d'Ostiches).
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  Moulin à galerie circulaire en bois Fanoe (DK).

Tjasker

Le tjasker représente la forme la plus simple du moulin à vent. Il est utilisé aux Pays-Bas, d’où il est originaire et utilisé depuis le XVI^e siècle, exclusivement pour pomper l’eau. Il se compose d’un arbre incliné portant les ailes, reposant sur un pilier central, et prolongé vers le bas d’une vis d’Archimède. L’eau est élevée à une faible hauteur, mais suffisante pour permettre son évacuation. Il n’y a pas de dispositif d’orientation, le moulin est simplement orienté manuellement vers les vents dominants. Aujourd’hui remplacé par des pompes motorisées, il en subsiste encore environ vingt-cinq aux Pays-Bas, dont onze en Frise, et quelques exemplaires en Allemagne.

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  Nij Beets (Frise).
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  Tjasker, ou Fluttermühle, reconstitué au Münkeboe Dorfmuseum (Allemagne).

Ailes symétriques

Lorsque les barreaux sont également répartis de part et d’autre de la verge, les ailes sont symétriques. C’est le plus souvent le cas en France et en Europe du Sud. Les extrémités extérieures des barreaux peuvent être libres (« en arête de poisson ») ou reliées par des lattes ou cotrets.

Ailes flamandes.

Ailes asymétriques : les ailes flamandes

Les ailes asymétriques portent les barreaux du côté gauche de l’aile. Dans l’Europe du Nord, les ailes sont plus souvent asymétriques (« ailes flamandes »). Dans le cas des ailes flamandes, le bord d’attaque métallique offre une portance au vent suffisante pour faire tourner l’aile à basse vitesse sans entoilage (on dit alors qu’il tourne « jambes nues »).

Moulins méditerranéens

Dans les pays méditerranéens (Grèce, Espagne, mais aussi Portugal) les ailes sont composées de verges de bois, au nombre de huit à douze, sans barreaux ni lattes, haubanées entre elles, entre lesquelles sont tendues des « voiles » triangulaires. Les toiles sont enroulées sur les quatre (au minimum) vergues extérieures, et leurs extrémités attachées aux vergues intérieures.

Ailes à voilures réglables

La nécessité de régler la voilure avec les ailes à l’arrêt a toujours été un inconvénient majeur. En 1772, le charpentier de moulins écossais Andrew Meikle (1719-1811) invente les ailes à jalousie (spring sails), qui permettent une régulation de la surface alaire en fonction de la vitesse du vent. Des volets de bois montés sur ressorts s’ouvrent plus ou moins selon la force du vent. Le meunier doit néanmoins arrêter le moulin pour régler la tension des ressorts. Ce système étant complexe, les ailes à jalousie sont souvent combinées avec des ailes traditionnelles, deux à deux. Les ailes à jalousie se répandent principalement au Danemark vers 1880^[8].

L’aile à enrouleur (roller riefing sail) fut inventée en 1789 par Stephen Hooper. Sur le principe de l’aile à jalousie, ce sont des petits secteurs de toile qui sont enroulés et déroulés au moyen d’un système de leviers sans avoir à arrêter les ailes.

En 1813, William Cubitt invente un nouveau type (patent sail) qui combine les avantages des précédents. La manœuvre de volets s’effectue sans arrêter les ailes.

Une conséquence de l’adoption d’ailes à voilures réglables depuis l’intérieur du moulin, sans avoir à grimper sur les ailes, sont la possibilité de construire des bâtiments plus hauts pouvant se libérer des obstacles de l’environnement (arbres ou bâtiments).

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  Moulin d’Outwood (Surrey), ailes à jalousie.
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  Moulin de Haig (Lancashire), ailes à enrouleurs, vers 1900.
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  Moulin de Sarre (Kent), ailes patent sails.

Ailes Berton

Ailes Berton déployées, moulin des Aigremonts à Bléré.

Dans les années 1840 apparaît l’aile Berton^[9]. Pierre Théophile Berton (Barbonne (Marne), 1803-Angers, 1861), ancien charron originaire de la Somme, est appelé à travailler sur les moulins à vent. Son fils, Pierre Théophile Berton fils (Barbonne, 1827-Angers, 1894), le seconde dans ses travaux. Constatant le faible rendement des moulins, dû à la contrainte permanente et dangereuse du réglage des voilures, il met au point un système d’aile à portance réglable. Il dépose le brevet en 1841 et s’installe en Anjou en 1852.

L’aile Berton se compose de planches de bois qui se superposent et coulissent latéralement pour offrir une surface variable au vent. Elles sont actionnées de l’intérieur par un mécanisme central, dispensant le meunier d’effectuer le difficile réglage des toiles en fonction du vent, qui l’oblige à grimper le long des ailes, avec les risques d’accidents qui en découlent. Ce système ingénieux ne fonctionne que lorsque le moulin tourne car il utilise la rotation de l’arbre, transmise aux manivelles qui actionnent le système Berton. Le premier modèle des ailes Berton, dit « à crémaillère », sera remplacé par le modèle définitif.

Une conséquence de l’utilisation des ailes Berton fut que l’on pouvait désormais augmenter la hauteur du moulin, pour faciliter sa prise de vent. Certains moulins, notamment en Bretagne, nommés « petits-pieds », parce que la tour reposait en encorbellement sur un soubassement de moindre diamètre, reçurent un corps plus large et plus haut sur la partie supérieure et devinrent des « grosses-têtes »^[10].

Les ailes Berton se répandent à partir de l’Anjou^[11], du Centre de la France, puis du Nord de la France^[12]et la Belgique, dans les années 1880, à une époque où la suprématie des moulins à vent commence à décliner face à la concurrence des minoteries industrielles. Il n’y a pratiquement pas d’ailes Berton dans le Sud de la France, hormis le cas cité par C. Rivals et A. Armengaud, d’un moulin à plâtre constitué d’une tourelle en bois élevée sur le bâtiment d’une usine.

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  Aile Berton repliée (Moulin neuf, Angrie).
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  Mécanisme extérieur des ailes Berton (moulin de Moidrey, France).
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  Ailes Berton repliées (moulin de Moidrey, France).
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  Ailes Berton déployées (moulin de Moidrey, France).
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  Moulin du Cotentin, Fierville-les-Mines

Les ultimes perfectionnements

Au début du XX^e siècle on voit de nombreux ingénieurs, dont certains travaillent dans l’industrie aéronautique, apporter des perfectionnements aux ailes de moulins encore nombreux en activité dans les pays du Nord, particulièrement les Pays-Bas (dont des ailes de type asymétrique). Différents systèmes peuvent se trouver combinés^[13].

Le système Dekker (parfois appelé « quart » ou « demi Dekker »), inventé en 1927 par l’ingénieur néerlandais A. J. Dekker, de Leyde, est une feuille métallique, d’aluminium ou de zinc, qui enveloppe la partie droite de l’aile, à la manière d’une aile d’avion : l’aérodynamique dispense de tendre les toiles et peut même permettre de s’en passer totalement. Le système Dekker a été repris et amélioré par d’autres ingénieurs : Chris Van Bussel arrondit davantage le profil Dekker et ses ailes sont plus légères et moins coûteuses.

Ten Have imagine une aile garnie d’un bord d’attaque Van Bussel mais en plus, d’obturateurs mobiles longitudinaux (dans le genre des ailes Berton). Les ailes Ten Have sont souvent combinées deux à deux avec des ailes standard.

Le système Fok inventé par P. L. Fauël (1891-1993) est inspiré par le foc des voiliers. C’est en 1935, au cours d’une sortie en bateau, par vent très faible, qu’il en eut l’idée. Expérience faite sur le moulin d’un de ses amis, des focs de bateau fixés aux ailes à l’exclusion de toute autre toile, par vent très faible, mirent les ailes en mouvement. Fauël ne put reprendre ses études sur le système qu’après la Seconde Guerre mondiale. Le brevet fut déposé en 1944. Le bord d’attaque est composé de planches formant un arrondi, à la manière des ailes d’avion. Il peut fonctionner avec des vents de très faible intensité. En revanche, pour compenser les vents forts, il est muni d’aérofreins actionnés par force centrifuge.

Le système Bilau, mis au point par l’ingénieur aéronautique allemand Kurt Bilau (1872-1941), se répandit en Allemagne au XX^e siècle. Il s’agit d’un bord d’attaque métallique qui se double d’un aérofrein, les deux formant voilure. L’aérofrein est ouvert automatiquement par la force centrifuge et peut aussi être manœuvré par le meunier. Un système similaire a été inventé par Van Riet de Goes (Zélande).

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  Aile profil Dekker avec aérofrein et système patent, moulin De Traanroeier, Oudeschild, Pays-Bas.
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  Aile mixte avec bord d’attaque Van Bussel (à droite) et système Ter Have (à gauche), Winterswijk, Pays-Bas.
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  Système Fok et toile, Admiraal, Pays-Bas.
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  Ailes à système Bilau, Donsbrüggen, Clèves (Allemagne).

Langage des ailes de moulins

Les moulins, nécessairement situés en hauteur, étaient aussi des postes d’observation et, grâce aux positions qu’on pouvait donner aux ailes, des moyens de communication, avec leurs messages codés.

• les ailes arrêtées en croix de saint André (en quartier) signalaient un heureux évènement chez le meunier, que le moulin était au repos, ou le retour au calme dans un conflit militaire ;
• les ailes en croix grecque (en bout de pied) signalaient que le moulin était prêt à travailler ou appelaient au rassemblement ;
• inclinées à gauche, position « venante », elles annoncent un heureux événement comme un mariage ou une naissance, ou alertaient d'un danger militaire ;
• inclinées à droite, elles annonçaient un deuil chez le meunier ou dans le village, ou un danger militaire écarté.

Les ailes étaient toujours orientées vers le lieu de l'événement.

Fantail

En 1745, le forgeron anglais Edmund Lee invente un dispositif d’orientation automatique, le fantail, parfois appelé en France « papillon » ou « moulinet d’orientation ». Il s’agit d’ailes disposées perpendiculairement aux ailes principales et solidaires soit de la calotte (dans le cas d’un moulin-tour), soit du corps du moulin dans le cas d’un modèle « chandelier » et reposant alors sur un chemin de roulement au sol. En faisant tourner ce moulin miniature, le vent provoque la rotation de la calotte, jusqu’à ce que, se trouvant parallèle au fil du vent, il cesse de tourner : les ailes principales sont alors face au vent, en position optimale. Le fantail se retrouve principalement en Grande-Bretagne, au Danemark, en Allemagne. Il y en a peu en France, on peut en voir un au moulin de l’Épinay, à La Chapelle-Saint-Florent (Maine-et-Loire), installé en 1928.

Transmission

Moulin Oog in 't Zeil, Cothen ; lanterne et rouet.

La transmission du mouvement à l'axe vertical des meules se fait par un engrenage constitué du « rouet », roue solidaire de l'arbre des ailes, munie de dents en bois dur, les alluchons, qui engrènent sur la « lanterne » à fuseaux solidaire de l'axe vertical.

Frein

Le rouet est entouré dans sa moitié supérieure par le frein : une bande de métal qui maintient des éléments jointifs en bois, formant mâchoire du frein. L’ensemble est maintenu pressé contre le rouet par un contrepoids. Une corde, le hardeau, ou une chaîne permet de relever le contrepoids et donc de libérer le frein pour permettre la libre rotation des ailes. Les éléments du frein en bois sont de section plus large que celle du rouet. Par l’usure, il se crée un creux qui augmente la surface de contact et donc l’efficacité du freinage. Pour assurer l’immobilité totale des ailes, on bloque une des ailes au moyen de deux pieux fourchus assujettis au sol. D’autres moyens sont possibles en fonction du type et de l’architecture du moulin.

Les ultimes types d’ailes développées principalement aux Pays-Bas incluent des aérofreins, comme sur les ailes d’avion, actionnés automatiquement par la force centrifuge afin de réguler l’allure dans les vents forts. L’inconvénient est qu’ils perdent toute efficacité lorsque le meunier actionne le frein principal pour arrêter le moulin. Pour cela, certains aérofreins pouvaient aussi être actionnés manuellement de l’intérieur.

Meules

La meule unique est directement actionnée par l’arbre vertical. Lorsqu’il y a plusieurs meules fonctionnant simultanément, elles sont actionnées par un système d’engrenages à partir de l’arbre vertical.

Architecture intérieure

La disposition et l’emplacement des différents organes, principaux et accessoires, dépendent du type de moulin. Dans les moulins chandeliers, l’essentiel est situé dans le corps du moulin. Dans le moulin cavier, la transmission est dans la hucherolle, les meules dans la base maçonnée. C’est dans les moulins-tour que les variations sont possibles : dans la majorité des cas, les meules se trouvent en bas de la tour, mais elles peuvent se trouver en position haute, dans un étage, la base de la tour servant alors au stockage des grains et de la farine, parfois même au logement du meunier. Dans les moulins servant au pompage de l’eau, la partie basse abrite le dispositif d’élévation de l’eau, le plus souvent une vis d’Archimède.