Budowa i działanie

Turbina składała się z 18 stalowych śmigów obracających się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Skrzydła tworzyły okręg o średnicy 3,6 metra.

Tak przechwytywana energia była przekazywana przez mechanizmy głowicy oraz skrzyni przekładni do trzpienia poruszającego się pionowo w osi wieży wiatraka. Ponadto, system ten był nowatorski na tamte czasy, gdyż zapewniał ciągłe, samoczynne smarowanie układu, jednocześnie ograniczając konieczność regularnej konserwacji.

W przypadku wystąpienia zbyt silnego wiatru urządzenie wyposażone było w oryginalny system samoczynnej blokady turbiny. Jeden, prostopadły do powierzchni turbiny ster był odpowiedzialny za jej ustawienie w optymalnym do wiatru kierunku. Turbina miała jednak również drugi ster położony w jej płaszczyźnie. Był on połączony bezpośrednio z głowicą przekładni, a sztywność przymocowanej do niego, długiej ponad na 1 m sprężyny pozwalała określić siłę wiatru i automatycznie aktywować blokadę. Gdy prędkość obrotowa turbiny była zbyt wysoka, drugi ster składał się całkowicie i przyjmował pozycję sąsiednią do steru pierwszego, równoległą względem płaszczyzny samej turbiny. Równocześnie blokował oś obrotową turbiny. Następnie całe urządzenie ustawiało się neutralnie do kierunku wiatru, dzięki czemu już nie zagrażał on bezpieczeństwu konstrukcji. Gdy wiatr ustawał, można było ręcznie przywrócić pierwotne działanie turbiny, silnie pociągając łańcuch połączony z mechanizmem sprzęgła i zwisający swobodnie do samego dołu wieży.

Stalowy trzpień o długości 13 m zapewniał połączenie i przekazanie napędu pomiędzy głowicą przekładni a pompą. Pręt składał się z kilku mniejszych prętów o przekroju kwadratowym i poruszał się ruchem pionowym z częstotliwością od dwóch do sześciu razy na sekundę (zależnie od siły wiatru). Trzpień wykonywał przy tym zaledwie 10–15-centymetrowy ruch. Te pionowe przemieszczenia umożliwiały pracę tłoka pompy przepływowej zainstalowanej poniżej poziomu terenu wewnątrz wiatraka.

Pompa została wyprodukowana w 1908 r. przez austriacko-niemiecką firmę Garvens. Urządzenie to różniło się od stosowanych na początku XX wieku innych rozwiązań, jak i używanych do dzisiaj odpowiedników amerykańskich. Podczas gdy inne pompy umożliwiały naprzemienne, lecz niezależne ssanie i pchanie wody, ta umieszczona w poznańskim wiatraku pracowała w sposób ciągły. Wykorzystywała do tego dwie sąsiednie komory i system współzależnych kanałów z kilkoma wykonanymi z garbowanej cielęcej skóry zapadkami. Pompa umożliwiała ciągły, a nie impulsowy przepływ wody, która mogła płynąć regularnym strumieniem na sąsiednie pola oraz do domów mieszkalnych.

Franciszek Rybak postanowił wydobywać wodę bezpośrednio z obszaru położonego w bliskim sąsiedztwie obiektu. Zastosował w tym celu liczne odwierty punktowe. Wodę wydobywano z głębokości ok. 6 metrów, wykorzystując co najmniej trzy punktowe źródła. Osłonięte miedzianą siatką perforowane rury stalowe o średnicy zewnętrznej 2,25 cala stanowiły doskonałe kanały do nieustającego gromadzenia i czerpania wody.

Mała średnica rur pośrednich oraz duża jednej rury spinającej połączonej bezpośrednio z pompą utrzymywała w poznańskim wiatraku stałe ciśnienie i przepływ wody. Pompa zapewniała płynny transport wody wprost z punktowych źródeł do stalowego zbiornika umieszczonego na wysokości 12 metrów powyżej poziomu terenu.

Nitowany zbiornik ze stalowym dnem był otwarty od góry. Stalowe arkusze blachy o pierwotnej grubości ok. 20 mm stanowiły sztywną konstrukcję, umożliwiając mu funkcjonowanie aż do ostatniego dziesięciolecia XX wieku. Zbiornik zbudowano na miejscu, bezpośrednio na szczycie murowanej wieży. Mógł pomieścić nawet 15 000 litrów wody.

Zbiornik składa się z kilku arkuszy stalowych połączonych stalowymi nitami. W jego dnie zrobiono otwory, przez które przechodzą trzy rury. Pierwsza to rura osłonowa, w której porusza się trzpień stalowy przekazujący siłę energii wiatru z turbiny wietrznej wprost do pompy zlokalizowanej w parterze obiektu. Druga, o większej średnicy, to rura typowa przepływowa zapewniająca transport wody do zbiornika. Rura trzecia, o średnicy prawie 4 cali, to rura zamocowana w dnie zbiornika i umożliwiająca grawitacyjny opad wody na zawory zlokalizowane na wysokości pompy.

Murowana wieża wsporcza, pomimo licznych śladów po II wojnie światowej, do dzisiaj jest najlepiej zachowaną częścią wiatraka. Jej grube na półtorej cegły mury, o wysokości 10 metrów, oraz głęboki na 1,5 metra fundament nie potrzebowały wewnętrznych pomostów usztywniających konstrukcję. Jednak, istniejące pierwotnie trzy wewnętrzne poziomy wykonano z lekkiej konstrukcji drewnianej, która podczas prac konserwacyjnych umożliwiała swobodny dostęp do wszystkich mechanizmów.

System rozprowadzenia wody to kolejny oryginalny element wiatraka. Woda była dostarczana na znaczną odległość, nawet do kilkuset metrów od wiatraka. Wykorzystywana była do tego jedynie siła grawitacji. Woda przez jedną grubą rurę główną oraz kilkunaście równoległych do niej linii rozłożonych regularnie co 50 metrów trafiała do ponad 40 kranów punktowych oraz do domu właścicieli. Łączna długość rur ułożonych w terenie przekraczała 3000 metrów. Sterowanie i kierowanie przepływem wody odbywało się za pomocą trzech zaworów wewnątrz wiatraka oraz jednego rozdzielczego tuż przy nim.

Forma architektoniczna wiatraka jest stosunkowo regularna i prosta. Turbina wietrzna była osadzona na cylindrycznej wieży murowanej, w pierwotnym założeniu otynkowanej zaprawą wapienną. Tynk już w pierwszych latach pracy wiatraka uległ znacznemu zniszczeniu. Do dzisiaj widoczna jest od strony południowej odkryta struktura ceglanego muru.
Jedno wejście do wiatraka od strony północnej prowadzi do trzech wewnętrznych pomostów drewnianych, z których można przedostać się na czwarty, zewnętrzny pomost rewizyjny w górnej części wieży. Kilka niewielkich otworów okiennych dookoła rotundy zapewnia szczątkowy, lecz wystarczający dostęp promieni słonecznych do wnętrza budynku. Kratownicę oraz otwarty od góry zbiornik wraz z turbiną wykonano całkowicie ze stali. Wszystkie elementy były pierwotnie pomalowane na jednolity ciemny kolor.

Pomimo tak regularnej budowy potwierdzono, że ten obiekt stanowi oryginalne rozwiązanie inżynierskie w skali kraju, a być może i całego kontynentu. W trakcie kilkuletnich poszukiwań, prowadzonych zarówno w kraju, jak i za granicą, nie odnaleziono identycznych, łączących w sobie tyle funkcji obiektów, co potwierdza oryginalność projektu Franciszka Rybaka.