Тепловая машина герона сообщение
Обновлено: 05.07.2024
Есть множество изобретений, которые при внимательном рассмотрении, уже были когда-то кем-то изобретены. И речь не о каких-то малозаметных или неизвестных вещах. К примеру, такой значительный в истории человечества механизм, как паровая машина, был изобретен Героном Александрийским, который родился в 10 году нашей эры – одним из самых великих изобретателей в истории цивилизации.
Заодно это устройство являлось первой паровой турбиной, да и реактивным двигателем тоже.
Разумеется, это открытие намного опередило свое время и не было использовано так, как могло бы, и как привыкли мы.
В емкость через единственное отверстие наливалась вода и пробкой затыкалась наглухо. Под емкостью разводили огонь, вода закипала и пар по трубкам поступал в шар и вырывался из патрубков. Под действием реактивной силы шар начинал вращаться, что не могло не производить ошеломительное впечатление на современников Герона.
Второе рождение эолипила случилось в 1577 году. Похожую конструкцию заново изобрел Таки Аль-Дин, астроном, математик и философ.
А третье изобретение эолипила произошло еще два века спустя - в 1750 году. Оно известно под именем Сегнерова колеса. Венгерский механик Янош Сегнер создал на принципе эолипила первую гидравлическую турбину (т.е. вместо пара колесо вращала вода)
Сегнерово колесо до сих пор используется людьми, и как пример действия гидротурбин и реактивных двигателей для уроков физики, и в поливальных механизмах в парках и с/х.
Если вам понравился материал, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это не сложно и бесплатно, но очень важно для развития "НМ".
Многие их подобных перлов инженерной мысли просто намного опередили свое время, и только этим я лично могу объяснить как они, несмотря на свою пользу, могли быть забыты человечеством, да еще и настолько, что впоследствии получали вторую жизнь. Именно так произошло с самым первым паровым двигателем.
Heron Alexandrinus, или Герон Александрийский, родился в 10 году нашей эры в Александрии (сейчас это территория Египта и второй по величине город после Каира). О жизни Герона мало сведений, однако, известно, что его родители были греками, которые переехали в Александрию после основания ее Александром Македонским. Герон был математиком и изобретателем, одним из величайших изобретателей древности.
В эпоху Герона великая Александрийская библиотека находилась в расцвете и, как считают ученые, Герон имел возможность пользоваться этим хранилищем человеческой мудрости, знаний и опыта.
Эолипил — сфера Герона
Так что же представлял из себя этот самый эолипил, самый древний паровой двигатель? Это сфера, способная вращаться вокруг своей оси. Двигалась сфера благодаря пару, выбрасываемому под давлением из пары сопел. Сопла были направлены в противоположные стороны, в результате чего образовывался крутящий момент. Именно этот крутящий момент и заставлял сферу крутиться вокруг своей оси. Принцип действия показан в видео в конце этой статьи.
Пар генерировался кипячением воды либо внутри сферы или под ней, как на рисунке. Если котел находится под сферой, то он подключается к ней с помощью пары труб, которые одновременно служат для нее осями. Воспроизведенная современная копия парового двигателя Герона способна разгоняться до 1500 оборотов в минуту при относительно низком давлением 0,7 кг на квадратный дюйм.
Это изобретение было незаслуженно забыто вплоть до 1577 года, когда паровой двигатель был заново изобретен философом, астрономом и изобретателем Таки Аль-Дином. Принцип действия описываемого им устройства в основном повторял принцип паровой машины Герона Александрийского, за исключением того, что потоки пара приводили в движение колесо.
Реконструкция одного из изобретений Герона
Герон изобрел также самый первый торговый автомат по продаже святой воды, автоматическое открывание дверей, пожарную машину, автономный фонтан и многие механизмы для греческого театра.
Одним из таких его театральных механических изобретений была полностью механизированная театральная пьеса. Работала она, не вдаваясь в технические подробности, с помощью системы узлов и веревок и простых механизмов и способна была даже создавать искусственно звуки грома и управлять светом в ходе представления.
В его наследии описаны машины, работающие на воздухе, паре или воде под давлением, архитектурные устройства для подъема тяжелых объектов, методы вычисления поверхностей и величин (в том числе способ вычисления квадратного корня), военные механизмы, а также способы управления светом при помощи отражателей и зеркал.
Определенно, Герон был гением для своего времени, невероятно прогрессивным человеком. К сожалению, большинство его оригинальных сочинений были утеряны, за исключением нескольких сохранившихся арабских рукописей. Кто знает, сколько еще невероятных забытых ныне изобретений древнего мира были описаны Героном более чем 2000 лет назад.
Почти за 1800 лет до начала промышленной революции древний инженер по имени Герон создал первый в мире паровой двигатель.
В давние времена культурная столица Римской империи Александрия, расположенная на средиземноморском побережье Египта, была местом зарождения и развития новых религий. Но именно здесь берет свое начало уникальное изобретение, которое в последующем перевернет мир. Речь идет о паровой машине Герона, созданной в 69 году н.эры.
Спустя почти полвека после правления Цезаря Августа империя приближалась к своему историческому пику, и новые религиозные течения начали проникать на ее территорию площадью 2,2 миллиона квадратных миль.
В городе быстро зарождались разнообразные мистические культы, практиковались новые формы поклонения и даже создавались совершенно новые боги из плавильного котла римских, греческих и египетских верований.
Но грек-вундеркинд не полагался на благосклонность своего пантеона богов для создания невозможного. Вместо этого он использовал науку и инженерию, которые потом выпадут из поля зрения на многие сотни лет.
В древних храмах Герон применил силу гидравлики и пара, создавая поющих птиц, вспышки пламени и движущихся статуй в надежде внушить богобоязненным гражданам религиозный трепет.
В процессе создания таких рукотворных чудес он изобрел нечто, что изменило мир, – эолипил, также известный как Геронов шар или турбина. Это была, по сути, первая в мире паровая машина.
Кем был человек, стоящий за машинами
Герон – своего рода историческая загадка. Исследователи полагают, что он, скорее всего, был греческого происхождения и жил примерно в 10-70 годах нашей эры.
Будучи студентом, он любил исследовать полки огромной библиотеки в Александрийском университете и находился под сильным влиянием работ Ктесибия Александрийского – еще одного греческого изобретателя в птолемеевском Египте.
Став взрослым, он писал работы по математике и инженерии, которые были наполнены идеями, на столетия опередившими свое время. Эти книги включали в себя пошаговые схемы и подробные объяснения и, вероятно, разрабатывались как лекции или пособия, что свидетельствует о том, что Герон почти наверняка был преподавателем в Александрийском университете.
К сожалению, большинство его работ было уничтожено во время разрушения Александрийской библиотеки, но некоторые сохранились благодаря арабским рукописям.
Вот еще несколько удивительных изобретений Герона:
Торговый автомат – первый в мире аппарат, продававший святую воду. Посетители храма вставляли монету в машину Герона, та падала на рычаг, клапан открывался и позволял воде вытекать.
Орган с ветровым приводом – музыкальный инструмент, использовавший небольшое ветряное колесо для приведения в действие поршня и нагнетания воздуха через органные трубы, создавая звуки, похожие на трели флейты. Это устройство считается первой ветряной машиной.
Как видим, вклад этого человека в инженерное дело, науку и технологии просто потрясающий. В семи книгах, переживших сгоревшую Библиотеку, древний изобретатель исследует концепции автоматов, боевых машин, приводит формулы для вычисления площади и объема, а также рассуждает о природе света.
Эолипил - паровая турбина
В работах Герона много потрясающих вещей, но что действительно изменило мир, так это эолипил (Геронов шар).
Механизм состоял из полой сферы, установленной так, чтобы иметь возможность вращаться, когда пар выходил из двух выпускных отверстий, расположенных на экваторе котла. Наполовину заполненная водой сфера приходила в движение, как только под ней зажигался огонь: крутящий момент создавался непосредственно за счет образующегося пара.
Позже Витрувий (около 80 г. до н. э. – 15 г. до н. э.) описал устройство, тоже называемое эолипилом, которое состояло из металлического шара, частично заполненного водой и помещенного над огнем для производства пара, вытесняемого из отверстия наверху.
Хотя эолипил Герона основывался на фундаментальной науке, лежащей в основе паровой энергии, он был довольно далек от двигателей, о которых европейцы мечтали в 17 веке. В качестве двигателя эолипил производил крайне незначительный крутящий момент, и метод его работы был неэффективным.
Изобретение, опередившее свое время, не вписалось в римское общество. Имея в изобилии рабскую силу, император не видел необходимости в разработке машин, способных заменить бесплатно эксплуатируемых людей.
То же самое относилось к остальной Европе на протяжении веков, пока промышленная революция не вытолкнула мировой спрос за пределы средств производства. Только тогда пригодились паровые машины, способные компенсировать слабину.
Полторы тысячи лет эолипил вместе с остальными уникальными творениями Герона оставался забытым. В Европе шли темные века.
Предполагается, что изобретение де Гарая, состоящее из медного котла, приводившего в движение вращающиеся колеса с обеих сторон корабля, было эолипилом. Его предлагалось сочетать с размещением гребных колес на бортах лодки – практика, используемая с римского периода.
В современном обществе нас часто удивляет и впечатляет развитие технологий и техники, что является главной характеристикой нашей цивилизации. Однако если мы оглянемся более чем на 2000 лет назад, то обнаружим чудеса механики и невероятные инженерные подвиги, опередившие свое время. Многие из них затерялись на страницах истории, только для того, чтобы быть заново изобретенными всего несколько веков назад. К ним относится и первый современный паровой двигатель.
Герон Александрийский (Герон Александрин), или Герой Александрии, как его часто называли, был греком, родившимся в 10 году н.э. в Александрии, которая сейчас является частью Египта и вторым по величине городом после Каира. О жизни Герона известно немного, однако мы знаем, что он родился у греческих родителей, которые переехали в Александрию после завоевания Александром Македонским. Герон был математиком и инженером, которого считают одним из величайших изобретателей древности.
В эпоху, когда жил Герон, великая Александрийская библиотека была в своей славе, и считается, что Герон преподавал в Александрийском музее - месте встреч и дискуссий ученых и исследователей.
Мало кто знает, благодаря упущению важных фактов из наших учебников истории, так это то, что Герон был первым изобретателем парового двигателя, устройства, работающего на пару, которое называлось эолипил или "двигатель Герона".
Название происходит от греческого слова "Aiolos", который был греческим богом ветров.
Хотя до Герона об устройствах, похожих на эолипилы, говорили еще несколько человек, Герон был первым, кто подробно описал их и дал инструкции по их изготовлению в своей книге "Пневматика", где описано более 78 устройств.
Многие идеи Герона были продолжением и усовершенствованием идей другого греческого изобретателя, жившего в Александрии за 300 лет до него, известного как Ктесибиос, который первым написал о науке о сжатом воздухе.
Ээолипил
Но что такое эолипил? Это сфера, расположенная таким образом, что она может вращаться вокруг своей оси. Сопла, расположенные напротив друг друга, выпускают пар, и оба сопла создают совместную тягу, в результате чего возникает крутящий момент, заставляющий сферу вращаться вокруг своей оси. Сила вращения ускоряет сферу до того момента, когда сопротивление тяги и воздуха приводит ее к стабильной скорости вращения.
Пар создавался путем кипячения воды либо внутри сферы, либо под ней, как показано на изображении. Если котел находится под сферой, то он соединен с вращающейся сферой посредством пары труб, которые одновременно служат шарнирами для сферы. Реплика машины Герона может вращаться со скоростью 1500 оборотов в минуту при очень низком давлении 1,8 фунта на квадратный дюйм.
Реконструкция одного из многих "автоматов" Герона
Это изобретение было забыто и никогда не использовалось должным образом до 1577 года, когда паровой двигатель был заново изобретен философом, астрономом и инженером Таку аль-Дином. Но в основном он описал то же устройство, что и Герон, - метод вращения вертела с помощью струйных потоков на периферии колеса.
Еще одним изобретением Герона было "ветряное колесо" - колесо, приводимое в движение ветром, которое использовалось для приведения в действие машины, соединенной с трубным органом.
Он также изобрел первый торговый автомат, автоматически открывающиеся двери, "чудесные" движения и звуки в храмах, пожарную машину, автономный фонтан и многие механизмы греческого театра.
Одно из его театральных механических изобретений включало полностью механическую роботизированную театральную пьесу с использованием бинарной системы узлов и веревок и простых машин, даже создание искусственных звуков грома, насосов и концентрации света для определенных частей представления.
Его работы включают описания машин, работающих под давлением воздуха, пара или воды, архитектурных устройств для подъема тяжелых предметов, методов вычисления поверхностей и объемов - включая метод вычисления квадратного корня, военных машин и манипулирования светом с помощью отражения и зеркал.
Очевидно, что Герон был гением, обладавшим невероятно передовыми для того времени знаниями.
К сожалению, большинство его оригинальных трудов утрачено, лишь некоторые сохранились в арабских рукописях. Кто знает, сколько еще невероятных изобретений было задокументировано Героном более 2000 лет назад.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Читайте также: