15 декабря 2014 в 12:52 (МСК) | сохранено
22 декабря 2014 в 12:53 (МСК) Здравствуйте. Этой публикацией мне хочется начать цикл статей, посвящённых различным техническим достижениям минувших дней. Ведь так или иначе, но без них у нас не было бы высоких технологий. К примеру, современная АЭС является ничем иным, как атомной паровой машиной. Так же в статьях будут упоминаться имена Великих людей, плечи которых, держат современную Науку. Исторические справки будут представлены в виде ссылок/спойлеров и комментариев. Постараюсь быть лаконичным, уделить большое внимание техническим аспектам, соблюдать хронологический порядок и достоверность.
Статья состояла из двух частей (по техническим причинам) сейчас я их объединил и предыдущую убрал в черновики. Приношу извинения за неудобства.
Начать хотелось с паровых машин…
Горизонтальная стационарная двухцилиндровая паровая машина для привода заводских трансмиссий.
Конец XIX в. Экспонат Музея Индустриальной Культуры. Нюрнберг
Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала.
Первое известное устройство (Эолипил (или «шар Эола»), «баня Герона»), приводимое в движение паром, было описано Героном Александрийским в первом столетии.
Геро́н Александри́йский — Великий механник, программист, крутой шоумен и вообще занятный мужикГерона относят к величайшим инженерам за всю историю человечества. Он первым изобрёл автоматические двери, автоматический театр кукол, автомат для продаж, скорострельный самозаряжающийся арбалет, автоматические декорации, прибор для измерения протяжённости дорог (древний одометр) и др. Первым начал создавать программируемые устройства (вал со штырьками с намотанной на него верёвкой). В трактате «Пневматика» (Πνευματικά) Герон описал различные сифоны, хитроумно устроенные сосуды, автоматы, приводимые в движение сжатым воздухом или паром.
Годная киношка о том, как Герон, по заказу церковников «творил чудеса» (прихожане ликуют… и «сдают валюту») «Технологии др. цивилизаций. Герон Александрийский.»
Пар, из нижнего резервуара, поступал по боковым трубкам в полость шара и вырываясь из дюз, закреплённых на шаре, заставлял его вращаться.
Рисунки из книги «The Century of Inventions» (1655) Edward Somerset
Первая паровая турбина была изобретена намного позже, в средневековом Египте, турецким астрономом, физиком и инженером XVI века Такиюддином аш-Шами. Он предложил метод вращения вертела посредством потока пара, направляемого на лопасти колеса.
О Такиюддине Мухаммаде ибн Маруф аш-Шами аль-АсадиВ 1574 году султан Османской империи Мурад III пригласил Такиюддина в Стамбул для постройки обсерватории. Обладая огромными познаниями в ремесленном деле, Такиюддин разработал инструменты для астрономических наблюдений, такие как огромные армиллярные и механические часы, которые использовал для наблюдения за кометой в 1577 году. Он также использовал европейский глобус звёздного неба и глобус Земли, которые были доставлены ко двору султана в качестве подарков. Одной из наиболее значимых его работ за время работы в обсерватории была Древо высшего познания в Царстве вращающихся сфер: астрономические таблица Царя царей [Мурад III] (Sidrat al-muntah al-afkar fi malkūt al-falak al-dawār- al-zij al-Shāhinshāhi). Данная работа являлась результатом астрономических наблюдений, которые были выполнены в Египте и Стамбуле для того, чтобы дополнить труд Улугбека «Зидж ас-Султани». Согласно некоторым источникам той эпохи, метод Такиюддина для вычисления координат звёзд был, более точным, чем тот, что применялся Николаем Коперником и Браге Тихо.
Данная иллюстрация лишь описывает принцип
В интернетах пишут, что Саломон де Косс, в сочинении «Les Raisons des Forces Mouvantes avec Diverses Machines» (1615 год), описал машину основанную на упругости пара.
Вот, всё, что мне удалось найти в этом труде (равно как и в этом), относящееся к теме:
Шар, стоящий на костре, явно связан с давлением пара…
Саломон де Косс в окружении своих устройств…
В своих сочинениях, Саломон де Косс уделяет много внимания устроиствам работающим по принципу «водяных мельниц».
Вот тут можно почитать…
Итальянский инженер Джованни Бранка, в 1629 году предложил ипользовать пар для вращения цилиндрического анкерного устройства, которое поочерёдно поднимало и отпускало пару пестов в ступах.
Джованни Бранка
История изобретения паровых машин. Создание паровой машины :
Возможности в использовании энергии пара были известны в начале нашей эры. Это подтверждает прибор под названием Героновский эолипил, созданный древнегреческим механиком Героном Александрийским. Древнее изобретение можно отнести к паровой турбине, шар которой вращался благодаря силе струй водяного пара.
Приспособить пар для работы двигателей стало возможным в XVII веке. Пользовались подобным изобретением недолго, однако оно внесло существенный вклад в развитие человечества. К тому же история изобретения паровых машин очень увлекательна.
Понятие
Паровая машина состоит из теплового двигателя внешнего сгорания, который из энергии водяного пара создает механическое движение поршня, а тот, в свою очередь, вращает вал. Мощность паровой машины принято измерять в ваттах.
История изобретения
История изобретения паровых машин связана со знаниями древнегреческой цивилизации. Долгое время трудами этой эпохи никто не пользовался. В XVI веке была предпринята попытка создать паровую турбину. Работал над этим в Египте турецкий физик и инженер Такиюддин аш-Шами.
Интерес к этой проблеме вновь появился в XVII веке. В 1629 году Джованни Бранка предложил свой вариант паровой турбины. Однако изобретения теряли большое количество энергии. Дальнейшие разработки требовали соответствующих экономических условий, которые появятся позднее.
Первым, кто изобрел паровую машину, считается Дени Папен. Изобретение представляло собой цилиндр с поршнем, поднимающимся за счет пара и опускающимся в результате его сгущения. Такой же принцип работы имели устройства Сэвери и Ньюкомена (1705). Оборудование применяли для выкачивания воды из выработок при добыче полезных ископаемых.
Окончательно усовершенствовать устройство удалось Уатту в 1769 году.
Изобретения Дени Папена
Дени Папен был по образованию медиком. Родившись во Франции, в 1675 году он переехал в Англию. Он известен многими своими изобретениями. Одним из них является скороварка, которую называли «Папенов котел».
Ему удалось выявить зависимость между двумя явлениями, а именно температурой кипения жидкости (воды) и появляющимся давлением. Благодаря этому он создал герметичный котел, внутри которого давление было повышено, из-за чего вода закипала позже обычного и повышалась температура обработки помещенных в него продуктов. Таким образом увеличивалась скорость приготовления пищи.
В 1674 году медик-изобретатель создал пороховой двигатель. Его работа заключалась в том, что при возгорании пороха в цилиндре перемещался поршень. В цилиндре образовывался слабый вакуум, и атмосферное давление возвращало поршень на место. Образующиеся при этом газообразные элементы выходили через клапан, а оставшиеся охлаждались.
К 1698 году Папену удалось создать по такому же принципу агрегат, работающий не на порохе, а на воде. Таким образом, первая паровая машина была создана.
Несмотря на существенный прогресс, к которому могла привести идея, существенной выгоды она своему изобретателю не принесла.
Связано это было с тем, что ранее другой механик, Сейвери, уже запатентовал паровой насос, а другого применения для подобных агрегатов к этому времени еще не придумали.
Дени Папен умер в Лондоне в 1714. Несмотря на то, что первая паровая машина была изобретена им, он покинул этот мир в нужде и одиночестве.
Изобретения Томаса Ньюкомена
Более удачливым в плане дивидендов оказался англичанин Ньюкомен. Когда Папен создал свою машину, Томасу было 35 лет. Он внимательно изучил работы Сэйвери и Папена и смог понять недостатки обеих конструкций. Из них он взял все лучшие идеи.
Уже к 1712 году в сотрудничестве с мастером по стеклам и водопроводам Джоном Калли он создал свою первую модель. Так продолжилась история изобретения паровых машин.
Кратко можно пояснить созданную модель так:
- Конструкция совмещала в себе вертикальный цилиндр и поршень, как у Папена.
- Создание пара происходило в отдельном котле, который работал по принципу машины Сэйвери.
- Герметичность в паровом цилиндре достигалась за счет кожи, которой был обтянут поршень.
Агрегат Ньюкомена подымал воду из копей с помощью воздействия атмосферного давления. Машина отличалась солидными размерами и требовала для работы большого количества угля. Несмотря на эти недостатки, модель Ньюкомена использовали в шахтах полвека. Она даже позволила вновь открыть шахты, которые были заброшены из-за подтопления грунтовыми водами.
В 1722 году детище Ньюкомена доказало свою эффективность, откачав воду из корабля в Кронштадте всего за две недели. Система с ветряной мельницей смогла бы сделать это за год.
Из-за того, что машина была создана на основе ранних вариантов, английский механик не смог получить на нее патент. Конструкторы пытались применить изобретение для движения транспортного средства, но неудачно. На этом история изобретения паровых машин не прекратилась.
Изобретение Уатта
Первым изобрел оборудование компактных размеров, но достаточно мощное, Джеймс Уатт. Паровая машина была первой в своем роде. Механик из университета Глазго в 1763 году принялся чинить паровой агрегат Ньюкомена.
В результате ремонта он понял, как сократить расход топлива. Для этого необходимо было держать цилиндр в постоянно нагретом состоянии.
Однако паровая машина Уатта не могла быть готова, пока не решилась проблема конденсации пара.
Решение пришло, когда механик проходил мимо прачечных и заметил, что клубы пара выходят из-под крышек котлов. Он понял, что пар – это газ, и ему нужно перемещаться в цилиндре с пониженным давлением.
Добившись герметичности внутри парового цилиндра с помощью пеньковой веревки, пропитанной маслом, Уатт смог отказаться от атмосферного давления. Это стало большим шагом вперед.
В 1769 году механик получил патент, в котором прописывалось, что температура двигателя в паровой машине будет всегда равна температуре пара. Однако дела незадачливого изобретателя шли не так хорошо, как ожидалось. Он был вынужден заложить патент за долги.
В 1772 году он знакомится с Мэтью Болтоном, который был богатым промышленником. Тот выкупил и вернул Уатту его патенты. Изобретатель вернулся к работе, поддерживаемый Болтоном. В 1773 году паровая машина Уатта прошла испытание и показала, что потребляет угля значительно меньше своих аналогов. Через год в Англии начался выпуск его машин.
В 1781 году изобретателю удалось запатентовать свое следующее творение – паровую машину для приведения в движение промышленных станков. Спустя время все эти технологии позволят двигать при помощи пара поезда и пароходы. Это полностью перевернет жизнь человека.
Одним из людей, изменивших жизнь многих, стал Джеймс Уатт, паровая машина которого ускорила технический прогресс.
Изобретение Ползунова
Проект первой паровой машины, которая могла приводить в действие разнообразные рабочие механизмы, был создан в 1763 году. Разработал его русский механик И.Ползунов, работавший на горнорудных заводах Алтая.
Начальник заводов был ознакомлен с проектом и получил добро на создание устройства из Петербурга. Паровая машина Ползунова была признана, и работа по ее созданию была возложена на автора проекта. Последний хотел сперва собрать модель в миниатюре, чтобы выявить и устранить возможные недочеты, которые не видны на бумаге. Однако ему приказали начать строительство большой мощной машины.
Ползунову предоставили помощников, из которых двое были склонны к механике, а двое должны были выполнять подсобные работы. На создание паровой машины ушел один год и девять месяцев. Когда паровая машина Ползунова была почти готова, он заболел чахоткой. Умер создатель за несколько дней до проведения первых испытаний.
Все действия в машине проходили автоматически, она могла работать беспрерывно. Это было доказано в 1766 году, когда ученики Ползунова провели последние испытания. Спустя месяц оборудование было сдано в эксплуатацию.
Машина не просто окупила затраченные средства, но и дала прибыль своим владельцам. К осени котел дал течь, и работы остановились. Агрегат можно было починить, но это не заинтересовало заводское начальство. Машина была заброшена, а спустя десятилетие разобрана по ненадобности.
Принцип действия
Для работы всей системы необходим паровой котел. Образовавшийся пар расширяется и давит на поршень, в результате чего происходит движение механических частей.
Принцип действия лучше изучить с помощью иллюстрации, представленной ниже.
Если не расписывать детали, то работа паровой машины заключается в преобразовании энергии пара в механическое движение поршня.
Коэффициент полезного действия
КПД паровой машины определяется отношением полезной механической работы по отношению к затраченному количеству тепла, которое содержится в топливе. В расчет не берется энергия, которая выделяется в окружающую среду в качестве тепла.
КПД паровой машины измеряется в процентах. Практический КПД будет составлять 1-8%. При наличии конденсатора и расширении проточной части показатель может возрасти до 25%.
Преимущества
Главным преимуществом парового оборудования является то, что котел в качестве топлива может использовать любой источник тепла, как уголь, так и уран. Это существенно отличает его от двигателя внутреннего сгорания. В зависимости от типа последнего требуется определенный вид топлива.
История изобретения паровых машин показала преимущества, которые заметны и сегодня, поскольку для парового аналога можно использовать ядерную энергию.
Сам по себе ядерный реактор не может преобразовывать свою энергию в механическую работу, но он способен выделять большое количество тепла.
Оно то и используется для образования пара, который приведет машину в движение. Таким же образом может применяться солнечная энергия.
Локомотивы, работающие на пару, хорошо показывают себя на большой высоте. Эффективность их работы не страдает от пониженного в горах атмосферного давления. Паровозы до сих пор применяют в горах Латинской Америки.
В Австрии и Швейцарии используют новые версии паровозов, работающих на сухом пару. Они показывают высокую эффективность благодаря многим усовершенствованиям.
Они не требовательны в обслуживании и потребляют в качестве топлива легкие нефтяные фракции. По экономическим показателям они сравнимы с современными электровозами.
При этом паровозы значительно легче своих дизельных и электрических собратьев. Это большое преимущество в условиях горной местности.
Недостатки
К недостаткам относится, прежде всего, низкий КПД. К этому стоит добавить громоздкость конструкции и тихоходность. Особенно это стало заметно после появления двигателя внутреннего сгорания.
Применение
Кто изобрел паровую машину, уже известно. Осталось узнать, где их применяли. До середины ХХ века паровые машины применяли в промышленности. Также их использовали для железнодорожного и парового транспорта.
Заводы, которые эксплуатировали паровые двигатели:
- сахарные;
- спичечные;
- бумажные фабрики;
- текстильные;
- пищевые предприятия (в отдельных случаях).
Паровые турбины также относятся к данному оборудованию. С их помощью до сих пор работают генераторы электроэнергии. Около 80% мировой электроэнергии вырабатывается с применением паровых турбин.
В свое время были созданы различные виды транспорта, работающие на паровом двигателе. Некоторые не прижились из-за нерешенных проблем, а другие продолжают работать и в наши дни.
Транспорт с паровым двигателем:
- автомобиль;
- трактор;
- экскаватор;
- самолет;
- локомотив;
- судно;
- тягач.
Такова история изобретения паровых машин. Кратко можно рассмотреть удачный пример о гоночном автомобиле Серполле, созданном в 1902 году. На нем был установлен мировой рекорд по скорости, который составил 120 км в час на суше. Именно поэтому паровые авто были конкурентоспособными по отношению к электрическим и бензиновым аналогам.
Так, в США в 1900 году больше всего было выпущено паровых машин. Они встречались на дорогах до тридцатых годов ХХ века.
Большая часть подобного транспорта стала непопулярной после появления двигателя внутреннего сгорания, чей КПД значительно выше. Такие машины были более экономичными, при этом легкими и скоростными.
Стимпанк как веяние эпохи паровых машин
Говоря о паровых машинах, хочется упомянуть о популярном направлении – стимпанке. Термин состоит из двух английских слов — «пар» и «протест». Стимпанк — это вид научной фантастики, которая повествует о второй половине XIX века в викторианской Англии. Данный период в истории часто упоминается как Эпоха пара.
Все произведения имеют одну отличительную особенность – они повествуют о жизни второй половины XIX века, стиль повествования при этом напоминает роман Герберта Уэллса «Машина времени».
В сюжетах описываются городские пейзажи, общественные строения, техника. Особое место уделяется дирижаблям, старинным машинам, причудливым изобретениям.
Все металлические детали крепились при помощи клепок, поскольку сварку еще не применяли.
Термин «стимпанк» возник в 1987 году. Его популярность связана с появлением романа «Разностная машина». Написан он был в 1990 году Уильямом Гибсоном и Брюсом Стерлингом.
В начале XXI века в этом направлении было выпущено несколько известных кинофильмов:
- «Машина времени»;
- «Лига выдающихся джентльменов»;
- «Ван Хельсинг».
К предтечам стимпанка можно отнести произведения Жюля Верна и Григория Адамова. Интерес к этому направлению время от времени проявляется во всех сферах жизни – от кинематографа до повседневной одежды.
Паровые машины. Часть первая — двигатель
Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. В более широком смысле паровая машина — любой двигатель внешнего сгорания, который преобразует энергию пара в механическую работу.
Изобретение паровых машин стало переломным моментом в истории человечества. Где-то на рубеже XVII-XVIII веков началась замена малоэффективного ручного труда, водяных колес и ветряных мельниц на совершенно новые и уникальные механизмы – паровые двигатели. Именно благодаря им стали возможны техническая и промышленная революции, да и весь последующий прогресс человечества.
Первые опыты использования пара в механике были предприняты еще на заре нашей эры Героном Александрийским. Его устройство представляло собой шар с двумя закрученными выходными трубками-соплами, выходя из которых пар приводил шар в движение. Машина получила название эолипил или «сфера Герона».
Существует предположение, что сам Герон непричастен к созданию данного механизма – он лишь первый его описал в своем труде «Пневматика», а сами лавры изобретателя принадлежат Ктесибию Александрийскому, жившему на 300 лет ранее.
Однако в любом случае устройство, в силу своей ненадобности, было забыто более чем на полторы тысячи лет.
Позднее, уже в XVI веке, арабский философ и изобретатель Таги-аль-Диноме усовершенствовал машину Герона, заменив шар на колесо, приводимое в движение струей пара, направленной прямо на лопасти колеса. Нечто похоже предлагал позднее и итальянский инженер Джованни Бранка.
Машина, именованная паровой турбиной, имела один очень большой недостаток – огромный расход пара, а соответственно и низкий коэффициент полезного действия.
И снова дальнейшего развития работа над паровой машиной не получила – все еще не была ясна сфера применения данных исследований.
В 17 века были созданы ещё две модели: в Испании двигатель сконструировал Аянс де Бомонт, а в Англии Эдвард Сомерсет в 1663 году установил паровую установку для закачки воды в Большую башню замка Реглан. Но все проекты быстро сворачивались и забывались. Тогда, как впрочем, и сейчас все новое не воспринималось большинством, и деньги на разработку никто давать не решался.
И вот, наконец, к концу века французский врач Дени Папен изобрел первый паровой котел. В 1674 году медик-изобретатель создал пороховой двигатель. Его работа заключалась в том, что при возгорании пороха в цилиндре перемещался поршень.
В цилиндре образовывался слабый вакуум, и атмосферное давление возвращало поршень на место. Образующиеся при этом газообразные элементы выходили через клапан, а оставшиеся охлаждались. К 1698 году Папену удалось создать по такому же принципу агрегат, работающий не на порохе, а на воде.
Таким образом, первая паровая машина была создана. Несмотря на существенный прогресс, к которому могла привести идея, существенной выгоды она своему изобретателю не принесла.
Связано это было с тем, что ранее другой механик, Сейвери, уже запатентовал паровой насос, а другого применения для подобных агрегатов к этому времени еще не придумали.
Конечно, Папена это не остановило. На свои последние сбережения потратил на приобретение небольшого судна, на котором занялся установкой водоподъемной пароатмосферной машины собственного производства. Механизм действия заключался в том, чтобы, падая с высоты, вода начинала вращать колеса.
Свои испытания изобретатель проводил в 1707 году на реке Фульде. Много народу собралось, чтобы посмотреть на чудо: двигающееся по реке судно без парусов и весел.
Однако во время испытаний произошла катастрофа: взорвался двигатель и погибли несколько человек. Власти разозлились на неудачливого изобретателя и запретили ему какие-либо работы и проекты.
Судно конфисковали и разрушили, а через несколько лет скончался и сам Папен.
Более удачливым в плане дивидендов оказался англичанин Ньюкомен. Когда Папен создал свою машину, Томасу было 35 лет. Он внимательно изучил работы Сэйвери и Папена и смог понять недостатки обеих конструкций. Из них он взял все лучшие идеи. Уже к 1712 году он создал свою первую модель.
Агрегат Ньюкомена поднимал воду из копей с помощью воздействия атмосферного давления. Машина отличалась солидными размерами и требовала для работы большого количества угля. Несмотря на эти недостатки, модель Ньюкомена использовали в шахтах полвека. Она даже позволила вновь открыть шахты, которые были заброшены из-за подтопления грунтовыми водами.
В 1722 году детище Ньюкомена доказало свою эффективность, откачав воду из корабля в Кронштадте всего за две недели. Система с ветряной мельницей смогла бы сделать это за год. Из-за того, что машина была создана на основе ранних вариантов, английский механик не смог получить на нее патент. Конструкторы пытались применить изобретение для движения транспортного средства, но неудачно.
На этом история изобретения паровых машин не прекратилась.
Годы шли. И промышленная революция накрывала все больше и больше стран. Первенство и лидерство среди других держав доставалось неизменно Англии.
К концу восемнадцатого века именно Великобритания стала создательницей крупной промышленности, благодаря чему завоевала титул всемирной монополистки в данной отрасли.
Вопрос о механическом двигателе с каждым днем становился все более актуальным. И такой двигатель был создан.
1784 год стал для Англии и для всего мира переломным моментом в промышленной революции. И человеком, ответственным за это, стал английский механик Джеймс Уатт. Паровая машина, которую он создал, стала самым громким открытием века.
На основании предыдущих опытов работ по созданию пароатмосферных машин он сделал вывод, что для эффективности работы двигателя необходимо сравнять температуры воды в цилиндре и пара, который попадает в механизм.
Новая паровая машина была сконструирована так, что цилиндр, заключенный в специальную рубашку из пара, постоянно находился в нагретом состоянии. Кроме того, Уатт так же создал специальный сосуд, погруженный в холодную воду – конденсатор.
Когда пар отрабатывался в цилиндре, то через трубу попадал в конденсатор и там превращался обратно в воду.
Таким образом, весь пар, попадавший из цилиндра, конденсировался в нем. Благодаря этому нововведению очень сильно увеличивался процесс расширения пара, что в свою очередь позволяло извлекать из того же количества пара намного больше энергии.
Это был венец успеха. Создатель паровой машины также изменил и принцип подачи воздуха. Теперь пар попадал сначала под поршень, тем самым поднимая его, а затем собирался над поршнем, опуская.
Таким образом, оба хода поршня в механизме стали рабочими, что ранее даже не представлялось возможным. А расход угля на одну лошадиную силу был в четыре раза меньше, чем, соответственно, у пароатмосферных машин, чего и добивался Джеймс Уатт.
Паровая машина очень быстро завоевала сначала Великобританию, ну а затем и целый мир.
В каком веке появились паровые двигатели
Главная » Двигатель
Рейтинг статьи Загрузка…
Интерес московских предпринимателей к новой промышленной площадке в Нижнем Новгороде был неслучаен. Ярмарка представляла собой не только всероссийский хлебный торг, но и зерновую биржу европейского значения.
На операциях с зерном и мукой здесь поднимаются местные мукомолы-миллионщики. В губернии активно разворачивается строительство мельниц. Московский завод товарищества «Добровых и Набгольц» как раз специализировался на выпуске паровых и мельничных машин.
Надо сразу отметить, что пришли москвичи далеко не на пустое место.
К середине XIX века Нижний Новгород превращается и в крупный центр машиностроения. С отменой крепостничества сложились все условия для стремительного развития промышленности. Нижегородское крестьянство давало городу не только рабочую силу.
Из этой среды вышло немало коммерсантов, ремесленников, фабрикантов. Эту предприимчивость во многом можно объяснить их принадлежностью к старообрядцам, которых традиционно отличает грамотность, самостоятельность и трезвость поведения. К этой среде принадлежал Городской голова, коммерсант-пароходчик Д. В.
Сироткин, династии судовладельцев Башкировых, мукомолов Бугровых.
В Нижнем Новгороде к тому времени уже сформировались серьезные промышленные площадки, представлявшие интерес в качестве выгодных вложений.
Списки7 древних технологий, которые опередили время
Древний паровой двигатель, электрическая батарейка и другие неожиданности
- Гриша Пророков , 21 октября 2014
- 92890
- 7
Текст Гриша Пророков
Принято считать, что мы живем в самое технологически развитое время, и всё, что осталось в прошлом, — отсталое, а развитые технологии никогда не забываются. На самом деле это не всегда так. В истории человечества есть масса примеров изобретений, которые были незаслуженно забыты и которые человечество несколько раз придумывало заново. Look At Me выбрал 7 древних технологий, которые сильно обогнали свое время и даже могут потягаться с современными
Бурение и газопровод в Древнем Китае
Древний вариант: II–III века нашей эрыСовременный вариант: XIX век
Соль была важнейшим ресурсом в древние времена — с её помощью хранили пищу задолго до изобретения заморозки. В основном соль добывалась в море, но соленая вода есть далеко не везде, где живут люди.
В китайской провинции Сычуань около 2000 лет назад соль научились доставать в прямом смысле из-под земли — при помощи продвинутой технологии бурения.
Древние китайцы использовали бамбуковый бур с тяжёлым барабаном (он весил около 140 килограмм), который ритмично бил в почву и в итоге мог проникнуть на глубину до 600 метров.
Иногда в процессе бурения из земли вырывался природный газ (в основном метан); в конце концов, китайцы научились таким образом добывать и его и тоже использовать. В Китае существовал сложный газопровод из бамбуковых труб, который растягивался на многие километры. В основном газ сжигался и использовался в качестве источника огня и тепла.
Читать еще: Что такое akn двигатель
Греческий паровой двигатель
Древний вариант: I век нашей эрыСовременный вариант: XVIII век
Первые прототипы паровых двигателей, как известно, появились в XVII веке, а повсеместно паровые технологии распространились после XVIII века. На самом деле существовал человек, додумавшийся использовать пар задолго до этого: греческий учёный Герон, живший в начале нашей эры.
Герон написал несколько книг об инженерном деле. В них он описывал самые разные изобретения, в том числе эолипил, также известный как «паровой двигатель Герона». Это был металлический шар с согнутыми трубами, который крутился под воздействием струи водяного пара.
Механизм Герона был слишком мал, чтобы использовать его для серьёзной работы, но тем не менее основные принципы паровых двигателей были выявлены учёным за тысячу с лишним лет до остального мира.
Герон не зря считается одним из величайших инженеров всех времён: кроме парового двигателя он, например, еще изобрёл некое подобие первого робота, которого можно было запрограммировать с помощью нитей.
Византийские огнемёты
Древний вариант: VII векСовременный вариант: XX век
Огнемёты, известное оружие XX века, применявшееся уже во время Первой и Второй мировых войн, на самом деле были изобретены в конце первого тысячелетия в Византии.
В VII веке византийцы придумали греческий огонь, горючую смесь (кстати, к слову о продвинутых технологиях — её точный состав до сих пор не известен), которую они применяли в военных целях.
Греческий огонь нужно было каким-то образом бросать в противников, так что сначала византийцы придумали ручные гранаты, а потом и первый огнемёт.
Что удивительно, по принципу работы этот огнемёт мало чем отличался от современных: он состоял из помпы и зажжённого фитиля, по которому струилась горючая смесь. У византийцев эту технологию позаимствовали китайцы: они добавили ещё одну помпу, благодаря которой струя огня становилась более равномерной и постоянной.
Нержавеющая колонна из Индии
Древний вариант: V векСовременный вариант: середина XX века
Известно, что уже в Средние века люди умели покрывать всевозможные материалы тонким слоем металла вроде золота и серебра, и в чём-то их металлические покрытия были лучше современных. Один из удивительных объектов с таким металлическим покрытием — Железная колонна в Дели.
Это семиметровая колонна, возведённая в 400 году нашей эры, которая за полторы тысячи лет практически полностью избежала коррозии. Секрет в том, что в состав материала, из которого сделана колонна, входит большое количество фосфора; он и спасает металл от ржавчины.
Учёные до сих пор строят гипотезы, как именно колонна была изготовлена, но точно можно сказать, что индусы уже полторы тысячи лет назад знали технологию грунтовки.
Читать еще: Что это когда горит значок двигателя
Сцепляющиеся камни в Боливии
Древний вариант: около VIII векаСовременный вариант: XIX век
Пума Пунку — древний город (а точнее комплекс сооружений), расположенный на территории Боливии. Он построен из камней — но камни эти соединены и обтесаны с такой точностью, которой позавидовали бы и современные строители.
Используя примитивные строительные технологии, народ Тиуанако (так называется местность, в которой Пума Пунку находится) соорудил целый город из практически одинаковых и крепко сцепляющихся каменных блоков, чем-то напоминающих LEGO.
Эти блоки были вырезаны из камня с высокой точностью, будто бы с помощью лазера. Для их сцепления в том числе была использована технология глухого отверстия, которую остальной мир освоил лишь к концу XIX века.
Кроме того, народ Тиуанако использовал в строительстве что-то вроде современных металлических углов, которые помогали укреплять всю конструкцию. Надо ещё заметить, что строительные блоки в Пума Пунку прямо-таки огромные — некоторые весят 100 тонн.
Древние боливийцы доставляли эти огромные камни на место строительства и смогли придать им идеальную сложную форму. Пришедшие в Пума Пунку через несколько веков после исчезновения его обитателей инки верили, что его строители — боги, а сам город — центр Вселенной.
Навигационная система викингов
Древний вариант: XI векСовременный вариант: XVI век
Мореплавателям в прошлом приходилось нелегко: навигация была сложным делом, нередко для того, чтобы понять, куда плыть, приходилось обращаться к звёздам, солнцу и другим ненадёжным ориентирам.
Долгое время учёные были озадачены тем, как в Средние века викингам удавалось путешествовать между Норвегией и Гренландией: 2 500 километров по морю викинги проплывали практически по прямой линии. В 1948 году был обнаружен так называемый диск Уунарток, компас, использовавшийся викингами.
До изобретения магнитных компасов мореплавателям приходилось использовать солнечные часы, которые показывали время и направления с помощью лучей солнца. Ночью или в плохую погоду их невозможно было использовать. Но диск викингов мог работать и при плохом освещении.
Это были очень сложные солнечные часы с множеством пометок; в текстах, современных диску, описано, что в его работе использовался какой-то «магический кристалл». Исследователи считают, что это правда: некий кристалл действительно мог помочь использовать компас при плохом и тусклом свете. Точность диска Уунарток сравнима с современными навигационными системами: эксперименты показали, что он ошибается максимум на 4 градуса.
Батарейка из Ирака
Древний вариант: II век до нашей эрыСовременный вариант: XIX век
Читать еще: Чем заменить двигатель 3ct
В середине XX века в Ираке обнаружили знаменитую багдадскую батарейку: считается, что она могла генерировать вольт электроэнергии. Батарейка выглядит как 12-сантиметровый глиняный кувшин, внутри которого находится медная труба, обвёрнутая вокруг железного стержня. На дне кувшина были обнаружены остатки кислоты.
Судя по всему, багдадская батарейка работала, как современные батарейки, просто не так эффективно. Кислота на дне батарейки создавала электричество, заставляя электроны передвигаться с одного металла на другой. Современные учёные сделали несколько копий батарейки, используя в качестве кислоты уксус и лимонный и виноградный соки — и все они работали.
Главная загадка — для чего именно эти батарейки использовались в древние времена? Существует несколько теорий, две самые правдоподобные: либо она помогала с помощью электричества наносить молекулы металла на любой материал (тем самым создавая металлическое покрытие), либо использовалась в религиозных целях; верующие дотрагивались до идола, который бил их лёгким разрядом тока — и они воспринимали это как нечто сверхъестественное.
Большое испытание
1812-й стал тяжелым не только для страны и города, но и для фабрики. Пожар, вспыхнувший в оккупированной наполеоновскими войсками Москве, нанес большие разрушения, восстановить пострадавшие здания стоило больших трудов. Трехгорная мануфактура заработала вновь, фабрика даже закупила паровые машины, что позволило увеличить промышленные обороты.
В тот же роковой год партнеры перестали сходиться во мнениях относительно работы. Резанов постепенно начал отходить от дел, а через несколько лет забрал свою долю и ушел окончательно. Прохорову помогал его старший сын Тимофей. Молодому человеку было всего 15 лет, но в работу предприятия он вникал с самого детства — отец часто брал его с собой.
Постепенно на Тимофея Васильевича, хорошо проявившего себя во время кризиса, стали смотреть не как на мальчика, который везде следует за родителем, а как на будущего хозяина предприятия. Он начал брать на себя все больше и больше дел — отец жаловался на здоровье и работать как прежде уже не мог.
Василий Прохоров умер в 1815 году, фабрику, как и ожидалось, возглавил Тимофей.
Итоги
Это даже эволюцией не назвать — слишком быстро происходили изменения. Пришедшие в 1980 году вертолёты за шесть лет практически полностью модифицировались. Другие задачи, другие тактики, другое пилотирование. Несколько раз сменилось оружие, появилось множество жизненно важных компонентов.
Да, подобные изменения покупались жизнями вертолётчиков и разбитыми машинами — но без войны за эти шесть лет военные вряд ли бы сделали хоть что-то для улучшения.
В каком веке появились паровые двигатели Ссылка на основную публикацию
Паровой двигатель создали три века назад — он изменил мир сильнее, чем смартфоны и интернет
Наука и технологии Ровно 322 года назад, 2 июля 1698 года английский ученый Томас Севери запатентовал первый паровой двигатель.
Полностью его труд звучит так: «новое изобретение для подъема воды для всех видов мельниц с помощью двигательной силы огня.» Впоследствии механизм нарекли «Машиной Севери» или «огненным двигателем». Патент был выдан сроком на 14 лет, а позже продлен до 21 года.
Как паровые двигатели изменили облик всего мира
По словам ученого, это изобретение произошло абсолютно случайно. На самом деле, «Машина Севери» — это всего лишь паровой насос. В основу его конструкции не входили цилиндр с поршнем или какие-либо другие детали, приводимые в движение.
Однако пар для работы насоса генерировался в отдельном котле. Именно это открытие впоследствии позволило другим ученым разработать и внедрить в механические устройства реальные паровые двигатели.
«Машина Севери», в свою очередь, отличалась низкой эффективностью и прерывистой работой (воду приходилось откачивать разными порциями).
Первый прототип паровоза (поезда, оснащенного паровым двигателем) был построен в 1769 году военным инженером Николя-Жозе Кюньо. Именно паровой двигатель привёл к взрывному росту промышленности в XVIII-XIX веках.
Железнодорожные составы, корабли, водяные насосы, станки на заводах и фабриках, котельные, первая моторизированная сельская техника, деревообрабатывающие предприятия, ранние автомобили и грузовики — буквально всё держалось на паровых двигателях, пока их не заменили электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания в конце XIX — начале XX веков.
Именно на таких двигателях, примитивных и проблемных по современным меркам, двигателях обработка и логистика материалов постепенно пришли в кондицию, при которой мир стал готов к внедрению цифровых высокотехнологичных продуктов, как интернет и смартфоны. Без «гонки вооружений» в транспорте и технологичных заводах мир бы ещё долго стагнировал.
Да что и говорить — до изобретения парового двигателя путешествовать между городами было большой проблемой, а до поездов по железной дороге ездили… лошади, которые были медленными и быстро уставали.
Кстати, немного позже именно Севери впервые использовал такое понятие, как «лошадиная сила».
…1900 года был совершен первый полет на дирижабле жесткого типа. Воздушный аппарат под названием LZ-1 (Luftschiff Zeppelin) спроектировал и создал граф Фердинанд фон Цеппелин. Всего история цепеллинов насчитывает 119 моделей, большая часть из которых поставлялась армии и флоту. LZ-1 стал первым дирижаблем, созданным из алюминия.
Длина аппарата составляла 128 метров (дирижабль собирали на воде) при диаметре 11,7 м. Каркас аппарата (две гондолы) был создан из алюминия. В его основе лежали два двигателя мощностью 14,7 л.с. каждый с общим весом 420 кг.
Моторы приводили во вращение по два алюминиевых винта диаметром до 1,25 м. Дирижабль был построен в плавучем эллинге на Боденском озере. Для безопасности летательный аппарат садился только на воду.
Затем при помощи 28 канатов дирижабль втягивался в эллинг.
Как родились и почему вымерли дирижабли?
Первая попытка запустить LZ-1 в небо, как мы уже отметили, осуществилась 2 июля. Экипаж летательного аппарата насчитывал пять человек. В итоге во время полета наблюдались серьезные прогибы ферм. Из-за них скорость полета снизилась до 15 км/ч.
Время нахождения в воздухе составило всего 18 минут. Плюс были получены повреждения при посадке на воду. Вторая попытка была совершена 17 октября — после капитального ремонта. А третья — 21 октября, в результате которой дирижабль поднялся на высоту 400 метров и разогнался до 28,1 км/ч.
Полет продолжался ровно 121 минуту.
К сожалению, даже относительно успешные экспериментальные полеты не убедили инвесторов вложиться в серийное производство «алюминиевых цепеллинов». В первую очередь сказалась высокая стоимость производства такого типа летательных аппаратов. Как это часто бывает в современном мире, разработка сильно опередила свое время.
2 июля 2001 года была совершена первая операция по имплантации «искусственного сердца». Девайс под названием AbioCor был установлен американцу Роберту Тулзу. К сожалению, 30 ноября 2001 года в возрасте 59 лет он скончался. Роберт прожил с «искусственным сердцем» ровно 151 день.
AbioCor разработан компанией Abiomed. Аппарат полностью располагается в организме пациента и работает от встроенного аккумулятора. Подзарядка батареи осуществляется от внешнего источника питания прямо через кожу. Таким образом, он не нуждается в проводах.
Можно ли выжить с современным искусственным сердцем?
Первое поколение AbioCor обладало рядом ограничений. Основные касались веса и роста пациента. Именно поэтому «искусственное сердце» вживляли только мужчинам.
Внутренняя батарея AbioCor позволяла пациенту свободно перемещаться в течение часа. При установленном внешнем источнике питания этот срок удваивался. Аппарат подзаряжался от обычной электросети.
Срок годности AbioCor составлял 18 месяцев.
К 2004 году «искусственным сердцем» от Abiomed обзавелись 14 пациентов. Аппарат назначался только тем, чья смерть, вызванная тяжелой сердечной недостаточностью, была неминуемой. Роберт Тулз продержался 151 день. На сегодняшний день существуют случаи, когда с «искусственным сердцем» пациенты проживали 10 и даже 17 месяцев.
Загрузка...
