Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Движок героя» перенаправляется сюда. Для игрового движка и серверной технологической платформы см. HeroEngine .

Иллюстрация эолипила Героя

Aeolipile , aeolipyle или eolipile , также известный как двигатель героя , представляет собой простая, безлопастная радиальная паровая турбина , которая вращается , когда центральный контейнер воды нагревается. Крутящий момент создается паровыми струями, выходящими из турбины. Греко-египетский математик и инженер Герон Александрийский описал устройство в 1 веке нашей эры, и многие источники дают ему кредит для своего изобретения. [1] [2]

Эолипил, описанный Герой, считается первым зарегистрированным паровым двигателем или реакционной паровой турбиной . [3] Название, образованное от греческого слова Αἴολος и латинского слова pila, переводится как «шар Эолуса », Эол - греческий бог воздуха и ветра.

Еще до работ Героя, устройство, называемое эолипилом, было описано в I веке до н.э. Витрувием в его трактате De Architectura ; однако неясно, является ли это тем же устройством или предшественником, поскольку он не упоминает вращающиеся части. [4]

Физика [ править ]

Классная модель эолипила

Эолипил обычно состоит из сосуда сферической или цилиндрической формы с выступающими наружу изогнутыми или изогнутыми в противоположную сторону соплами . Он предназначен для вращения вокруг своей оси. Когда в сосуде создается давление пара, газ выбрасывается из сопел, что создает тягу, обусловленную принципом ракеты [5], как следствие 2-го и 3-го законов движения Ньютона . Когда сопла, направленные в разные стороны, создают силы по разным линиям действия, перпендикулярно оси подшипников , эти усилия объединяются , создавая вращающий момент (механическая пара ) или крутящий момент., заставляя судно вращаться вокруг своей оси. Аэродинамическое сопротивление и силы трения в подшипниках быстро нарастают с увеличением скорости вращения ( об / мин ) и расходуют ускоряющий момент, в конечном итоге нейтрализуя его и достигая постоянной скорости.

Обычно, как описал устройство Герой, вода нагревается в простом бойлере, который является частью подставки для вращающегося сосуда. В этом случае котел соединен с вращающейся камерой парой труб, которые также служат шарнирами для камеры. В качестве альтернативы вращающаяся камера может сама служить бойлером, и такая компоновка значительно упрощает шарнирно-опорные устройства, поскольку в этом случае им не нужно пропускать пар. Это можно увидеть на иллюстрации модели класса, показанной здесь.

История [ править ]

Иллюстрация из Hero's Pneumatica

И Герой, и Витрувий опираются на гораздо более раннюю работу Ктесибия (285–222 гг. До н.э.), также известного как Ктесибий или Тесибий, изобретателя и математика из Александрии , Птолемеевский Египет . Он написал первые научные трактаты о сжатом воздухе и его использовании в насосах.

Описание Витрувия [ править ]

Витрувий (ок. 80 г. до н. Э. - ок. 15 г. н. Э.) Упоминает эолипилы по имени:

Эолипилы - полые медные сосуды, у которых есть отверстие или горловина небольшого размера, с помощью которого их можно наполнить водой. До того, как вода нагревается над огнем, но ветер дует мало. Однако как только вода закипает, вырывается сильный ветер. [4]

Описание героя [ править ]

Герой (ок. 10–70 гг. Н. Э.) Использует более практичный подход и дает инструкции, как его сделать:

№ 50. Паровоз. ПОСТАВЬТЕ котел над огнем: шар должен вращаться на оси. Огонь разжигается под котлом AB (рис. 50), содержащим воду и прикрытым у рта крышкой CD; с этим сообщается изогнутая трубка EFG, причем конец трубки помещается в полый шар, H K. Напротив конца G поместите шарнир LM, опирающийся на крышку CD; и пусть шар содержит две изогнутые трубы, сообщающиеся с ним на противоположных концах диаметра и изогнутые в противоположных направлениях, причем изгибы проходят под прямым углом и поперек линий FG, L M. По мере того, как котел нагревается, он будет обнаружен. что пар, попадая в шар через EFG, выходит через изогнутые трубки к крышке и заставляет шар вращаться, как в случае танцующих фигур. [1]

Практическое использование [ править ]

Современная копия эолипила Героя.

Неизвестно, применялся ли эолипил на практике в древние времена и рассматривался ли он как прагматический прием, причудливая новинка, объект почитания или что-то еще. Источник описал это как простое любопытство для древних греков или «трюк для вечеринки». [6] На рисунке Героя изображено отдельное устройство, предположительно предназначенное как «храмовое чудо», как и многие другие устройства, описанные в Pneumatica . [ требуется разъяснение ] [1]

Витрувий, с другой стороны, упоминает использование эолипила для демонстрации физических свойств погоды. Он описывает эолипил как

научное изобретение [для] открытия божественной истины, скрывающейся в законах небес. [4]

После описания конструкции устройства (см. Выше) он заключает:

Таким образом, из этого небольшого и очень короткого эксперимента мы можем понять и судить о могущественных и чудесных законах неба и природе ветров. [4]

В 1543 году Бласко де Гарай , ученый и капитан испанского военно-морского флота, якобы продемонстрировал императору Священной Римской империи Карлу V и высокопоставленному комитету изобретение, которое, как он утверждал, могло приводить в движение большие корабли в отсутствие ветра с помощью аппарата, состоящего медного котла и движущихся колес по обе стороны корабля. [7] Этот отчет был сохранен в королевских архивах Испании в Симанкасе . [8] Предполагается, что де Гарэ использовал эолипил Героя и объединил его с технологиями, используемыми в римских лодках и позднесредневековых галерах. [7]Здесь изобретение де Гарая представило нововведение, в котором эолипил нашел практическое применение, а именно: приводить в движение гребные колеса, демонстрируя возможность создания паровых лодок. [8] Это требование было отклонено испанскими властями. [9]

См. Также [ править ]

  • Екатерининское колесо (салют)
  • Ракетный двигатель
  • Колесо Сегнера
  • Паровой двигатель
  • Паровоз
  • Паровая ракета

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Hero (1851), «Раздел 50 - Паровоз» , Пневматика Героя Александрии , переведенная Беннетом Вудкрофтом, Лондон: Тейлор Уолтон и Маберли, Bibcode : 1851phal.book ..... W , в архиве из оригинала 11 февраля 2012 г. - через Университет Рочестера
  2. ^ Герой (1899). «Пневматика, Книга II, Глава XI» . Herons von Alexandria Druckwerke und Automatentheater (на греческом и немецком языках). Вильгельм Шмидт (переводчик). Лейпциг: BG Teubner. С. 228–232.
  3. ^ "турбина". Encyclopdia Britannica. 2007. Британская энциклопедия онлайн. 18 июля 2007 г. < https://www.britannica.com/technology/aeolipile >.
  4. ^ Б с d «De Architectura», глава VI (пункт 2) из десяти книг по архитектуре по Витрувий (1 век до н.э.), опубликованный 17 июня 2008 [1] Доступ 2009-07-07
  5. ^ Эолипил
  6. ^ Gruntman, Майк (2004). Прокладывая путь: ранняя история космических кораблей и ракетной техники . Рестон, Вирджиния: Американский институт аэронавтики и астронавтики, Inc. стр. 1. ISBN 156347705X.
  7. ^ a b Китцикопулос, Гарри (2015). Инновации и распространение технологий: экономическая история первых паровых двигателей . Оксон: Рутледж. п. 5. ISBN 9781138948112.
  8. ^ a b Стоун, Джо (2015). Плавучие дворцы Великих озер: история пассажирских пароходов во внутренних морях . Анн-Арбор: Мичиганский университет Press. п. 9. ISBN 9780472071753.
  9. ^ Museo Naval, Catálogo guia del Museo Naval de Madrid, IX edición, Мадрид, 1945, стр.128.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Мэлони, Дэн (6 октября 2020 г.). «Создание современной версии паровоза из древности» . Hackaday . Дата обращения 6 октября 2020 .