Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кусок хлопчатобумажной ткани воспламеняется от внезапного сжатия огненного поршня.
Демонстрация пожарного поршня

Огонь поршень , который иногда называют огонь шприц или захлопывания стержень огонь стартер , это устройство древней Юго - Восточной Азии происхождения , который используется для разжигает огонь. Он использует принцип нагрева газа (в данном случае воздуха) путем быстрого и адиабатического сжатия, чтобы зажечь кусок трута , который затем используется для зажигания огня. [1]

Описание и использование [ править ]

Современный пожарный поршень из ПВХ трубы 1/2 ", деревянного дюбеля и резинового уплотнительного кольца.

Пожарный поршень состоит из полого цилиндра, закрытого с одного конца и открытого с другого. Размеры варьируются по длине от 3 до 6 дюймов (от 7,5 до 15 см) с отверстием диаметром около 0,25 дюйма (6–7 мм) до 10–14 дюймов (от 25 до 35 см) с отверстием около 0,5 дюйма (14 мм). ) в диаметре. В цилиндр вставлен поршень с герметичным кольцевым уплотнением . Набивка колонны, смазанная водой, или резиновая прокладка, смазанная консистентной смазкой, используется для создания герметичного, но скользкого уплотнения. На конце поршня сделана небольшая полость, куда можно вставить трут , не раздавливая его при последующих операциях. Поршень можно полностью вынуть из цилиндра для установки или снятия трута.

Поршень (или цилиндр) имеет ручку на конце, позволяющую надежно захватить его, или достаточно большую площадь поверхности, чтобы ударить по нему резко, не причиняя боли, в то время как цилиндр (или поршень) зажат или ударяется о твердая поверхность. Сжатие воздуха, когда поршень быстро вдавливается в цилиндр, вызывает резкое повышение внутренней температуры до более чем 400 ° F (260 ° C), температуры самовоспламенения.трута. Он достаточно горячий, чтобы трут на торце поршня загорелся с видимой вспышкой, которую можно увидеть, если цилиндр изготовлен из полупрозрачного или прозрачного материала. Затем поршень быстро вынимается, прежде чем горящий трут исчерпает доступный кислород внутри цилиндра. Затем тлеющий трут можно удалить с торца поршня и перенести в большее гнездо из трутовика. Затем тлеющий уголь сильно обдувается или обдувается, чтобы создать пламя, и в это время могут быть добавлены различные стадии более крупного возгорания, пока он не превратится в полномасштабный огонь.

Древние и современные версии огненных поршней изготавливались из дерева , рогов животных , рогов , бамбука или металла. Сегодня пожарные поршни обычно изготавливаются из дерева, металла или пластика. Стали доступны конструкции, изготовленные своими руками, с использованием деревянных дюбелей, ПВХ и медных труб, а также резиновых уплотнительных колец, для создания версий стоимостью менее 2 долларов США каждая.

Принцип работы [ править ]

Огненный шприц XIX века в виде стеклянного цилиндра с металлическим поршнем, к которому крепится трут.

Быстрое сжатие газа одновременно увеличивает его давление и температуру. Если это сжатие выполняется слишком медленно, тепло будет рассеиваться в окружающую среду, поскольку газ возвращается к тепловому равновесию с ними. Если сжатие происходит достаточно быстро, то для достижения теплового равновесия не остается времени. Абсолютная температура газа может внезапно стать намного выше , чем у его окружения, увеличиваясь от первоначальной комнатной температуры газа до температуры достаточно горячей , чтобы установить трутый разжигают огнь. Воздух в цилиндре действует как источник тепла и как окислитель трутовика.

Тот же принцип используется в дизельном двигателе для воспламенения топлива в цилиндре, что устраняет необходимость в свече зажигания, которая используется в бензиновом двигателе . Принцип работы ближе к двигателю с горячей лампой , раннему предшественнику дизеля, поскольку топливо (трут) сжимается с газом, в то время как в дизельном топливе топливо впрыскивается, когда газ уже сжат и при высокой температуре. .

Пожарные поршни имеют степень сжатия примерно 25: 1. Это сопоставимо с примерно 20: 1 для современного дизельного двигателя и между 7: 1 и 11,5: 1 для бензинового двигателя. Пожарный поршень сделан намеренно узким, чтобы человеческая сила без посторонней помощи могла приложить достаточно силы, чтобы максимально сжать воздух в цилиндре. Для достижения высокой степени сжатия конечный сжатый объем трута и воздуха должен быть небольшим по сравнению с длиной поршневой трубки. Эти два фактора вместе означают, что только небольшое количество трута может быть зажжено пожарным поршнем, но этого может быть достаточно, чтобы зажечь другой трут и, в свою очередь, зажечь более крупный огонь.

Лучше всего подойдут приправы, которые воспламеняются при очень низкой температуре. Легко воспламеняющиеся материалы, такие как обугленная ткань или амаду, хорошо работают в качестве трута, а также могут удерживать тлеющие угли . Напротив, хлопковые волокна воспламеняются при температуре 455 ° F (235 ° C) и ярко вспыхивают, но не тлеют. Яркой вспышки света иногда бывает достаточно для демонстрационных целей, но она не приведет к постоянному возгоранию.

Конструкция ручного насоса, такого как обычный велосипедный насос , очень похожа, за исключением того, что насос также имеет клапаны и шланг для подачи сжатого воздуха на выходе. В случае насоса нагрев сжатого воздуха является нежелательным побочным эффектом . Как в пожарных поршнях, так и в насосах, механизм и смазочные материалы должны быть выбраны таким образом, чтобы выдерживать высокие пиковые температуры и давления.

История [ править ]

Юго-Восточная Азия и Мадагаскар [ править ]

Пожарные поршни из Тайланда  (1,2); Филиппины  (3,4); и Ява, Индонезия  (5) [2]

Огненные поршни изобрели выходцы из Юго-Восточной Азии (вероятно, австронезийцы ). Их использование было в основном сосредоточено в австронезийских регионах, особенно на Малайском полуострове , Филиппинах , Борнео , Суматре , Яве , некоторых островах к востоку от Явы, включая Флорес , и на Мадагаскаре . Они также встречаются в Бирме , Таиланде и Лаосе в континентальной части Юго-Восточной Азии , а также в некоторых частях Юньнани и Японии . [3] [4][5] [6]

Современная копия пожарного поршня из кокоболо

Огненные поршни в Юго-Восточной Азии изготавливались по-разному из бамбука, дерева, металла, слоновой кости, кости и рога. Основная труба обычно имела длину около 3,25 дюйма (8,3 см) и диаметр 0,5 дюйма (1,3 см) с размером отверстия около 0,375 дюйма (0,95 см). [7] Конец трубки обычно расширялся в небольшую полость, используемую для хранения трута. [2] Использованный трут обычно получали из основания листьев пальм и ротанговой лозы и обычно хранили в ящике с трутом, который перевозили вместе с поршнем. Они , как сообщается, известно как лек Пхай Tok в тайском ; и гобек апи на малайском (буквально "огоньступка и пестик ). [8]

Древность огня поршня в Юго - Восточной Азии, неизвестно, но это , безусловно , предварительно датировать австронезийскую колонизацию из Мадагаскара (ок. 100-500 н.э.). Это было одно из первых убедительных доказательств того, что Мадагаскар имеет происхождение из Юго-Восточной Азии. [6]

Принципы, регулирующие пожарные поршни, также использовались для изготовления поршневых сильфонов в Юго-Восточной Азии из бамбука. Эти поршневые сильфоны могли закачивать достаточно воздуха в печь для получения достаточно высоких температур для плавления металла, что привело к независимому развитию сложной металлургии бронзы и железа в Юго-Восточной Азии, начиная примерно с 1500 г. до н.э. В частности, в развитии бронзовых гонгов (например, из культуры Донг Сон ), которые затем экспортировались в древние морские торговые сети Юго-Восточной Азии. [6] [9] Эти поршневые сильфоны достигли Мадагаскара до контакта с Европой. [10]Технология изготовления бамбуковых поршневых сильфонов также была рано заимствована китайцами, полностью заменив китайскую технологию изготовления кожаных сильфонов. [6] [11]

Был ли вопрос о том, повлияли ли на европейские пожарные поршни огненные поршни из Юго-Восточной Азии, был предметом споров. Но Бальфур (1908) и Фокс (1969) убедительно продемонстрировали, что европейские огнестрельные поршни были независимо обнаружены с помощью пневматического оружия. Фокс, однако, пытается утверждать, что огнестрельные поршни в Юго-Восточной Азии были привезены из Европы, но другие ученые отвергают это как неубедительное. Наличие производной технологии поршневых сильфонов и существование пожарных поршней даже в изолированных и широко разделенных культурах, таких как качины в северной Бирме и игорот на высокогорье Лусона , делает определенно известным, что пожарные поршни в Юго-Восточной Азии существовали задолго до европейских версий. . [4] [10]

Несмотря на независимое изобретение европейских пожарных поршней, именно пожарные поршни из Юго-Восточной Азии вдохновили Рудольфа Дизеля на создание дизельного двигателя примерно в 1892 году, а не европейские версии (которые в конце 19 века были в значительной степени заменены спичками). Дизель был учеником изобретателя Карла фон Линде . Он получил представление о двигателе внутреннего сгорания после того, как стал свидетелем того, как Линде зажег сигарету с помощью пожарного поршня. Этот пожарный поршень был приобретен Linde из Юго-Восточной Азии во время лекции на Пенанге . [5] [12] [13]

Европа [ править ]

Первый известный документирован огнь поршень на Западе был сделан в 1745 игумене Агостино Руффо Вероны, Италия, который делает пару воздушных пушек для короля Португалии, Иоанн V . В то время как Руффо проверял воздушный насос пистолета на герметичность, закупорив его выход куском дерева, он заметил, что после того, как он нагнетал давление в насос, дерево обгорело. Впоследствии он обнаружил, что трут воспламенился насосом. Руффо создал прибор для дальнейшего изучения этого явления [14], но его изобретение не получило популяризации.

Сообщается, что первый пожарный поршень широко дебютировал перед учеными в 1802 году [15] и был запатентован в 1807 году одновременно в Англии и Франции. [16] Огненные поршни, или «огненные шприцы», как их тогда называли, в течение короткого периода времени пользовались популярностью в некоторых частях Европы в начале девятнадцатого века, пока их не вытеснила фрикционная спичка, изобретенная в 1826 году [17].

В США описания публикуются много лет. [18] [19] [20]

См. Также [ править ]

  • Luthang , филиппинский детский игрушечный пистолет из бамбука, использующий тот же принцип и конструкцию.
  • Дизель
  • Пожарный нападающий
  • Зажигание огня

Ссылки [ править ]

  1. ^ Manansala, Пол К. (2006-03-24). "Металлургия, Юго-Восточная Азия (Глоссарий) Поршневые сильфоны" . Проверено 28 мая 2007 .
  2. ^ a b Хаф, Уолтер (1926). Огонь как агент человеческой культуры . Смитсоновский институт, Национальный музей США. С. 109–110. ISBN 9780598370822.
  3. ^ Хаф, Уолтер. 1928. Аппарат для разжигания огня в Национальном музее США. Труды Национального музея США 73 (2735): 1–72.
  4. ^ a b Бальфур, Генри. 1908. Пожарный поршень. Годовой отчет Попечительского совета Смитсоновского института, показывающий операции, расходы и состояние учреждения за год, закончившийся 30 июня 1907 г. , 565–593. Вашингтон, округ Колумбия: Государственная типография.
  5. ^ a b Огата, Масанори; Шимоцума, Ёрикадзу (20–21 октября 2002 г.). «Происхождение дизельного двигателя - в огненном поршне горцев, живших в Юго-Восточной Азии» . Первая международная конференция по бизнесу и трансферу технологий . Японское общество инженеров-механиков. Архивировано из оригинала на 2007-05-23 . Проверено 28 мая 2007 .
  6. ^ a b c d Нидхэм, Джозеф (1965). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии, Часть 2, Машиностроение . Издательство Кембриджского университета. С. 140–141. ISBN 9780521058032.
  7. ^ Тилтон, Бак (2010). Полная книга огня: разведение костров для тепла, света, приготовления пищи и выживания . Menasha Ridge Press. С. 34–35. ISBN 9780897328296.
  8. ^ Джеймисон, Ричард; Джеймисон, Линда (2007). Примитивные навыки и ремесла: руководство по укрытиям, инструментам, оружию, отслеживанию, выживанию и многому другому . Skyhorse Publishing Inc. стр.  163 -176. ISBN 9781602391482.
  9. ^ Холл, Кеннет Р. (2010). История ранней Юго-Восточной Азии: морская торговля и социальное развитие, 100–1500 . Rowman & Littlefield Publishers. п. 4. ISBN 9780742567627.
  10. ^ a b Нидхэм, Джозеф (1970). Клерки и мастера в Китае и Восточной Европе . Издательство Кембриджского университета. С. 155–167.
  11. ^ Вертайм, Теодор А. (1961). Наступление эпохи стали . Brill Archive.
  12. Перейти ↑ Diesel Story (Фильм). Архивы Прелингера: Shell Oil. 1952 . Проверено 16 февраля 2007 .
  13. ^ Gurstelle, Уильям (2009). «Рудольф Дизель и огненный поршень». Сделайте . Севастополь, Калифорния : O'Reilly Media . 19 : 166–168. ISSN 1556-2336 . 
  14. ^ См .:
    • «Nuova Osserv (azioni) sopra l'Aria condenata dentro d'una Siringa» [Новое наблюдение воздуха, сконденсированного внутри шприца] (1745) Giornale de 'Letterati , 1  : 307–308. (на итальянском)
    • Гови, Жилберто (1876) «Sull'invenzione dell'Accendi-fuoco Pneumatico» [Об изобретении пневматических зажигалок], Atti della Accademia Nazionale dei Lincei , 2-я серия, 3 (2): 41–44. (на итальянском)
    • Гови, Жилберто (1876) «Sur l'invention du briquet pneumatique» (Об изобретении пневматической зажигалки), Comptes rendus , 83  : 541–543. (На французском)
    • (Редакция) (21 сентября 1876 г.) «Общества и академии: Париж: Академия наук, 4 сентября», Nature , 14  : 468.
  15. ↑ В 1802 году рабочий из Сент-Этьена, Франция, который долгое время занимался усовершенствованием пневматических винтовок, заметил, что (1) когда ружье стреляло в темноте, оно излучало яркий свет, и (2) если было ворсинок, присутствующий в пистолете, когда он находился под давлением, ворс подгорел или даже воспламенился. Слухи об этих наблюдениях достигли господ Эйнарда, Хэза и Генсула, которые подтвердили их и опубликовали. Жозеф Молле (1756–1829), профессор физики из Лиона, узнал об этих фактах и ​​исследовал их. В 1804 году он представил свои открытия Лионской академии. Видеть:
    • Молле, Ж., Mémoire sur deux faits nouveaux, l'inflampting des matières горючие материалы и l'apparition d'une vive lumière, полученное par la seule сжатие воздуха; lu dans la séance publique de l'Académie de Lyon le 27 mars 1804 [Воспоминания о двух новых фактах, воспламенении горючих материалов и появлении яркого света, получаемого только путем сжатия воздуха; прочитано на открытом заседании Лионской академии 27 марта 1804 г.] (Лион, Франция: Ballancre père et fils, 1811). В 1804 году Молле предположил, что его открытия могут быть использованы для изготовления пожарного поршня. С п. 13: «Ce procédé nouveau assure tellement la réussite de l'expérience, que l'appareil qu'on vient de décrire pourrait être considérécom une espece de briquet ». (Эта новая процедура настолько гарантирует успех эксперимента, что только что описанный аппарат можно рассматривать как тип зажигалки .) Молле добавил (стр. 30–31) имена нескольких изобретателей, создавших пожарные поршни: Mr. Дюмотье (или Дюмотье) из Парижа; Г-н Дюбуа, литейщик из Лиона; и г-н Тибо, еще один житель Лиона.
    • Домбр (1811 г.) «Раппорт о воспоминаниях г-на Молле, относящийся к производству люмьер и шаров с эффектом сжатия» [Отчет о мемуарах г-на Молле о производстве света и тепла эффект сжатия], Notice des Travaux de l'Académie du Gard pendant l'année 1811 , part 1, pp. 175–182.
    В 1803 году Марк-Огюст Пикте (1752–1825), швейцарский ученый и журналист, который опубликовал результаты британской науки, сообщил о наблюдениях Молле Александру Тиллоху, редактору Philosophical Magazine .
    • (Пикте) (1803) (Письмо профессора Пикте г-ну Тиллоху) , Philosophical Magazine , 14  : 363–364.
    Уильям Николсон, редактор Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts , утверждал, что излучение света во время стрельбы из пневматического ружья было замечено ранее в Англии «мистером Флетчером», который продемонстрировал эффект Николсону и его коллеги.
    • (Редакция) (1803) «Вспышка из пневматического ружья», Journal of Natural Philosophy, Chemistry and the Arts , 4  : 280.
    Образование света во время разряда пневматической пушки исследовал Джон Харт из Англии и обнаружил, что оно связано с загрязнением; Точно так же французский химик Луи Жак Тенар исследовал образование света при сжатии газов и обнаружил, что причиной этого является загрязнение.
    • Харт, Джон (1823 г.) «О свете, создаваемом разрядом пневматической пушки», Ежеквартальный журнал науки, литературы и искусства , 15  : 64–66.
    • Тенар, Луи Жак (1830) «Наблюдения за светом при сжатии воздуха и оксигена» (Наблюдения за светом, возникающим из воздуха и кислорода в результате сжатия), « Анналы химии и тела» , 2-я серия, 44  : 181–188.
  16. ^ В 1806 «полковник Grobert», которыйвероятнобыл Жак Франсуа Луи Grobert (1757-181?), Полковник французской артиллерии, зачала огонь поршень ( Брикет Pneumatique , пневматика легче), нонего было этоизготовленного профессиональный производитель научных инструментов в Париже, «Дюмотье» (по-разному пишут Дюмутье, Дю Мутье и Дюмотье). Видеть:
    • Гробер (апрель 1806 г.) «Moyen de produire des воспаления par l'air comprimé» (Средства для воспламенения сжатым воздухом), L'Esprit des journaux, françois et étranger , 4  : 139–145.
    • Морело, Симон, Histoire naturelle appliquée à la Chimie [Естественная история в химии] (Париж, Франция: F. Schoell and H. Nicolle, 1809), vol. 1, стр. 94. Со страницы 94, сноска 1: « (1) Inventé par le polel Grobert , exécuté par M. Dumotier . » ((1) Изобретен полковником Гробером, казнен г-ном Дюмотье.)
    • Крел, Питер ОК, История ударных волн, взрывов и ударов (Берлин, Германия: Springer Verlag, 2009), стр. 273.
    В 1807 году Роберт Лоренц из Хаммерсмита, Англия, получил от имени Гроберта британский патент на пожарный поршень.
    • (Персонал) (1807 г.) «Спецификация патента, выданного Ричарду Лоренцу… на определенные изобретения (сообщенные ему иностранцами, проживающими за границей) различных машин или инструментов, один из которых будет производить мгновенный свет, а другой - мгновенный огонь. Датировано 5 февраля 1807 г. » Репертуар искусств, мануфактур и сельского хозяйства , 2-я серия, 11  : 250–253.
  17. ^ Фокс, Роберт. 1969. Пожарный поршень и его происхождение в Европе. Технология и культура 10: 355–370.
  18. ↑ Смайли, Эдвин (февраль 1915 г.) «Примитивные методы разжигания огня», Boys 'Life , 4 (12): 9.
  19. ↑ Post, Август (сентябрь 1929 г.) «Поле приземления: Дизельный двигатель», « Жизнь мальчиков» , 19 (9): 44.
  20. ↑ Спенсер, Билли (март 1974) «Человек и огонь», Boys 'Life , 64 (3): 6.

Библиография [ править ]

  • Arbor Scientific, Инструменты, которые учат, Противопожарный шприц P1-2020; http://www.arborsci.com/Data_Sheets/P1-2020_DS.pdf
  • Бальфур, Генри (1907) «Огненный поршень», Годовой отчет Попечительского совета Смитсоновского института , стр. 565–598.
  • Фокс, Роберт (июль 1969 г.) «Огненный поршень и его происхождение в Европе», Технология и культура , 10 (3): 355–370.
  • Джеймисон, Замечательный Firepiston Woodsmoke (1994) Menasha Ridge Press, Birmingham AL ISBN 0-89732-151-0 
  • Джеймисон, Ричард и Мел Дьюиз, «Замечательный огненный поршень» в: Ричард и Линда Джеймисон, Примитивные навыки и ремесла: руководство для отдыхающих по убежищам, инструментам, оружию, отслеживанию, выживанию и многому другому (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Skyhorse Publishing , 2007), с. 163–176.
  • Роулендс, Джон Дж . Страна Кэш-Лейк (1947); WW Norton and Company, Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк

Внешние ссылки [ править ]

  • Firepiston: Древняя машина для разжигания огня
  • Инструкции YouTube по изготовлению Fire Piston
  • Бристольский университет, химический факультет: пожарный поршень
  • Коллекция старинных огненных шприцев
  • Уравнение, описывающее изменение температуры при сжатии
  • Фотографии огненного шприца
  • The Naked Scientists - Как работает огненный поршень