Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Гидравлический» перенаправляется сюда. Для использования в других целях, см Гидравлический (значения) .
Для механической технологии см гидравлическое оборудование .

Гидравлика и другие исследования [1]
Открытый канал с одинаковой глубиной. Открытая гидравлика работает с однородными и неоднородными потоками.
Иллюстрация гидравлики и гидростатики.

Гидравлика (от греч . Υδραυλική) - это технология и прикладная наука, использующая инженерные , химические и другие науки, связанные с механическими свойствами и использованием жидкостей . На самом базовом уровне гидравлика - это жидкостный аналог пневматики , которая касается газов . Гидравлическая механика обеспечивает теоретическую основу гидравлики, которая фокусируется на прикладной инженерии с использованием свойств жидкостей. В гидравлических системах гидравлическая система используется для генерации, управления и передачи энергии с помощью гидравлических систем под давлением.жидкости. Гидравлические темы охватывают некоторые разделы науки и большинство инженерных модулей и охватывают такие концепции, как поток в трубопроводе , конструкция плотины , гидросистема и схемы управления текучей средой. Принципы гидравлики естественным образом используются в организме человека в сосудистой системе и эректильной ткани. [2] [3] Гидравлика со свободной поверхностью - это отрасль гидравлики, имеющая дело со свободным поверхностным потоком, например, в реках , каналах , озерах , эстуариях и морях . Его подпол поток открытого канала исследование поток в открытых каналах .

Слово «гидравлика» происходит от греческого слова ὑδραυλικός ( hydraulikos ), которое, в свою очередь, происходит от ὕδωρ ( гидор , по-гречески вода ) и αὐλός ( авлос , что означает труба ). [4]

Древние и средневековые эпохи [ править ]

Водяные колеса.

Раннее использование гидроэнергии восходит к Месопотамии и Древнему Египту , где орошение использовалось с 6-го тысячелетия до нашей эры, а водяные часы использовались с начала 2-го тысячелетия до нашей эры. Другие ранние примеры воды власти включают Qanat систему в древней Персии и систему Turpan воды в древней Центральной Азии.

Персидская империя [ править ]

В Персидской империи , то персы построили сложную систему водяных мельниц, каналов и плотин , известные как Шуштар Historical гидросистема . Проект начат по Ахеменидов царя Дария Великого и законченного группой римских инженеров , захваченных Сасанидов король Шапура I , [5] был передан от ЮНЕСКО как «шедевр творческого гения». [5] Они также были изобретателями [6] Каната, подземного акведука. Некоторые из больших древних садов Ирана были орошены благодаря канатам [7]

Самые ранние свидетельства о водяных колесах и мельницы восходят к древнему Ближнему Востоку в 4 веке до н.э., [8] конкретно в Персидской империи до 350 г. до н.э., в районах Ирака , Иран , [9] и Египет . [10]

Китай [ править ]

В древнем Китае были Суншу Ао (VI век до н.э.), Симэнь Бао (V век до н.э.), Ду Ши (около 31 года нашей эры), Чжан Хэн (78-139 гг. Н.э.) и Ма Цзюнь (200-265 гг. В Китае были Су Сун (1020–1101 гг.) И Шен Го (1031–1095). Д Ши использовал водяное колесо для питания сильфонов из в доменной печи производства чугуна . Чжан Хэн был первым, кто применил гидравлику, чтобы обеспечить движущую силу при вращении армиллярной сферы для астрономических наблюдений . [11][ необходима цитата ]

Шри-Ланка [ править ]

Ров и сады в Сигирии .

В древней Шри-Ланке гидравлика широко использовалась в древних королевствах Анурадхапура и Полоннарува . [12] Открытие принципа клапанной башни или клапанной ямы (Bisokotuwa на сингальском языке) для регулирования утечки воды считается изобретением более 2000 лет назад. [13] К I веку нашей эры было завершено несколько крупных ирригационных работ. [14] Макро- и микрогидравлика для удовлетворения домашних садоводческих и сельскохозяйственных нужд, поверхностного дренажа и борьбы с эрозией, декоративных и рекреационных водотоков и подпорных сооружений, а также системы охлаждения были установлены в Сигирии , Шри-Ланка. Коралл на массивной скале на участке включаетцистерны для сбора воды. Крупные древние водоемы Шри-Ланки - Калавава (король Дхатусена), Паракрама Самудра (король Паракрама Баху), Тиса Вева (король Дутугамуну), Миннерия (король Махасен).

Греко-римский мир [ править ]

В Древней Греции греки построили сложные системы водоснабжения и гидроэнергетики. Примером может служить строительство Евпалиносом по государственному контракту водного канала для Самоса , туннеля Евпалиноса . Ранним примером использования гидравлического колеса, вероятно, самого раннего в Европе, является колесо Перахора (3 век до н.э.). [15]

В греко-римском Египте примечательно создание первых автоматов с гидравлическими машинами Ктесибием (процветание около 270 г. до н.э.) и героем Александрии (ок. 10 - 80 г. н.э.). Герой описывает несколько рабочих машин, использующих гидравлическую энергию, таких как силовой насос , который, как известно из многих римских памятников, использовался для подъема воды и в пожарных машинах. [16]

Акведук Сеговии , шедевр I века нашей эры.

В Римской империи были разработаны различные гидравлические системы, включая водоснабжение, бесчисленные акведуки , энергию с использованием водяных мельниц и гидравлическую добычу полезных ископаемых . Они были одними из первых, кто использовал сифон для переноса воды через долины, а также применили замалчивание в больших масштабах для разведки, а затем и для добычи металлических руд . Они широко использовали свинец в сантехнических системах для бытовых и общественных нужд, таких как подпитка парилки . [ необходима цитата ]

Гидравлическая добыча использовалась на золотых приисках северной Испании, завоеванной Августом в 25 г. до н.э. Аллювиальных золотой рудник в Лас Medulas был один из самых крупных своих шахт. По крайней мере, семь длинных акведуков обрабатывали его, и водные потоки использовались для размывания мягких отложений, а затем для промывки хвостов на предмет ценного содержания золота. [17] [18]

Арабско-исламский мир [ править ]

В мусульманском мире во время исламской Золотого века и Арабская сельскохозяйственной революция (8-13 вв), инженеры широко использовала гидроэнергетику, а также раннее использование энергии приливов и отливы , [19] и крупные гидравлические фабричные комплексы. [20] Различные воды с питанием от промышленных мельниц были использованы в исламском мире, в том числе Фуллинг мельниц, gristmills , бумажных фабрик , hullers , лесопильных , судовых мельниц , штемпеля мельниц , сталелитейных заводах , сахарных заводах , а такжеприливные мельницы . К XI веку в каждой провинции исламского мира были действующие промышленные предприятия, от Аль-Андалуса и Северной Африки до Ближнего Востока и Центральной Азии . [21] Мусульманские инженеры также использовали водяные турбины , зубчатые передачи в водяных мельницах и водоподъемных машинах, а также первыми использовали плотины в качестве источника энергии воды, используемой для обеспечения дополнительной энергии водяным мельницам и водоподъемным машинам. [22]

Аль-Джазари (1136–1206) описал конструкции для 50 устройств, многие из которых приводятся в действие водой, в своей книге «Книга знаний об изобретательных механических устройствах» , включая водяные часы, устройство для подачи вина и пять устройств для подъема воды. из рек или бассейнов. К ним относятся бесконечная лента с прикрепленными кувшинами и возвратно-поступательное устройство с откидными клапанами. [23]

Самыми ранними программируемыми машинами были устройства с водным приводом, разработанные в мусульманском мире. Музыкальный секвенсор , программируемый музыкальный инструмент , был самым ранним типом программируемой машины. Первым музыкальным секвенсором был автоматизированный флейтист с водным приводом , изобретенный братьями Бану Муса и описанный в их Книге изобретательных устройств в IX веке. [24] [25] В 1206 году Аль-Джазари изобрел программируемые автоматы / роботы с водным приводом . Он описал четырех музыкантов- автоматов , включая барабанщиков, управляемых программируемой драм-машиной., где их можно было заставить играть разные ритмы и разные паттерны ударных. [26] часы замок , гидро питанием механические астрономические часы изобретен Al-Джазари, был первым программируемым аналоговым компьютером . [27] [28] [29]

Современная эпоха (ок. 1600 - 1870) [ править ]

Бенедетто Кастелли [ править ]

В 1619 году Бенедетто Кастелли , ученик Галилео Галилея , опубликовал книгу Della Misura dell'Acque Correnti, или «Об измерении проточной воды», одну из основ современной гидродинамики. Он служил главным консультантом Папы по гидравлическим проектам, то есть управлению реками в Папской области, начиная с 1626 года [30].

Блез Паскаль [ править ]

Блез Паскаль (1623–1662) изучал гидродинамику и гидростатику жидкостей, основываясь на принципах гидравлических жидкостей. Его открытие теории гидравлики привело к его изобретению гидравлического пресса , который умножал меньшую силу, действующую на меньшую площадь, на приложение большей силы, суммированной на большую площадь, передаваемой через то же давление (или точное изменение давления ) в обоих местах. Закон паскаляИли принцип гласит, что для несжимаемой жидкости в состоянии покоя разница в давлении пропорциональна разнице в высоте, и эта разница остается неизменной независимо от того, изменяется ли общее давление жидкости под действием внешней силы. Это означает, что при увеличении давления в любой точке замкнутой жидкости происходит равное увеличение на всех других концах контейнера, то есть любое изменение давления, приложенного в любой точке жидкости, передается в жидкости в неизменном виде.

Жан Леонар Мари Пуазей [ править ]

Французский врач Пуазей (1797–1869) исследовал кровоток в организме и открыл важный закон, регулирующий скорость потока в зависимости от диаметра трубки, в которой происходит кровоток. [31] [ необходима ссылка ]

В Великобритании [ править ]

В нескольких городах в XIX веке были созданы общегородские гидравлические сети для работы с таким оборудованием, как подъемники, краны, шпили и тому подобное. Джозеф Брама [32] (1748–1814) был одним из первых новаторов, а Уильям Армстронг [33] (1810–1900) усовершенствовал устройство для передачи энергии в промышленных масштабах. В Лондоне « Лондонская гидравлическая энергетическая компания» [34] была основным поставщиком труб, обслуживающих большие части лондонского Вест-Энда , Сити и доков , но существовали схемы, ограниченные отдельными предприятиями, такими как доки и железнодорожные станции .

Гидравлические модели [ править ]

После того, как учащиеся поймут основные принципы гидравлики, некоторые учителя используют аналогию с гидравликой, чтобы помочь учащимся изучить другие вещи. Например:

  • MONIAC Компьютер использует воду , протекающая через гидравлические компоненты для студентов помогают узнать об экономике.
  • Термогидравлическая аналогия использует гидравлические принципы студентов помогают узнать о тепловых схемах.
  • Электронно- гидравлическая аналогия использует гидравлические принципы, чтобы помочь студентам узнать об электронике.

Требование сохранения массы в сочетании со сжимаемостью жидкости дает фундаментальную взаимосвязь между давлением, потоком жидкости и объемным расширением, как показано ниже: [35]

Предполагая несжимаемую жидкость или «очень большое» отношение сжимаемости к объему содержащейся жидкости, конечная скорость повышения давления требует, чтобы любой чистый поток в собранный объем жидкости приводил к изменению объема.

См. Также [ править ]

  • Законы сродства
  • Принцип Бернулли
  • Гидротехника
  • Гидравлическая добыча
  • Гидравлическая трансмиссия
  • Международная ассоциация гидроэкологической инженерии и исследований
  • Открытый канал потока
  • Пневматика
  • Жидкая сила
  • Гидравлический тормоз
  • Гидравлический цилиндр

Заметки [ править ]

  1. ^ Nezu Iehisa (1995), Suirigaku, Ryutai-rikigaku , Asakura Сётэн, стр. 17, ISBN 978-4-254-26135-6.
  2. ^ "Система кровообращения: Гидравлика человеческого сердца" . 1 мая 2017. Архивировано из оригинала на 1 мая 2017 года . Проверено 19 марта 2019 .
  3. ^ Мелдрам, Дэвид Р .; Burnett, Arthur L .; Дори, Грейс; Эспозито, Кэтрин; Игнарро, Луи Дж. (2014). «Эректильная гидравлика: максимальное увеличение притока при минимальном оттоке». Журнал сексуальной медицины . 11 (5): 1208–20. DOI : 10.1111 / jsm.12457 . PMID 24521101 . 
  4. Перейти ↑ Chisholm, Hugh, ed. (1911). «Гидравлика»  . Британская энциклопедия . 14 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 35.
  5. ^ a b Центр Всемирного наследия ЮНЕСКО. «Историческая гидросистема Шуштар» . Whc.unesco.org . Проверено 1 сентября 2018 года .
  6. ^ Голдсмит, Эдвард (2012). Канаты Ирана .
  7. ^ "Канаты Ирана · Эдвард Голдсмит" . archive.is . 14 апреля 2013 г. Архивировано из оригинала 14 апреля 2013 года . Проверено 1 сентября 2018 года .
  8. ^ Терри С. Рейнольдс, Сильнее сотни мужчин: история вертикального водяного колеса , JHU Press, 2002 ISBN 978-0-8018-7248-8 , стр. 14 
  9. ^ Селин, Helaine (2013). Энциклопедия истории науки, техники и медицины в незападных культурах . Springer Science & Business Media . п. 282. ISBN. 978-94-017-1416-7.
  10. ^ Ставрос И. Яннопулос, Герасимос Либератос, Николаос Теодоссиу, Ван Ли, Мохаммад Валипур, Альдо Тамбуррино, Андреас Н. Ангелакис (2015). «Эволюция водоподъемных устройств (насосов) на протяжении веков во всем мире» . Вода . MDPI . 7 (9): 5031–5060. DOI : 10,3390 / w7095031 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ 1974-, Фу, Чуньцзян; Липин., Ян; N., Han, Y .; От редакции, Asiapac (2006). Истоки китайской науки и техники . Asiapac. ISBN 978-981-229-376-3. OCLC  71370433 .CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  12. ^ "Шри-Ланка-Страновое исследование" (PDF) . Правительство США, Департамент армии. 1990. Архивировано из оригинального (PDF) 5 сентября 2012 года . Проверено 9 ноября 2011 года .
  13. ^ «ШриЛанка - История» . Центр азиатских исследований, Университет штата Мичиган. Архивировано из оригинального 28 декабря 2011 года . Проверено 9 ноября 2011 года .
  14. ^ «Традиционная Шри-Ланка или Цейлон» . Государственный университет Сэма Хьюстона. Архивировано из оригинального 27 сентября 2011 года . Проверено 9 ноября 2011 года .
  15. Перейти ↑ Tomlinson, RA (2013). "Гидротехнические сооружения Перахоры: Дополнения". Ежегодник Британской школы в Афинах . 71 : 147–8. DOI : 10.1017 / S0068245400005864 . JSTOR 30103359 . 
  16. ^ Музей Виктории и Альберта. «Каталог коллекции машиностроения в Научном отделе Музея Виктории и Альберта, Южный Кенсингтон, с описательными и историческими примечаниями». Улан Пресс. 2012 г.
  17. ^ Центр Всемирного наследия ЮНЕСКО. «Лас Медулас» . Whc.unesco.org . Дата обращения 13 июня 2017 .
  18. ^ "Лас Медулас" . Кастилия и Леон, внесенные в список Всемирного наследия ЮНЕСКО (на испанском языке). 30 октября 2014 . Дата обращения 13 июня 2017 .
  19. Перейти ↑ Ahmad Y. al-Hassan (1976). Таки ад-Дин и арабское машиностроение , стр. 34–35. Институт истории арабской науки Университета Алеппо .
  20. ^ Майя Шацмиллер , стр. 36.
  21. ^ Адам Роберт Лукас (2005), «Промышленное фрезерование в древнем и средневековом мире: обзор свидетельств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 (1), стр. 1–30 [10].
  22. ↑ Ахмад Й. аль-Хасан , « Передача исламских технологий на Запад, часть II: передача исламской инженерии». Архивировано 18 февраля 2008 г. на Wayback Machine.
  23. ↑ Аль-Хассани, Салим. «800 лет спустя: памяти гениального инженера-механика Аль-Джазари» . Мусульманское наследие . Фонд науки, технологий и цивилизации . Проверено 30 апреля 2015 года .
  24. ^ Koetsier, Теун (2001), "О предыстории программируемых машин: музыкальные автоматы, ткацкие станки, калькуляторы", механизм и теория машина , Elsevier, 36 (5): 589-603, DOI : 10.1016 / S0094-114X (01) 00005-2 .
  25. ^ Капур, Аджай; Карнеги, Дейл; Мерфи, Джим; Лонг, Джейсон (2017). «Громкоговорители по желанию: история электроакустической музыки без громкоговорителей» . Организованный звук . Издательство Кембриджского университета . 22 (2): 195–205. DOI : 10.1017 / S1355771817000103 . ISSN 1355-7718 . 
  26. ^ Профессор Ноэль Шарки, Программируемый робот 13-го века (Архив) , Университет Шеффилда .
  27. ^ «Эпизод 11: Древние роботы» , Ancient Discoveries , History Channel , получено 6 сентября 2008 г.
  28. ^ Ховард Р. Тернер (1997), Наука в средневековом исламе: иллюстрированное введение , стр. 184, Техасский университет Press , ISBN 978-0-292-78149-8 
  29. ↑ Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на Средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64–9 ( см. Дональд Рутледж Хилл , Машиностроение )
  30. ^ "Проект Галилео - Наука - Бенедетто Кастелли" . Galileo.rice.edu .
  31. ^ Sutera и Skalak, Сальватор и Ричард. История закона Пуазейля. Анну. Rev. Fluid Mech. 1993. 25: 1-19.
  32. ^ "Джозеф Брама" . Robinsonlibrary.com . 23 марта 2014 . Проверено 8 апреля 2014 года .
  33. ^ "Уильям Джордж Армстронг, барон Армстронг из Cragside (1810-1900)" . Victorianweb.org . 22 декабря 2005 . Проверено 8 апреля 2014 года .
  34. ^ "Subterranea Britannica: Сайты: Гидравлическая мощность в Лондоне" . Subbrit.org.uk . 25 сентября 1981 . Проверено 8 апреля 2014 года .
  35. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 23 апреля 2018 года . Проверено 23 апреля 2018 года . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )

Ссылки [ править ]

  • Рашид, Рушди; Морелон, Режис (1996), Энциклопедия истории арабской науки , Лондон: Routledge, ISBN 978-0-415-12410-2.

Внешние ссылки [ править ]

  • Принцип Паскаля и гидравлика
  • Принцип гидравлики
  • Медиа-библиотека IAHR Веб-ресурс с фотографиями, анимацией и видео
  • Основные гидравлические уравнения
  • Примечания к курсу гидравлики MIT