bugorwiki.info
на главную

Aeolipile

«Двигатель героя» перенаправляет сюда. Для игрового движка и серверной технологической платформы см. HeroEngine.
Иллюстрация эолипиля героя

Aeolipile (или aeolipyle , или eolipile ), также известный как двигатель Героя , представляет собой простую безлопастную радиальную паровую турбину, которая вращается при нагревании центрального резервуара для воды. Крутящий момент создается паровыми струями, выходящими из турбины, очень похожими на реактивную форсунку или ракетный двигатель. В 1-м веке нашей эры герой Александрии описал устройство в римском Египте, и многие источники дают ему честь за его изобретение.

Описанный эолипильный Герой считается первым зарегистрированным паровым двигателем или реактивной паровой турбиной. Название, образованное от греческого слова Αἴολος и латинского слова pila, переводится как «шар Эола», а Эол - греческий бог воздуха и ветра.

Перед датированием работ Герона устройство, называемое эолипилом, было описано в 1 веке до нашей эры Витрувием в его трактате De architectura ; однако, неясно, является ли это тем же устройством или предшественником, поскольку он не упоминает вращающиеся части.

Описание и физика

Классная модель эолипиля

Эолипила состоит из сосуда, обычно «простого» тела вращения, такого как сфера или цилиндр, расположенного с возможностью вращения вокруг своей оси, с противоположно изогнутыми или изогнутыми соплами, выступающими из него (наконечники). Когда в сосуде создается давление пара, пар выпускается через форсунки, что создает тягу из-за принципа ракеты вследствие 2-го и 3-го законов движения Ньютона. Когда сопла, направленные в разные стороны, создают силы вдоль различных линий действия, перпендикулярных оси подшипников, тяги объединяются, что приводит к вращающему моменту (механическая пара) или крутящему моменту, заставляя сосуд вращаться вокруг своей оси. Аэродинамическое сопротивление и силы трения в подшипниках быстро нарастают с увеличением скорости вращения (об / мин) и потребляют ускоряющий крутящий момент, в конечном итоге сводят его на нет и достигают установившейся скорости.

Как правило, и, как Герон описал устройство, вода нагревается в простом котле, который является частью подставки для вращающегося сосуда. В этом случае котел соединен с вращающейся камерой с помощью пары труб, которые также служат опорами для камеры. В качестве альтернативы вращающейся камеры сам по себе может служить в качестве котла, и такое расположение значительно упрощает механизмы поворота / подшипников, так как они после этого не нужно проходить пар. Это можно увидеть на иллюстрации модели классной комнаты, показанной здесь.

история

Иллюстрация из Hero's Pneumatica

И Герон, и Витрувий опираются на гораздо более ранние работы Ктесибия (285–222 гг. До н.э.), Ктесибия, Ктесибия или Тесибия, который был изобретателем и математиком в Александрии, Птолемеевском Египте. Он написал первые трактаты по науке о сжатом воздухе и его использовании в насосах.

Описание Витрувия

Витрувий (ок. 80 г. до н.э. - ок. 15 г. н.э.) упоминает эолипилы по имени:

«Липил» - это полые медные сосуды, которые имеют отверстие или горловину небольшого размера, с помощью которых они могут быть заполнены водой. До того, как вода нагревается над огнем, но дует слабый ветер. Однако, как только вода начинает кипеть, дует сильный ветер.

Описание цапли

Герон (ок. 10–70 н.э.) использует более практичный подход, в котором он дает инструкции, как сделать один:

№ 50. Паровой двигатель.

Разместите котел над огнем: шар должен вращаться на опоре. Огонь зажигается под котлом AB (рис. 50), содержащим воду, и закрывается у рта крышкой CD; при этом изогнутая трубка EFG соединяется, а конец трубки вставлен в полый шар H K. Напротив конца G размещается 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, изгибы находятся под прямыми углами и поперек линий FG, L M. Когда котел нагревается, он будет найден что пар, поступающий в шар через EFG, выходит через согнутые трубки к крышке и заставляет шар вращаться, как в случае танцующих фигур.

Практическое использование

Современная точная копия героического эолипиля

Неизвестно, использовался ли эолипил для практического использования в древние времена, и рассматривался ли он как прагматический прием, причудливая новизна, предмет благоговения или что-то другое. Источник описал это как простое любопытство древних греков. На рисунке героя изображено автономное устройство, которое, как и многие другие устройства, описанные в « Пневматике» , было задумано как «храмовое чудо».

Витрувий, с другой стороны, упоминает об использовании эолипиля для демонстрации физических свойств погоды. Он описывает эолипилу как

научное изобретение открывает божественную истину, скрывающуюся в законах небес.

После описания конструкции устройства (см. Выше) он делает вывод:

Таким образом, из этого небольшого и очень короткого эксперимента мы можем понять и оценить могущественные и чудесные законы небес и природу ветров.

В 1543 году Бласко де Гарай, ученый и капитан военно-морского флота Испании, продемонстрировал перед императором Священной Римской империи Карлом V и комитетом высокопоставленных чиновников изобретение, которое, как он утверждал, могло приводить в движение большие корабли в отсутствие ветра с использованием аппарата, состоящего из медный котел и движущиеся колеса по обе стороны корабля. Этот отчет был сохранен в королевских испанских архивах в Симанкасе. Предполагается, что де Гара использовал эолипию Героя и сочетал ее с технологией римских лодок и галер позднего средневековья. Здесь изобретение де Гарая представило новшество, в котором эолипил имел практическое применение, которое должно было генерировать движение на гребные колеса, демонстрируя осуществимость лодок с паровым приводом.


просмотров: 27