История паровых машин, часть первая

Helene & Marie

Helene & Marie



Цикл статей о великолепных, прекрасных, потрясающе красивых и могучих машинах, разогнавших локомотив прогресса.

Окунитесь в мир прошлого и подумайте о том, сколь труден был путь первопроходцев.



Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию водяного пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала.




ГеронПервое известное устройство приводимое в движение паром, описал Герон Александрийский в своём трактате «Pneumatica».

Геро́н Александри́йский - Великий механник, программист, шоумен и просто крутой мужик
Герона 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.

Док. фильм «Технологии др. цивилизаций. Герон Александрийский»


Эолипил (шар Эола)

Баня Герона

Пар поступающий по боковым трубкам из нижнего резервуара в полость шара, вырывался из дюз и заставлял его вращаться. «Pneumatica»



Баня Герона

Рисунки из книги Эдварда Сомерсета (см. ниже) «The Century of Inventions» (1655).




Первая паровая турбина была изобретена в средневековом Египте турецким астрономом, физиком и инженером XVI века Такиюддином аль-Асади. Он предложил метод вращения вертела посредством потока пара направляемого на лопасти колеса.

Такиюддин Мухаммад ибн Маруф аш-Шами аль-Асади
В 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 «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.

Подробнее о Такиюддине аль-Асади


Первая турбина
 Данная иллюстрация лишь описывает принцип.




Jerónimo de Ayanz y BeaumontНаш современник, историк и инженер Nicolas Garcia Tapia, в своей книге 'JERONIMO DE AYANZ Y BEAUMONT' пишет о том, что испанский изобретатель Йеронимо де Аянс в 1606 году построил паровое устройство для подъёма воды на высоту.

О де Аянсе
Йеронимо де Аянс был военным, художником, космографом, музыкантом и прежде всего изобретателем. (обладатель «привилегий на изобретения» (патент — по нынешнему) на 48 устройств, подписанный Филиппом III).
Занимался разработкой научных приборов, металлических роликов для ветряных мельниц, металлургических печей, водолазного колокола и гидрокостюма (2 августа 1602 года, он погружался в этом гидрокостюме в реку Писуэрга и пробыл под водой в течение часа), подводной лодки, а также арочных плотин, точных весов (в документах говорится о том, что он мог взвесить муху), дистиллятора, поршневых насосов и т.д.

Вот тут можно почитать…

Немного иллюстраций:

Водолаз

Водолаз.

Подводная лодка

Подводная лодка (в прямом смысле слова).


Рукопись принадлежат перу Йеронимо де Аянса

Рукопись принадлежат перу Йеронимо де Аянса.


Наглядное изображение машины де Аянса

Наглядное изображение машины де Аянса. Пар из котла (D) поступал через открытый кран в ёмкость (2) и выдавливал воду наверх. В то же время, ёмкость (1) наполнялась водой из ёмкости (В).После чего, открытые краны закрывались, закрытые наоборот открывались и теперь уже пар выдавливал воду из ёмкости (1), а ёмкость (2) наполнялась новой порцией воды. В котёл, воду доливали по мере надобности. Благодаря двум ёмкостям, (а не одной) достигалась равномерная работа.




Саломон де КоссВ 1615 году Саломон де Косс в своём сочинении «Les Raisons des Forces Mouvantes avec Diverses Machines» описал машину основанную на упругости пара.

Саломон де Косс
Работал строителем при курфюрсте Фридрихе V в Хайдельберге. Построил часть Хайдельбергского замка и создал окружающие его парки «Hortus Palatinus». Кроме того, он разбил несколько садов в Англии, например, в Гринвич-парке (ныне разрушенном музее кораблестроениия), Уилтон-хаузе, дом Хатфильда и в Соммерсет-хаусе (последний также уничтожен), также некоторые сохранившиеся работы в Ричмонд-парке.
Работал инженером-гидротехником и архитектором у Людовика XIII. Он также спланировал сады в Сомерсет-хаус.

На некоторое время, де Косс был помёщён в приют Bicetre (для больных и сумасшедших) за то, что приставал к кардиналу со своими открытиями в области использвания силы пара.

В своих сочинениях, Саломон де Косс уделяет много внимания устроиствам работающим по принципу «водяных мельниц».
Вот тут можно почитать…



Саломон де Косс в окружении своих устройств

 де Косс в окружении своих устройств...



Из книги «Les Raisons des Forces Mouvantes avec Diverses Machines».

«Les Raisons des Forces Mouvantes avec Diverses Machines»

Шар стоящий на костре хорошо иллюстрирует идеи де Косса.



В книге «History and progress of the steam engine» говорится:

History and progress of the steam engine

«Первые записи о паровых устройствах были сделаны Героном Александрийским в трактате „Pneumatica“. Следующие свидетельства использования паровой силы, появились лишь спустя много лет, в книге „Whirling Oelopile“ (Вращающийся Эолипил), напечатанной в Лейпциге, в 1597 году. До этого времени, невозможно точно сказать, кому принадлежат те или иные изобретения в области „паростроения“, так-как они носили скорее философско-развлекательный характер, нежели имели практическую пользу. Исходя из этого, читатели не должны удивлятся неясностям возникающим во время изучения истории паровых машин. Далее речь пойдёт о первых попытках предпринятых Саломоном де Коссом поставить паровой двигатель на службу человеку.»




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
Джованни Бранка (Giovanni Branca, 22.04.1571 – 24.01.1645) – итальянский инженер и архитектор, более всего известный созданием одной из первых версий парового двигателя.
Джованни Бранка за свою жизнь сделал немало интересных изобретений. Коллекция разработанных им схем и чертежей была издана отдельной книгой, 'Le Machine'. В эту книгу вошли гравюры с описаниями на итальянском и латыни. Следует отметить, что Бранка честно признавался, что большинство описанных им приспособлений лично строить не пробовал и суть работы некоторых представляет лишь косвенно.
В 1629-м свет увидел еще один труд Джованни Бранки, 'Manuale d'Architettura'. Эта книга была посвящена различным практическим аспектам строительного дела. Для своего времени руководство это было довольно полезным и информативным – некоторые источники утверждают, что трудом Бранки активно пользовались многие архитекторы того времени.


Иллюстрация из книги Джованни Бранка 'Le Machine'.



Большая часть пара в таких устройствах рассеивалась в пустую.



Из книги «History and progress of the steam engine»:

History and progress of the steam engine

Джованни Бранка применил кривошип для организации возвратно-поступательных движений.




Эдвард СомерсетВ 1655 году, Эдвард Сомерсет собрал в своей книге «The Century of Inventions» описания более чем ста различных изобретений, в том числе и устройство для подъёма воды на определённую высоту.

В замке «Ragland» он сконструировал машину, которую назвал «Water-commanding engine». С её помощью вода под давлением пара поднималась на верхние этажи замка.

Ragland
Замок "Раглан"





До наших дней не сохранилось, ни каких-либо следов, ни рисунков этой машины. Однако проффесор Миллингтон, будучи редактором «The Century of Inventions» (книга переиздавалась много раз), предложил свой дизаин машины Сомерсета для объяснения приципа её работы.




На рисунке показана топка (f) с котлом (k), вмонтированным в кирпичную кладку.
В нижней части расположены ёмкости для воды погружённые в бассеин.
Когда ёмкости (t,r) пусты, то вода начинает проникать в них приподнимая клапана (u). Как только ёмкости (t,r) заполнятся, клапана (u) опускаются под собственным весом и закрывают ёмкости.
Когда вода в котле (k) закипит, открывают кран (z) и давление пара выталкивает воду из ёмкости (t) в сосуд (y) по трубе (x). Когда давление падает, кран (z) закрывают и вода вновь заполняет ёмкость (t). Клапан (а) не даёт воде полностью вытечь из трубы (х).
Пока вода заполняет ёмкость (t), все те же операции проделавают с краном (b) и ёмкостью ®.
Остаётся непонятным как заполняли водой котёл, но видимо просто доливали вручную.




Автор книги «History and progress of the steam engine» предлагает свой эскиз машины Сомерсета:

Машина Сомерсета

Здесь описан тот же принцип, что и на рисунке выше. Отличие заключается в способе подачи воды в ёмкости (c,b). И вода, и пар подавались в ёмкость с помощью одного крана.
И опять же, остаётся непонятным способ заполнения котла водой.


В 1663 году Сомерсет получил патент на «Water-commanding engine», сроком на 99 лет.
Существует предположение, что Сомерсет взаимствовал идею парового двигателя у Саломона де Косса, с которым познакомился во время посещения больницы «Bicetre».

Эдварда Сомерсета можно по праву считать одной из ключевых фигур в истории паровых машин.

Позже его идеи легли в основу изобретений Томаса Севери и Томаса Ньюкомена (см.ниже).



Конец первой части...

Часть вторая...

Паровозы…
Паровые автомобили…
Паровые подводные лодки...







Ранее эта статья публиковалась мной на geektimes.









Все права защищены © 2015 istarik.ru
Любое использование материалов допускается только с указанием активной ссылки на источник
  • +2
  • 5822

Комментарии (0)

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.