Aeolipile - Aeolipile
Aeolipile , aeolipyle lub aeolipile , znany także jako silnik Hero jest prosty, bezłopatkowy promieniowe turbiny parowej , która obraca się przy centralnym zbiorniku jest ogrzewany. Moment obrotowy wytwarzany jest przez strumienie pary opuszczające turbinę. Grecko-egipski matematyk i inżynier Heron z Aleksandrii opisane urządzenie w 1 wne, a wiele źródeł dać mu kredyt na swoim wynalazku. Jednak Witruwiusz jako pierwszy opisał to urządzenie w swoim De architectura .
Aeolipile jest powszechnie uważany za pierwszy zarejestrowany silnik parowy lub reakcyjną turbinę parową , ale w rzeczywistości nie był prawdziwą wersją ani poprzednikiem silnika parowego wynalezionego podczas rewolucji przemysłowej . Nazwa – pochodzi od greckiego słowa Αἴολος i łacińskiego słowa pila – tłumaczy się jako „kula Aeolus ”, gdzie Aeolus jest greckim bogiem powietrza i wiatru.
Fizyka
Aeolipile zwykle składa się z kulistego lub cylindrycznego naczynia z przeciwnie wygiętymi lub zakrzywionymi dyszami wystającymi na zewnątrz. Jest przeznaczony do obracania się wokół własnej osi. Kiedy naczynie jest pod ciśnieniem parą, gaz jest wyrzucany z dysz, co generuje ciąg na zasadzie rakiety w wyniku II i III zasady ruchu Newtona . Kiedy dysze, wskazując w różnych kierunkach, wytwarzają siły wzdłuż różnych linii działania prostopadle do osi łożyska , pchnięcia łączą się doprowadzić do momentu obrotowego (mechaniczny para ) lub moment obrotowy , co powoduje naczynie do wirowania wokół swojej osi. Opór aerodynamiczny i siły tarcia w łożyskach narastają szybko wraz ze wzrostem prędkości obrotowej ( obr/min ) i zużywają przyspieszający moment obrotowy, ostatecznie znosząc go i osiągając stałą prędkość.
Zazwyczaj, jak opisał to Hero, woda jest podgrzewana w prostym kotle, który stanowi część stojaka dla naczynia obrotowego. W takim przypadku kocioł jest połączony z komorą obrotową za pomocą pary rur, które służą również jako czopy komory. Alternatywnie komora obrotowa może sama służyć jako kocioł, a ten układ znacznie upraszcza układy obrotowe/łożyskowe, ponieważ nie muszą one wtedy przepuszczać pary. Widać to na ilustracji pokazanej tutaj makiety szkolnej.
Historia
.jpg)
Zarówno Hero, jak i Witruwiusz nawiązują do znacznie wcześniejszej pracy Ktesibiusza (285–222 p.n.e.), znanego również jako Ktesibios lub Tesibius, który był wynalazcą i matematykiem w Aleksandrii , ptolemejskim Egipcie . Napisał pierwsze traktaty na temat nauki o sprężonym powietrzu i jego zastosowaniach w pompach.
Opis Witruwiusza
Witruwiusz (ok. 80 p.n.e. – ok. 15 n.e.) wymienia aeolipile po imieniu:
Aeolipilae to wydrążone mosiężne naczynia, które mają niewielki otwór lub ujście, za pomocą którego można je napełnić wodą. Zanim woda jest podgrzewana nad ogniem, ale emitowany jest niewielki wiatr. Jednak gdy tylko woda zaczyna się gotować, zrywa się gwałtowny wiatr.
Opis bohatera
Hero (ok. 10–70 n.e.) przyjmuje bardziej praktyczne podejście, podając instrukcje, jak je wykonać:
Nr 50. Silnik parowy. UMIEŚCIĆ kociołek nad ogniem: kula powinna obracać się na osi. Rozpala się ogień pod kociołkiem AB (fot. 50), zawierającym wodę i przykrytym u wylotu pokrywką CD; dzięki temu wygięta rura EFG łączy się, koniec rury jest wpasowany w wydrążoną kulkę, H K. Naprzeciwko końca G umieścić oś obrotową LM, opartą na pokrywie CD; i niech kula zawiera dwie wygięte rury, komunikujące się z nim na przeciwległych końcach średnicy i wygięte w przeciwnych kierunkach, przy czym zagięcia są pod kątem prostym i w poprzek linii FG, L M. Gdy kocioł się nagrzeje, zostanie znaleziony że para, wchodząc do kuli przez EFG, przechodzi przez wygięte rurki w kierunku pokrywy i powoduje obrót kuli, tak jak w przypadku tańczących figur.
Praktyczne zastosowanie
Nie wiadomo, czy w starożytności używano aeolipile w jakikolwiek praktyczny sposób i czy postrzegano ją jako pragmatyczny zabieg, kapryśną nowość, przedmiot czci, czy coś innego. Źródło opisało to jako zwykłą ciekawostkę dla starożytnych Greków lub „imprezową sztuczkę”. Rysunek bohatera przedstawia samodzielne urządzenie i prawdopodobnie miał być „świątynnym cudem”, podobnie jak wiele innych urządzeń opisanych w Pneumatica .
Z drugiej strony Witruwiusz wspomina o wykorzystaniu aeolipile do wykazania fizycznych właściwości pogody. Opisuje aeolipile jako
wynalazek naukowy mający na celu odkrycie boskiej prawdy czającej się w prawach niebios.
Po opisaniu budowy urządzenia (patrz wyżej) konkluduje:
W ten sposób z tego niewielkiego i bardzo krótkiego eksperymentu możemy zrozumieć i osądzić potężne i cudowne prawa niebios i naturę wiatrów.
W 1543 r. Blasco de Garay , naukowiec i kapitan marynarki hiszpańskiej, rzekomo zademonstrował przed cesarzem Karolem V i komitetem wysokich urzędników wynalazek, który, jak twierdził, mógł napędzać duże statki przy braku wiatru za pomocą aparatury. miedzianego kotła i ruchomych kół po obu stronach statku. Ta relacja została zachowana w królewskich archiwach hiszpańskich w Simancas . Proponuje się, aby de Garay wykorzystał aeolipile Hero i połączył je z technologią stosowaną w rzymskich łodziach i późnośredniowiecznych galerach. Tutaj wynalazek de Garay wprowadził innowację, w której aeolipile miał praktyczne zastosowanie, które polegało na generowaniu ruchu na kołach łopatkowych, demonstrując wykonalność łodzi napędzanych parą. Twierdzenie to zostało odrzucone przez władze hiszpańskie.
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Maloney, Dan (6 października 2020). „Tworzenie nowoczesnej wersji silnika parowego ze starożytności” . Hackaday . Źródło 6 października 2020 .