в каком году появился паровой двигатель
Паровой двигатель создали три века назад — он изменил мир сильнее, чем смартфоны и интернет
Полностью его труд звучит так: «новое изобретение для подъема воды для всех видов мельниц с помощью двигательной силы огня.» Впоследствии механизм нарекли «Машиной Севери» или «огненным двигателем». Патент был выдан сроком на 14 лет, а позже продлен до 21 года.
По словам ученого, это изобретение произошло абсолютно случайно. На самом деле, «Машина Севери» — это всего лишь паровой насос. В основу его конструкции не входили цилиндр с поршнем или какие-либо другие детали, приводимые в движение. Однако пар для работы насоса генерировался в отдельном котле. Именно это открытие впоследствии позволило другим ученым разработать и внедрить в механические устройства реальные паровые двигатели. «Машина Севери», в свою очередь, отличалась низкой эффективностью и прерывистой работой (воду приходилось откачивать разными порциями).
Первый прототип паровоза (поезда, оснащенного паровым двигателем) был построен в 1769 году военным инженером Николя-Жозе Кюньо. Именно паровой двигатель привёл к взрывному росту промышленности в XVIII-XIX веках. Железнодорожные составы, корабли, водяные насосы, станки на заводах и фабриках, котельные, первая моторизированная сельская техника, деревообрабатывающие предприятия, ранние автомобили и грузовики — буквально всё держалось на паровых двигателях, пока их не заменили электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания в конце XIX — начале XX веков. Именно на таких двигателях, примитивных и проблемных по современным меркам, двигателях обработка и логистика материалов постепенно пришли в кондицию, при которой мир стал готов к внедрению цифровых высокотехнологичных продуктов, как интернет и смартфоны. Без «гонки вооружений» в транспорте и технологичных заводах мир бы ещё долго стагнировал. Да что и говорить — до изобретения парового двигателя путешествовать между городами было большой проблемой, а до поездов по железной дороге ездили. лошади, которые были медленными и быстро уставали.
Кстати, немного позже именно Севери впервые использовал такое понятие, как «лошадиная сила».
Самый первый паровой двигатель Герона Александрийского
Heron Alexandrinus, или Герон Александрийский, родился в 10 году нашей эры в Александрии (сейчас это территория Египта и второй по величине город после Каира). О жизни Герона мало сведений, однако, известно, что его родители были греками, которые переехали в Александрию после основания ее Александром Македонским. Герон был математиком и изобретателем, одним из величайших изобретателей древности.
В эпоху Герона великая Александрийская библиотека находилась в расцвете и, как считают ученые, Герон имел возможность пользоваться этим хранилищем человеческой мудрости, знаний и опыта.
На самом деле, немногие знают, что Герон был еще и изобретателем первой паровой машины, устройства, которое получило название эолипил или «двигатель Герона», или «шар Герона».
Хотя некоторые исследователи считают, что существовали устройства, похожие на эолипил еще до Герона, все же он был первым, кто подробно описал его конструкцию и способ изготовления в своей книге «Пневматика», где помимо того были описаны еще 78 устройств. Многие из идей Герона были усовершенствованиями другого греческого изобретателя, который жил в Александрии за 300 до него, некого Ктесибия Александрийского, впервые упоминавшего о науке сжатого воздуха.
Так что же представлял из себя этот самый эолипил, самый древний паровой двигатель? Это сфера, способная вращаться вокруг своей оси. Двигалась сфера благодаря пару, выбрасываемому под давлением из пары сопел. Сопла были направлены в противоположные стороны, в результате чего образовывался крутящий момент. Именно этот крутящий момент и заставлял сферу крутиться вокруг своей оси.
Пар генерировался кипячением воды либо внутри сферы или под ней, как на рисунке. Если котел находится под сферой, то он подключается к ней с помощью пары труб, которые одновременно служат для нее осями.
Это изобретение было незаслуженно забыто вплоть до 1577 года, когда паровой двигатель был заново изобретен философом, астрономом и изобретателем Таки Аль-Дином. Принцип действия описываемого им устройства в основном повторял принцип паровой машины Герона Александрийского, за исключением того, что потоки пара приводили в движение колесо.
Другим изобретением, приписываемым Герону, а по сути, являвшимся его усовершенствованием уже изобретенного Ктесибием гидравлоса, было «ветряное колесо». Это была ветряная установка, которая применялась для работы некоего устройства, похожего на современный орган.
Герон изобрел также самый первый торговый автомат по продаже святой воды, автоматическое открывание дверей, пожарную машину, автономный фонтан и многие механизмы для греческого театра.
Одним из таких его театральных механических изобретений была полностью механизированная театральная пьеса. Работала она, не вдаваясь в технические подробности, с помощью системы узлов и веревок и простых механизмов и способна была даже создавать искусственно звуки грома и управлять светом в ходе представления.
Другое изобретение для античных храмов – это автомат по раздаче святой воды прихожанам. По сути это был прототип автомата с газировкой, который был популярен в советское время.Механизм данного кувшина прост – он приводился в действие системой сбалансированных рычагов и давлением веса монеты. Монета, падая, приводила в действие рычаг и клапан. Клапан в свою очередь открывался и давал вытечь некоторому количеству воды. Монета потом падала в лоток, тем самым освобождая рычаг, а рычаг закрывал клапан. Все вода переставала течь. Нужно опять бросить монету! Расценки установленные «святыми отцами» на раздачу святой воды во времена Герона составляла 5 драхм. Это самый первый в мире торговый автоматический аппарат.
Видео реконструкции работы эолипила:
Если бы римская империя не развалилась и не разрослось христианство, совсем другая история возникла бы.
HUBBLE: космические неудачи
Космический телескоп «Хаббл» уже более 30 лет называют самым «зорким глазом» всех астрономов Земли. Не многие обсерватории могут похвастаться столь же мощным вкладом в науку.
Концепция орбитальной обсерватории зародилась ещё в 40х годах. Ученые поняли преимущества космического телескопа:
– На него не влияют погодные условия;
– На нем не отражаются атмосферные искажения;
– Он дает возможность вести наблюдение в инфракрасном и ультрафиолетовом спектрах.
Последний фактор особенно важен, так как именно в этих спектрах скрыто много ответов на фундаментальные вопросы науки. Земная атмосфера отражает большую часть излучения, поэтому астрономы не могли полноценно вести такие наблюдения.
Финансовая и техническая возможность доставить телескоп на орбиту появилась только спустя три десятилетия – подготовительные работы начались в 1978 году. Новый проект назвали в честь Эдвина Хаббла – ученого, подтвердившего существование других галактик и создавшего теорию о расширении Вселенной.
Хотелось бы сказать, что телескоп победоносно собрали и отправили, но… нет. Абсолютно все шло не по плану. NASA и ESA (Европейское Космическое Агентство) не вписались в изначальный бюджет более чем в 6 раз и провалили все сроки.
Подрядчики начали изготовление главного зеркала в 1979 году, но смогли завершить его только к концу 1981 года, неоднократно перенося дату окончания работ. И это только главное зеркало, а ведь оптики в телескопе предостаточно! Сотрудники NASA усомнились в компетентности специалистов этой фирмы, но потраченные миллионы не позволяли начать проект заново, с другой компанией.
Соответственно, неоднократно сдвигалась и дата запуска телескопа в космос.
В конечном итоге сотрудники NASA обозначили сроки как «неопределённые и изменяющиеся ежедневно».
Над созданием корпуса телескопа работала другая компания, но она также с треском провалилась, затянула работу на несколько месяцев и увеличила выделенные ей финансы на 30%.
Долгими стараниями телескоп был полностью готов (звук облегченного вздоха инвесторов). Запуск запланировали на октябрь 1986 года. Казалось бы, что может пойти не так?
Кроме катастрофы: крушение «Челленджера» в январе того же года унесло жизни 7 членов экипажа и на несколько лет свернуло программу «Спейс Шаттл». Именно эти шаттлы должны были доставить аппарат на орбиту. Хаббл был помещен в хранилище с искусственной атмосферой и защитой от коррозии. Каждый месяц хранения обходился NASA в 6 млн долларов.
Запуск был произведен только в апреле 1990 года, выкачав из NASA и ESA около 2,5 млрд долларов (при начальном бюджете в 400 млн долларов). А уже к 1999 году бюджет и вовсе превысил 6 млрд долларов.
«Ну теперь точно все будет хорошо!»
Все. кроме неверной формы главного зеркала. Да, именно того, которое усердно вытачивали больше двух лет. Первые же снимки, полученные с Хаббла, показали проблемы в резкости и отсутствие ожидаемого качества. Ученые провели сложнейшие расчеты и установили причину: зеркало было недостаточно сферическое по краям.
Только вдумайтесь! Отклонение от заданной формы всего на 2 микрона (в 40 раз меньше толщины волоса) чуть не поставило крест на всей космической программе. Техник, обслуживающий станок для изготовления зеркала, обнаружил зазор в линзе главного датчика-корректора и подложил под нее металлическую шайбу, чтобы линза не шаталась: «И так сойдет!»
Возвращать телескоп на Землю долго, дорого и опасно, а поменять зеркало в открытом космосе – невозможно. Несмотря на неправильную форму, зеркало было выточено и отполировано с высокой точностью, поэтому появилась возможность создать корректирующую систему: два дополнительных зеркала, которые компенсировали ошибку. Что-то вроде очков для гигантского телескопа. Установили их только спустя три года, во время первой экспедиции к телескопу Хаббл.
Друзья, спасибо, что прочитали мою статью. Надеюсь, она вам понравилась!
В Курчатовском институте запустили термоядерную установку впервые за последние 20 лет
Успех российской науки: первую за последние 20 лет термоядерную установку токамак Т-15МД, у которой нет аналогов в мире, запустили в Курчатовском институте в Москве⚡️
Смотря назад на древние цивилизации мы можем получить представление о самых первых методах междугородной связи.
В 350 году до нашей эры грек по имени Эней изобрел гидравлический телеграф, который был средством быстрой передачи важной, довольно подробной информации на большие расстояния.
Эней был греческим писателем, занимавшимся военной историей, стратегией и коммуникациями. Он был одним из первых авторов, которые предоставили руководство по военным коммуникациям, которые были важны для обеспечения общения, чтобы предупредить возможные вторжения и обмениваться стратегией и тактикой между группами.
Энея не удовлетворяло сообщение с помощью факелов и маяков. Факелы позволяли передавать некоторые сообщения, например, они могли указывать на опасность или сообщать о том, что цель была достигнута, но они не могли отправлять сообщения с каким-либо уровнем детализации или описания. По сути, они могли сообщить, что что-то произошло, но не было возможности сообщить, что произошло.
Поэтому Эней разработал гидравлический телеграф. Телеграф включал систему наполненных водой судов, содержащих стержни, с согласованными сообщениями (например, «всадники входят в страну» или «корабли»).
Две группы, желающие общаться, имели одинаковый набор припасов и располагались далеко друг от друга, но все еще в пределах прямой видимости, обычно на холме. Когда одна сторона хотела послать сообщение другой, они поднимали факел. Увидев поднятый факел, вторая группа поднимала свой факел, чтобы подтвердить, что они готовы принять сообщение.
Когда первоначальный отправитель опускал свой фонарик, обе стороны одновременно вытаскивали пробку из дна сосуда с водой. По мере того, как вода стекает, на стержне будут появляться разные сообщения.
Когда предполагаемое сообщение достигло вершины, первоначальный отправитель снова зажег свой факел, сигнализируя о том, что получатель должен снова заткнуть сосуд и прочитать сообщение на стержне.
Чтобы это работало должным образом, обе стороны должны были иметь сосуды одинакового размера, наполненные одинаковым объемом воды, и стержни, содержащие одинаковые сообщения. Они также должны были быть очень точными, запускать и останавливать дренаж в нужный момент.
Ответ на пост «Роскосмос придумал гермокабину для работы на других планетах, а также под водой!»
В исходной новости говорится что РКК «Энергия» запатентовала устройство для выполнения ручных операций на поверхности других планет и в опасных газовых и жидких средах.
Предполагается что один из космонавтов наполовину находится в гермокабине, наполовину — во фрагменте скафандра, с помощью которого он выполняет внешние работы вручную.
Так что желающие могут сравнить результаты и пофантазировать как это чудо могло бы выглядеть в готовом виде исходя из подобных вводных.
Хотя как по мне данному плоду греха Лунохода-2 и кентавра в этом контексте подходит слегка другое лого.
1) Как торчащий из шлюза космонавт вообще будет способен работать с чем либо за габаритами повозки не говоря уже о прямой работе с поверхностью небесного тела, находящейся метрах в трёх от него?
Обнаружена связь между аспирином и раком груди и мочевого пузыря
Миллионы людей по всем миру регулярно принимают аспирин. Новое исследование показало, что такое частое употребление снижает риск смерти от рака груди или мочевого пузыря на треть.
Аспирин разжижает кровь, тем самым снижая риск образования тромбов. Многие люди принимают его для профилактики сердечных заболеваний. Однако также считается, что препарат снижает риск развития рака кишечника. Авторы нового исследования доказали, что это справедливо и для некоторых других видов рака.
Результаты исследования основаны на изучении медицинских данных около 140 000 мужчин и женщин, участвовавших в скрининговом исследовании рака, которое длилось 13 лет. В основном все участники были старше 65 лет. В ходе исследования они также проходили анкитирование, в котором был вопрос об употреблении аспирина.
Ученые заметили связь между раком груди и мочевого пузыря и приемом аспирина. Люди, которые принимали его хотя бы три раза в неделю, имели меньше шансов умереть от рака (на четверть меньше для рака груди и на треть для рака мочевого пузыря). Более того, постоянное употребление (но не регулярное) уменьшало риск смерти от рака на 25% по сравнению с теми, кто никогда не пил аспирин.
Доктор Луманс-Кропп, один из авторов работы, сказал: «Прием аспирина три раза в неделю связан с сильным снижением риска, и любое его применение увеличивает шансы выжить при раке мочевого пузыря и молочной железы. Эти результаты указывают на то, что при лечении некоторых типов рака аспирин может быть полезным».
Дальнейшие эксперименты показали, что препарат помогает организму бороться с воспалительными процессами при раке молочной железы и мочевого пузыря. Однако авторы работы отмечают, что важно понимать, что аспирин не уменьшает риск развития заболевания, не лечит и не останавливает другие виды рака, препарат влияет именно на вероятность смертельного исхода.
Также ученые говорят, что по-прежнему необходимо учитывать вред от длительного использования аспирина, так как препарат может вызвать опасные желудочные кровотечения. Исследователи считают, что сейчас необходимо провести дополнительный ряд работ, чтобы пролить свет на потенциальные защитные эффекты аспирина.
212 лет паровому автомобилю! 7 мифов о паровой тяге
Ровно 212 лет назад, 24 декабря 1801 года, в небольшом английском городе Камборне механик Ричард Тревитик продемонстрировал общественности первый автомобиль с паровым двигателем Dog Carts. Сегодня это событие можно было бы смело отнести в разряд хоть и примечательных, но несущественных, тем более что паровой двигатель был известен и ранее, и даже применялся на транспортных средствах (хотя назвать их автомобилями было бы очень большой натяжкой)… Но вот что интересно: именно сейчас технический прогресс породил ситуацию, поразительно напоминающую эпоху великой «битвы» пара и бензина в начале XIX века. Только бороться предстоит аккумуляторам, водороду и биотопливу. Хотите узнать, чем все закончится и кто победит? Не буду подсказывать. Намекну: технологии ни при чем…
1. Увлечение паровыми двигателями прошло, и наступило время двигателей внутреннего сгорания. Для пользы дела повторю: в 1801 году по улицам Камборна покатился четырёхколёсный экипаж, способный с относительным комфортом и небыстро перевозить восемь пассажиров. Автомобиль приводился в движение одноцилиндровым паровым двигателем, а топливом служил уголь. Созданием паровых транспортных средств занялись с энтузиазмом, и уже в 20-х годах XIX века пассажирские паровые омнибусы перевозили пассажиров со скоростью до 30 км/час, а средний межремонтный пробег достиг 2,5–3 тыс. км.
Теперь сопоставим эти сведения с другими. В том же 1801 году француз Филипп Лебон получил патент на конструкцию поршневого двигателя внутреннего сгорания, работавшего на светильном газе. Случилось так, что через три года Лебон погиб, и развивать предложенные им технические решения пришлось другим. Лишь в 1860 году бельгийский инженер Жан Этьен Ленуар собрал газовый двигатель с зажиганием от электрической искры и довёл его конструкцию до степени пригодности к установке на транспортное средство.
Итак, автомобильные паровой двигатель и двигатель внутреннего сгорания — практически ровесники. КПД паровой машины той конструкции и в те годы составлял около 10%. КПД двигателя Ленуара был всего 4%. Только через 22 года, к 1882-му, Август Отто усовершенствовал его настолько, что КПД теперь уже бензинового двигателя достиг… аж 15%.
2. Паровая тяга — всего лишь краткий миг в истории прогресса. Начавшись в 1801 году, история парового транспорта активно продолжалась без малого 159 лет. В 1960-м (!) в США всё ещё строились автобусы и грузовики с паровыми двигателями. Паровые машины за это время усовершенствовались весьма значительно. В 1900 году в США 50% парка автомобилей были «на пару». Уже в те годы возникла конкуренция между паровыми, бензиновыми и — внимание! — электрическими экипажами. После рыночного успеха «Модели-Т» Форда и, казалось бы, поражения парового двигателя новый всплеск популярности паровых авто пришёлся на 20-е годы прошлого столетия: стоимость топлива для них (мазут, керосин) была значительно ниже стоимости бензина.
Фирма Stanley производила до 1927-го примерно 1 тыс. паровых автомобилей в год. В Англии паровые грузовики успешно конкурировали с бензиновыми до 1933 года и проиграли лишь по причине введения властями налога на тяжёлый грузовой транспорт и снижения тарифов на импорт жидких нефтепродуктов из США.
3. Паровая машина неэффективна и неэкономична. Да, когда-то это было именно так. «Классический» паровой двигатель, который выпускал отработанный пар в атмосферу, имеет КПД не более 8%. Однако паровой двигатель с конденсатором и профилированной проточной частью имеет КПД до 25–30%. Паровая турбина обеспечивает 30–42%. Парогазовые установки, где используются «в связке» газовые и паровые турбины, имеют КПД до 55–65%. Последнее обстоятельство подвигло инженеров компании BMW начать проработки вариантов использования этой схемы в автомобилях. К слову сказать, КПД современных бензиновых двигателей составляет 34%.
Стоимость изготовления парового двигателя во все времена была ниже стоимости карбюраторного и дизельного моторов той же мощности. Расход жидкого топлива в новых паровых двигателях, работающих в замкнутом цикле на перегретом (сухом) пару и оснащённых современными системами смазки, качественными подшипниками и электронными системами регулирования рабочего цикла, составляет всего 40% от прежнего.
4. Паровой двигатель медленно запускается. И это было когда-то… Даже серийные автомобили фирмы Stanley «разводили пары» от 10 до 20 минут. Усовершенствование конструкции котла и внедрение каскадного режима нагрева позволило сократить время готовности до 40–60 секунд.
5. Паровой автомобиль слишком нетороплив. Это не так. Рекорд скорости 1906 года — 205,44 км/час — принадлежит паровому автомобилю. В те годы автомобили на бензиновых моторах так быстро ездить не умели. В 1985-м на паровом автомобиле разъезжали со скоростью 234,33 км/час. А в 2009 году группа британских инженеров сконструировала паротурбинный «болид» с паровым приводом мощностью 360 л. с., который был способен перемещаться с рекордной средней скоростью в заезде — 241,7 км/час.
6. Паровой автомобиль дымит, он неэстетичен. Рассматривая старинные рисунки, на которых изображены первые паровые экипажи, выбрасывающие из своих труб густые клубы дыма и огня (что, кстати, свидетельствует о несовершенстве топок первых «паровиков»), понимаешь, откуда взялась стойкая ассоциация паровой машины и копоти.
Что касается внешнего вида машин, дело тут, конечно, зависит от уровня дизайнера. Вряд ли кто-то скажет, что паровые автомобили Абнера Добля (США) некрасивы. Напротив, они элегантны даже по теперешним представлениям. И ездили к тому же бесшумно, плавно и быстро — до 130 км/час.
Интересно, что современные изыскания в области водородного топлива для автомобильных моторов породили ряд «боковых ответвлений»: водород в качестве топлива для классических поршневых паровых двигателей и в особенности для паротурбинных машин обеспечивает абсолютную экологичность. «Дым» от такого мотора представляет собой… водяной пар.
7. Паровой двигатель капризен. Это неправда. Он конструктивно значительно проще двигателя внутреннего сгорания, что само по себе означает большую надёжность и неприхотливость. Ресурс паровых моторов составляет многие десятки тысяч часов непрерывной работы, что не свойственно другим типам двигателей. Однако этим дело не ограничивается. В силу принципов работы паровой двигатель не теряет эффективности при понижении атмосферного давления. Именно по этой причине транспортные средства на паровой тяге исключительно хорошо подходят для использования в высокогорье, на тяжёлых горных перевалах.
Интересно отметить и ещё одно полезное свойство парового двигателя, которым он, кстати, схож с электромотором постоянного тока. Снижение частоты вращения вала (например, при возрастании нагрузки) вызывает рост крутящего момента. В силу этого свойства автомобилям с паровыми моторами принципиально не нужны коробки передач — сами по себе весьма сложные и порой капризные механизмы.