Задумывались ли вы, какой объём пара получится, если налить в кастрюлю 1 литр воды, поставить на огонь и дождаться, пока вся она выкипит? Оказывается - 1,694 кубических метра.
Разумеется, что давным-давно люди попробовали использовать это себе на пользу. Так появились паровые двигатели. Вот только чтобы получить из воды пар, требовалось нагреть её до температуры кипения, а для этого надо было сжечь большое количество топлива.
А некоторые учёные посмотрели на эту проблему под иным ракурсом. Они вспомнили, что при сгорании пороха выделяется большое количество газов - примерно 700 литров из 1 кг. То есть это, конечно же, меньше, чем объём пара, получаемого из 1 кг воды, но разница заключалась в том, что порох горел сам, а воду надо было кипятить.
Поэтому возник вопрос: а не заставить ли нам пороховые газы работать на благо человечества? То есть не только на то, чтобы выталкивать из ствола пули или ядра, но и на то, чтобы перемещать какие-нибудь тяжёлые грузы.
Самое сложное в реализации этой идее, конечно же, заключалось в том, что в замкнутом пространстве порох сгорает очень быстро, а значит, довольно сложно проконтролировать, чтобы он "не натворил дел". В случае с пушками и ружьями это получалось, а вот как быть с другими, мирными изделиями, долгое время не могли решить.
(В романе Жюля Верна «С Земли на Луну прямым путём за 97 часов 20 минут», известном у нас под названием "Из пушки на Луну" автор предложил примерно то же, но только он решил использовать не дымный порох, а пироксилин, который гораздо мощнее, но и сгорает куда быстрее.)
Так или иначе, но в далёком 1678 году французский аббат Жан де Отефилль описал принцип работы двигателя, в котором в качестве тепловой энергии использовалась сила пороха. Его изделие представляло собой насос, в котором поршень приводился в движение воспламенением небольшого заряда, а затем возвращался в исходное положение, когда горячие газы от сгорания остывали, создавая частичный вакуум.
Схему этого устройства я найти не смог, поэтому поверьте на слово.
А ещё через два года механик из Нидерландов Христиан Гюйгенс предложил свой вариант порохового двигателя. Там тоже присутствовал цилиндр и поршень, двигавшийся вверх под действием пороховых газов, а вниз - под собственной тяжестью. Он натягивал верёвку, которая через блок поднимала платформу с грузом. В качестве клапана в этой конструкции использовались выхлопные трубы, сделанные из кожи. При опускании поршня вниз они выравнивались, предотвращая тем самым проникновение воздуха в цилиндр. Предполагалось таже, что после остывания пороховых газов обратное движение поршня будет происходить под действием атмосферного давления.
Гюйгенс исходил из того, что если взять очень маленький объём пороха, то образуется не так много газов, и ими вполне можно будет управлять, то есть обойдётся без взрывов. И если взять под контроль энергию пороха, можно будет поднимать большие каменные блоки при строительстве, качать воду и вращать мельницы.
Действительно, в 1673 году ему удалось при помощи маленькой модели двигателя поднять небольшой груз. Но дальше начались трудности, с которыми учёный не знал, как справиться. В частности, после пороховых взрывов неизбежно оставалось некоторое количество газа внутри цилиндра, и это снижало эффективность устройства.
А главное - он так и не смог решить главную задачу: как один за другим непрерывно загружать в цилиндр пороховые заряды. И, к сожалению, порох как был опасной для окружающих смесью, так ей и остался.
Интересный факт: Гюйгенсу в его изысканиях помогал Дени Папен, известный вам по стате ВАРИЛКА ПАПЕНА. В дальнейшем он предложил и свою версию порохового двигателя. Но поняв, что этот путь - тупиковый, переключился на разработку парового двигателя. Который, увы, тоже никакого практического применения не получил.
...Честно говоря, опыты Гюйгенса, а тем более - его неудачи сразу же возбудили желание попробовать решить ту проблему, которая оказалась ему не под силу. Ведь если представить себе цилиндр, с одной стороны которого тот самый поршень, поднимающий груз, а с другого - отверстие, в которое вставлен ствол самого обычного огнестрельного оружия, заряжённого холостыми патронами, появляется возможность организовать периодическую и регулярную подачу внутрь цилиндра строго отмеренных порций пороховых газов. Которых, согласно источникам, при сгорании порохового заряда патрона 7,62х54 выделяется около 3 литров. Ну, а как быть с "отработанными газами", думаю, проблем не возникнет.
Вот только цена одного такого "выстрела" вряд ли окупится работой по перемещению поршнем чего-либо куда-либо.
В общем, пороховой двигатель - и Гюйгенса, и Папена, и их последователей - был признан опасным и неэффективным. А вскоре выяснилось, что гореть с выделением большого количества газов и тепла может не только порох, но и нефтепродукты. Началась новая эра...
Христиан Гюйгенс ван Зёйлихем (14 апреля 1629 - 8 июля 1695) - голландский механик, физик, математик, астроном, изобретатель. Первый иностранный член Лондонского королевского общества, президент Французской академии наук.
Родился в Гааге, в семье тайного советника принцев Оранских. Сначала получил отличное домашнее образование, затем поступил в Лейденский университет, где изучал право и математику.
Ещё в молодые годы заинтересовался астрономией, вместе с братом усовершенствовал телескоп и занялся изучением неба. Именно он открыл наличие у САТУРНА колец и спутника Титана.
Гюйгенс создал и запатентовал в 1657 году надёжную конструкцию маятниковых часов.
Центральным элементом конструкции был придуманный Гюйгенсом якорь, который периодически подталкивал маятник и поддерживал равномерные, незатухающие колебания. Это изделие стало необыкновенно популярным, благодаря своей точности, и быстро получило широчайшее распространение по всему миру.
Начиная с 1665 года Гюйгенс переехал в Париж и возглавил только что созданную там Академию наук. Однако в 1681 году ему предложили перейти в католичество, и он, отказавшись, был вынужден вернуться в Голландию, где продолжил свои научные исследования вплоть до смерти.
Среди его научных достижений - работы о квадратуре гиперболы, эллипса и круга, разработка теории эволют и эвольвент, а также теории дробей, исследования циклоиды, попытка изложить теорию вероятностей, выведение законов равноускоренного движения свободно падающих тел, создание тринадцати теорем о центробежной силе, изложил качественную теорию отражения, преломления и двойного лучепреломления в исландском шпате, открыл поляризацию света и т.п.
Он сконструировал ОКУЛЯР ГЮЙГЕНСА,
впервые в мире предложил использовать спираль в часах, а в 1675 году запатентовал карманные часы,
сформулировал ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА (Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн)
и т.д.
Гюйгенс обнаружил ледяную шапку на Южном полюсе Марса, описал туманность Ориона, рассчитал период вращения Марса вокруг оси, попытался определить расстояние до звёзд.
А ещё всерьёз полагал, что другие планеты также населены людьми.
Вы можете поддержать канал, перечислив любую доступную вам сумму на кошелёк ЮMoney 4100 1102 6253 35 (или на карту Райффайзенбанка 2200 3005 3005 2776). И поучаствовать в создании книги по материалам этих статей. Заранее всем спасибо!