Само понятие «паровая машина» привычно ассоциируется у нас с гигантскими механизмами эпохи Промышленной революции. Однако почти за 2000 лет до этого нечто похожее уже демонстрировал в действии александрийский изобретатель. Он был одним из многих античных ученых, понявших основные принципы машиностроения.
Александрия I века была научно-техническим центром античного мира. Здесь, в
тени 122-метрового маяка на острове Фарос - одного из семи чудес света - возвышались сокровищницы накопленных человечеством знаний. Главная улица шириной 30 м и длиной 5 км вела к знаменитой библиотеке, хранившей около 700 000 рукописей-свитков на папирусе, и к не менее известному Музею (Мусейону) - своего рода университету, где бок о бок с философами работали художники, писатели, астрономы, математики, механики, натуралисты и искусные ремесленники.
Город, основанный в 332 - 331 до н.э. Александром Македонским, словно магнитом притягивал тех, кто хотел посвятить себя развитию эллинистической культуры. Не удивительно, что именно здесь творили многие из величайших мировых гениев. Александрию можно считать родиной, если так можно выразиться, чистого изобретательства. Конечно, египтяне давно дали истории великих зодчих, а шумеры придумали календарь и заложили основы математики. Но слово «идея» - греческое.
Александрия долго была столицей македонской династии Птолемеев, владевшей эллинистическим Египтом. Здесь смешивались идеи с Запада и с
Востока, что весьма способствовало расцвету как абстрактной философии, так и не менее ценных для греков прикладных наук. Именно греки, прежде всего Архимед и Герон, создали теорию рычага, блока и многое другое.
Знания - сила?
Древние греки известны в первую очередь достижениями в изобразительном искусстве и философии. Многие почему-то думают, что инженерное дело стало бурно развиваться лишь в эпоху Римской империи. Однако греки тоже строили маяки, прокладывали каналы и туннели, пользовались всевозможными приборами и механизмами, включая насосы и часы. Они знали даже автоматы.
Другое дело, что наличие дешевой рабочей силы - рабов - не способствовало (как и в Римской империи) внедрению многих теоретических разработок в практику. Когда несложно мобилизовать целую трудовую армию для рытья грунта, подъема тяжестей или переноски грузов, нет смысла тратиться на механизацию. Но главное, античные ученые считали любовь к знаниям несовместимой с мыслями о деньгах, поэтому в отличие от Эдисона внедрением, «раскруткой», своих изобретений не занимались. Вот почему их так мало интересовало производство в целом и в частности использование в нем тепловой энергии, ставшей через много столетий двигателем Промышленной революции, паровозов, пароходов, а затем автомобилей, самолетов и космических кораблей. Тем не менее александрийский изобретатель почти 2000 лет назад наверняка сознавал потенциальные возможности паровых машин. Герон, считающийся одним из величайших античных
инженеров, жил в І веке. Он, как и вся греко-македонская правящая верхушка
Египта того времени, получил греческое образование и воспитание. Герон поражал земляков всевозможными научными фокусами»: ему часто заказывали механические игрушки и аттракционы - традиция, возродившаяся в XIX - XX веках. Сам Герон четко отличал механизмы, «удовлетворяющие жизненно важные потребности», от «возбуждающих удивление и любопытство». Но и теми, и другими он занимался одинаково увлеченно.
Паровой шар
Нам Герон известен прежде всего первой в мире «паровой турбиной», так называемым «эолипилем» - буквально «ветрошаром». Он полый, с коленчатыми соплами, свободно вращается на трубке-опоре. По ней в шар из котла с кипящей водой поступает пар, который с высоким давлением вырывается из направленных в разные стороны сопел. В результате шар вертится за счет реактивной силы, которая здесь использована на 2000 лет раньше, чем в двигателях самолетов XX века. Но можно ли применять «ветрошар» на практике? Его слабое место - соединение с питающей трубкой, которое должно одновременно обеспечивать свободное вращение и не давать утечек пара. Современные инженеры, собрав действующую модель такого двигателя,
нашли его КПД крайне низким. Другими словами, потери энергии на трение и с уходящим паром так велики, что «эолипиль», даже изготовленный с учетом последних технических достижений, потребляет слишком много топлива:
проще крутить вручную.
«Трактат» о пневматике Герона демонстрирует его знакомство с поршнями, которые использовались в простейших насосах. В одном из его изобретений маленькая ветряная мельница приводит в действие поршневой насос, нагнетающий воздух в органные трубы. Это первый известный нам пример ветродвигателя. По-видимому, Герону так и не пришло в голову, что поршень можно гонять паром по цилиндру. Двигатели такого типа появились только в XVIII веке. Впрочем, античная технология металлообработки просто не смогла бы обеспечить их точно подогнанными деталями.
Автоматические храмовые двери Герона в общем никому не нужны. Его автомат, выдающий за деньги воду для ритуального омовения, тоже скорее забавен, чем полезен. Опущенная в щель монетка падает в чашку, опуская один конец коромысла. Второй его конец, поднимаясь, открывает клапан. Из резервуара вытекает вода. Тем временем монетка выскальзывает из чашки, и противовес возвращает систему в исходное положение. Герон описывает прибор, измеряющий путь, сходный по принципу действия с современными (механическими). Вероятно, больше всего нравился александрийцам придуманный Героном волшебный ритон (сосуд в виде рога). Его заполняли водой и вином, которые смешивались в нужной пропорции.
Не стоит осуждать Герона за то, что он подобным образом растрачивал свой талант. Для него была важна прежде всего техническая идея, а не её практическая польза. К тому же он оставил после себя немало научных трудов, таких как: «Пневматика», «О диоптре, «Метрика», «Об изготовлении метательных машин».
Понравилась статья? Ваш лайк – лучшее спасибо! Пишите ваше мнение в комментарии – это возможность поспорить и найти истину!