Некоторые жители прежних эпох, которые не занимались только лишь процессом выживания, оставили после себя не только научные и философские трактаты. Они оставили ряд конструкций и изобретений. Некоторые из них относится к Древней Греции.
Про одну интересную конструкцию, про кубок жадности Пифагора была статья здесь:
По описанию, использовался для розыгрыша гостей во время застолья – в этом сосуде нельзя было удержать напиток, налитый выше определенного максимального уровня. Кто пожадничал – тот лишился всего содержимого кубка.
Предлагаю посмотреть еще на несколько гидротехнических изобретений из прошлого.
Фонтан Герона
В Европе с XVI века получили распространение небольшие настольные фонтаны, работающие без всяких насосов и имевшие скрытый механизм подачи воды.
В основе работы, фонтанирования воды в этих фонтанах лежал принцип Фонтана Герона. Это такой гидро-пневматический прибор, как утверждается, придуманный в I веке древнегреческим учёным Героном Александрийским. Его конструкция обеспечивает достаточно длительное фонтанирование струи воды в верхней чаше и на значительную высоту без всяких насосов – только за счет создания избыточного давления в одной из герметичных емкостей. Как создавалось это избыточное давление в жидкости? Для этого нужно разобрать принцип работы фонтана Герона.
Фонтан состоит из трёх сосудов, сообщающихся между собой по трубкам. Перед демонстрацией работы средний сосуд заполняют водой, в нижнем сосуде находится воздух (наличие воды в нём не обязательно, но обычно там есть ее небольшое количество).
Для запуска фонтана нужно в верхнюю чашу долить небольшое количество воды. Вода начинает стекать на дно нижнего сосуда. При подъёме уровня воды в нижней ёмкости повышается давление воздуха, которое передаётся в средний сосуд по другой трубке. Повышение воздушного давления в среднем сосуде выдавливает из него воду по трубке, идущей от дна среднего сосуда в верхнюю чашу и бьёт фонтан.
Высота фонтана над поверхностью воды в верхней чаше равна расстоянию между поверхностью воды в среднем и нижнем сосудах. Поэтому, чем больше высота конструкции – тем выше струя фонтана. Но это не вечный двигатель, вода будет фонтанировать ограниченное время.
Вода из среднего сосуда через струю фонтана в верхней чаше наполняет нижний сосуд. При этом постепенно высота фонтана понижается. Работа фонтана прекращается после снижения уровня воды в средней ёмкости ниже среза трубки, подающей воду в фонтан. Для возобновления работы фонтана его нужно перевернуть и дождаться, пока вода из нижней ёмкости перетечёт в средний резервуар.
Вероятно, для людей в те эпохи эта работа фонтана казалась мистической, хотя здесь лишь физика. Интересно, как Герон смог додуматься до такой схемы? Ведь для этого нужно понимать, что существует атмосферное давление, что вода не сжимается. Или конструкция фонтана была открыта случайно?
Объяснение работы фонтана Герона представлена в коротком видео:
Следующее гениальное изобретение, работающее без источника энергии:
Гидротаран Монгольфье
Ещё одно гидротехническое изобретение старых эпох - гидравлический таран (пульсирующий насос). Его конструкцию предложил в 1797 году механик Монгольфье из французского городка Сен-Клу.
Это гидромеханическое устройство без собственного двигателя, обеспечивающее подъём воды выше того уровня, на который вода смогла бы подняться под действием атмосферного давления или своего течения.
Гидротараном устройство называют не просто так. Вода в нем пульсирует. Принцип работы показан в этой анимации:
Но это же не вечный двигатель? Откуда возникает энергия для подачи воды выше своего уровня?
Энергию для работы насос получает из потока воды, который должен идти с перепадом высоты. Т.е. забор воды происходит из речки, ручья, где поток имеет уклон. И только при этом условии за счет создания гидроудара вода способна подняться выше, чем этот источник воды.
Эти насосы, работающие без электроэнергии использовались во времена СССР в союзных республиках для подачи воды из горных рек на орошаемые поля. Сейчас о них забыли.
Более подробно про конструкцию, принцип работы гидротарана и как его можно сделать самому из доступных сантехнических деталей – в этой статье:
Демонстрация работы гидротарана в коротком ролике:
Сосуд Мариотта
Это гидротехническое устройство, позволяющее добиться равномерного вытекания струи жидкости за счёт постоянного давления в этой жидкости.
Известно, что чем ниже уровень жидкости в каком-либо сосуде – тем с меньшим напором выливается эта жидкость из сосуда, меньше напор струи.
Французский физик Эдмонд Мариотт в XVII веке достаточно просто решил этот вопрос, чтобы жидкость выливалась с равномерной скоростью вне зависимости от уровня жидкости в сосуде.
Для этого в сосуд через герметичную пробку в его горловину вводится трубка, сообщающаяся с атмосферой. И это простое дополнение позволяет обеспечить постоянную скорость вытекания жидкости из сосуда, несмотря на понижения ее уровня.
Это работает так. При вытекании жидкости из полностью заполненного сосуда давление под пробкой будет меньше атмосферного, а давление на уровне, совпадающей и нижним концом трубки - будет равно атмосферному. Скорость вытекания легко регулируется вертикальным перемещением трубки. Если конец трубки находится на уровне воды или ниже отверстия, то жидкость вовсе перестанет вытекать
Свойство сосуда Мариотта состоит в том, что он позволяет регулировать скорость потока жидкости, перемещая вертикальную трубку. Этот принцип используется в системах непрерывной подачи чернил, при дозировке жидкостей в лабораториях, в топливных баках для мазутных горелок в некоторых небольших котельных.