На главную страницу сайта, Вечный двигатель, Перпетуум мобиле, Perpetuum mobile

Гидравлический трубогиб

Купить ручной гидравлический трубогиб. Производство НПФ Инстан.

www.instan.spb.ru

Enerprof.com.ua

Цилиндр гидравлический enerprof.com.ua на сайте компании.

enerprof.com.ua

Шкаф металлический для одежды купить Киев

шкаф металлический для одежды купить Киев

pod-zamkom.kiev.ua

Гидравлические вечные двигатели.

Не забудьте добавить в
 

Один из неписаных законов жизни утверждает, что авторы самых важных открытий и изобретений часто остаются безвестными — время уносит имена этих людей раньше, чем окружающие успевают заметить их свершения. Вот уже тысячи лет вертятся лопатки водяного колеса — замечательнейшей машины давнего прошлого, машины, сопровождавшей развитие цивилизации с самого начала ее зарождения до настоящего времени. Тысячи мельниц, пил и насосов приводил в действие этот двигатель, который наряду с мускульной силой человека и животных столетиями являлся единственным реальным источником их двигательной силы. Правда, несмотря на свою простоту, водяное колесо обладало и существенным недостатком — оно нуждалось в достаточном количестве проточной воды вне зависимости от времени года. Должно быть, именно поэтому большой популярностью пользовалась идея работы водяного колеса в замкнутом цикле, что позволило бы сделать его независимым от изменчивых водяных потоков и тем самым обеспечить более широкое его использование. Слабость же этой идеи заключалась в том, что оставалось неясным, как доставлять воду обратно, к лотку, питающему лопатки водяного колеса.

На рисунках 37, 38, 39 представлены старинные, относящиеся к 1661 г., гравюры, изображающие так называемые сухие водяные мельницы. Подобные мельницы приобрели широкое распространение в конце XVII в., создание их часто связывается с именем Хайне, кузнечных дел мастера из Лемсала. Водяные мельницы Хайне привлекли внимание графа Меллина, составившего подробный обзор этих устройств — «Иллюстрированное описание так называемой сухой водяной мельницы в городе Лемсале в Лифляндии», опубликованный в «Торговой газете» в 1796 году. С аналогичными рисунками и чертежами мы встречаемся и у Каспара Шотта, Атанасия Кирхера, Якобо де Страды и др. Авторы всех этих проектов, взятых из книги Бёклерна «Новый театр машин», изданной в Нюрнберге в 1661 г., использовали для подачи воды в верхний лоток так называемую коклею (водяную спираль), или архимедов винт. К наиболее интересным элементам, изображенным на этих рисунках, относится пропеллерная (лопаточная) турбина, постепенно заменявшая привычное водяное колесо. Предложенный де Страдой в 1629 году проект вечного двигателя, в котором использовалось водяное колесо с верхней подачей воды (по внешнему виду он был аналогичен вечным двигателям, представленным и книги Беклерна), предназначался для привода шлифовальных кругов.

Схемы сухих водяных мельниц, создававшихся по принципу гидравлического перпетуум мобиле, так никогда и не были реализованы на практике. Об этом свидетельствует целый ряд проектов, отличающихся друг от друга лишь некоторыми деталями конструкции. В попытках увеличить количество воды, подаваемой к верхнему лотку колеса, авторы подобных проектов часто прибегали к объединению двух или более архимедовых винтов рисунок 39. Гидравлическим перпетуум мобиле с архимедовым винтом занимался также английский епископ Джон Уилкинс, подробно описавший его в своем сочинении «Математическая магия», опубликованном в 1648 г. Еще один проект гидравлического вечного двигателя, чертеж которого приведен на рисунке 40, представляет собой нечто среднее между трехступенчатым водяным колесом и турбиной в тройном каскаде, сидящими на общем наклонном валу. Внутри этого вала размещался архимедов винт, поднимавший воду из нижнего резервуара на лопатки самого верхнего колеса. Чтобы выяснить всю несостоятельность этих проектов, проанализируем кратко работу водяного колеса и проведем примерную оценку его энергетического баланса. Рассмотрим сначала водяное колесо с подачей воды сверху — этот единственный гидравлический двигатель, в котором непосредственно используется потенциальная энергия падающей воды. Действительно, находящаяся в верхнем лотке вода падает в ковши рабочего колеса и своей тяжестью заставляет их двигаться вниз до тех пор, пока колесо не повернется примерно на пол-оборота и вода не выльется в отводящий канал. Диаметр водяных колес обычно выбирался приблизительно равным высоте используемого перепада уровней. Следовательно, в случае значительных перепадов водяное колесо теряло ряд своих преимуществ, поскольку оно становилось слишком большим и тяжелым. Мощность, развиваемая колесами водяных мельниц и пил, составляла обычно от 3,5 до 11 кВт при перепаде от 3 до 12 м и секундном расходе воды порядка 0,1-0,8м3. При этом колесо всегда располагалось строго над поверхностью воды в отводном канале, с тем чтобы при повышении уровня в нем нижний край колеса не оказывался бы в воде. Именно это обстоятельство не позволяло полностью использовать всю потенциальную энергию воды, определявшуюся теоретически только разностью высот верхнего и нижнего уровней. Общая сумма потерь даже у тщательно изготовленного водяного колеса с верхней подачей воды достигала примерно 20%, так что коэффициент полезного действия такого колеса никогда не превышал 80% В эту цифру не включены, однако, потери энергии в передаточном механизме, представляющем собой необходимый элемент каждого двигателя. Таким образом, после подсчета всех потерь и пассивных сопротивлений собственно колеса и передаточных звеньев коэффициент полезного действия всего устройства падает уже до 50-60%; эффективность же колес с подачей воды на среднем и нижнем уровне оказывается еще более низкой. В случае использования водяного колеса в качестве движущего элемента перпетуум мобиле приводимое им в действие перекачивающее устройство должно было доставлять к верхнему лотку ровно такое же количество воды, которое в тот же самый момент вытекало на лопатки самого колеса. Даже если при этом не учитывать потери в перекачивающем насосе, то потребляемая насосом мощность должна в точности соответствовать потенциальной энергии воды, которая определяется упомянутой разностью верхнего и нижнего уровней и которую, как говорилось выше, никакое водяное колесо полностью использовать не может. Это обстоятельство уже само по себе доказывает, почему не может существовать сухая водяная мельница с замкнутым круговоротом воды.

К аналогичному выводу еще в 1724 г пришел Якоб Леупольд, подробно рассматривавший этот вопрос в своей книге «Всеобщий театр машин», изданной в Лейпциге; свою отрицательную точку зрения на подобные устройства он выразил следующими словами: «Один фунт (т.е. груз) способен удержать другой фунт в равновесии, но никогда не сможет привести его в движение».

Чертеж 41, заимствован из рукописи, в которой содержится описание двух любопытных машин, предложенных в 1788 г. флорентийским аббатом Винсентом Ольми. Ведущее колесо изображенного здесь гидравлического перпетуум мобиле имеет лопатки ложкообразной формы, несколько напоминающей форму лопаток современной турбины Пелтона (ковшовой турбины). Подача воды осуществляется с помощью сужающегося желоба, направленного на определенную лопатку в нижней части колеса, которое вращается в вертикальной плоскости; тем самым используется как потенциальная, так и кинетическая энергия воды. Интересно, что это техническое решение оказывается очень похожим на сопловой аппарат турбины Пелтона. Сам Ольми утверждал, что его перпетуум мобиле способен перекачивать большие объемы воды и при том сам приводится этой водой в движение. Вместо архимедова винта для подъема воды из нижней емкости в сборный резервуар выходного сопла здесь используются два черпаковых насоса. В безупречности своего проекта, которому на самом деле нельзя отказать в определенной доле оригинальности, сам Ольми, судя по всему, абсолютно не сомневался, поскольку на последующих страницах рукописи он приводит даже подробные чертежи отдельных его частей. Кроме перпетуум мобиле Ольми занимался разработкой и проектированием других интересных машин. Например, в том же сочинении он описывает и дает чертежи устройства для подъема и транспортировки тяжестей на горных склонах, а также различных вспомогательных приспособлений, предназначенных для военных целей.

На старинном чертеже 42 из парижского «Журнала ученых», относящемся к 1678 г., показан другой вечный двигатель — гидравлический перпетуум мобиле Станислава Сольского, который он демонстрировал при дворе польского короля в 1609-1610 гг. Принцип его работы, по замыслу автора, заключался в следующем. Главными частями этого вечного двигателя являлись водяной насос и колесо mm. По мере опускания груза V ушат P постепенно поднимается вверх. Одновременно с ним поднимается клапан в насосе, и вода начинает поступать в сосуд abcd. Через выпускной канал n она попадает в круглый резервуар g, открывает в нем заслонку и через кран r выливается в ушат P. В результате ушат P под тяжестью воды начинает опускаться, однако в некоторый момент посредством натянувшейся веревки t, прикрепленной с одной его стороны, он наклоняется и опорожняется. Пустой ушат P вновь поднимается наверх, груз V опять начинает опускаться, и вся процедура повторяется заново. Колесо mm в этом случае должно совершать только колебательные движения.

Два следующих перпетуум мобиле, описания которых приводятся далее, должны были работать в соответствии с законом Архимеда о подъемной силе в жидкостях. Главной частью первого из них, как ясно из схемы 43, является вращающийся вокруг горизонтальной оси барабан с наглухо закрытыми торцами. Внутри барабана располагались две взаимно перпендикулярные перекрещивающиеся тяги с насаженными на них большими пробковыми шарами. На внешних концах этих тяг, пропущенных сквозь боковую поверхность барабана через водонепроницаемые вводы, укреплялись металлические грузы. При этом пробковые поплавки должны были отклонять тяги в соответствующем направлении, что обеспечивало бы необходимое неравновесие сил, приводившее барабан в непрерывное и равномерное вращение.

Гораздо более сложный тип гидравлического вечного двигателя представлен на чертеже 44. В бак с жидкостью погружен ротор, от которого отходят 6 трубчатых рычагов с пузырями на концах. Сами же рычаги укреплены в специальной обойме, вращающейся на полом валу. При вращении ротора через щель в валу воздух из полости вала последовательно поступает в трубки рычагов. Создание избыточного давления и перекачивание воздуха производятся с помощью специального меха, расположенного под баком и приводимого в действие непосредственно от кривошипа на валу ротора Выпускание воздуха из пузырей обеспечивает обозначенный на рисунке черным кружочком специальный кулачок, находящийся над поверхностью жидкости в баке. Для закрывания заслонки в трубке служит другой кулачок, остающийся ниже поверхности жидкости. Принцип действия этого вечного двигателя вполне очевиден из чертежа.

Очень простым по устройству представляется и гидравлический перпетуум мобиле, показанный на чертеже 45. Погруженная в воду часть деревянного барабана, согласно закону Архимеда, подвергается действию выталкивающей силы. Автор этого проекта исходил из предположения, что если эта выталкивающая сила окажется больше силы трения в оси барабана, то барабан будет непрерывно вращаться в направлении, указанном на рисунке стрелкой. В действительности же движения не будет вообще, поскольку архимедова сила будет направлена не вверх, а перпендикулярно к поверхности барабана. В самом деле, если разбить искривленную поверхность барабана на элементарно малые плоские участки и представить, что на каждый из этих участков действует элементарная выталкивающая сила, направленная к центру вращения колеса, то результирующая сила, будучи суммой элементарных сил, также окажется направленной к оси колеса. Понятно, что сила, действующая в радиальном направлении, не сможет вызвать никакого вращательного движения колеса.

Несколько непривычный вид имеет гидравлический вечный двигатель, изображенный на рисунке 46. Основной его частью является равноплечее коромысло с двумя шарнирно-подвешенными бачками на концах. Находясь в верхнем положении, один из бачков автоматически открывает отверстие в дне верхнего резервуара и наполняется вытекающей из него водой. Под тяжестью наполненного водой бачка плечо коромысла начинает опускаться до тех пор, пока бачок не коснется поверхности воды в нижнем резервуаре. При этом специальный неподвижный штырь открывает заслонку в самом бачке и выпускает из него воду в нижний резервуар. В тот же самый момент начинается аналогичный рабочий цикл для бачка на противоположном конце коромысла. Перекачивание воды обратно в верхний резервуар автор намеревался предоставить двум поршневым насосам, приводимым в действие самим коромыслом.

Особую группу гидравлических перпетуум мобиле составляли устройства, в которых использовались известные законы капиллярного поднятия жидкостей. Мы довольно часто сталкиваемся с описанием вечного двигателя, в котором вода или масло поднимаются по капиллярам ткани фитиля в расположенный выше сосуд, далее по другому фитилю рабочая жидкость поднимается еще выше и т.д., пока наконец она не достигает самого верхнего сосуда, откуда и подается по желобу к лопаткам водяного колеса. Колесо поворачивается, жидкость стекает в нижний сосуд, и весь процесс капиллярного поднятия повторяется заново. Если бы мы на самом деле изготовили такое устройство, то оказалось бы, что лопастное колесо этой машины никогда не станет вращаться, поскольку в верхнем сосуде не окажется ни капли воды. Дело в том, что капиллярные силы хотя и позволяют преодолеть силу тяжести, поднимая жидкость в ткани фитиля, но они же и удерживают ее в порах ткани, не позволяя ей вытечь из них. Допустив тем не менее, что под действием капиллярных сил жидкость все-таки может попасть в верхний сосуд, мы одновременно должны считаться и с тем, что она точно так же может стекать по фитилю обратно в нижний сосуд.

В литературе очень часто упоминается еще об одной попытке создания вечного двигателя, использующего капиллярные свойства жидкостей, — о вечном двигателе Вильяма Конгрева, подробно описанном Иоганном фон Поппе в его книге «Перпетуум мобиле и искусство управления», изданной в Тюбингене в 1832 году. С точки зрения механики устройство экспериментальной машины Конгрева было очень простым, как это видно из схемы 47. Она представляла собой надетую на три ролика бесконечную замкнутую ленту из пористого материала с цепочкой грузов, укрепленных по ее внешнему контуру. Автор предполагал, что его машина будет работать следующим образом. При погружении всей системы в воду так, чтобы оба нижних ролика оказались ниже поверхности воды, погруженная часть ленты пропитается водой. При этом за счет капиллярных сил вода будет подниматься до определенной высоты и по передней, вертикальной части ленты. Грузы же на наклонной части ленты выдавят из нее воду, впитавшуюся в поры материала в то время, пока эта часть ленты находилась под водой. При выдавливании воды из наклонной части ленты нарушится равновесие сил, определяемых весом воды на вертикальном и наклонном участках ленты. Поскольку вертикальная часть ленты, не сдавливаемая грузами, сохранит впитавшуюся в поры воду и тем самым окажется тяжелее ровно на вес воды, поднятой в ней за счет капиллярных сил. Так, если в соответствии с приведенными рассуждениями вода на вертикальном участке ленты поднимется на 1 дюйм (2,54 см), то лента шириной и толщиной в 1 фут будет обладать тяговым усилием за счет пропитавшей ее воды, равным примерно 30 фунтам (133,4H). Если же лента придет в движение, в чем Конгрев абсолютно не сомневался, то поверхность воды в местах ее соприкосновения с лентой немного прогнется, в результате чего высота поднятия воды за счет капиллярных сил окажется несколько большей. Автор считал, что при высоте капиллярного поднятия около 5 дюймов движущая сила достигнет 150 фунтов (667 H), а при высоте 9 дюймов и окружной скорости движения ленты 13,7 м/мин эта сила возросла бы до 180 фунтов (801 Н). В этом случае машина Конгрева по своей производительности уже значительно превзошла бы возможности человека. Несмотря на свои утопические представления относительно увеличения размеров подобной машины, по сообщению «Лондонского журнала ремесел» за май 1827 г., автор сумел разработать вечный двигатель огромных размеров полезной мощностью 58,7 кВт.

Примерно около 1640 г. неким А. Мартином были изобретены и построены знаменитые «гидравлические часы», изображенные на рисунке 48. Самодвижущийся механизм этого устройства предназначался для вращения стрелок на циферблате часов. Находящаяся в герметически закрытом сосуде вода под действием капиллярных сил должна была подниматься по длинной, узкой, загибающейся наверху трубочке и вытекать из нее на лопатки водяного колеса. Уже при первом взгляде на схему «вечного» хронометрического устройства Мартина становится очевидным, что у его создателя также было несколько преувеличенное представление о возможностях капиллярных сил. Дело в том, что явление капиллярности основано на различии величины межмолекулярных сил между отдельными частицами жидкости и сил взаимодействия между этими частицами и твердой стенкой трубки. Именно результирующая этих двух сил определяет, что будет наблюдаться в капилляре: повышение или понижение уровня жидкости, т.е. так называемое капиллярное поднятие или капиллярная депрессия. Это явление ограничивается, однако, определенными рамками. Изобретатель, по-видимому, и не предполагал, что вода в узкой трубке поднимается лишь на такую высоту, при которой гидростатическое давление поднятого водяного столба не превышает величину капиллярных сил сцепления. Так, в стеклянной трубке с внутренним диаметром 1 мм вода, например, поднимется на 30, спирт — на 12, а эфир — на 10 мм.

Авторы проектов механических и гидравлических перпетуум мобиле всегда оказывались в затруднении при решении вопроса о доставке грузов или жидкости назад, в исходное положение, что позволяло бы обеспечить непрерывность рабочего цикла их машин. Вместе с тем на всех этих примерах мы могли убедиться, что пути, которыми шли многие из них, оказывались весьма извилистыми и с самого начала не сулили им много успехов. Большинство их экспериментов походило на блуждания в заколдованном круге, где одни изобретатели повторяли ошибки других в надежде оказаться более удачливыми.

Джамбаттиста Порта, знаменитый ученый, экспериментатор и изобретатель «волшебного фонаря», изучая устройство сифона, предложенного еще Героном Александрийским, пришел к идее нового вечного двигателя, который он намеревался использовать для перекачивания воды. Между тем его замыслы побудили архитектора Витторио Цонку заняться непосредственной разработкой проекта такого «сифонного» перпетуум мобиле. Необъяснимое поведение жидкостей в сифоне (например, тот факт, что вода сама поднимается по одной трубке сифона, протекает через изгиб и через вторую трубку вытекает в расположенный ниже сосуд) дало повод к появлению нового понятия — так называемой боязни пустоты (horror vacui). Сам великий Галилей утверждал, что природа действительно боится пустоты. По его мнению, именно стремление воспрепятствовать возникновению безвоздушного пространства заставляет воду подниматься и опускаться в трубках сифона. В свое время анализу понятия вакуума посвятил часть своих философских рассуждений еще Аристотель. Так, он утверждал, что вакуум никогда не может появиться в природе, потому что для возникновения стремительного движения всегда необходим воздух, который бы сначала расступался перед телом, а затем опять смыкался за ним. Из учения Аристотеля, благодарно воспринимавшегося консервативно настроенными схоластическими кругами, постепенно и развилась средневековая теория «боязни природы перед пустым пространством», которая послужила основой многих фантастических попыток использовать эту «боязнь» в своих целях.

Известно, что работа, затрачиваемая на подъем жидкости в сифоне, производится давлением воздуха, обусловленным разницей уровней жидкости в сосудах, которые соединяют оба колена сифона. В то же время для того, чтобы жидкость могла протекать через сифон, максимальная высота его изгиба не должна превосходить высоту столба жидкости, уравновешиваемого давлением внешнего воздуха. Для ртути, например, эта высота при нормальном барометрическом давлении составляет 76 см, а для воды — около 10 м. Конечно, Джамбаттиста Порта всего этого мог тогда и не знать — ведь он был уверен, что с помощью своего «вечного» сифона сможет перекачивать воду даже через высокие горы.

Как мы уже упоминали, перенос этой идеи в область разработки перпетуум мобиле впервые осуществил городской архитектор из Падуи Витторио Цонка. Правда, в отличие от Порты он вовсе не собирался строить гигантские сифоны для перекачивания воды через горные хребты. На рисунке 49 представлено изображение предложенной им сифонной мельницы с турбинным водяным колесом. Работу этой «сухой мельницы» Цонка представлял себе примерно так. После закрытия обоих концов трубы через отверстие в ее наивысшей точке трубу до самого верха заливают водой. Затем верхнее отверстие закрывается; при открытии же обоих нижних отверстий сифона в мельнице, по мнению автора, автоматически должно возникнуть установившееся течение воды.

В 1607 г., когда Цонка опубликовал описание своего изобретения в книге «Новый театр машин и сооружений», свойства барометрического давления практически еще не были известны. Впрочем, это следует уже из самого рисунка машины Цонки. Ведь если отверстие всасывающего колена сифона лежит ниже выходной горловины, то перекачка воды оказывается невозможной, даже если высота точки изгиба трубы удовлетворяет указанному ранее условию. Цонка попытался преодолеть возникшую перед ним трудность, расширив сечение трубы вблизи выпускной горловины в надежде, что увеличение массы воды, сосредоточенной в этой части сифона, увеличит всасывающий эффект в другом его колене.

Горняки и колодезных дел мастера в своей работе часто сталкивались с эффектом «боязни пустоты», однако в своих рассуждениях они не считали полностью правыми ни Порту, ни Цонку, поскольку, например, оказывалось, что обычные поршневые насосы не в состоянии были выкачивать воду больше, чем с десятиметровой глубины. Сам Галилей признавал, что «боязнь пустого пространства» в природе имеет свои границы, определяемые «неспособностью водяного столба удерживать в трубе собственный вес». Только после его смерти Торричелли сумел раскрыть сущность этого явления, использовав в своих опытах с вакуумом вместо воды ртуть. При этом он экспериментально установил, что столбику ртути высотой в 76 см соответствует десятиметровый столб воды — это и была как раз та граница, которую не могли преодолеть копавшие колодцы мастера, не раз старавшиеся увеличить высоту всасывания своих насосов. При этом Торричелли указал, что не «страх» перед безвоздушным пространством, а давление окружающего воздуха удерживает ртуть или воду в запаянной наверху трубке с открытым нижним концом. Своим открытием Торричелли одновременно решил две проблемы: во-первых, он нанес тяжелый удар общепризнанной до того времени механике Аристотеля и, во-вторых, показал, насколько нереальными являлись представления Порты и Цонки по поводу мнимого «страха» природы перед пустотой с точки зрения создания перпетуум мобиле.

К сожалению, неудачи в попытках построения вечных двигателей на основе использования законов гидростатики и эффекта капиллярности не являлись для сторонников гидравлических перпетуум мобиле достаточно весомым аргументом в научных спорах. Исследованию подобных возможностей отдали дань даже некоторые известные ученые-физики. На схеме 50 приведен перпетуум мобиле, предложенный знаменитым математиком Иоганном Бернулли -старшим. Принцип действия этого вечного двигателя основывался на использовании явления осмоса — взаимной диффузии двух жидкостей, разделенных пористой стенкой. Устройство Бернулли не имело никаких движущихся частей — непрерывное движение обеспечивалось одной из использовавшихся в нем жидкостей. Главной и но существу единственной его частью являлся сосуд со вставленной в него стеклянной трубкой, нижний конец которой закрывался мембраной, пропускавшей через свои поры только более легкую жидкость. Автор предполагал заполнить сосуд тяжелой жидкостью B, а снабженную мембраной трубку — менее плотной жидкостью A. При этом длину трубки a и высоту жидкости b в сосуде он рекомендовал выбирать таким образом, чтобы выполнялось соотношение

b/a > 2В /(А+В).

По мнению автора, при выполнении этого условия более легкая жидкость проникала бы через мембрану из сосуда в трубку, в результате чего смесь обеих жидкостей переливалась бы через верхний край трубки и вновь попадала в сосуд — весь этот процесс должен был продолжаться бесконечно. Сам Бернулли утверждал, что принцип, использованный им в этом устройстве, является, собственно, не его идеей, а чистой аналогией грандиозного естественного явления — круговорота воды в природе. С его точки зрения, природа сама доказывает возможность существования перпетуум мобиле с замкнутым циклом влагооборота. Ведь именно в природе вода сама поднимается из глубин океана к поверхности и, испаряясь, выпадает потом на склоны гор, откуда через родники, ручьи и реки стекает обратно в океан. Морская же вода содержит много солей, следовательно, ее плотность больше, чем у чистой воды. Мембраной, или по существу гигантским фильтром, является здесь сама Земля, задерживающая в себе соли и пропускающая к родникам одну лишь чистую воду. Иоганн Бернулли -старший был не единственным, кто интересовался принципом двухжидкостного перпетуум мобиле. Его современник, французский аббат Жан д'От-Фей, известный физик, механик и часовых дел мастер, исходя из тех же предположений, выбрал, однако, более сложный путь — создать вечный двигатель с использованием химической реакции. Полость A его устройства, изображенного на схеме 51, заполняется растворами винного камня и купороса. При их перемешивании начинается реакция с выделением газов, которые, закрывая клапаны у отверстий на концах двухколенной изогнутой трубки C, выдавят часть смеси в камеру D где с определенного момента возникает избыточное давление. Это давление закрывает действующий лишь в одну сторону клапан на конце трубки B и отделяет тем самым жидкость в камере D от жидкости, оставшейся в полости A. Аббат От-Фей предполагал, что смесь из камеры D будет постепенно отфильтровываться так, что в одном колене трубки C окажется чистый раствор винного камня, а в другом — раствор купороса. При этом через нижние клапаны оба раствора должны были снова вытекать в полость A и объединяться в исходную смесь. К сожалению, рассуждения автора основывались на неправильном допущении, что по окончании химической реакции, возникшей при смешивании первичных веществ, возможно вновь получить оба компоненты в исходном их состоянии и тем самым продолжать процесс бесконечно.

В 1685 г. в одном из выпусков лондонского научного журнала «Философские труды» был опубликован предложенный французом Дени Папеном проект гидравлического перпетуум мобиле, принцип действия которого должен был опровергнуть известный парадокс гидростатики. Как видно из изображенного на рисунка 52, это устройство состояло из сосуда, сужавшегося в трубку в форме буквы C, которая загибалась кверху и своим открытым концом нависала над краем сосуда. Автор проекта ошибочно предполагал, что вес воды в более широкой части сосуда обязательно будет превосходить вес жидкости, находящейся в трубке, т.е. в более узкой его части. Это означало, что жидкость своей тяжестью должна была бы выдавливать саму себя из сосуда в трубку, по которой ей вновь приходилось бы возвращаться в сосуд, — тем самым достигалась требуемая непрерывная циркуляция воды в сосуде. К сожалению, Папен не осознавал того, что решающим фактором в данном случае является не разное количество (а с ним и различный вес жидкости в широкой и узкой частях сосуда), а прежде всего свойство, присущее всем без исключения сообщающимся сосудам: давление жидкости в самом сосуде и изогнутой трубке всегда будет одинаковым. Гидростатический парадокс как раз и объясняется особенностями этого по существу своему именно гидростатического давления. Называемый иначе парадоксом Паскаля, он утверждает, что суммарное давление, т.е. сила, с которой жидкость давит на горизонтальное дно сосуда, определяется только весом столба жидкости, находящейся над ним, и совершенно не зависит от формы сосуда (например, от того, сужаются или расширяются его стенки) и, следовательно, от количества жидкости.

На рисунках 53, 54, 55, 56, 57 представлены примеры различных гидравлических перпетуум мобиле с водяными колесами, поршневыми насосами и нориями (черпаковыми подъемниками). Далее, на последующих рисунках 58, 59, 60 изображены некоторые типы вечных двигателей с использованием принципа сифона и эффекта капиллярного поднятия в том виде, как они представлялись их конструкторам на рубеже XVI - XVII вв. Из того же источника заимствованы изображения двух перпетуум мобиле на рисунке 61 и рисунке 62. Они привлекают наше внимание несколько необычным решением своих кинематических механизмов. Первый из них рисунок 61 представляет собой вечный двигатель, относящийся к тому небольшому классу машин, в которых в качестве рабочего тела использовался сыпучий материал — песок. Ковши, укрепленные на специальных рычагах рабочего колеса, подавали песок в верхний наклонный желоб. Далее по нижнему желобу песок возвращался обратно, в камеры, размещенные между щеками рабочего колеса. По мере вращения колеса камеры поочередно оказывались в крайнем нижнем положении, в этот момент песок из них высыпался и затем снова подхватывался ковшами, в результате чего весь цикл должен был повторяться вновь. На рисунке 62 изображен вечный двигатель, который приводился в движение сжатым воздухом, поступавшим к нему от кузнечного меха. При этом работа меха обеспечивалась с помощью неравноплечего рычажного механизма, связанного с кривошипом, который в свою очередь должен был приводиться в действие зубчатой передачей от вала лопастного колеса воздушного мотора.

Анализ собрания старинных чертежей и рисунков из рукописи Хольтцхамера вновь подтверждает тот факт, что исследование проблемы вечного движения являлось весьма благодарной темой для ученых и инженеров эпохи позднего Возрождения и раннего барокко; при этом среди большого количества стандартных технических решений и однотипных идей мы обнаруживаем и такие, которые выделяются известным остроумием и значительной долей оригинальности.

Если бы мы захотели подвергнуть рассмотрению и разбору проекты всех без исключения гидравлических перпетуум мобиле, это заняло бы у нас слишком много места и времени. Правда, с некоторыми из них мы еще встретимся в другом разделе, где описываются попытки создания вечных двигателей в XIX и XX веках. Однако и на этих примерах мы опять сможем убедиться в главном — основой для комбинаций, из которых современные изобретатели создавали десятки конструктивных вариантов, всякий раз выдавая их за оригинальное решение, почти всегда служили все те же несколько основных физических принципов.

 

Не забудьте добавить в
 

Чертежи, схемы и рисунки в тексте

Вечный двигатель схема

Рис.37 Сухая водяная мельница с замкнутой циркуляцией воды. Наиболее интересным элементом этой системы являлось винтовое колесо, которое позднее нашло свое широкое применение в гидравлических турбинах.

Вечный двигатель чертеж

Рис.38 Проект сухой водяной мельницы с архимедовым винтом, где использовалось классическое водяное колесо с верхней подачей воды.

Вечный двигатель схема

Рис.39 Недостатком сухих водяных мельниц являлось малое количество воды в верхнем лотке Одним из путей для исправления этого положения было использование нескольких насосов.

Вечный двигатель чертеж

Рис.40 Оригинальная, но также не действующая конструкция гидравлического перпетуум мобиле, основанная на объединении нескольких водяных колес в каскаде с коклеей.

Вечный двигатель схема

Рис.41 Чертеж гидравлического перпетуум мобиле аббата Винсента Ольми из Флоренции (1788 г.) Сам автор говорит о нем, как о «машине, с легкостью подымающей большое количество воды на некоторую высоту с помощью движения, которое сообщает ей сама вода, стекая по наклонной плоскости»

Вечный двигатель чертеж

Рис.42 Гидравлический перпетуум мобиле поляка Станислава Сольского, относящийся к 1610 г. Его внешний вид и принцип действия представляются достаточно сложными. Привычное вращение колеса заменено здесь крутильными колебаниями блока.

Вечный двигатель схема

Рис.43 Гидравлический вечный двигатель с пробковыми поплавками в наполненном водой барабане принадлежит к наиболее простым типам водяных вечных двигателей.

Вечный двигатель чертеж

Рис.44 Водяной перпетуум мобиле с комбинацией гидравлических и пневматических элементов.

Вечный двигатель схема

Рис.45 Принцип этого вечного двигателя был основан на ошибочном толковании закона Архимеда о подъемной силе в жидкостях.

Вечный двигатель чертеж

Рис.46 Этот гидравлический вечный двигатель с двумя резервуарами, поршневыми насосами и большим коромыслом с бачками по своим размерам и конструкции относится к сравнительно недавним проектам, предлагавшимся всего несколько десятилетий назад.

Вечный двигатель схема

Рис.47 Относящийся к началу XIX в. вечный двигатель Вильямса Конгрева является одним из многочисленных гидравлических вечных двигателей, в которых использовались капиллярные свойства жидкостей.

Вечный двигатель чертеж

Рис.48 Horarium hydraulicum — вечные водяные часы, предложенные А. Мартином в 1640 г. Этот проект также возник на основе неправильного представления о действии капиллярных сил.

Вечный двигатель схема

Рис.49 Сухая «сифонная» водяная мельница-проект итальянского архитектора Витторио Цонки (около 1600 г.).

Вечный двигатель чертеж

Рис.50 Двухжидкостный перпетуум мобиле Иоганна Бернулли Вечное движение должно было осуществляться в результате взаимного проникновения и последующего обратного разделения обеих жидкостей.

Вечный двигатель схема

Рис.51 Двухжидкостный перпетуум мобиле аббата Жана д'От-Фея с растворами винного камня и купороса (1692 г.)

Вечный двигатель чертеж

Рис.52 Гидравлический перпетуум мобиле, предложенный в 1687 г. Дени Папеном. Этот проект основывался на ошибочном толковании гидростатического парадокса.

Вечный двигатель схема

Рис.53 Гидравлический вечный двигатель с двумя поршневыми насосами для обратного перекачивания воды.

Вечный двигатель чертеж

Рис.54 Гидравлический перпетуум мобиле с замкнутым циклом Четыре поршневых насоса, приводимые в действие с помощью длинного коромысла от вала водяного колеса, предназначались для обратного перекачивания воды.

Вечный двигатель схема

Рис.55 Гидравлический перпетуум мобиле — горизонтальное крыльчатое колесо, питаемое водой из рабочего лотка, приводит в действие вертикальный лопастный насос Насос подает воду обратно к рабочему лотку.

Вечный двигатель чертеж

Рис.56 Приводное устройство этого перпетуум мобиле состоит из двух самостоятельных частей. Горизонтальное лопастное колесо, питаемое водой из резервуара тройного черпакового насоса, приводит в действие перекачивающий механизм. Использованная в первой ступени вода подается на другое водяное колесо, которое и приводит в действие машину.

Вечный двигатель схема

Рис.57 Эта машина построена на том же принципе, что и перпетуум мобиле на рис.56. Насос приводится в действие водяным колесом; для привода же рабочей машины используется горизонтальное лопастное колесо, питаемое водой из резервуара насоса.

Вечный двигатель чертеж

Рис.58 Два примера жидкостных перпетуум мобиле с замкнутым рабочим циклом, обусловленным капиллярным поднятием жидкости в узкой трубке.

Вечный двигатель схема

Рис.59 Своим внешним видом это устройство напоминает гидравлический вечный двигатель на рис.52. Принцип его действия также основан на использовании эффекта капиллярного поднятия жидкости.

Вечный двигатель чертеж

Рис.60 Проект использования «сифонного» перпетуум мобиле в представлении инженеров конца XVI века.

Вечный двигатель схема

Рис.61 «Песочный» перпетуум мобиле, изображенный на этом рисунке, представляет собой один из немногих вариантов вечного двигателя, созданных с помощью простой замены жидкости каким-либо сыпучим материалом.

Вечный двигатель чертеж

Рис.62 Пневматический вечный двигатель — большое крыльчатое колесо в закрытом кожухе приводится в движение потоком воздуха из кузнечного меха. Мех с помощью кривошипа и коромысла связан с крыльчатым колесом.

 

Изобретатели, ученые и исторические личности упоминаемые на странице

Бернулли Иоганн (1667-1748)
швейцарский математик и врач. Две его работы "De causis physicis ellipticarum figurarum" ("О физических причинах эллиптических фигур") (1730) и "De inclinatione mutua orbitarum planetarum" ("О взаимном наклоне планетных орбит") (1734) были отмечены премиями Парижской академии наук. Почетный член Лондонского королевского общества и многих других научных организаций, в том числе Петербургской академии наук (1724).

Галилей Галилео (1564 - 1642)
великий итальянский физик, механик и астроном эпохи Возрождения, один из основоположников современного естествознания. Первоначально занимался изучением медицины. Наиболее выдающиеся его открытия в области точных наук относятся к 1592 - 1610 гг. Был убежденным сторонником гелиоцентрической системы Коперника. Много занимался конструированием зрительных труб и телескопов; с помощью построенного им телескопа с 32-кратным увеличением открыл горы на Луне. Вывел законы равновесия сил в механизмах, законы движения тел по наклонной плоскости, сформулировал принцип изохронности колебаний маятника, а также законы свободного падения тел. Галилей пытался теоретически обосновать существование нашей гелиоцентрической системы. В результате его сочинение "Диалог о двух главнейших системах мира - Птолемеевой и Коперниковой" было запрещено церковью, а сам он предстал перед судом инквизиции. После девятилетнего тюремного заключения был вынужден отречься от "коперниковой ереси". Легенда утверждает, что при выходе из зала суда Галилей произнес свою знаменитую фразу "Eppur si muove!" ("А все-таки она вертится!"). Пожизненное заключение, замененное впоследствии домашним арестом, было "благодарностью" ученому за его выдающиеся открытия.

Герон Александрийский (ок. 170 - 100 до н.э.)
древнегреческий ученый, прославившийся изобретением целого ряда пневматических, тепловых, гидравлических, метательных и других машин и механизмов, в частности эолипила, гелиостата, водяных часов, автомата для продажи "священной" воды и т.п. Был известен также как математик и ученик ктезибиевой школы механики, много занимавшийся строительством машин.

Кирхер Атанасиус (1602 - 1680)
немецкий физик и естествоиспытатель, изобретатель волшебного фонаря. Известный собиратель природных редкостей, предметов старины, моделей различных физических приборов и устройств, коллекции которого позднее были выставлены в Риме в одном из первых в мире естественнонаучных музеев.

Конгрев Уильям (1772 - 1828)
английский инженер, работавший в Вулидже и Тулузе. Интересовался книгопечатанием, принимал участие в работе английского парламента; был также широко известен в Европе как изобретатель военных ракет. Описание предложенного им проекта вечного двигателя было опубликовано в уже упоминавшейся книге И. фон Поппе, а также в London Journal of Arts за 1827 г.

Жан д'От-Фей (1647 - 1724)
французский католический священник. Ему принадлежит проект двигателя, приводимого в действие огнестрельным порохом. В научных кругах был известен также как ученый-физик и часовых дел мастер. Одним из первых использовал в часовых механизмах плоские пружины для передачи направленной силы к инерционному генератору (колебаний). Свои изобретения и открытия в области механики и физики От-Фей подробно описал в сочинении "Recueil des ouvrages, contenant les inventions nouvelles dan les physiques et dan les mechaniques" ("Собрание трудов, содержащих новые открытия в физике и механике"), изданном в Париже в 1692 г.

Папен Дени (1647 - 1712)
французский физик. В 1690 г. открыл способ получения пониженного давления в рабочем цилиндре путем конденсации пара. Свое открытие Папен использовал при создании паровой машины, предназначавшейся для перекачки воды. В 1707 г. принимал участие в постройке одного из первых в мире паровых судов.

Паскаль Блез (1623 - 1662)
французский математик, физик и философ. Внес большой вклад в теорию вероятности, исследование конических сечений, исчисление бесконечно малых. В области физики исследовал свойства и действие барометрического давления, интересовался вопросами гидростатики и, в частности, вывел так называемый гидростатический парадокс. Остро критиковал духовное засилье иезуитов.

Порта Джамбаттиста (Джиованни Баттиста делла Порта) (1535 - 1615)
одна из любопытнейших фигур XVI в. Его главный труд "Magia naturalis sive de miraculis rerum naturalium" ("Естественная магия, или О чудесах природы") впервые был опубликован в Неаполе в 1589 г. Интересно, что это сочинение выдержало 23 издания на латинском языке, 10 - на итальянском, 8 - на французском и к тому же было переведено на голландский и арабский языки.

Цонка Витторио (1568 - 1602)
городской архитектор в Падуе. В его сочинении "Nuovo Teatro di Machine et Edificii" ("Новый театр машин и сооружений"), увидевшем свет в 1607 году, приведены рисунки и описания различных конных приводов, водяных мельниц, вертелов и т.п.

Шотт Каспар (1608 - 1666)
немецкий физик, профессор теологии и математики в Палермо, Риме и позднее в Вюрцбурге. Автор известных и часто цитируемых сочинений "Technica curiosa" ("Достопримечательности техники") (1664), "Mechanica hydraulico-pneumatica" ("Гидравли-ко-пневматическая механика") (1658) и "Magia universalis" ("Универсальная магия") (1657).

 

:: НАВЕРХ ::

Что же такое перпетуум мобиле?
Наиболее ранние сведения о вечных двигателях.
Античная механика и перпетуум мобиле.
Первые попытки создания вечных двигателей.
Перпетуум мобиле в эпоху Возрождения.
Период наивысшего расцвета идеи perpetuum mobile.
Механические вечные двигатели.
Гидравлические вечные двигатели.
Опыты с магнетизмом.
Алхимия и перпетуум мобиле.
Сверхъестественные силы и магия.
Участие Церкви в споре о вечном движении.
Споры вокруг перпетуум мобиле.
Мнимые перпетуум мобиле.
Мошенничество с изобретением Орфиреуса.
Вечные часы из Шо-де-Фона.
Разгар дискуссии о вечном двигателе.
На пути к определению понятий работы и энергии.
Закон сохранения и превращения энергии.
Вечный двигатель второго рода.
Перпетуум мобиле из Нового Света.
Более современные вечные двигатели.
Возвращение к проблеме вечного движения в космическом веке.
Научная фантастика и перпетуум мобиле
Чертежи Схемы Рисунки
Изобретатели Ученые Исторические личности
Статьи
Рефераты, Курсовые работы, Дипломные работы, Доклады, Лекции, Шпаргалки
Интересно, Полезно
Контакты
Поиск по   сайту  web
 
 
Наши рефераты | Банк рефератов | Статьи и Проекты | Биографии | Контакты
 
Programming & design FarFor © 2005-2017