Гидравлика
Гидравлика (от древнегреческого ὕΔωρ ( húdōr ) ' вода ' и αὐλός ( aulós ) ' tipe ') [ 2 ] является технологией и прикладной наукой, использующей инженерную , химию и другие науки, включающие механические свойства и использование жидкостей . На очень базовом уровне гидравлика является жидким аналогом пневматики , которая касается газов . Механика жидкости обеспечивает теоретическую основу для гидравлики, которая фокусируется на прикладной технике с использованием свойств жидкостей. В своих приложениях с жидкой мощностью гидравлика используется для генерации, управления и передачи мощности с помощью подчеркиваемых жидкостей. Гидравлические темы варьируются через некоторые части науки и большинство инженерных модулей, и они охватывают такие концепции, как поток труб , плотины конструкция , жидкость и схема управления жидкости. Принципы гидравлики используются естественным образом в организме человека в сосудистой системе и эректильной ткани . [ 3 ] [ 4 ]
Гидравлика свободной поверхности - это ветвь гидравлики, занимающаяся свободной поверхностью потока, например, в реках , каналах , озерах , устьях и морях . Его подполе открытого канала изучается поток в открытых каналах .
История
[ редактировать ]Древняя и средневековая эпоха
[ редактировать ]
Раннее использование водоснабжения датируется Месопотамии и Древним Египтом , где ирригация использовалась с 6 -го тысячелетия до н.э. и водные часы с начала 2 -го тысячелетия до н.э. Другие ранние примеры водоснабжения включают систему Qanat в древней Персии и систему водоснабжения Турпана в древней Центральной Азии.
Персидская империя и урарту
[ редактировать ]В Персидской империи или предыдущих субъектах Персии персы построили сложную систему водных мельниц, каналов и плотин, известных как историческая гидравлическая система Шуштара . Проект, начатый Ахеменидом Королем Дариусом Великим и законченным группой римских инженеров, захваченных сасанианским королем Шапуром I , [ 5 ] назвал ЮНЕСКО «шедевром творческого гения». [ 5 ] Они также были изобретателями [ 6 ] Каната . , подземного акведука, около 9 века до нашей эры [ 7 ] Несколько крупных древних садов Ирана были орошаются благодаря Канатам. [ 8 ]
Канат распространился на соседние районы, в том числе Армянское нагорье . Там, начиная с начала 8 -го века до нашей эры, Королевство Урарту предприняло значительные гидравлические произведения, такие как канал меню . [ 9 ] [ 7 ] [ 10 ]
Самые ранние доказательства водных колес и водяных мельниц возвращаются на древний ближайший восток в 4 -м веке до нашей эры, [ 11 ] В частности, в персидской империи до 350 г. до н.э., в регионах Ирака , Ирана , [ 12 ] и Египет . [ 13 ]
Китай
[ редактировать ]В древнем Китае были Sunshu AO (6 -й век до н.э.), Ximen Bao (5 век до нашей эры), Du Shi (около 31 г. н.э.) Хенг (78 , Чжан - 139 г. н.э. В Китае была SU Song (1020 - 1101 г. н.э.) и Шен Куо (1031–1095). Дю Ши нанял водяное колесо , чтобы привести к питанию сильня от взрывной печи, производящей чугун . Чжан Хенг был первым, кто использовал гидравлику, чтобы обеспечить мотивную силу в вращении армиллярной сферы для астрономического наблюдения . [ 14 ] [ 15 ]
Шри -Ланка
[ редактировать ]
В древней Шри -Ланке гидравлика широко использовалась в древних царствах Анурадхапура и Полонарува . [ 16 ] Обнаружение принципа башни клапана или клапана (бисокотува в сингальском языке) для регулирования выхода из воды приписывается изобретательности более 2000 лет назад. [ 17 ] К перму веку н.э. было завершено несколько крупномасштабных ирригационных работ. [ 18 ] Макро- и микрогидравлика для обеспечения внутренних садоводческих и сельскохозяйственных потребностей, контроля поверхностного дренажа и контроля эрозии, декоративных и развлекательных водных курсов и удерживающих конструкций, а также в Сигирии , Шри-Ланке. Коралл на массивной скале на месте включает в себя цистерны для сбора воды. Крупные древние резервуары Шри -Ланки - Калавева (король Дхатусена), Паракрама Самудра (король Паракрама Баху), Тиса Вейа (король Дутугамуну), Миннерия (король Махасен)
Греко-римский мир
[ редактировать ]В древней Греции греки построили сложные системы воды и гидравлической энергетики. Примером является строительство Eupalinos , в соответствии с государственным контрактом, поливного канала для Samos , туннеля Eupalinos . Ранним примером использования гидравлического колеса, вероятно, самого раннего в Европе, является колесо Perachora (3 -й век до нашей эры). [ 19 ]
В греко-римском Египте строительство первых автоматов гидравлической машины Ctesibius (процветает в. 270 г. до н.э. ) и героя Александрии (ок. 10-80 г. н.э.). Герой описывает несколько рабочих машин, использующих гидравлическую силу, такие как силовой насос , который известен из многих римских участков, которые использовались для поднятия воды и пожарных машин. [ 20 ]
В Римской империи были разработаны различные гидравлические применения, в том числе поставки общественного водоснабжения, бесчисленные акведуки , мощность с использованием водяных мельниц и гидравлической горнодобывающей промышленности . Они были одними из первых, кто использовал сифон , чтобы переносить воду через долины, и использовали тихий в больших масштабах для перспективы, а затем извлекать металлические руды . Они широко использовались в сантехнических системах для внутреннего и общественного снабжения, таких как кормление Thermae . [ Цитация необходима ]
Гидравлическая добыча использовалась в золотых полях северной Испании, которые были завоеваны Августом в 25 г. до н.э. Аллювиальная золотая мина из LAS Meduls была одной из крупнейших из их шахт. По крайней мере семь длинных акведуков работали, и водотоки использовались для разрушения мягких отложений, а затем вымыли хвосты для ценного содержания золота. [ 21 ] [ 22 ]
Арабский исламский мир
[ редактировать ]В мусульманском мире во время исламского золотого века и арабской сельскохозяйственной революции (8–13 веков) инженеры широко использовали гидроэнергетику , а также раннее использование приливной власти , [ 23 ] и крупные гидравлические фабричные комплексы. [ 24 ] В исламском мире использовались различные промышленные мельницы с водой, в том числе полноценные мельницы, грилл , бумажные мельницы , халлеры , лесопилки , судоходные мельницы , штамповые мельницы , сталелитейные заводы , сахарные фабрики и приливные мельницы . К 11 веку в каждой провинции по всему исламскому миру работали эти промышленные мельницы, от Аль-Андалуса и Северной Африки до Ближнего Востока и Центральной Азии . [ 25 ] Мусульманские инженеры также использовали водные турбины , использовали шестерни на водяных мельницах и водопроводных машинах, а также пионеры использовали плотины в качестве источника водоснабжения, используемой для обеспечения дополнительной энергии для водяных и водопроводных машин. [ 26 ]
Аль-Джазари (1136–1206) описал проекты для 50 устройств, многие из которых имеют водоснабжение, в его книге « Книга знаний о гениальных механических устройствах» , включая водяные часы, устройство для подачи вина и пять устройств для подъема воды из рек или бассейнов. К ним относятся бесконечный ремень с прикрепленными кувшинами и поршневое устройство с шарнирными клапанами. [ 27 ]
Самыми ранними программируемыми машинами были устройства для водоснабжения, разработанные в мусульманском мире. Музыкальный секвенсор , программируемый музыкальный инструмент , был самым ранним типом программируемой машины. Первым музыкальным секвенсором был автоматизированный флейтский игрок с водяным питанием, изобретенным братьями Banu Musa , описанной в их книге гениальных устройств , в 9 веке. [ 28 ] [ 29 ] с водой В 1206 году аль-Джазари изобрел программируемые программируемые автоматы/ роботы . Он описал четырех автоматических музыкантов, в том числе барабанщиков, управляемых программируемой барабанной машиной , где их можно было сделать, чтобы воспроизводить разные ритмы и разные барабанные узоры. [ 30 ]
Современная эра (ок. 1600–1870)
[ редактировать ]Бенедетто Кастелли и итальянская гидравлика
[ редактировать ]В 1619 году Бенедетто Кастелли , ученик Галилео Галилей , опубликовал книгу «Делла Мисура Делл» Корренти или «О измерении бегущих вод», одной из основы современной гидродинамики. Он работал главным консультантом Папы по гидравлическим проектам, т. Е. Управление реками в папских штатах, начиная с 1626 года. [ 31 ]
Наука и инженерия воды в Италии с 1500-1800 годов в книгах и рукописях представлены в иллюстрированном каталоге, опубликованном в 2022 году. [ 32 ]
Блейз Паскаль
[ редактировать ]Блейз Паскаль (1623–1662) изучал гидродинамику и гидростатику флюидов, сосредоточенные на принципах гидравлических жидкостей. Его открытие по теории гидравлики привело к его изобретению гидравлической прессы , которая умножала меньшую силу, действующую на меньшую площадь, в применение большей силы, насчитывающей на большую площадь, передаваемой через то же давление (или точное изменение давления ) в обоих местах. Закон или принцип Паскаля утверждает, что для несжимаемой жидкости в состоянии покоя разница в давлении пропорциональна разнице в высоте, и эта разница остается неизменной независимо от того, изменяется ли общее давление жидкости путем применения внешней силы. Это подразумевает, что, увеличивая давление в любой точке ограниченной жидкости, на любом другом конце в контейнере наблюдается равное увеличение, т. Е. Любое изменение давления, применяемого в любой точке жидкости, передается нединизированным во всех жидкостях.
Жан Леонард Мари Пуазейль
[ редактировать ]Французский врач, Пуазейль (1797–1869) исследовал поток крови через организм и обнаружил важный закон, регулирующий скорость потока диаметром трубки, в которой произошел поток. [ 33 ] [ Цитация необходима ]
В Великобритании
[ редактировать ]развились общегородские гидравлические энергетические сети В нескольких городах в 19 веке для управления механизмом, такими как лифты, краны, капстаны и тому подобное. Джозеф Брама [ 34 ] (1748–1814) был ранним новатором и Уильямом Армстронгом [ 35 ] (1810–1900) Усовершенствовал аппарат для доставки электроэнергии в промышленном масштабе. В Лондоне лондонская гидравлическая энергетическая компания [ 36 ] был крупным поставщиком, его трубки, обслуживающие большие части западного конца Лондона , города и доков , но были схемы, ограниченные отдельными предприятиями, такими как доки и железнодорожных ярды товаров .
Гидравлические модели
[ редактировать ]После того, как студенты поймут основные принципы гидравлики, некоторые учителя используют гидравлическую аналогию , чтобы помочь студентам изучать другие вещи. Например:
- Moniac Computer использует воду, протекающую через гидравлические компоненты, чтобы помочь студентам узнать об экономике.
- Тепло -гидравлическая аналогия использует гидравлические принципы, чтобы помочь студентам узнать о термических цепях.
- Электронная - гидравлическая аналогия использует гидравлические принципы, чтобы помочь студентам узнать об электронике.
Сохранение требований к массе в сочетании с сжимаемостью жидкости дает фундаментальную связь между давлением, потоком жидкости и объемным расширением, как показано ниже: [ 37 ]
Предполагая, что несжимаемая жидкость или «очень большое» соотношение сжимаемости к содержанию объема жидкости, конечная скорость повышения давления требует, чтобы любой чистый поток в собранную объем жидкости создавал объемное изменение.
Смотрите также
[ редактировать ]- Законы о сродстве
- Принцип Бернулли
- Жидкая сила
- Гидравлический тормоз
- Гидравлический цилиндр
- Гидравлическая инженерия
- Гидравлический механизм
- Гидравлическая добыча
- Гидрология
- Международная ассоциация гидроэнергетической инженерии и исследований
- Миниатюрная гидравлика
- Поток с открытым каналом
- Пневматика
Примечания
[ редактировать ]- ^ Nezu Iehisa (1995), Suirigaku, Ryutai-Rikigaku , Asakurae Shoten, p 978-4-254-26135-6 .
- ^ Чисхолм, Хью , изд. (1911). . Encyclopædia Britannica . Тол. 14 (11 -е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 35
- ^ «Система кровообращения: гидравлика человеческого сердца» . 1 мая 2017 года. Архивировано с оригинала 1 мая 2017 года . Получено 19 марта 2019 года .
- ^ Мелдрум, Дэвид Р.; Бернетт, Артур Л.; Дори, Грейс; Эспозито, Кэтрин; Игнарро, Луи Дж. (2014). «Эректильная гидравлика: максимизация притока при минимизации оттока». Журнал сексуальной медицины . 11 (5): 1208–20. doi : 10.1111/jsm.12457 . PMID 24521101 .
- ^ Jump up to: а беременный Центр, Всемирное наследие ЮНЕСКО. «Историческая гидравлическая система Шуштара» . Whc.unesco.org . Получено 1 сентября 2018 года .
- ^ Голдсмит, Эдвард (2012). Канаты Ирана .
- ^ Jump up to: а беременный Ломбард, Пьер (1991). «От естественного ритма до человеческого ритма: жизнь и смерть традиционной техники, Qanat» . Мама . 20 (1): 69–86.
- ^ «Канаты Ирана · Эдвард Голдсмит» . Archive.is . 14 апреля 2013 года. Архивировано с оригинала 14 апреля 2013 года . Получено 1 сентября 2018 года .
- ^ Viollet, Pierre-Louis (2004). Гидравлика в старых цивилизациях: 5000 -летняя история (на французском языке). Порты мостов. ISBN 978-2-85978-397-6 .
- ^ Берни, Чарльз (1972). «Урартский орошение работает» . Анатолийские исследования . 22 : 179–186. doi : 10.2307/3642562 . ISSN 0066-1546 . JSTOR 3642562 . S2CID 131657710 .
- ^ Терри С. Рейнольдс, сильнее, чем сотня человек: история вертикального водяного колеса , Jhu Press, 2002 ISBN 978-0-8018-7248-8 , с. 14
- ^ Селин, Хелин (2013). Энциклопедия истории науки, техники и медицины в незападных культурах . Springer Science & Business Media . п. 282. ISBN 978-94-017-1416-7 .
- ^ Ставрос И. Яннопулос; Герасимос Либератос; Николаос Теодоссиу; Ван Ли; Мохаммад Валипур; Альдо Тамбуррино; Андреас Н. Анжелакис (2015). «Эволюция устройств для подъема воды (насосы) на протяжении веков во всем мире» . Вода . 7 (9). MDPI : 5031–5060. doi : 10.3390/w7095031 .
- ^ Фу, Чуньцзян; Лип., Ян; Н., Хан, Y.; Редакция., Asiapac (2006). Происхождение китайской науки и техники Asiapac. ISBN 978-981-229-376-3 Полем OCLC 71370433 .
{{cite book}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ "Армилл -сфера" . Библиотека Конгресса . Получено 10 июля 2022 года .
- ^ «Srilanka-A страновое исследование» (PDF) . Правительство США, Департамент армии. 1990. Архивировано из оригинала (PDF) 5 сентября 2012 года . Получено 9 ноября 2011 года .
- ^ «Шриланка - история» . Азиатский учебный центр, Мичиганский государственный университет. Архивировано из оригинала 28 декабря 2011 года . Получено 9 ноября 2011 года .
- ^ «Традиционная шриланка или цейлон» . Сэм Хьюстонский государственный университет. Архивировано из оригинала 27 сентября 2011 года . Получено 9 ноября 2011 года .
- ^ Томлинсон, Р.А. (2013). «Perachora Waterworks: Addenda». Ежегодный британской школы в Афинах . 71 : 147–8. doi : 10.1017/s0068245400005864 . JSTOR 30103359 . S2CID 129173283 .
- ^ Музей, Виктория и Альберт. «Каталог коллекции машиностроения в научном отделе музея Виктории и Альберта, Южный Кенсингтон, с описательными и историческими заметками». Улан Пресс. 2012
- ^ Центр, Всемирное наследие ЮНЕСКО. "Лас Медулы" . Whc.unesco.org . Получено 13 июня 2017 года .
- ^ "Смешаны " Casilla и León World Heritage UNESCO (намереваясь по -испански). 30 октября 2014 года . Получено 13 июня
- ^ Ахмад Ю. Аль-Хасан (1976). Taqi Al-Din и арабская машиностроение , с. 34–35. Институт истории арабской науки, Университет Алеппо .
- ^ Maya Shatzmiller , p. 36
- ^ Адам Роберт Лукас (2005), «Промышленное фрезерование в древних и средневековых мирах: обзор доказательств промышленной революции в средневековой Европе», Технология и культура 46 (1), с. 1–30 [10].
- ^ Ахмад Ю. Аль-Хасан , Передача исламских технологий на Запад, часть II: передача исламского инженерного архивирования 18 февраля 2008 г. на машине Wayback
- ^ Аль-Хасани, Салим (30 января 2008 г.). «800 лет спустя: в память об Аль-Джазари, гениальном инженере-механике» . Мусульманское наследие . Фонд науки, технологии и цивилизации . Получено 30 апреля 2015 года .
- ^ Koetsier, Teun (2001), «О доистории программируемых машин: музыкальные автоматы, ткацкие станки, калькуляторы», Теория механизма и машины , 36 (5), Elsevier: 589–603, doi : 10.1016/s0094-114x (01) 00005 -2
- ^ Капур, Аджай; Карнеги, Дейл; Мерфи, Джим; Лонг, Джейсон (2017). «Опционально громкоговорителя: история электроакустической музыки на основе не-лауза» » . Организованный звук . 22 (2). Издательство Кембриджского университета : 195–205. doi : 10.1017/s1355771817000103 . ISSN 1355-7718 .
- ^ Профессор Ноэль Шарки, программируемый робот 13 -го века (архив) , Университет Шеффилда .
- ^ «Проект Галилея - наука - Бенедетто Кастелли» . Galileo.rice.edu .
- ^ Эндрюс, Марк Э. 2022. Наука и инженерия воды: иллюстрированный каталог книг и рукописей по итальянской гидравлике 1500-1800. Торонто: AE Publications.
- ^ Сутера и Скалак, Сальваторе и Ричард. История закона Пуазеиля. Анну. Rev. Fluid Mech. 1993. 25: 1-19.
- ^ «Джозеф Брама» . Robinsonlibrary.com . 23 марта 2014 года. Архивировано с оригинала 24 октября 2006 года . Получено 8 апреля 2014 года .
{{cite web}}: Cs1 maint: непредвзятый URL ( ссылка ) - ^ «Уильям Джордж Армстронг, барон Армстронг из Cragside (1810-1900)» . Victorianweb.org . 22 декабря 2005 г. Получено 8 апреля 2014 года .
- ^ «Подземная Британия: сайты: гидравлическая сила в Лондоне» . Subbrit.org.uk . 25 сентября 1981 года . Получено 8 апреля 2014 года .
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 23 апреля 2018 года . Получено 23 апреля 2018 года .
{{cite web}}: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )
Ссылки
[ редактировать ]- Рашид, Рашди; Morelon, Régis (1996), Энциклопедия истории арабской науки , Лондон: Routledge, ISBN 978-0-415-12410-2 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
