Читать книгу История и философия техники - В. З. Черняк, Виктор Захарович Черняк - Страница 14

В предисловии трактата Герона Александрийского по пневматике некоторые его изобретения характеризуются как «пригодные для повседневного применения», другие – как имеющие «достаточно замечательные результаты». Похоже, что паровой двигатель попал у Герона во вторую категорию и характеризовался, судя по описанию, как новое изобретение.

Эолипил – прообраз паровой турбины – относят к наиболее известным изобретениям Герона. Здесь впервые для вращения используется реактивное действие струи пара.

Итак, изобретение парового двигателя, вызвавшее революцию в транспорте и промышленности в XVIII в., на самом деле было известно две тысячи лет назад, если не в прямом виде, то уж точно как понимание потенциала энергии пара.

Изобретателем паровой машины был Герои Александрийский, который детально описал первый работающий паровой двигатель эолипил, названный им «ветряной шар», или, как называют историки – Геронов шар. Это пневмогидравлический прибор, основанный на действии сжатого воздуха на поверхность воды. Его конструкция гениально проста. Широкий свинцовый котел с водой помещался над источником тепла, скажем, над горящим древесным углем. По мере закипания воды в две трубы, загнутые в противоположных направлениях, в центре которых вращался полый шар, поднимался пар. Струи пара били через два отверстия в шаре, заставляя его вращаться с большой скоростью. Шар вращается благодаря реактивной или противодействующей силе вытекающего наружу пара. Такой же принцип лежит в основе современного реактивного движения.

Еще один пневмогидравлический прибор – Теронов фонтан.

Терон знал, какое применение могут иметь различные источники энергии. Например, он сконструировал небольшую ветряную мельницу, заставлявшую звучать музыкальный орган.

Прошли тысячелетия, и специалист по Античности доктор Дж. Г. Лэнделс из университета в Рединге с помощью специалистов инженерного факультета сделал точную модель двигателя по описания Герона. Было любопытно узнать, мог ли первый паровой двигатель использоваться в практических целях? Он обнаружил, что модель развивала большую скорость вращения – не менее 1500 оборотов в минуту. Ученый заявил: «Шар устройства Герона, возможно, был самым быстровращающимся предметом его времени».

Тем не менее у Лэнделса возникли трудности при подгонке соединений между вращающимся шаром и паровой трубой, что не позволяло сделать приспособление эффективным. Возможно, для Герона это было как бы само собой разумеющимся, или он просто забыл описать эту «незначительную» деталь. Свободный шарнир позволял шару быстрее вращаться, но тогда быстро улетучивался пар; тугой шарнир, напротив, означал, что энергия расходовалась на преодоление трения. Лэнделс, не позволяя себе что-либо прибавлять к известным описаниям, посчитал, что эффективность механизма Герона, возможно, была ниже 1 %. Это значит, чтобы произвести одну десятую долю лошадиной силы (силу одного человека), понадобился довольно большой агрегат, потреблявший огромное количество горючего. Энергии бы тратилось на это больше, чем мог произвести сам механизм. Следовательно, паровой двигатель, изобретенный Героном, использоваться в практических целях не мог. Но «теория» была важнее.

Как отмечал Лэнделс, в описаниях Герона были все необходимые элементы для эффективного парового двигателя и, следовательно, ему под силу было изобрести более эффективный способ использования энергии пара. Инженеры его времени сделали цилиндры и поршни с чрезвычайно высоким коэффициентом полезного действия, которые Герон использовал в конструкции водяного насоса для тушения пожара. Подходящий механизм с клапанами для парового двигателя найден в конструкции водяного фонтана, работавшего на сжатом воздухе. Здесь была приспособлена круглая бронзовая камера, более совершенная, чем свинцовый котел, так как могла выдержать высокие давления.

Казалось бы, оставалось скомбинировать все эти детали – бойлер, клапаны, поршень и цилиндр. Говорили, что Герон так и сделал и даже пошел в своих опытах дальше. Но конец этой истории точно неизвестен. То ли изобретатель почему-то оставил эту затею, то ли погиб при испытаниях. Впрочем, все это только предположения. Можно предположить, что он не смог реализовать эту идею из-за колоссальной занятости.

Странно, правда, почему другие инженеры не разрабатывали в дальнейшем идею парового двигателя, ведь в Александрии было много знающих инженеров. Может быть, все дело в экономике? Паровой двигатель, как о том можно было догадаться, выполнявший работу сотен человек, не вызвал бы интереса у промышленников, поскольку рабочая сила многочисленных рабов, в отличие от механизма, ничего не стоила. А ведь мог бы быть построен и паровоз, ведь известно, что греки уже изобрели железную дорогу.