Hidraulika - Hydraulics
.svg)
A hidraulika ( görögül : Υδραυλική) olyan technológia és alkalmazott tudomány, amely mérnöki , kémiai és egyéb tudományokat alkalmaz, beleértve a folyadékok mechanikai tulajdonságait és használatát . Nagyon alapvető szinten a hidraulika a pneumatika folyékony megfelelője , amely gázokat érint . A folyadékmechanika biztosítja a hidraulika elméleti alapját, amely a folyadékok tulajdonságait használó alkalmazott mérnöki tevékenységre összpontosít. Az a folyadék ereje alkalmazások, hidraulika használják a generációs, vezérlő, és továbbítását teljesítmény használata által a nyomás folyadékok. Hidraulikus témák köre révén egyes részein a tudomány és a legtöbb műszaki modul, és a fedél fogalmak, mint a cső áramlási , gát tervezése, fluidikai és folyadék vezérlő áramköröket. A hidraulika elveit természetesen használják az emberi testben az érrendszerben és az erekciós szövetekben. A szabad felszíni hidraulika a hidraulika azon ága, amely a szabad felszíni áramlással foglalkozik , például folyókban , csatornákban , tavakban , torkolatokban és tengerekben . A sub-field nyitott csatorna áramlási vizsgálatok az áramlás nyitott csatornák .
A "hidraulika" szó a görög ὑδραυλικός ( hidraulikosz ) szóból ered, amely viszont a ὕδωρ ( hydor , görögül víz ) és az αὐλός ( aulos , azaz cső ) szóból származik .
Történelem
Ősi és középkori korszak
Korai felhasználása vízenergia-ig nyúlnak vissza Mezopotámia és az ókori Egyiptomban , ahol az öntözés óta használják a 6. évezredben és vízóra használták volna, mivel a korai ie 2. évezredben. A vízenergia korai példái közé tartozik a Qanat rendszer az ókori Perzsiában és a Turpan vízrendszer az ókori Közép -Ázsiában.
Perzsa Birodalom
A Perzsa Birodalomban a perzsák bonyolult vízimalmokból, csatornákból és gátakból álló rendszert építettek ki, amelyet Shushtar Historical Hydraulic System néven ismertek . A projektet, amelyet Nagy Dareiosz akémenida király kezdett el, és a római mérnökök csoportja fejezett be, I. Shapur szászán király elfogták , az UNESCO "a kreatív zsenialitás remekművének" nevezte. Ők voltak a Qanat, a föld alatti vízvezeték feltalálói is. Irán nagy, ősi kertjeit öntözték a Qanatsnak köszönhetően
A vízkerekek és vízimalmok legkorábbi bizonyítékai az ókori Közel -Keletről származnak, az i . E. 4. században, különösen a Perzsa Birodalomban i. E. 350 előtt, Irak , Irán és Egyiptom régióiban .
Kína
Az ókori Kínában volt Sunshu Ao (ie 6. század), Ximen Bao (ie 5. században), Du Shi (körülbelül 31 AD), Zhang Heng (78-139 AD) és Ma június (200-265 AD), míg a középkori Kínában volt Su Song (1020–1101) és Shen Kuo (1031–1095). Du Shi foglalkoztatott waterwheel meghajtani a harmonika egy nagyolvasztó termelő öntöttvas . Zhang Heng volt az első, aki hidraulikát alkalmazott, hogy mozgatóerőt biztosítson egy armilláris gömb forgatásában a csillagászati megfigyeléshez .
Srí Lanka
Az ókori Srí Lankán a hidraulikát széles körben használták az ősi Anuradhapura és Polonnaruwa királyságokban . A szeleptorony vagy szelepgödör (szingaléziai Bisokotuwa) elvének felfedezése a víz szökésének szabályozására több mint 2000 évvel ezelőtt a találékonyság jegyében történt. Az i.sz. első századra számos nagyméretű öntözőmunkát befejeztek. Makro- és mikro-hidraulika, hogy a hazai kertészeti és mezőgazdasági igényeket, felszíni vízelvezetés és erózió elleni, díszes és szabadidős vízfolyások és megtámasztó szerkezetek és hűtési rendszerek működnek a Sigiriya , Sri Lanka. A korall a hatalmas sziklán a helyszínen vízgyűjtő ciszternákat tartalmaz . Srí Lanka nagy ősi víztározói: Kalawewa (Dhatusena király), Parakrama Samudra (Parakrama Bahu király), Tisa Wewa (Dutugamunu király), Minneriya (Mahasen király)
Görög-római világ
Az ókori Görögországban a görögök kifinomult víz- és hidraulikus energiarendszereket építettek. Példa erre az Eupalinos által épített , közbeszerzési szerződés alapján épített Samos öntözőcsatorna , az Eupalinos -alagút . A hidraulikus kerék használatának korai példája, valószínűleg a legkorábbi Európában, a Perachora kerék (ie 3. század).
A görög-római Egyiptom , az építőiparban az első hidraulikus gép automaták által Ktészibiosz (virágzott c. 270 BC) és Hérón (c. 10-80 AD) méltó. Hero több munkagépet ír le, amelyek hidraulikus erőforrást használnak, például az erőszivattyút , amelyről sok római kori helyről ismert, hogy vizet emeltek és tűzoltóautókban használtak.
A Római Birodalomban különféle hidraulikus alkalmazásokat fejlesztettek ki, beleértve a közös vízellátást, a számtalan vízvezetéket , a vízimalmokat használó áramellátást és a hidraulikus bányászatot . Ők voltak az elsők, akik a szifont használták a víz átvezetésére a völgyekben, és nagy léptékű csöpögést használtak a fémércek kutatására, majd kitermelésére . Használtak vezethet széles körben vízvezeték rendszerek hazai és közellátás, például táplálkozási thermae .
Hidraulikus bányászatot használtak az észak-spanyolországi aranymezőkön, amelyet Kr. E. 25-én Augustus meghódított . A hordalékos arany bánya a Las Medulas volt az egyik legnagyobb az aknát. Legalább hét hosszú vízvezeték dolgozott rajta, és a vízfolyásokat a lágy lerakódások erodálására használták, majd az értékes aranytartalom miatt kimosták a zagyt.
Arab-iszlám világ
A muszlim világban során az iszlám aranykora és arab mezőgazdasági forradalom (8.-13. században), a mérnökök készül széles körű használata a vízenergia, valamint a korai felhasználása árapály-energiát , és a nagy hidraulikus gyári komplexek. A különböző vízi meghajtású ipari malmok használták az iszlám világban, beleértve Fülling malmok, gristmills , papírgyárak , hullers , fűrésztelep , hajó malmok , bélyeg malmok , acélművek , cukor malmok és dagály malmok . A 11. századra az iszlám világ minden tartományában működtek ezek az ipari malmok, Al-Andalustól és Észak-Afrikától a Közel-Keleten és Közép-Ázsiában . A muszlim mérnökök vízturbinákat is alkalmaztak , fogaskerekeket alkalmaztak a vízimalmokban és a vízemelő gépekben, és úttörő szerepet játszottak a gátak vízenergia-forrásként történő felhasználásában, amelyet a vízimalmok és a vízemelő gépek további áramellátására használtak.
Al-Jazari (1136-1206) ismertetett tervek 50 eszközöket, köztük sok vízzel hajtott, könyvében, The Book of Knowledge zseniális mechanikus készülékek , beleértve a vízóra, egy eszköz, hogy szolgálja bort, öt eszközök felvonó víz folyókból vagy medencékből. Ezek közé tartozik a végtelen öv, kancsókkal és egy csuklós szelepekkel ellátott dugattyús eszköz.
A legkorábbi programozható gépek a muszlim világban kifejlesztett vízzel hajtott eszközök voltak. A zenei szekvenszer , egy programozható hangszer volt a programozható gép legkorábbi típusa. Az első zenei szekvenszer egy Banu Musa testvérek által feltalált, automatizált vízhajtású fuvolajátékos volt, amelyet a Zseniális Eszközök Könyvében írtak le a 9. században. 1206-ban az Al-Jazari feltalálta a vízüzemű, programozható automatákat/ robotokat . Leírta négy automata zenészek, köztük dobos által működtetett egy programozható dobgép , ahol lehetne játszani a különböző ritmusok és különböző dob mintákat. A vár órát , a hidro-mechanikus meghajtású csillagászati óra által feltalált Al-Jazari volt az első programozható analóg számítógépet .
Modern kor (kb. 1600–1870)
Benedetto Castelli
1619 -ben Benedetto Castelli , a Galileo Galilei tanítványa megjelentette a Della Misura dell'Acque Correnti vagy "A folyóvizek méréséről " című könyvet , a modern hidrodinamika egyik alapját. A pápa főtanácsadójaként szolgált hidraulikus projektekben, azaz a pápai állam folyóinak kezelésében, 1626 -tól.
Blaise Pascal
Blaise Pascal (1623–1662) tanulmányozta a folyadékok hidrodinamikáját és hidrosztatikáját, középpontjában a hidraulikus folyadékok elvei. Felfedezése a hidraulika elméletéhez vezetett a hidraulikus prés feltalálásához , amely egy kisebb területre ható kisebb erőt szaporított fel egy nagyobb erő alkalmazásával, amely nagyobb területen terjed ki, ugyanazon nyomáson (vagy pontos nyomásváltozáson keresztül) ) mindkét helyszínen. Pascal törvénye vagy elve kimondja, hogy egy nyugalmi állapotban összenyomhatatlan folyadék esetében a nyomáskülönbség arányos a magasságkülönbséggel, és ez a különbség változatlan marad, függetlenül attól, hogy a folyadék teljes nyomása külső erő hatására megváltozik -e vagy sem. Ez azt jelenti, hogy ha a zárt folyadék bármely pontján növeljük a nyomást, akkor a tartály minden másik végén egyenlő növekedés következik be, azaz a folyadék bármely pontján alkalmazott nyomásváltozás változatlanul átjut a folyadékok egészébe.
Jean Léonard Marie Poiseuille
Egy francia orvos, Poiseuille (1797–1869) kutatta a vér áramlását a testen, és felfedezett egy fontos törvényt, amely szabályozza az áramlás sebességét a cső átmérőjével, amelyben az áramlás bekövetkezett.
Az Egyesült Királyságban
A XIX. Században számos város kifejlesztett városra kiterjedő hidraulikus energiahálózatokat olyan gépek üzemeltetésére, mint a felvonók, daruk, emelők és hasonlók. Joseph Bramah (1748–1814) korai újító volt, William Armstrong (1810–1900) pedig ipari méretekben tökéletesítette a készüléket az áramellátáshoz. Londonban a London Hydraulic Power Company volt a fő szállító, amelynek csövei a West End of London , a City és a dokkok nagy részét kiszolgálták , de voltak olyan rendszerek, amelyek egyetlen vállalkozásra korlátozódtak, mint például dokkok és vasúti árufeldolgozók .
Hidraulikus modellek
Miután a diákok megértették a hidraulika alapelveit, néhány tanár hidraulikus analógiával segíti a tanulókat más dolgok elsajátításában. Például:
- A MONIAC számítógép hidraulikus alkatrészeken keresztül áramló vizet használ, hogy segítse a tanulókat a közgazdaságtan megismerésében.
- A hőhidraulikus analógia hidraulikus elveket használ, hogy segítse a tanulókat a hőkörök megismerésében.
- Az elektronikus -hidraulikus analógia hidraulikus elveket használ, hogy segítse a tanulókat az elektronika megismerésében.
A tömegigény megőrzése a folyadék összenyomhatóságával együtt alapvető kapcsolatot eredményez a nyomás, a folyadékáram és a térfogat -tágulás között, az alábbiak szerint:
Feltételezve egy összenyomhatatlan folyadékot vagy a "nagyon nagy" összenyomhatósági arányt a tárolt folyadék térfogatához, a nyomás véges ütemű növekedése megköveteli, hogy az összegyűjtött folyadék térfogatába jutó nettó áramlás térfogatváltozást hozzon létre.
Lásd még
Megjegyzések
Hivatkozások
- Rāshid, Rushdī; Morelon, Régis (1996), Enciklopédia az arab tudomány történetéről , London: Routledge, ISBN 978-0-415-12410-2.