Опередившие время: Паровой двигатель Герона Александрийского

В современном обществе нас часто удивляет и впечатляет развитие технологий и техники, что является главной характеристикой нашей цивилизации. Однако если мы оглянемся более чем на 2000 лет назад, то обнаружим чудеса механики и невероятные инженерные подвиги, опередившие свое время. Многие из них затерялись на страницах истории, только для того, чтобы быть заново изобретенными всего несколько веков назад. К ним относится и первый современный паровой двигатель.

Герон Александрийский (Герон Александрин), или Герой Александрии, как его часто называли, был греком, родившимся в 10 году н.э. в Александрии, которая сейчас является частью Египта и вторым по величине городом после Каира. О жизни Герона известно немного, однако мы знаем, что он родился у греческих родителей, которые переехали в Александрию после завоевания Александром Македонским. Герон был математиком и инженером, которого считают одним из величайших изобретателей древности.

В эпоху, когда жил Герон, великая Александрийская библиотека была в своей славе, и считается, что Герон преподавал в Александрийском музее - месте встреч и дискуссий ученых и исследователей.

Мало кто знает, благодаря упущению важных фактов из наших учебников истории, так это то, что Герон был первым изобретателем парового двигателя, устройства, работающего на пару, которое называлось эолипил или "двигатель Герона". Название происходит от греческого слова "Aiolos", который был греческим богом ветров.

Хотя до Герона об устройствах, похожих на эолипилы, говорили еще несколько человек, Герон был первым, кто подробно описал их и дал инструкции по их изготовлению в своей книге "Пневматика", где описано более 78 устройств.

Многие идеи Герона были продолжением и усовершенствованием идей другого греческого изобретателя, жившего в Александрии за 300 лет до него, известного как Ктесибиос, который первым написал о науке о сжатом воздухе.

Ээолипил

Но что такое эолипил? Это сфера, расположенная таким образом, что она может вращаться вокруг своей оси. Сопла, расположенные напротив друг друга, выпускают пар, и оба сопла создают совместную тягу, в результате чего возникает крутящий момент, заставляющий сферу вращаться вокруг своей оси. Сила вращения ускоряет сферу до того момента, когда сопротивление тяги и воздуха приводит ее к стабильной скорости вращения.

Пар создавался путем кипячения воды либо внутри сферы, либо под ней, как показано на изображении. Если котел находится под сферой, то он соединен с вращающейся сферой посредством пары труб, которые одновременно служат шарнирами для сферы. Реплика машины Герона может вращаться со скоростью 1500 оборотов в минуту при очень низком давлении 1,8 фунта на квадратный дюйм.

«Поместите котел над огнем: шар будет вращаться на шарнире. Под котелком A B (рис. 50), содержащим воду и закрытым с горла крышкой C D, зажигают огонь; с ним сообщается изогнутая трубка E F G, крайняя часть которой вставляется в полый шар H K . Напротив конца G поместите шар L M, опирающийся на крышку C D; а в шаре пусть будут две изогнутые трубки, сообщающиеся с ним на противоположных концах диаметра и изогнутые в противоположных направлениях, причем изгибы должны быть под прямым углом и поперек линий F G, L M. Когда котел нагреется, окажется, что пар, входя в шар через E F G, выходит через изогнутые трубки к крышке и заставляет шар вращаться, как в случае с танцующими фигурами.», — Герон, Пневматика

Это изобретение было забыто и никогда не использовалось должным образом до 1577 года, когда паровой двигатель был заново изобретен философом, астрономом и инженером Таку аль-Дином. Но в основном он описал то же устройство, что и Герон, - метод вращения вертела с помощью струйных потоков на периферии колеса.

Еще одним изобретением Герона было "ветряное колесо" - колесо, приводимое в движение ветром, которое использовалось для приведения в действие машины, соединенной с трубным органом.

Он также изобрел первый торговый автомат, автоматически открывающиеся двери, "чудесные" движения и звуки в храмах, пожарную машину, автономный фонтан и многие механизмы греческого театра.

Одно из его театральных механических изобретений включало полностью механическую роботизированную театральную пьесу с использованием бинарной системы узлов и веревок и простых машин, даже создание искусственных звуков грома, насосов и концентрации света для определенных частей представления.

Его работы включают описания машин, работающих под давлением воздуха, пара или воды, архитектурных устройств для подъема тяжелых предметов, методов вычисления поверхностей и объемов - включая метод вычисления квадратного корня, военных машин и манипулирования светом с помощью отражения и зеркал.

Очевидно, что Герон был гением, обладавшим невероятно передовыми для того времени знаниями.

К сожалению, большинство его оригинальных трудов утрачено, лишь некоторые сохранились в арабских рукописях. Кто знает, сколько еще невероятных изобретений было задокументировано Героном более 2000 лет назад.