Наш курс — это рассказ о выдающихся изобретениях и открытиях – сифоне, тепловом двигателе, математическом анализе, квантовой механике. Изобретения и открытия эти будут очень разными. Но все их объединяет то, что они оказали огромное влияние на развитие человечества. С одной стороны, история человечества — это история войн, революций и переворотов. Но с другой стороны, — это совсем другая история, история развития науки, инженерии и вообще интеллектуальное развитие человечества (которое включает в себя, кстати, и культурное развитие – религия, литература, живопись, музыка, театр). И представляется, что эта — «Вторая история» — оказала и большее, и более позитивное влияние на человечество. Вот этой второй истории человечества и посвящен наш курс.
Тепловые двигатели — от лошадей к ракетам. Часть 1
Loading...
From the course by National Research Nuclear University MEPhI
История изобретений и открытий — Вторая история человечества
55 оценки
National Research Nuclear University MEPhI
55 оценки
From the lesson
Изобретения, которые изменили мир
Очень увлекательна и интересна история великих изобретений человечества, судьба их авторов. Об этом и пойдет речь во втором модуле курса.
Meet the Instructors
Ольчак Андрей СтаниславовичДоцент
Кафедра общей физики
Муравьев Сергей ЕвгеньевичДоцент
Кафедра теоретической ядерной физики
Здравствуйте, уважаемые коллеги!
Мы продолжаем запись наших лекций,
запись нашего курса,
посвященного второй, как мы его назвали,
истории человечества,
истории его интеллектуального развития,
истории изобретения открытий,
поменявших нашу жизнь
и сделавших ее иногда сложнее,
иногда проще, но в любом случае интереснее
и даже продолжительнее.
И сегодня мы поговорим, наверное,
об очень важной тоже теме —
об истории двигателей.
Двигатель значит двигаться.
Об истории машин,
которые научили нас людей
перемещаться в пространстве
или перемещать грузы и предметы в пространстве,
не прикладывая физических усилий,
не затрачивая собственных мышечных усилий.
Фактически человечеству всегда,
вот Андрей Станиславович об этом сказал,
нужно было совершать работу —
машина стояла, машина едет,
у нее изменилась кинетическая энергия,
как мы знаем с Вами…
Телега стояла, телега едет,
у нее изменилась кинетическая энергия
в этом случае работу совершала лошадь.
А теперь машина — она стояла, она едет,
кто-то совершил работу,
теорема об изменении кинетической энергии нам об этом
недвусмысленно говорит.
Кто? Двигатель.
У нас вода была в колодце,
мы подняли эту воду,
у нее изменилась потенциальная энергия,
кто-то совершил работу.
И вот эту работу нам и нужно было совершать.
Но насколько я знаю, это еще издревле.
Попытки делать какие-то аппараты,
которые помогли бы совершать работу
и что-то при этом двигать,
начались очень давно.
Мы упоминали в одной из наших,
в самой первой нашей лекции
замечательного такого греческого инженера —
Герона из города Александрии,
который очень-очень много
разнообразных конструкций придумал,
которые, впрочем, после него
все благополучно забыли.
Видимо время еще для них не пришло.
Среди того, что он придумал,
например, был паровой двигатель.
Двигатель — турбина,
сделанная в виде такого вот какого-то
способного вращаться ротора,
откуда из сопла вылетал пар,
и эта турбина раскручивалась.
А раз она раскручивалась,
можно сделать ось,
ось крутиться, передать вращательное движение,
крутить что-то другое, что полезно,
и крутилась она, если мне память не изменяет,
Сергей Евгеньевич, это Вы рассказывали
со скоростью какой-то страшной.
Тысячи оборотов в минуту.
Для начала нашей эры — первый век нашей эры —
это, как бы трудно себе представить.
Но, честно сказать, я этой цифре не очень доверяю,
Андрей Станиславович.
Хоть я ее и называл в нашем курсе,
но в любом случае,
к сожалению, так сказать, изобретение Герона забылось.
И забылось надолго — на полторы тысячи лет.
А вот теперь
давайте вернемся теперь к более ближнему времени.
Приблизительно веке в 17 —
конец 17–начало 18 века —
опять люди интересовались этой темой,
как бы научиться делать какую-нибудь полезную работу
и превращать эту полезную работу в движение, например,
чтобы перемещать грузы или двигаться самим.
И тут для начала надо упомянуть, наверное, три имени —
француза Папена и двух англичан Севери и Ньюкомен.
Да, именно их.
Кстати, Папен, хоть он и был французом,
этническим французом,
конец своей жизни он прожил в Англии,
он знал и Севери, знал и Ньюкомена, он работал с Гуком.
Итак, в чем же была идея?
Идея такая же, как и у Герона —
кипяти воду в котле,
образуется пар в большом количестве,
и пар под давлением давит на
какие-то лопатки турбины
и совершается работа.
Вот идея всех этих трех двигателей —
Папен, Севери, Ньюкомен.
И использовались эти двигатели, в частности,
самый практичный двигатель был,
конечно, у Ньюкомена, потому что Ньюкомен —
человек был сугубо практический —
он вообще начинал как кузнец.
Потом у него был собственный бизнес,
друзья его были такие же, как он.
Сейчас бы мы их назвали слесари, сантехники.
Т. е. люди, которые делали системы водоотвода.
И среди прочего,
среди прочих проблем, которые они решали,
была проблема такая: есть шахта,
мы в ней чего-то добываем, например, уголь,
ее периодически затапливает водой.
В Англии вообще дожди идут, болот полно,
воду надо откачивать.
Как? Не ведрами же таскать.
Ведрами и таскали,
но только помогал это делать двигатель.
Но много не натаскаешь.
Они решили придумать машину,
которая этот процесс сделала бы проще
и безопаснее, и эффективнее.
И придумал все тот же самый паровой двигатель —
пар давит на поршень,
поршень поднимается,
дальше через какую-то систему передач,
через какую-то систему тяг это поступательное движение
передается насосу,
поршень поднимается до какого-то уровня,
где открывается клапан,
сбрасывается давление,
закачивается холодная вода,
все остывает, поршень идет назад,
потом опять пар его поднимает
и этот циклический процесс
повторяется многократно.
Насос работает, вода качается. Прекрасно.
А вот, Андрей Станиславович, что же у нас в России?
А вот в России Сергей Евгеньевич расскажет.
Тоже было очень интересно.
Нам есть чем гордиться в этом месте.
Вы знаете, в России жил,
начну я может быть немножечко с другого.
Вот как-то нам всегда кажется,
что до нас ничего не было,
там вообще только медведи ходили
и все пили водку.
На самом деле там было.
Вы знаете, вот первое,
я наткнулся на фамилию Ползунова.
Наш с вами соотечественник, знаменитый инженер,
вообще-то в школьных учебниках упоминается,
но трудно доверять тому,
что там упоминается,
но не упоминается следующее:
Ползунов середина 18 века Барнаул
в заводской библиотеке он находит статью Папена,
того самого Папена, который сотрудник Гука.
Он прочитал эту статью, он мог это сделать.
Конечно, она была не переводная,
кто же ему там переводил.
Он прочитал эту статью,
и ему захотелось сделать свой двигатель.
Ползунов пишет
меньше, чем Екатерина II, не помогло.
Писал он, наверное, на разные уровни,
но только когда он дошел до царя,
вопрос решился.
И Ползунов был назначен,
так на современном языке,
руководителем проекта по созданию двигателя.
Причем Ползунов не был самоучкой.
У него было образование,
он родился в Екатеринбурге.
Он учился, такая учеба у него была,
типа как я назвал бы, на заводе в ТУЗе,
на Екатеринбургском металлургическом заводе
он учился,
а потом работал в Барнауле.
И Ползунов решается создать паровой двигатель,
который бы раздувал меха
на металлургическом предприятии,
раздувал меха без участия человека,
и заменить ту систему водяного привода,
которая до него существовала.
Кстати, Ползунов
еще до создания парового двигателя,
хотя он был очень молодой человек
и, к сожалению, рано умер,
сделал и этот самый водяной привод
для мехов
и еще много чего —
это и дороги,
это и целый ряд таких инновационных,
я бы сказал, действий,
связанных с металлургическим производством
в Барнауле.
И вот об этом человеке,
извините, что я Вас перебил, Сергей Евгеньевич,
в школьных учебниках пишут,
как о каком-то сибирском самоучке,
что в результате у нас, так сказать,
создает впечатление, что это какая-то экзотика.
Действительно, бегал среди медведей, так сказать,
и вдруг придумал паровой двигатель. Нет!
Это образованнейший, культурный человек,
и система жизни в России в 18 веке
таких людей уже позволяла производить.
И они производились.
И, вы знаете, Ползунов создает
первый российский двигатель.
Ползунов придумывает одну вещь,
которую потом
после него использовали во всех двигателях.
У него было два цилиндра,
которые работали на один вал,
помогая друг другу.
Вот именно так, двухтактный аппарат. Да.
Первым это сделал Ползунов.
Ползунов создает свой двигатель,
но работа в таких сырых,
часто не отапливаемых помещениях
привела к тому, что он заболел чахоткой,
туберкулезом.
И Ползунов, чувствуя, что умирает,
форсирует работы по созданию двигателя,
которые еще больше приближают его к могиле.
Ползунов, к сожалению, эти все даты известны,
Ползунов умер за одну неделю,
отсюда это вообще кажется в одно мгновение,
за одну неделю до создания двигателя —
16 мая 1766 года.
23 мая 1766 года
ровно одна неделя прошла после его смерти
двигатель был запущен,
запущен его коллегами, его учениками,
его помощниками.
Двигатель проработал 43 дня.
Андрей Станиславович, скажите Вы.
Всего 43 дня, заметьте.
Т. е. уже в июле он сломался.
И за эти 43 дня он не только окупил
все затраты на создание себя как двигателя,
но еще и дал чистой прибыли,
в последствии бухгалтерами барнаульскими
аккуратно подсчитанной,
около 11 тысяч российских рублей того 18 века.
Сколько это миллионов рублей на сегодняшний деньги,
я даже сказать не возьмусь. Но много.
А если бы он проработал не 42 дня, а 50 дней.
А если бы он проработал год. Или три.
К сожалению, не случилось.
У Ползунова не осталось достойных учеников,
они не смогли его починить и наладить.
И не осталось, к сожалению,
достойных последователей,
которые могли бы продолжить эту работу.
Несколько дней.
Всего 40 дней в городе Барнауле
работало чудо. Кстати, мощность этого двигателя
была 40 лошадиных сил.
Это очень много,
по сравнению с двигателями Папена, Ньюкомена,
у которых было 5–6 лошадиных сил. Не больше.
Так что, я думаю, тем не менее,
Вы знаете, Андрей Станиславович,
что трагедия Ползунова была в том,
что он опередил свое время.
Время отомстило ему.
А вот о человеке, который встал с временем
на один уровень,
и использовал это время
и для себя, и для людей,
мы расскажем в следующий раз.
А пока прервемся.
Будет интересно!
Ознакомьтесь с нашим каталогом
Присоединяйтесь бесплатно и получайте персонализированные рекомендации, обновления и предложения.
Coursera делает лучшее в мире образование доступным каждому, предлагая онлайн-курсы от ведущих университетов и организаций.
© Coursera Inc., 2018 Все права защищены.
