Машина-двигательОт водяного колеса до атомного двигателя

Как такая пушка должна была стрелять? А вот как: длинный ствол на одну треть помещался в жаровню, и там эта часть нагревалась до раскаленного состояния. Над раскаленной частью ствола ставился бак с водой. По трубке вода могла попасть внутрь раскаленного ствола; для этого надо было повернуть запорный кран. Здесь вода быстро испарялась, и образовавшимся давлением пара выбрасывалось пушечное ядро. Не правда ли, любопытная пушка? О том, какой эффект производил ее выстрел в те далекие времена, когда еще о порохе ничего не знали, можно судить по данному ей названию. Ее именовали «архитронито», что в точном переводе означает: «самый сильный гром».

Если прав в своих предположениях Леонардо да Винчи, то, следовательно, уже в III веке до нашей эры, во времена Архимеда, люди знали о могучей силе пара.

Но совсем достоверно известно, что немногим позже (I век до н. э. или I век н. э.) пар использовали для приведения в движение многих устройств, предназначенных для забавы. Описание таких устройств оставил выдающийся греческий инженер и ученый Герои Александрийский. Одна из его игрушек — Геронов шар — послужила прообразом современного двигателя — паровой реактивной турбины. Этот шар по принципу действия напоминает «сегнерово колесо».

Геронов шар.

Разница в том, что внутрь шара здесь подается не вода, а пар, который затем также выходит наружу через две отогнутые трубки и заставляет шар вращаться по той же причине отталкивания. Такое действие пара называется реактивным.

Но ни паровая пушка, ни Геронов шар еще не были двигателями. Геронов шар, казалось, мог бы приводить в движение какую-либо машину, но развивал очень малую мощность и оставался игрушкой.

Лишь много столетий спустя (в XV веке), после средневековья, в эпоху нового расцвета культуры и наук великий итальянский ученый и инженер Леонардо да Винчи вновь напомнил человечеству о паре как источнике механической энергии.

Эскизы, сделанные рукой Леонардо да Винчи, изображающие принцип действия паровой поршневой машины.

Леонардо да Винчи набросал пером два эскиза: цилиндр с поршнем и цилиндр с кожаным мешком, «куда наливается немного воды».

Под такие цилиндры следовало подводить огонь и заставлять воду испаряться. И так как пару некуда выходить, — он должен был двигать поршень или расширять кожаный мешок.

Как надеялся Леонардо да Винчи дальше получить повторения такого же процесса, — из эскизов неясно, но уже сама идея цилиндра и поршня, двигающегося под давлением пара, намного опередила свое время. Эта идея потом легла в основу создания паровой машины. Немногим позже, в 1629 году другой итальянский ученый — архитектор Джиованни Бранка — опубликовал свое изобретение: «толчею для изготовления порошка необычайным двигателем». Это было очень забавное изобретение, причем наиболее забавным выглядел сам двигатель.

Необычайный двигатель Бранка.

Посмотрите на рисунок и попробуйте там этот двигатель отыскать. Внешне ничего похожего на современные двигатели вы не найдете. В самом деле, разве можно предположить, что изображенная в левом верхнем углу голова есть не что иное, как паровой котел, а поставленное на вертикальную ось колесо с лопатками — паровая турбина?

Оказывается, что это именно так. Изо рта головы — парового котла — вырывается сильная струя пара, ударяющая по лопаткам колеса и заставляющая их вращаться. А далее, от колеса, уже идет передача движения с помощью зубчатых колес на барабан, который попеременно зацепляет шпильками то левую, то правую ступку, производя непрерывно процесс дробления какого-либо сыпучего вещества.

Вот тут уже явное использование пара как двигательной силы.

Заметим, что на этом принципе воздействия струи на лопатки колеса (принцип активного действия) работают современные паровые двигатели, так называемые активные турбины.

Итак, о силе, которую в известных условиях можно получить от пара, знали давно. Даже пытались использовать эту силу. Но прежде чем был создан настоящий паровой двигатель, удобный тем, что хорошо поддавался управлению и не зависел от рек или от капризных свойств ветра, — прошло много времени. Надо было прежде всего изучить свойства самого пара.

Куда девалась вода из стакана?

Действительно, пока люди имели дело только с энергией воды и ветра, всё казалось простым и понятным: вода течет и увлекает за собой лопатки колеса, ветер надувает паруса или толкает крылья мельницы. Вода — в реке, ветер — в поле…

Но вот человек решил использовать энергию пара. Почему, когда воду нагревают, она закипает и превращается в пар?