Гидравлика в основе вечных двигателей

12.10.2012

Изобретатели с самой глубокой древности пытались использовать гидравлику для изготовления такого желанного вечного двигателя. Зная о способностях воды приводить в движение водяное колесо – а такая система была основой энергетики Европы в средние века – великие ученые пытались найти способ использовать силу воды в своих целях. Правда, для этого было необходимо вначале найти способ заставить воду совершать работу вне привязки к конкретному водоему. Поскольку водяное колесо приводилось в движение потоком воды, создаваемым естественным течением реки. Поэтому все основные усилия ученых-изобретателей были направлены на то, чтобы создать ток воды без естественного источника.

Подобные изобретения, правда, появились еще в античности – винт Архимеда. Если это устройство будет соединено с водяным колесом – цикл станет замкнутым. Только останется дополнительно усовершенствовать конструкцию, добавив бассейн с водой наверху. По представлениям средневековых ученых, так можно было создать настоящий вечный двигатель, который должен работать по следующей схеме: стекая из бассейна, вода будет приводить в движение колесо, которое, в свою очередь, приведет в движение винт. Роль винта сводилась к подаче воды обратно в резервуар.

Конечно, сейчас подобная идея выглядит несколько странно и даже наивно, поскольку уже известен закон о сохранении энергии. Но в то время ученым казалось, что гидравлический вечный двигатель – вполне реальная конструкция. Поэтому над ее воплощением и бились многие ученые умы. И только нескольким было ясно, что такая машина не сможет работать. Среди провидцев был и знаменитый Леонардо да Винчи. Он также работал на вечным двигателем. В его записях найдено описание гидравлической конструкции, состоявшей из двух устройств. Одно из них (винт Архимеда) подавало воду из резервуара в чашу наверху. Второе устройство вращалось, приводимое водой в движение, а затем крутила первое устройство. А отработавшая вода вновь сливалась в резервуар.

При этом Леонардо понимал, что подобная система не будет работать на практике. Это он объяснял тем, что в отсутствии разности уровней вода работать не может. И даже дал такой воде название – мертвая. Кроме того, да Винчи понимал, что даже при идеальных условиях падающая вода может совершить лишь такую работу, которая смогла бы только подня ть наверх тот же объем жидкости. На практике же и такое оказалось невозможным, поскольку часть работы тратится на трение в опорах конструкции.

И все же несмотря на приведенные Леонардо да Винчи доказательства, многие и дальше пытались разработать гидравлический perpetuum mobile. Для этого ученые искали обходные пути, считая, что воду можно заставить подниматься обратно, если будет меньший перепад высот. Для этого конструировались каскадные системы из нескольких рабочих колес, которые последовательно соединялись с насосами. Подобную машину описал известный ученый Уилкинс. Суть его исследований сводилась к тому, что винтовой насос, состоящий из наклонной трубы с вращающимся внутри нее ротором, поднимал воду. Сам насос приводили в движение сразу несколько рабочих колес – 3. Вода на эти колеса подавалась из трех сосудов, расположенных каскадом.

Д. Уилкинс дал этому проекту однозначную оценку – гидравлический perpetuum mobile создать невозможно. Кроме того, он подсчитал, что для вращения винтового насоса необходимо в три раза больше воды, чем то ее количество, которое он подает обратно.

Жертвами заблуждений о том, что с помощью гидравлической системы можно создать настоящий perpetuum mobile, были и довольно крупные ученые, в том числе Дени Папин – создатель предохранительного клапана, центробежного насоса и первой паровой машины с поршнем и цилиндром. Кроме того, этот ученый смог установить, как зависит давление пара от температуры и показать, как на основе этого получить повышенное давление и вакуум. Удивительно, как такой гений мог работать над вечным двигателем, еще и опубликовать свой проект в научном журнале.

Идея Папина была очень простой. Он использовал систему сосудов: из широкого сосуда выходила тонкая трубка. Ее конец располагался сверху над сосудом. Ученый предполагал, что вода из широкого сосуда будет буквально выдавливать жидкость из узкой трубки из-за разности давлений. А под эту струю нужно только будет подставить водяное колесо.

На самом деле, это, естественно оказалось невозможным. Вода в широком и узком сосудах просто установилась на одном уровне, что обычно происходит в любых резервуарах, которые сообщаются между собой. В результате Папин отказался от дальнейших разработок в этой области и начал вести исследования в направлении изобретения паровой машины. Как оказалось, это принесло человечеству намного больше пользы.

Таким образом, вскоре всем ученым стало ясно, что получить вечный двигатель, даже используя гидравлические системы, невозможно. Поэтому от подобной идеи вскоре отказались. Зато гидравлика нашла свое применение практически во всех областях промышленности.