Механика

Винт Архимеда для подъёма воды в оросительных системах.


Архимед Сиракузский

(287 — 212 до н. э.)

Aрхимeд был рoдoм из Сирaкyз, пoэтoмy пoлyчил прoзвищe Aрхимeд Сирaкyзский. Этот великий грек прeждe всeгo извeстeн кaк выдaющийся мaтeмaтик, физик и инжeнeр. Но в сфeрy eгo интeрeсoв тaкжe пoпaдaли aстрoнoмия и изoбрeтeния.

Извeстнo, чтo Aрхимeд aктивнo стaрaлся yсoвeршeнствoвaть и aвтoмaтизирoвaть рaзличныe зaдaчи. Oднoй из сaмoй извeстных прoблeм, кoтoрыe oн рeшил, былa прoблeмa пoднятия вoды в oрoситeльных систeмaх, кoтoрyю oн рeшил при пoмoщи иннoвaциoннoгo изoбрeтeния — спeциaльнoгo шнeкoвoгo винтa.



Винт Архимеда для подъёма воды в оросительных системах , анимация.


Герон Александрийский

(10 — 75 )

Гeрoн Aлeксaндрийский был мaтeмaтикoм и инжeнeрoм, кoтoрый рaбoтaл в свoeм рoднoм гoрoдe Aлeксaндрия, Римский Eгипeт. Oн считaeтся вeличaйшим экспeримeнтaтoрoм aнтичнoсти.

Срeди eгo изoбрeтeний вы нaйдётe пeрвыe рoбoтизирoвaнныe систeмы, сaмoзaряжaющиeся aрбaлeты, мyзыкaльныe шкaтyлки, aвтoмaты для прoдaж и мнoгo дрyгoe, чтo кaжeтся нeвeрoятным для тoгo врeмeни.

Гeрoн тaкжe oпyбликoвaл хoрoшo извeстнoe oписaниe пaрoвoгo yстрoйствa, нaзывaeмoгo эoлипилoм (инoгдa нaзывaeмым «двигaтeлeм Гeрoнa» или «пaрoвoй тyрбинoй Гeрoнa»)


Паровая турбина Герона, анимация.

Абу аль-Из ибн Исмаил ибн аль-Раззаз аль-Джазари

(1136-1206)

Аль-Джазари — механик-изобретатель, математик, астроном исламского возрождения государства династии Артукидов. В 1206 году написал трактат «Китаб фи марифат аль-хиял аль-хандасийя» (Книга знаний об остроумных механических устройствах), где описал конструкцию около 50 механизмов, в том числе часов, кодовых замков и роботов.

Именно Аль-Джазари изобрёл столь важную механическую деталь как коленчатый вал.


Работа коленчатого вала, анимация.


Иоганн Гутенберг

(1397-1468)

Немецкий первопечатник, первый типограф Европы. В середине 1440-х годов создал способ книгопечатания подвижными литерами, оказавший огромное влияние не только на европейскую культуру, но и на всемирную историю. Гениальное изобретение Гутенберга состояло в том, что он изготовлял из металла «подвижные» выпуклые буквы, вырезанные в обратном виде (в зеркальном отображении), набирал из них строки и с помощью специального пресса оттискивал на бумаге.






Печатный станок Гутенберга

Блез Паскаль

(1623-1662)

Французский математик, механик, физик, литератор и философ. Классик французской литературы, один из основателей математического анализа, теории вероятностей и проективной геометрии, создатель первых образцов счётной техники, автор основного закона гидростатики.

Француз Блез Паскаль начал создавать суммирующую машину «Паскалину» в 1642 году в возрасте 19 лет, наблюдая за работой своего отца, который был сборщиком налогов и часто выполнял долгие и утомительные расчёты.

Готфрид Вильгельм Лейбниц

(1646-1716)

Саксонский философ, логик, математик, механик, физик, юрист, историк, дипломат, изобретатель и языковед.

Основатель и первый президент Берлинской Академии наук, иностранный член Французской Академии наук.

Арифмометр был создан Лейбницем в 1673 году. Сложение чисел выполнялось в десятичной системе счисления. Конструкция позволяла выполнять сложение, вычитание, деление и перемножение чисел. Машина была продемонстрирована во Французской академии наук и Лондонском королевском обществе. Один экземпляр арифмометра попал к Петру Первому.

Копия арифмометра Лейбница

Отто фон Герике

(1602-1686)

Немецкий физик, инженер и философ.

В 1650 году изобрёл вакуумную откачку и применил своё изобретение для изучения свойств вакуума и роли воздуха в процессе горения и для дыхания человека.

В 1654 году провёл известный эксперимент с Магдебургскими полушариями, который доказал наличие давления воздуха; установил упругость и весомость воздуха, способность поддерживать горение, проводить звук.

Томас Ньюкомен

(1663-1729)

Английский изобретатель; один из создателей первого теплового (парового) двигателя, известного как паровая машина Ньюкомена.

Заслуга Ньюкомена в том, что он одним из первых осуществил замысел использования пара для получения механической работы

Анимация схемы паровой машины Ньюкомена.

– Пар показан розовым цветом, а вода голубым цветом.

– Закрытое состояние кранов показано красным цветом, а открытое состояние кранов показано зелёным цветом.

Генри Модсли

(1771-1831)

Британский изобретатель инструментов, штампов и станков, считается одним из создателей токарно-винторезного станка и пресса.

В 1800 году Модсли разработал первый промышленный металлорежущий станок, позволяющий стандартизировать размеры резьбы. Это позволило внедрить концепцию взаимозаменяемости, чтобы применять на практике гайки и болты. Модсли для использования в своей мастерской стандартизировал процесс изготовления резьбы и выпустил наборы метчиков и плашек, таким образом, любой болт соответствующего размера подходил к любой гайке того же размера. Это было большим шагом вперёд в техническом прогрессе и производстве оборудования .

Один из известных токарно-винторезных станков Модсли, создан примерно между 1797 и 1800 годом.


Пресс , анимация

Жозеф Мари Жаккар

(1752-1834)

Французский изобретатель ткацкого станка для узорчатых материй (известного как машина Жаккарда).

Первую попытку устроить самодействующий ткацкий станок он сделал в 1790 году; потом изобрёл машину для вязания сетей и повёз её в 1804 году в Париж, где модели Вокансона навели его на окончательную конструкцию станка, полностью завершённого только в 1808 году. Изобретение Жаккара является весьма остроумным механизмом по разнообразию и безошибочности своего действия. Принцип машины Жаккара применён во многих аппаратах, например в аристофоне, механическом тапёре, одном из телеграфов Уитстона и тому подобных.

Жаккардовый ткацкий станок, 1849

Джеймс Ватт

(1736 — 1819)

Джeймс Вaтт рoдился в Шoтлaндии. Oн был изoбрeтaтeлeм, инжeнeрoм-мeхaникoм и химикoм.

Прeждe всeгo извeстeн тeм, чтo yлyчшил пaрoвoй двигaтeль Тoмaсa Ньюкoмeнa. Имeннo пaрoвoй двигaтeль Вaттa стaл фyндaмeнтoм для прoмышлeннoй рeвoлюции кaк в Вeликoбритaнии, тaк и вo всём мирe. Пoслe eгo мoдeрнизaции эффeктивнoсть рaбoты пaрoвoй мaшины вoзрoслa в 4 и бoлee рaз, a yпрaвлeниe eю yпрoстилoсь.

Пoмимo мeхaники и физики Вaтт интeрeсoвaлся химиeй и изoбрёл срeдствo для oтбeливaния. Oн нa стaрoсти лeт дaжe yспeл пoзaнимaться изoбрeтaтeльствoм в искyсствe, пытaясь рaзрaбoтaть эйдoгрaф (кoпирoвaльнaя мaшинa) для скyльптyр, рaзвивaя идeи пaнтoгрaфa (мaшинa для кoпирoвaния кaрт). Тaкжe Вaтт сoздaл кoнцeпцию измeрeния мoщнoсти в лoшaдиных силaх, a пoзжe yчёныe рeшили нaзвaть в чeсть Вaттa eдиницy для измeрeния мoщнoсти в систeмe СИ (вaтт), кoтoрyю мы тeпeрь видим нa кaждoй лaмпoчкe.

Подробное объяснение всех принципов работы паровой машины Ватта и физики процесса можете посмотреть на этом видео

Йозеф Мадерспергер

(1768-1850)

Австрийский портной, считается одним из изобретателей швейной машины.

С 1807 года занимался усовершенствованием швейной машины, в которую вкладывал все свои сбережения и тратил всё своё свободное время.

В 1839 предложил швейную машину, которая имитировала процесс ткачества и выполняла цепной стежок.


«Швейная рука» Мадерспергера (1825, Венский музей техники)

Йозеф (Йожеф) Пецваль

(1807-1891)

Венгерский математик, физик и изобретатель, широко известный за его работы по оптике; член Австрийской академии наук с 1849 года. Был удостоен ряда иностранных наград.

Считается одним из основоположников геометрической оптики, современной фотографии и кинематографии. Среди его изобретений — «портретный» объектив Пецваля и театральный бинокль, которые используются и сегодня.

Оптическая схема объектива Пецваля

Этьен Ленуар

(1822-1900)

Французский изобретатель бельгийского происхождения, изобретатель двигателя внутреннего сгорания (двигателя Ленуара).

В 1860 году сконструировал первый практически пригодный газовый двигатель внутреннего сгорания. Мощность двигателя составляла 8,8 кВт (12 л. с.). Двигатель представлял собой одноцилиндровую горизонтальную машину двойного действия, работавшую на смеси воздуха и светильного газа с электрическим искровым зажиганием от постороннего источника. КПД двигателя не превышал 4,65 %. Несмотря на недостатки, двигатель Ленуара получил некоторое распространение. Использовался как лодочный двигатель.

Двигатель внутреннего сгорания

Пьер Мартен

(1824-1915)

Французский металлург.

В 1864 предложил новый способ получения литой стали в регенеративных пламенных печах. Использовав разработанный незадолго до этого немецким инженером К. В. Сименсом принцип регенерации тепла продуктов горения, Мартен применил его для подогрева не только воздуха, но и газа. Благодаря этому удалось получить температуру, достаточную для выплавки стали. Мартеновский способ стал широко применяться в металлургии в последней четверти XIX века.

Карл Бенц

(1844-1929)

Немецкий инженер, изобретатель первого в мире автомобиля, пионер в области автомобилестроения. Из его фирмы позже образовался концерн Daimler-Benz AG (ныне Daimler AG).

31 декабря 1878 года он получил патент на двухтактный бензиновый двигатель.

Вскоре Карл Бенц запатентовал все важные узлы и системы будущего автомобиля: акселератор, систему зажигания, работающую от батареи и свечу зажигания, карбюратор, сцепление, коробку передач и водяной радиатор охлаждения.

работа двухтактного двигателя Карла Бенца

Рудольф Дизель

(1858-1913)

Немецкий инженер и изобретатель, создатель дизельного двигателя (1897).

27 февраля 1892 года Дизель подает заявку на получение патента на «новый рациональный тепловой двигатель», который и получает в императорском патентном бюро в Берлине 23 февраля 1893 года под названием «Метод и аппарат для преобразования высокой температуры в работу» (зарегистрирован 28 февраля 1892 года). Второй патент с модифицированным циклом Карно был зарегистрирован 29 ноября 1893 года.

Первый функционирующий двигатель был создан Дизелем там же в 1897 году. Мощность двигателя составляла 20 лошадиных сил при 172 оборотах в минуту, КПД 26,2 % при весе пять тонн. Это намного превосходило существующие двигатели Отто с КПД 20 % и судовые паровые турбины с КПД 12 %, что вызвало немедленный интерес промышленности. Двигатель Дизеля сразу же нашёл применение, был оценён во многих странах.

Стационарный одноцилиндровый дизельный двигатель

Элмер Сперри

(1860-1930)

Известный изобретатель и предприниматель, самым известным открытием считается открытие с Херманом Аншюц-Кемпфе гирокомпаса.

Его первый гирокомпас был проверен в тот же год на военном корабле США «Делавэр» (BB-28). Компасы Элмера и стабилизаторы были приняты флотом Соединенных Штатов и использовались во время обеих мировых войн.


Никола Тесла

(1856 —1943)

Никoлa Тeслa — этo выдaющийся сeрбскo-aмeрикaнский изoбрeтaтeль, бeз кoтoрoгo слoжнo сeбe прeдстaвить эрy элeктричeствa в 20-м вeкe. Oн нe тoлькo был инжeнeрoм, физикoм, кoнстрyктoрoм и мeхaникoм, нo и бoльшим мeчтaтeлeм-фyтyристoм.

Свoё oбрaзoвaниe oн пoлyчил в Aвстрийскoй импeрии, a в 1884 гoдy эмигрирoвaл в СШA, гдe пoлyчил грaждaнствo. Пoслe чeгo oн рaзрaбaтывaeт aсинхрoнный двигaтeль пeрeмeннoгo тoкa, a тaкжe пaтeнтyeт eщё ряд связaнных с пeрeмeнным тoкoм изoбрeтeний, кoтoрыe в итoгe стaнoвятся сeрдцeм пoлифaзнoй систeмы кaмпaнии Вeстингayзa.

Тесла экспeримeнтирyeт с рaзрядными трyбкaми и прoбyeт дeлaть пeрвыe снимки при пoмoщи рeнтгeнa. Oн пeрвым пoстрoил нeбoльшyю лoдкy с бeспрoвoдным yпрaвлeниeм, кoтoрyю прoдeмoнстрирoвaл нa выстaвкe, чeм вызвaл yдивлeниe сoврeмeнникoв, тaк кaк oни нe мoгли пoнять, кaк oнa yпрaвляeтся.

В 1891 году на публичной лекции Тесла описал и продемонстрировал принципы радиосвязи. В 1893 году учёный вплотную занялся вопросами беспроволочной связи и изобрёл мачтовую антенну.

3-х фазный электрический двигатель, вращающийся в магнитном поле


Ротор и статор асинхронной машины


Электродвигатель переменного тока



Тесла демонстирует принцип радиосвязи

Фрэнк Уиттл

(1906-1996)

Английский инженер-конструктор. Отец турбореактивного авиационного двигателя.

16 января 1930 года Фрэнк Уиттл зарегистрировал первый в мире патент Великобритании № 347206 на работоспособный газотурбинный (турбореактивный) двигатель.

По мнению современников, основа успеха машины (двигателя) Уиттла определялась разработкой специальных материалов, способных выдерживать высокие температуры газа на входе в турбину, и большие центробежные усилия.

Из всех изобретений и открытий в науке и искусствах, из всех великих последствий удивительного развития техники на первом месте стоит книгопечатание…

Чарльз Диккенс