Nr 2116 Ramię hydrauliczne

Nr 2116
HYDRAULIC RAM

by John H. Lienhard

Dziś grawitacja kontra niesamowita lekkość bytu. University of Houston’s College of Engineering prezentuje tę serię o maszynach, dzięki którym działa nasza cywilizacja, oraz o ludziach, których pomysłowość je stworzyła.

Właśnie dowiedziałem się najbardziej zaskakującej rzeczy: wynalazca balonu na gorące powietrze wynalazł również samoczynnie działający siłownik hydrauliczny, a ja nie mogę sobie wyobrazić dwóch bardziej przeciwstawnych rzeczy. Pozwól, że wyjaśnię działanie siłownika hydraulicznego: Załóżmy, że mamy zbiornik wodny i chcemy przepompować wodę do miejsca powyżej niego. Woda nie popłynie pod górę, ale może dostarczyć energii, gdy popłynie w dół. Moglibyśmy przepuścić ją w dół przez turbinę, aby wygenerować moc dla pompy.

Siłownik hydrauliczny jest substytutem drogiej turbiny dla biedaków. Woda płynie w dół przez rurę. Gdy wydostaje się przez zawór w dolnej części, nabiera prędkości wystarczającej do nagłego zamknięcia zaworu. Kiedy to się dzieje, ciśnienie w rurze gwałtownie wzrasta. To powoduje otwarcie drugiego zaworu i wypchnięcie przez niego wody. Proces ten powtarza się rytmicznie i automatycznie, wydając głośny dźwięk click-clack. To cudownie wygodna pompa, która działa na podstawie energii potencjalnej wody w zbiorniku. Nie jest potrzebny żaden silnik.

To jest bardzo dalekie od balonów na gorące powietrze, ale tkanka łącząca jest zrobiona z papieru. Joseph Montgolfier i jego młodszy brat Étienne byli synami producenta papieru Pierre’a Montgolfier. Joseph był pierwszorzędnym mechanikiem samoukiem i on też założył fabrykę papieru. Étienne studiował matematykę i architekturę. W 1782 r. obaj zaczęli eksperymentować z balonami wykonanymi z papieru i jedwabiu. Rok później odbyli lot pokazowy przed Ludwikiem XVI, a następnie w swoich balonach latali ludźmi. Następnie, gdy baloniarstwo stało się nowym sportem widowiskowym Paryża, bracia wycofali się z niego.

Smukły Étienne wrócił do pracy z ojcem. Próbował też rozwijać teorię baloniarstwa. Nieśmiały mechanik Joseph dokonał innych wynalazków – ale żadnego tak cennego jak siłownik hydrauliczny. Początkowo stworzył go na potrzeby swojej papierni.

W 1772 roku brytyjski wynalazca stworzył prymitywny siłownik hydrauliczny, ale jego zaworami trzeba było manipulować ręcznie. Montgolfier dokonał ogromnego postępu, gdy stworzył pompę, którą można było pozostawić do samodzielnej pracy, na przykład w projektach odwadniania i rekultywacji terenu.

To był rok 1796. Rok później Matthew Boulton, twórca silników parowych Boulton-Watt, uzyskał brytyjski patent w imieniu Montgolfiera. Potem pojawiło się wiele innych patentów, a siłowniki hydrauliczne znalazły szerokie zastosowanie w dziewiętnastym wieku. W końcu zaczęły je zastępować silniki elektryczne. Ale w miarę jak szukamy odpowiednich technologii dla krajów rozwijających się, one powracają.

Więc bracia Montgolfier byli studium kontrastów. Młody Étienne, intelektualista z silnymi instynktami społecznymi – wdał się nawet w politykę. I Józef, praktyczny geniusz, który poruszał się w dwóch światach: bardzo publicznie używał ulotnego papieru i gorącego powietrza, by spełnić starożytne marzenie. Potem odwrócił się, by wykorzystać cielesną solidność żelaznej rury i twardej jak żelazo wody do wykonania naszych praktycznych zadań – poza zasięgiem wzroku i umysłu.

Nazywam się John Lienhard, pracuję na Uniwersytecie w Houston, gdzie interesujemy się tym, jak działają wynalazcze umysły.

(Muzyka tematyczna)
W. A. Smeaton, Montgolfier, Étienne Jacques de & Montgolfier, Michel Joseph de, C. C. Gillispie, ed., Dictionary of Scientific Biography, Vol. IX (New York: Charles Scribner’s Sons, 1974). (Zdjęcie Josepha Montgolfiera powyżej jest dzięki uprzejmości National Air and Space Museum.)

Dla cudownie jasnego traktowania siłownika hydraulicznego w XX wieku, napisanego do użytku w krajach rozwijających się, zobacz S. B. Watt, A Manual on the Hydraulic Ram for Pumping Water. (Silsoe, Bedford, UK: Intermediate Technology Development Group, 1975) Jestem bardzo wdzięczny temu źródłu za schemat poniżej.

Zobacz także: http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_ram

Niski koszt siłownika hydraulicznego, który może być wykonany z powszechnie dostępnych części.

The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2006 by John H. Lienhard.