КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ИСТОРИИ


Современная гидравлика – это наука об основных законах движения жидкостей, а также об их силовом взаимодействии с твердыми телами. Гидравлика – фундаментальная дисциплина и поэтому уровень изложения курса должен соответствовать уровню изложения математики, физики, теоретической механики, сопротивлению материалов, на которых базируется гидравлика. Кроме того, гидравлика является базовой дисциплиной необходимой для изучения многих технических дисциплин и позволяет едиными методами самостоятельно решать инженерные задачи в различных отраслях техники.

Своими исследованиями гидравлика содействует развитию материалистического естествознания, стремящегося к познанию объективных законов движения материи. Поэтому гидравлику следует рассматривать как одну из отраслей естествознания.

Широкое использование в народном хозяйстве различных устройств, в которых жидкость является рабочим телом, требует от инженера серьезных знаний в области гидравлики. Современный инженер обязан не только уметь управлять теми или иными производственными процессами в соответствии с требованиями технологии, но и должен обеспечивать их оптимальное проведение на высоком техническом уровне, который бы отвечал достижениям науки в данной области.

Являясь основной дисциплиной, в которой изучают основы механики жидкого тела, гидравлика приобретает большое значение для инженеров многих специальностей, в том числе и для работников пищевой промышленности, которая имеет свои специфические особенности.

Слово «гидравлика» происходит от сочетания двух греческих слов «хюдор» – вода и «аулос» – труба, что свидетельствует о том, что и в прошлом значительное внимание уделялось вопросам, связанным с движением жидкости по трубам.

Во многих отраслях народного хозяйства, в качестве межоперационного транспорта, получил широкое распространение трубопроводный транспорт. На предприятиях пищевой промышленности трубопроводы применяют для транспортировки теста и кондитерских масс, молока и молочных продуктов, мясного фарша, расплавленного жира, бульона, крови, рыбных фаршей, сахарных растворов и т.д. Часто для обеспечения того или иного технологического процесса требуется подача, в больших количествах, жидкости, пара или газов. Способ транспортировки по трубопроводам позволяет механизировать многие технологические процессы и создает предпосылки для их полной автоматизации.

Таким образом, специалисту пищевых производств необходимы глубокие знания законов гидравлики и теоретических положений, на которых основана работа различных гидравлических устройств, широко применяемых в пищевой промышленности.

История гидравлики своими корнями уходит в глубокую древность. Еще за 250 лет до нашей эры в трактате «О плавающих телах» Архимед сделал первые обобщения законов равновесия и плавания тел. За все прошедшее время к труду Архимеда мало, что удалось добавить.

В сочинениях римского инженера-строителя Фронтина (40-103 г.г. н.э.) указывалось на то, что в древнем Риме было сооружено девять водопроводов общей протяженностью 436 км. В своих сообщениях исследователи того времени указывали о возможной связи между скоростью движения жидкости и площади живого сечения, о гидравлических сопротивлениях, о неразрывности движения жидкости. К этому же периоду относится появление простейших гидравлических двигателей – гидравлических колес.

Дальнейшее развитие гидравлика как наука получила в теоретических и экспериментальных исследованиях, проводимых гениальным итальянским ученым Леонардо да Винчи (1452 – 1519). Им были показаны принципы работы гидравлического пресса, изучены вопросы истечения жидкости через отверстия и движения жидкости в реках и каналах, изобретен центробежный насос.

Преподаватель математики Кастелли (1577 – 1644) в ясной форме изложивший принцип неразрывности, Торичелли (1608 – 1647) – описал процессы истечения жидкости, Паскаль (1623 – 1662) – установил закон о передаче давления в жидкости, Ньютон (1643 – 1727) – наряду с решением ряда гидравлических вопросов определил силы сопротивления в движущейся среде.

Однако в большинстве своем эти работы носили экспериментальный характер и только с середины XYIII века начали создаваться современные теоретические основы механики жидкости.

Даниил Бернулли (1700 – 1782) в своем знаменитом труде «Гидродинамика» теоретически обосновал известное уравнение установившегося движения идеальной жидкости, которое названо его именем.

Леонардо Эйлер (1707 – 1783) – составил дифференциальные уравнения относительного равновесия и движения жидкости, которые в честь его названы уравнениями Эйлера, а также, используя математический аппарат, привел ряд оригинальных решений гидравлических задач.

Д Аламбер (1717 – 1783) – опубликовал ряд трактатов, относящихся к равновесию и движению жидкости.

Михаил Ломоносов (1711 – 1765) в своих работах начал развивать прикладное, инженерное направление механики жидкости.

Однако все эти теоретические работы и большой ряд других относились только к идеальным, так называемым «паскалевским» жидкостям (абсолютно невязким, несжимаемым). Законы, полученные для идеальных жидкостей, могли быть перенесены на реальные жидкости путем введения поправочных коэффициентов, что для маловязких жидкостей дает результаты близко соответствующие действительности.

В XIX веке появляются работы ряда ученых, благодаря которым гидравлика выделилась в самостоятельную область знания.

Хаген, Пуазейль, Дарси, Вейсбах, Буссинеск – ученые, которые получили эмпирические и полуэмпирические формулы для определения гидравлических сопротивлений.

Хаген, Рейнольдс – открыли и обосновали наличие двух режимов движения жидкости.

Коши, Фруд, Рейнольдс – установили принципы гидродинамического подобия.

Мельников П.П. – создал первый на русском языке курс «Основы практической гидравлики».

Петров Н.П. – впервые сформулировал законы трения при наличии смазки (Трение в машинах и влияние на него смазывающей жидкости).

Жуковский Н.Е – основатель теории гидравлического удара. Им исследованы и другие вопросы механики жидкости.

В начале XX века наметились различные направления, по которым развивалась гидравлика – по виду рассматриваемой текучей среды и в зависимости от отрасли техники или отрасли знаний, где используется понятийный аппарат гидромеханики.

Значительному прогрессу гидравлической науки способствовали труды Лейбензона Л.С., Шухова В.Г., Павловского Н.Н., Френкеля Н.З., Куколевского И.И., Башты Т.М., Кука Г.А., Воларовича М.П. и других.

Необходимо отметить, что гидравлика вязкой и вязкопластичной жидкости, так называемая реология – наука о текучести и деформациях материалов, начала развиваться с 20-х годов XX века в трудах ученых Ребиндера П.А., Толстого Д.М., Фукса Г.И., Бингама Э., Рейнера М., Букингама Э., Скрябина А.К. и других. В настоящее время с проблемами реологии приходится встречаться буквально в каждой отрасли промышленности. Для расчетов и эксплуатации различных машин и механизмов требуется знать характеристики материалов, которые посредством этих машин, обрабатываются и транспортируются.