Гидравлика и гидропневмопривод Никитин 2

11. ыиснееяг 11ахотпч глава содержит прпмеры репгеная конкретнык типовых задач. Объем и пориоа изномеиня ыац сриалов щзснсгапчеиы в аоот. естсгвип с трсооваинямв Гсстдаззствсниогс обзиз~!Вйтеньцсго стаидарзи и прыраммой Мпзвстерствз образованна и науки Российской Фодсрыгни ляя укаынного направленая подготовки дипломированного сцсцнзанспь Авигр признатсяеи рсцснзснтам и ведущим преподавзтьиям кафедры «Ггцпзомсханика, гидромапганы и гндрописвьзоавтоматихаь МГГУ нм.

Н.Э Баумана за аииматевьнос про поняв рукопнси и зыскатапные поысаапнзь Автор 'с бтмодариостыо прамет и китсе цредлоягеиия в тзмсчигиа пс нюожсцзпзм вопросам, црнсданиьы по «просу: 100005. Мгскыз, 2-я Бауманская уя., 5. МОТУ нм. И.Э. Баумана, кафедра тм10. В-пзв~б з1тцпп1отфпз10.Ьшззц.гц1 Ечпа11: е10.0гпмцрйявгп01епзо зсрдт кий мщрорммйсйий Очбрзс РДВВИУИВ ГИЛРЛВДИВИ ВЛЗС ИЛЗВЛВ Рювнтие гидравлики как науки исторнчесюз обуиющюно н тесно связано с нсггользовап«гел~ 'юловечсскнм сбпыством такого эвемснта природы, квк вала, Зач««точг«ыс, несистематкчеокне знания иекщорых вопросов гидравлики, по всей псрояююспн возникли е«пе в доисторические времена, однако ло нас доюлп сведения лищь о боясе поздних открыпгях.

«армии егидраяаикаэ впервые появился в Дровней Грецию в ««срвоггачжн,но обозначал енскуссгао сооружения музыкальных инструментов типа органов, испжчьзуюпзих вертикальные «рубы, частично заполиеюгмс водойя. Эгнмовог««я термина связана с двумя греческими словакии «Кх з~« — иода н пбйос — «руба, желоб, юо свнлетеаььзвуег о важности вопросов, опюсящихся к лвнженпю жидкостей по «рубаи. Вначале жот термин охввтыввв только учение о лвижеинн воды по трубам. В настомцее ерема различные пщравлическпе устройства, основанные на всполюова«пщ гнлраалнческнх законов, прнмащют почи« во всея областях техники. Фундамент пгдравликн как прикладной науки заклщзь~вися в античные времена. Первым научным трудом в области гидравлики считают трактат дрянь«ела 1287-212 ло и.

з.) «О плавагоших телахь, написаинь«й за 250 лет ло н. э. В Срем«евековье ггглранлнка как наука не развивалась, что впоюю за юномсрно. так как итоха феодализма с ес натуральным хозяйством в отсутствием развитой промыюлеиностн не ставила перед гидравликой залач, требующих разреюы«мя. В эпоху Возрождения начался новый период распвета науки и искусства, были заложены основы экс««срньге«««алано««гидравднки. С«ановзенне гппраю«ики как пауки нсразрывнО сиязыааяп с именем гениального итальянского живописна, скуяьптсра, учеисго Лсонарчо ла Винчи 11452-1519). Многие его груды сз вал извес««~ы сравнительно недавно. В конце Х'т' в.

Леонардо да Винчи написал : «1«тд аО двзгж~~®г воды н изме)мнив воды в 1«е ~ных соо1«уменя. ах««, где обобщил отлевьные элементы знаний по мщраалнке и п«этт«г«дйлгпэлх«лс«»ююэ слепла попьпку связать гидравлические закономерности с общетех пическнми прннцнпамв. Хотя зтат труп был опубликован лищь юрсз 400 с лнюннм лег после его создания, существуют обоснованные црелполаження, чю рукопись Леонардо да Винчи бьша н аахюа ученым слелуклппх поколений С. Стевнну., 1. 1 алнлею, Э. Уаррн«сиш, Б.

Паскпно Голлжщский инженер н лзатематвх Симон Стевин (1548 — 1620) в 1585 г. опубликован кшау «Начала пшросзюнкп», в «отарой описал правила Определения силы даалешш, делзствуюогей иа плоскую фигуру - лио н щенки сосулов. Он также впервые аотщсннл гплростазтзчсский парадокс. Великий нгшьяискнй физик Галилео Гзюгшей (!564-1642) опубликовал трактат «Рассуждение о телах.

Нрсбынаклцнх в воле„ п а тех. которые в ней двзгжузся» (1612), щ!е рассмотрел аспавныа юкояы плавания тел. Ои гыакс ~зтмсчнл. по сила пздранлнчсского сопротивления увеличивается с павышеннеы скорости дннжуще. гася в жилкосгп твердого и:лв н плопюсти зквлкозй среды. Беиелезто Касшялн Н577. 1644), преподаватель матемтикп в Пизе п Риме, четко изложлл принцип всрюрьшиостн движения пнднаю и (урааненнс рнсхапа). Ученик 1алился Эванжжслнст Таррнчс ьзп (1608-1647), выдающийся матемюнк в фнзню в 1643 г. изобрел ргуп~ыйз ааромезр 3! пОлу пгл фо!змулу для истечения жидкости че)зс"з атас(х".гня в сосуда с использованием закона подобия, я тлкжс впервые исследовал лвнжсиие неаюкой жвдкостп из резервуаров чсрсз апюрсзая.

В 1<э50 г французский э зсный Блез Паскюзь (1623-1662) опубликовщ~ в тракппс «О равновесии жидкостей» основной закон пщросгаюжи о независимости значения гндрасзагнчсскага давления оз ориентировки поверхности в рассмпрпвасмой п»же и закал а передаче дагщепнй в жидкостях. Он жс поканщ возмажпосп, использовагпщ рвхчнчныз жнлкосзчй для измерения атмосферною давлшпзя, рмпнл вопрос о природа вакуума.

Прлыыл~ аледспзпем этих огьрьпий лвплась появлщше большого числа простых гидравлических мыпин (пщравлнчсскне прессы, лолгкрагы и т. и.), Гениальный английский ученый Исаак Ньютон (1643 !727) в трупе «М«земагпчсскнс начала ншуральной филоаофню (1687) не только обааповал юконы мехышки, ио н привел приближенное алнсаниа закона внуцюшзеглэ трения в жидкости, установил квадратичный закон сопрщнвления лрн обтекании тел в лвижущсйся жядьосзп и мкон лнпампческою надобна, открыч нвленне умснь- щения сечения сгрун при нсшчснпи через отверстие. Следует отмеппь. пп основные законы равновесия н Лнижснпя жнлкастп. 1юсмазря нл злсмснпйзныс спОсОбы дО«юа!Слъсшд, гзе узратл1ли своега значения н сейчас.

В период с начала Х «11 до конца Хлгй) в. формпруююя зсорепщесклзе основы маханию! жидкости н газа, пщр«пшика становится оамошаятсльной наукой. Ес основоположниками являюзся круапейпшс матемаюкн п механики ХЧЛ1 в., члены Российской Акаэтемии наук Михаил Васпльсвкч Ломоносов (1711-1765), Дан!зиэз Иванович Бернулли (1700-! 782) и Леонард Павлович Эйлер(1707-!783). Научну!о бюу соврелзенной юдравлнкн састагщлют оба!не законы физика, особенно теоретической механпкн, а также закон Ломоносова о сокряиснпп материи н движения. Ломоносов в письме к Эйлеру а 1748 г.

изножнл срннцнп от1сры юга нм всеобщею закона сохранения матерна н знергнн, а в 1760 г, в диссертации «Рассуждение о твердости и жилкостн тел» сформулировал законы сохранения вещества и энергия. Оп щкжа выполнил рял !юбот по ьюхвнике газа (ялга в дымоходной зрубе) и приюалнз«лг вопросам механики ха!дкостн. В !738 г. в Страсбурге была издана «ни~а основоположника инженерной пщранлнки Д.И. Барную|и «1 илролпнамика, нли злпискц о силах н движении жндкостнэх где он описав уравнение.

служащее основой 'теоретических построений н пракгпческнх расчсгов в области гидравлики. Берпуллн. который впервые ввел термин юидрамсханнкюл. усппювил общузо связь между давлением, нивелирной высотой и скороспю движения жидкости, выразив 'по как зависимость между удельпымп энергиямп при лвиженнн жидкоепг (потенциюзьиой и кинетической). В настоящее время эту завпсплзасть называют уравнением Беряулли.

Кроме того, он последовал плачу о давлении сзруи жидкости па пластинку. В оспаву важпсйщста Прпадппа ГнлраВЛИКн — ПРшщнпа непрерывности Эйлера — понажщза предсталленпе о жзздкоа|и как а непрерывной среде (континууме), в которой происходит иеогранпчспнос лсленнс ее материальных частнчек, Согласно лому ариппвпу, такие важные ляя гндравличсглгих исследований величины, как шютнасзь. давление, количество движения, кюютическая энсрпы н круп!е, можно апксать фувклзз!Ональпылзп зависимостями (эгнфферс!ззлнющззымн уравнениями равновесия и дппження идеальной жнлкости), ис нмснэпзима в нсслслусмык объемах ;килкоспз разрывов непрерывности.

В трактате «Общие принципы Ч. 4 Р фм пако й и Ф м г в л г д Р Фи в ю ! кок г ми я движения жидкостпв (1755) Эйлер представил вывал диффсреипиштьиых уравнений равновесия и движения пдсальпой жидкоспг и гата, уюпал вскоторые пигегравы этих уравнений и сформулировал закан сохранения массы применительно к жидкому телу, ввел попятив давления в точке обьсма жгьткости, сформулировал закан шменеиия колдчостяа движения и момента коли ~естяа движения жпдюгк и газопбраэпых орел.

ллл вывод уравнения сплолгносги пешка жидкости (или посташютяа расхода). Ои также исследовал некоторые вопросы лвпжсиин тст в жидкости и полученные рсзульиты применил к практическим тюгачам сут!ошроепиа и конструирования гидравлических машин. Перечислеипые теоретические работы положили начало бурпому раэвщшо гидравлики. Зародг!вшачся в глуоокой древности гидравлика оформляется а еаьгостог!тел«пуго тшуку лишь в начале маиуфаь.гуриого псрпола каппшлпэма, гйго нашло отражение в ХЯ!1 и Х)Х вв.

в работах миопгх учеиых и инженеров европейских гпрап: Д. Пояски (1685-1761) изучав исшчекие жидкости черст от. ве!птия и аадосливы; А. Пито (1695-1771) иэобрсл прибор для измерения скорости жидкое гг~ (трубка Пито): Ж. Борда (1735-1799). 1. Даров (!805-1358) и другие ученые получили эмпиричесютс и полутмпщпгческис формулы для опрсделеиия гилрааличсского сонротншгеиия: А. Шети (! 7 ВР 1793) изучал равномерное движепие жидкости. Вго формула лля определения средией скорости жидкости п в пасгояюсе время является осиовиой при рвсчсшх потоков апшкосш: Д. Вептури (1746-1322) опубликовал работы.

посвлшепиыс, главным образом, исследованиям истечешш жильости через атверспш и пасадки (пвсвдок Вшпурп. водомер Во!!тури): А. Папье (1785 1856) тштожтгл основы у юлия о движении вязкой жалкоспг; Ж. Пуаэсй:п, (1799-1869), оулучи врачом, завнтересовался гидроднпамикой в свяш с изученном г!аггжегтия крови по сосудам; установил эмпприче«кую формулу гависимостн вязкости воды от температуры, опытным путем открыл закон лапидарного течения в кру!яой трубе; Ю. Вейсбах (1806-1371) ьмвешен в основном работами в области сопротивления лвижелию жидкоспг; 1.

Хюен (1810-!369) у«гаиовил два режима ючеиив вязкой жалкости "ламвпариый и турбулептиый; 10 А. Базен (1829-1897) пс:леловал равномерное движение и пете*шипе жпдкопги черег вадослнвы; Дж. Стоке (1319-1905) вывел урааиои~е движеиия вязкой жилки«тп и опубликовал ряд сто точных решений. В связи со аюжтгостыо яввсггггй. происхолжппх в двпжушепса жилкостш п иевоэможгюстыо во миопгх случаях исследовать их теоршпчсски в гилравликс широко испольтуют эксперимент, Бйп дируюпошся аа мстолах колобка, — олио ит паи(пикш эффек пгвиых средсог поспелова~ля. Ошювы теории подобия были сотдаиы Иыотоиом и получил н ггшьнсуггосе раэвитве в трудах Рейиольдса. Осборн Рейнольдс (!842.1912) установил приппипы и крите- 1>пи !плргглипамгигеско~ о подобия (число Рейпольлса и др.), условия перехода от ламинариого течения к турбулшп кому.

Рсэулшаты этих иссггс,говантгй, опуб ппювмпшс в 1383 !835 гг., погюжили начало изучению турбулентного движения жидкосшй. Важный вклал в тс«грию полооия сделал русский учевый Виктор Дыювич Киров !ев (1345- 19!5). Ои сформулировая и докаэал Новую теорему подобия, усганаиливаюигую аостаточиые условия подобия явлений. Сушествсппгяй ша.