Развитие инженерной техники

Другим крупным представителем науки данного периода является Герон Александрийский (ок. 120 г.), математик и изобретатель.

Вывел формулу для определения площади треугольника. Формула Герона

где S — площадь треугольника; р — полупериметр; а, Ь, с — стороны тре­угольника.

Сочинение Герона «Механика» было найдено в арабском переводе. В этом сочинении он описал пять простых механизмов и дал условия равновесия приложенных к ним сил, а также метод нахождения центров тяжести плоских фигур. Сформулировал золотое правило механики на примере подвижных и неподвижных блоков. Герон выдвинул идею о кратчайшем пути светового луча при отражении.

Герон, опираясь на открытия Архимеда по гидростатике, сформулировал закон (принцип) сообщающихся сосудов. Он объяснил действие пипетки «боязнью пустоты».

Герон придумал сифоны разнообразной формы, в том числе сифон с по­стоянной скоростью истечения жидкости (рис. 6), водяные часы (рис. 7).

Он изобрел автомат «поющая птичка» (рис. 8). Птичка свистит, когда сова на нее не смотрит, и умолкает, когда сова поворачивается к ней. Действие этого прибора основано на использовании двойного сифона. Когда жидкость по воронке втекает в верхний сосуд, то она вытесняет воздух, который, проходя по трубочке, вызывает свист. По мере повышения уровня жидкости в резервуаре начинается ее вытекание через сифон в нижний ковш. Это вызывает перегрузку ковша, который перетягивает противовес, и сова поворачивается. Сифон подбирается гак, чтобы в этот момент ско­рость вытекания жидкости из резервуара превышала скорость поступления жидкости,— птичка не поет. Затем в действие вступает нижний сифон. По мере опорожнения ре­зервуара опорожняется и ковш — сова отворачивается. Работа автомата начинается снова.

Герон впервые использовал движущую силу пара в созданном им при­боре эолипил (рис. 9). Так, почти за две тысячи лет до изобретения паро­вой машины был впервые сконструирован тепловой двигатель. Но это было преждевременное изобретение, и поэтому до XVII в. его не применяли.

Движущая сила тепла также была использована Героном в устройстве для автоматического открывания дверей в храмах при зажигании на алтаре священного огня (рис. 10).

Все изобретения Герона были остроумными, но практическое примене­ние в то время получили только его гидравлические машины, усовершен­ствовавшие технику водочерпательных машин. Остальные изобретения использовались лишь в качестве игрушек для развлечения.

В эпоху античного периода техника достигла высокого уровня. Появи­лись выдающиеся инженеры и техники (Полинд, Диад, Харий, Дорий, Эпимах, Посидоний).

Одним из замечательных инженеров был Витрувий.

Марк Витрувий — военный инженер, архитектор. В его сочинениях рассматриваются архитектура, вода и водопровод, измерение времени, искусство построения машин. Он дает описание полиспаста, водяных мельниц как давно известных вещей, вошедших в употребление около IV в. н.э. Он занимался акустикой театральных залов. Ему были знакомы явления реверберации, суперпозиции звуковых волн, резонанса. Он считал, что звук распространяется в воздухе кругами, подобно водяным волнам.

Однако уровень развития производительных сил был еще очень низок. Причина этого — преобладание дешевого рабского труда. Потребностей в машинном производстве не было.

Крупным изобретением в области энергетической техники была рим­ская водяная мельница, появившаяся в начале нашей эры. Водяная мель­ница заменила живую силу человека или животного в утомительном и тру­доемком процессе. Это был первый механический двигатель — родоначальник современных гидравлических турбин.

Учитель Герона Александрийского Ктезибий Александрийский, которого историки античной науки называют главой античных инженеров, изобрел воздушный орган, пожарную машину, автоматические водяные часы.