CatScience

Сосуды высокого давления (или что общего у газовой трубы, парового котла и сосиски)

Газопроводы и газовые лампы прочно укоренились в топе узнаваемых деталей стимпанка вместе с шестеренками и паровыми двигателями. Их ржавые трубы, окутанные клубами пара, и мерцающее пламя в кованых фонарях воплощали эстетику эпохи, где технологии ещё не утратили осязаемости. В жанре стимпанка принято считать, что трубы — это эстетично и лампово, но давайте сегодня вспомним, почему трубы – это еще опасно и сложно. По крайней мере, было сложно для викторианских инженеров.

Как уже упоминалось, к началу XIX века улицы Лондона начали освещать новейшим изобретением - газовыми фонарями. Соответственно, для их непрерывного функционирования в большом городе требовался газопровод, причем желательно, безопасный газопровод. Тут и обнаружился неловкий нюанс: никакой теоретической базы для их проектирования не существовало, так что первая газовая магистраль была проложена в 1812 году Бирмингемскими оружейниками, и буквально состояла из переплавленных между собой мушкетов.

Нет, логика в таком решении на самом деле присутствовала: во-первых, после Наполеоновских войн оружейникам было нечего делать. Во-вторых, ствол оружия представляет собой нечто близкое к газовым трубам – а именно относится к классу конструкций под названием Pressure Vessels - сосуды под давлением. Таким образом, оружейники, пожалуй, были как раз самыми прошаренными в этом вопросе людьми. Другое дело, что даже их опыта было недостаточно для создания надёжных конструкций. Дешёвые материалы (например, хрупкий чугун) и нехватка теоретических знаний быстро привели романтиков в чувство: в 1814 году взрыв газовой трубы в районе Вестминстера унёс жизни двух рабочих, а пожар уничтожил несколько домов.

*Яков II Шотландский тоже не стал бы доверять оружейникам, если вы понимаете, о чем я...

Как вы уже наверняка поняли, к классу резервуаров высокого давления в том числе относились (и относятся) котлы паровых двигателей. Я тут немного лукавлю, смешивая котлы и трубы, но в рамках текста это не страшно. Про сами паровые машины кто что только не писал: и про то, как их изобретали, и как срались за авторство изобретений, и как совершенствовали устройство. Тем временем проектирование надежных котлов оказалось задачей в каком-то смысле даже сложнее, чем проектирование механизма как такового.

В отличие от живых организмов, где эластичные сосуды и мембраны органов естественным образом выдерживают внутреннее давление (причем давление не очень высокое), искусственные человечьи конструкции были жесткими и должны были противостоять силам, разрывающим металл.

Помните, как римляне шли на невероятные траты, чтобы проложить свои каменные акведуки для перемещения воды, так как не существовало технологии, способной подавать жидкость под давлением? К 19 веку, когда уже вовсю развивались паровые машины, ее тоже все еще не существовало в удобоваримом виде. Так что неэффективность первых паровых машин заключалась не только в потерях энергии и низких температурах (эти проблемы достаточно быстро научились решать). Забавно было то, что рост рабочего давления внезапно ограничился прочностью паровых котлов, которые точно так же, как трубы, частенько взрывались с не менее печальными последствиями.

Взять хотя бы взрыв паровоза в Манчестере в 1828 году. Котёл «Ланкаширской ведьмы» разорвался, убив машиниста и пассажиров. Расследование показало, что его тонкие стенки не выдержали давления (всего лишь!) в 5 атмосфер, а прикидочная прочность при проектировании оказалась неверной. Вот так, в принципе, где-то до середины XIX века инженеры и проектировали резервуары под давлением «на глазок», опираясь на эмпирику. Хе-хе, да, в эпоху пара небольшой круиз на пароходе превращался в русскую рулетку. Веселые были времена.

www.group-telegram.com/us/cat0science.com/1020

1.2K viewsMar 1 at 17:08

Сосуды высокого давления (или что общего у газовой трубы, парового котла и сосиски)

Газопроводы и газовые лампы прочно укоренились в топе узнаваемых деталей стимпанка вместе с шестеренками и паровыми двигателями. Их ржавые трубы, окутанные клубами пара, и мерцающее пламя в кованых фонарях воплощали эстетику эпохи, где технологии ещё не утратили осязаемости. В жанре стимпанка принято считать, что трубы — это эстетично и лампово, но давайте сегодня вспомним, почему трубы – это еще опасно и сложно. По крайней мере, было сложно для викторианских инженеров.

Как уже упоминалось, к началу XIX века улицы Лондона начали освещать новейшим изобретением - газовыми фонарями. Соответственно, для их непрерывного функционирования в большом городе требовался газопровод, причем желательно, безопасный газопровод. Тут и обнаружился неловкий нюанс: никакой теоретической базы для их проектирования не существовало, так что первая газовая магистраль была проложена в 1812 году Бирмингемскими оружейниками, и буквально состояла из переплавленных между собой мушкетов.

Нет, логика в таком решении на самом деле присутствовала: во-первых, после Наполеоновских войн оружейникам было нечего делать. Во-вторых, ствол оружия представляет собой нечто близкое к газовым трубам – а именно относится к классу конструкций под названием Pressure Vessels - сосуды под давлением. Таким образом, оружейники, пожалуй, были как раз самыми прошаренными в этом вопросе людьми. Другое дело, что даже их опыта было недостаточно для создания надёжных конструкций. Дешёвые материалы (например, хрупкий чугун) и нехватка теоретических знаний быстро привели романтиков в чувство: в 1814 году взрыв газовой трубы в районе Вестминстера унёс жизни двух рабочих, а пожар уничтожил несколько домов.

*Яков II Шотландский тоже не стал бы доверять оружейникам, если вы понимаете, о чем я...

Как вы уже наверняка поняли, к классу резервуаров высокого давления в том числе относились (и относятся) котлы паровых двигателей. Я тут немного лукавлю, смешивая котлы и трубы, но в рамках текста это не страшно. Про сами паровые машины кто что только не писал: и про то, как их изобретали, и как срались за авторство изобретений, и как совершенствовали устройство. Тем временем проектирование надежных котлов оказалось задачей в каком-то смысле даже сложнее, чем проектирование механизма как такового.

В отличие от живых организмов, где эластичные сосуды и мембраны органов естественным образом выдерживают внутреннее давление (причем давление не очень высокое), искусственные человечьи конструкции были жесткими и должны были противостоять силам, разрывающим металл.

Помните, как римляне шли на невероятные траты, чтобы проложить свои каменные акведуки для перемещения воды, так как не существовало технологии, способной подавать жидкость под давлением? К 19 веку, когда уже вовсю развивались паровые машины, ее тоже все еще не существовало в удобоваримом виде. Так что неэффективность первых паровых машин заключалась не только в потерях энергии и низких температурах (эти проблемы достаточно быстро научились решать). Забавно было то, что рост рабочего давления внезапно ограничился прочностью паровых котлов, которые точно так же, как трубы, частенько взрывались с не менее печальными последствиями.

Взять хотя бы взрыв паровоза в Манчестере в 1828 году. Котёл «Ланкаширской ведьмы» разорвался, убив машиниста и пассажиров. Расследование показало, что его тонкие стенки не выдержали давления (всего лишь!) в 5 атмосфер, а прикидочная прочность при проектировании оказалась неверной. Вот так, в принципе, где-то до середины XIX века инженеры и проектировали резервуары под давлением «на глазок», опираясь на эмпирику. Хе-хе, да, в эпоху пара небольшой круиз на пароходе превращался в русскую рулетку. Веселые были времена.

BY CatScience