stringtranslate.com

Пожарный поршень

Кусок ваты воспламеняется при внезапном сжатии пожарного поршня.
Демонстрация пожарного поршня

Пожарный поршень , иногда называемый пожарным шприцем или зажигалкой с стержнем , представляет собой устройство древнего австроазиатского происхождения, которое используется для разжигания огня. По-малайски это называется «гобек апи». Он использует принцип нагрева газа (в данном случае воздуха) путем быстрого и адиабатического сжатия для воспламенения куска трута , который затем используется для поджога растопки. [1]

Описание и использование

Современный пожарный поршень, изготовленный из трубы ПВХ диаметром 1/2 дюйма, деревянного дюбеля и резинового уплотнительного кольца.

Пожарный поршень представляет собой полый цилиндр , загерметизированный с одного конца и открытый с другого. Размеры варьируются по длине от 3 до 6 дюймов (от 7,5 до 15 см) с отверстием диаметром около 0,25 дюйма (6–7 мм) до 10–14 дюймов (25–35 см) с отверстием около 0,5 дюйма (14 мм). ) в диаметре. В цилиндр установлен поршень с герметичным кольцевым уплотнением . Для создания герметичного, но скользкого уплотнения используется струнная набивка, смазанная водой, или резиновая прокладка, смазанная консистентной смазкой. На конце поршня выполнена небольшая полость, куда можно вставить трут , не измельчая его при последующих операциях. Поршень можно полностью вынуть из цилиндра для установки или снятия трута.

Поршень (или цилиндр) имеет ручку на конце, позволяющую его надежно удерживать, или достаточно большую площадь поверхности, чтобы можно было резко ударить по нему, не вызывая боли, в то время как цилиндр (или поршень) закреплен или ударяется о твердая поверхность. Сжатие воздуха при быстром вдавливании поршня в цилиндр приводит к резкому повышению внутренней температуры до более чем 400 ° F (260 ° C), температуры самовоспламенения трута. Она достаточно горячая, чтобы трут на поверхности поршня загорелся с видимой вспышкой, которую можно увидеть, если цилиндр изготовлен из полупрозрачного или прозрачного материала. Затем поршень быстро вынимают, прежде чем горящий трут истощит доступный кислород внутри цилиндра. Затем тлеющий трут можно снять с поверхности поршня и перенести в большее гнездо из трута. Затем угли энергично раздувают или обдувают, чтобы создать пламя, после чего можно добавлять различные этапы более крупной растопки , пока не образуется полномасштабный огонь.

Древние и современные версии пожарных поршней изготавливались из дерева , рогов животных , рогов , бамбука или металла. Сегодня пожарные поршни обычно изготавливаются из дерева, металла или пластика. Стали доступны конструкции, сделанные своими руками, с использованием деревянных дюбелей, труб из ПВХ и меди, а также резиновых уплотнительных колец для создания версий стоимостью менее 2 долларов США каждая. [ нужна цитата ]

Принцип действия

Пожарный шприц XIX века в виде стеклянного цилиндра с металлическим поршнем, к которому прикреплен трут.

Быстрое сжатие газа одновременно увеличивает его давление и температуру. Если это сжатие происходит слишком медленно, тепло будет рассеиваться в окружающую среду, поскольку газ возвращается с ней в тепловое равновесие. Если сжатие происходит достаточно быстро, то для достижения теплового равновесия не остается времени. Абсолютная температура газа может внезапно стать намного выше, чем температура его окружающей среды, увеличившись от исходной комнатной температуры газа до температуры, достаточно высокой, чтобы зажечь трут. Воздух в цилиндре действует как источник тепла и как окислитель для трутовика.

Тот же принцип используется в дизельном двигателе для воспламенения топлива в цилиндре, устраняя необходимость в свече зажигания, которая используется в бензиновом двигателе . Принцип работы ближе к двигателю с горячей лампой , раннему предшественнику дизеля, поскольку топливо (трут) сжимается вместе с газом, тогда как в дизеле топливо впрыскивается, когда газ уже сжат и имеет высокую температуру. .

Пожарные поршни имеют степень сжатия примерно 25:1. Для сравнения: у современного дизельного двигателя это соотношение составляет примерно 20:1, а у бензинового двигателя — от 7:1 до 11,5:1. Пожарный поршень намеренно сделан узким, чтобы человек без посторонней помощи мог приложить достаточную силу для полного сжатия воздуха в цилиндре. Для достижения высокой степени сжатия конечный сжатый объем трута и воздуха должен быть небольшим по сравнению с длиной поршневой трубки. Вместе эти два фактора означают, что пожарным поршнем можно зажечь лишь небольшое количество трута, но этого может быть достаточно, чтобы зажечь другой трут и, в свою очередь, зажечь более крупный огонь.

Лучше всего подходят труты, которые воспламеняются при очень низкой температуре. Легковоспламеняющиеся материалы, такие как угольная ткань или амаду , хорошо работают в качестве трута, а также могут удерживать тлеющие угли. Напротив, хлопковые волокна воспламеняются при температуре 455 °F (235 °C) и ярко вспыхивают, но не удерживают тлеющие угли. Яркой вспышки света иногда достаточно для демонстрационных целей, но она не приведет к постоянному возгоранию.

Конструкция ручного насоса, такого как обычный велосипедный насос , очень похожа, за исключением того, что насос также имеет клапаны и шланг для подачи сжатого воздуха на выходе. В случае насоса нагрев сжатого воздуха является нежелательным побочным эффектом. Как в пожарном поршне, так и в насосах механизм и смазочные материалы должны выбираться так, чтобы выдерживать высокие пиковые температуры и давления.

История

Юго-Восточная Азия и Мадагаскар

Пожарные поршни из Таиланда  (1,2); Филиппины  (3,4) ; и Ява, Индонезия  (5) [2]

Огненные поршни были изобретены выходцами из Юго-Восточной Азии (вероятно, австронезийскими народами ). Их использование было в основном сосредоточено в австронезийских регионах, особенно на Малайском полуострове , Филиппинах , Борнео , Суматре , Яве , некоторых островах к востоку от Явы, включая Флорес , и на Мадагаскаре . Они также встречаются в Бирме , Таиланде и Лаосе в материковой части Юго-Восточной Азии , а также в некоторых частях провинции Юньнань и в Японии . [3] [4] [5] [6]

Современная копия пожарного поршня из кокоболо.

Пожарные поршни в Юго-Восточной Азии изготавливались по-разному: из бамбука, дерева, металла, слоновой кости, кости и рога. Основная трубка обычно имела длину около 3,25 дюйма (8,3 см) и диаметр 0,5 дюйма (1,3 см) с размером отверстия около 0,375 дюйма (0,95 см). [7] Конец трубки обычно расширялся в небольшую полость, используемую для хранения трута. [2] Используемый трут обычно получали из оснований листьев пальм и ротанговых лоз и обычно хранили в ящике для трута, который переносили вместе с поршнем. Сообщалось, что по -тайски они были известны как лек пхай ток ; и гобек апи на малайском языке (буквально «огненная ступка и пестик »).

Древность огненного поршня в Юго-Восточной Азии неизвестна, но он определенно предшествовал австронезийской колонизации Мадагаскара (ок. 100–500 гг. н.э.). Это было одно из первых убедительных доказательств связи Мадагаскара с происхождением из Юго-Восточной Азии. [6]

Принципы, регулирующие пожарные поршни, также использовались для изготовления сильфонов поршней Юго-Восточной Азии из бамбука. Эти поршневые сильфоны могли закачивать в печь достаточно воздуха, чтобы обеспечить температуру, достаточную для плавления металла, что привело к независимому развитию сложной металлургии бронзы и железа в Юго-Восточной Азии, начиная примерно с 1500 г. до н.э. В частности, в развитии бронзовых гонгов (например, из культуры Донг Сон ), которые затем экспортировались в древние морские торговые сети Юго-Восточной Азии. [6] [9] Эти поршневые сильфоны достигли Мадагаскара до контакта с европейцами. [10] Технология бамбуковых поршневых сильфонов также была рано принята китайцами, полностью заменив местную китайскую технологию кожаных сильфонов. [6] [11]

Были ли на европейские пожарные поршни влияние пожарных поршней Юго-Восточной Азии, было предметом споров. Но Бальфур (1908) и Фокс (1969) убедительно продемонстрировали, что европейские пожарные поршни были независимо обнаружены с помощью пневматического оружия. Фокс, однако, пытается утверждать, что пожарные поршни Юго-Восточной Азии были завезены из Европы, но другие ученые отвергают это как неубедительное. Наличие производных сильфонно-поршневых технологий и существование огненных поршней даже в изолированных и широко разделенных культурах, таких как качин на севере Бирмы и игорот на высокогорном Лусоне , позволяет с уверенностью утверждать, что огненные поршни в Юго-Восточной Азии существовали задолго до европейских версий. . [4] [10]

Несмотря на независимое изобретение европейских пожарных поршней, именно пожарные поршни из Юго-Восточной Азии вдохновили Рудольфа Дизеля на создание дизельного двигателя примерно в 1892 году, а не европейские версии (которые к концу 19 века в значительной степени были заменены спичками). Дизель был учеником изобретателя Карла фон Линде . Идея двигателя внутреннего сгорания пришла к нему после того, как он стал свидетелем того, как Линде зажег сигарету огненным поршнем. Этот пожарный поршень был приобретен компанией Linde из Юго-Восточной Азии во время лекции на Пенанге . [5] [12] [13]

Европа

Первый известный задокументированный огневой поршень на Западе был изготовлен в 1745 году аббатом Агостино Руффо из Вероны, Италия, который изготавливал пару пневматических пушек для короля Португалии Иоанна V. Пока Руффо проверял воздушный насос пистолета на предмет утечек, заткнув его выпускное отверстие куском дерева, он заметил, что после того, как он создал давление в насосе, дерево обгорело. Впоследствии он установил, что трут воспламенился от насоса. Руффо изготовил аппарат для дальнейшего изучения этого явления [14] , но его изобретение не получило популяризации.

Зафиксировано, что первый пожарный поршень широко дебютировал перед учеными в 1802 году [15] и был запатентован в 1807 году одновременно в Англии и Франции. [16] Пожарные поршни, или «пожарные шприцы», как их тогда называли, пользовались непродолжительным периодом популярности в некоторых частях Европы в начале девятнадцатого века, пока их не вытеснила фрикционная спичка, изобретенная в 1826 году. [17]

В США описания публикуются уже много лет. [18] [19] [20]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Манансала, Пол К. (24 марта 2006 г.). «Металлургия Юго-Восточной Азии (Глоссарий) Поршневые сильфоны» . Проверено 28 мая 2007 г.
  2. ^ аб Хаф, Уолтер (1926). Огонь как агент человеческой культуры. Смитсоновский институт, Национальный музей США. стр. 109–110. ISBN 9780598370822.
  3. ^ Хаф, Уолтер. 1928. Аппарат для разжигания огня в Национальном музее США. Труды Национального музея США 73 (2735): 1–72.
  4. ^ аб Бальфур, Генри. 1908. Пожарный поршень. Годовой отчет Попечительского совета Смитсоновского института, показывающий деятельность, расходы и состояние учреждения за год, закончившийся 30 июня 1907 г. , стр. 565–593. Вашингтон, округ Колумбия: Государственная типография.
  5. ^ аб Огата, Масанори; Симоцума, Ёрикадзу (20–21 октября 2002 г.). «Происхождение дизельного двигателя - огненный поршень горных народов, живших в Юго-Восточной Азии». Первая международная конференция по бизнесу и трансферу технологий . Японское общество инженеров-механиков. Архивировано из оригинала 23 мая 2007 г. Проверено 28 мая 2007 г.
  6. ^ abcd Нидхэм, Джозеф (1965). Наука и цивилизация в Китае: Том 4, Физика и физические технологии, Часть 2, Машиностроение. Издательство Кембриджского университета. стр. 140–141. ISBN 9780521058032.
  7. ^ Тилтон, Бак (2010). Полная книга огня: разведение костров для тепла, света, приготовления пищи и выживания. Менаша Ридж Пресс. стр. 34–35. ISBN 9780897328296.
  8. ^ Джеймисон, Ричард; Джеймисон, Линда (2007). Примитивные навыки и ремесла: Путеводитель для туристов по укрытиям, инструментам, оружию, выслеживанию, выживанию и многому другому . Skyhorse Publishing Inc., стр. 163–176. ISBN 9781602391482.
  9. ^ Холл, Кеннет Р. (2010). История ранней Юго-Восточной Азии: морская торговля и социальное развитие, 100–1500 гг. Издательство Rowman & Littlefield. п. 4. ISBN 9780742567627.
  10. ^ аб Нидхэм, Джозеф (1970). Клерки и ремесленники в Китае и Вост. Издательство Кембриджского университета. стр. 155–167.
  11. ^ Вертайм, Теодор А. (1961). Наступление эпохи стали. Архив Брилла.
  12. ^ Дизельная история (фильм). Архивы Прелингера: Shell Oil. 1952 год . Проверено 16 февраля 2007 г.
  13. ^ Гурстель, Уильям (2009). «Рудольф Дизель и огненный поршень». Делать . Севастополь, Калифорния : O'Reilly Media . 19 : 166–168. ISSN  1556-2336.
  14. ^ См.:
    • «Nuova Osserv(azioni) sopra l'Aria sensata dentro d'una Siringa» [Новое наблюдение о воздухе, конденсируемом внутри шприца] (1745) Giornale de' Letterati , 1  : 307–308. (на итальянском языке)
    • Гови, Жилберто (1876) «Sull'invenzione dell'Accendi-fuoco Pneumatico» [Об изобретении пневматических зажигалок], Atti della Accademia Nazionale dei Lincei , 2-я серия, 3 (2): 41–44. (на итальянском языке)
    • Гови, Жилберто (1876) «Sur l'invention du briquet pneumatique» (Об изобретении пневматической зажигалки), Comptes rendus , 83  : 541–543. (На французском)
    • (Редакция) (21 сентября 1876 г.) «Общества и академии: Париж: Академия наук, 4 сентября», Nature , 14  : 468.
  15. ↑ В 1802 году рабочий из Сент-Этьена, Франция, который долгое время занимался усовершенствованием пневматических винтовок, заметил, что (1) когда ружье стреляло в темноте, оно излучало яркий свет, и (2) если был ворс, присутствующий в пистолете, когда пистолет находился под давлением, ворс может обгореть или даже воспламениться. Слухи об этих наблюдениях дошли до господ Эйнара, Гаэза и Жансуля, которые подтвердили их и опубликовали. Жозеф Молле (1756–1829), профессор физики из Лиона, узнал об этих фактах и ​​исследовал их. В 1804 году он представил свои открытия Лионской академии. Видеть:
    • Молле, Ж., «Мемуар о двух новых событиях: воспаление горючих материалов и явление живого света, полученное из-за сжатия воздуха»; lu dans la séance publique de l'Académie de Lyon le 27 mars 1804 [Воспоминания о двух новых фактах: возгорании горючих материалов и появлении яркого света, получаемого только за счет сжатия воздуха; прочитано на публичном заседании Лионской академии 27 марта 1804 г.] (Лион, Франция: Ballancre père et fils, 1811). В 1804 году Молле предположил, что его открытия можно использовать для изготовления пожарного поршня. Из стр. 13: «Ce procédé nouveau гарантирует, что повторится опыт, что прибор qu'on vient de décrire pourrait être condéré comme une espece de briquet ». (Эта новая процедура настолько обеспечивает успех эксперимента, что только что описанный аппарат можно рассматривать как разновидность зажигалки .) Молле добавил (стр. 30–31) имена нескольких изобретателей, создавших огненные поршни: г-н. Дюмотье (или Дюмотье) из Парижа; г-н Дюбуа, литейщик из Лиона; и г-н Тибодье, еще один житель Лиона.
    • Домбр (1811) «Rapport sur un mémoire de M. Mollet, relatif à la Production de la lumière et de chaleur par l'effet de Compression» [Отчет о мемуарах г-на Молле о производстве света и тепла с помощью эффект сжатия], Notify des Travaux de l'Académie du Gard подвеска l'année 1811 , часть 1, стр. 175–182.
    В 1803 году Марк-Огюст Пикте (1752–1825), швейцарский учёный и журналист, опубликовавший открытия британской науки, передал наблюдения Молле Александру Тиллоху, редактору « Философского журнала ».
    • (Пикте) (1803) (Письмо профессора Пикте г-ну Тиллоху), Philosophical Magazine , 14  : 363–364.
    Уильям Николсон, редактор журнала «Журнал естественной философии, химии и искусства» , утверждал, что излучение света во время стрельбы из пневматического пистолета было замечено ранее в Англии «мистером Флетчером», который продемонстрировал этот эффект Николсону и его коллеги.
    • (Редакция) (1803) «Вспышка из пневматического пистолета», Журнал естественной философии, химии и искусств , 4  : 280.
    Производство света во время выстрела из пневматического пистолета было исследовано Джоном Хартом из Англии и установлено, что оно вызвано загрязнением; Точно так же французский химик Луи Жак Тенар исследовал образование света при сжатии газов и обнаружил, что причиной этого также является загрязнение.
    • Харт, Джон (1823) «О свете, создаваемом выстрелом из пневматического пистолета», Ежеквартальный журнал науки, литературы и искусства , 15  : 64–66.
    • Тенар, Луи Жак (1830) «Наблюдения за светом, который возникает из воздуха и кислорода в результате сжатия», Annales de chimie et de Physique , 2-я серия, 44  : 181–188.
  16. ↑ В 1806 году «полковник Гробер», которым, вероятно, был Жак Франсуа Луи Гробер (1757-181?), полковник французской артиллерии, изобрел огневой поршень ( briquet pneumatique , пневматическая зажигалка), но приказал изготовить его профессиональный производитель научных инструментов в Париже, «Дюмотье» (по-разному пишется Дюмотье, Дюмутье и Дюмотье). Видеть:
    • Гроберт (апрель 1806 г.) «Moyen de produire des воспалений par l'air comprimé» (Средства воспламенения с помощью сжатого воздуха), L'Esprit des journaux, françois et étranger , 4  : 139–145.
    • Морло, Саймон, Histoire naturallle appliquée à la Chimie [Естественная история в применении к химии] (Париж, Франция: Ф. Шоэль и Х. Николь, 1809), том. 1, с. 94. Со стр. 94, сноска 1: « (1) Inventé par le Colonel Grobert , exécuté par M. Dumotier » . ((1) Изобретено полковником Гробером, казнено г-ном Дюмотье.)
    • Крель, Питер О.К., История ударных волн, взрывов и ударов (Берлин, Германия: Springer Verlag, 2009), стр. 273.
    В 1807 году Роберт Лоренц из Хаммерсмита, Англия, получил британский патент на пожарный поршень от имени Гроберта.
    • (Сотрудники) (1807 г.) «Описание патента, выданного Ричарду Лоренцу… на некоторые изобретения (сообщенные ему иностранцами, проживающими за границей) различных машин или инструментов, один из которых будет производить мгновенный свет, а другой мгновенный огонь. Датировано 5 февраля 1807 года». Справочник искусств, мануфактуры и сельского хозяйства , 2-я серия, 11  : 250–253.
  17. ^ Фокс, Роберт. 1969. Пожарный поршень и его происхождение в Европе. Технология и культура 10:355–370.
  18. ^ Смайли, Эдвин (февраль 1915 г.) «Примитивные способы добычи огня», Boys' Life , 4 (12): 9.
  19. ↑ Пост, Огастус (сентябрь 1929 г.) «Посадочная площадка: Дизельный двигатель», Boys' Life , 19 (9): 44.
  20. ^ Спенсер, Билли (март 1974 г.) «Человек и огонь», Boys' Life , 64 (3): 6.

Библиография

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с огненным поршнем .