Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойФизикаУченые раскрывают физику 300-летних методов пожаротушения

Ученые раскрывают физику 300-летних методов пожаротушения

- Advertisement -

Пожарная машина Ньюшема 1725 года вдохновила авторов изучить эффект Виндкесселя и понять физику, лежащую в основе устойчивой технологии постоянного потока воды под давлением. Фото предоставлено Колониальным фондом Вильямсбурга. Покупка музея

Стабилизация потока воды в насосных системах ознаменовала собой значительный прорыв XVIII века.

Сегодня технология создания давления воды широко распространена и приносит пользу каждому, кто принимает душ, поливает сад или тушит пожар. Однако в 17 и 18 веках непрерывный поток воды, не перемежающийся перепадами давления, стал большим прорывом.

В 1666 году, когда ведерные бригады были лучшей линией обороны, Великий лондонский пожар сжег почти все плотно расположенные деревянные постройки города. Катастрофа разрушила сотни тысяч домов и десятки церквей, продемонстрировав необходимость в более совершенных методах и оборудовании пожаротушения.

Инновации в пожаротушении

Одним из знаковых достижений стало изобретение «сосущих червей» — кожаных шлангов, прикрепленных к насосам с ручным управлением. Затем появился Виндкессель, камера на дне деревянного фургона, в которой сжимаемый воздух непрерывно перекачивал воду через шланг, создавая постоянный поток.

Вдохновленные пожарной машиной 1725 года, которая перекачивала воду на большие расстояния и с более высокими скоростями, чем это было возможно ранее, авторы, публикующиеся в журнале Американский журнал физикиКомпания AIP Publishing проанализировала эффект Виндкесселя в барокамере, чтобы понять физику, лежащую в основе этой широко используемой и долговечной технологии.

«Есть много увлекательных физических задач, скрывающихся на виду в книгах и статьях, написанных много веков назад!» сказал автор Тревор Липскомб. «Недавно мы работали над применением элементарной механики жидкости к биологическим системам и наткнулись на распространенное описание в медицинских журналах: сердце действует как Виндкессель. Возникает вопрос, что же такое Виндкессель? Следуя по следам, мы нашли описания устройства «присасывающего червя» Лофтинга, а в пожарной машине Ньюшема — приложение, спасающее жизни».

Физика и противопожарная техника

Чтобы определить, какие факторы наиболее влияют на эффект Виндкесселя, авторы сравнили исходное состояние камеры, скорость, с которой бригады ведер могут вливать воду (объемный приток), продолжительность нарастания давления и влияние на выходной поток. ставка.

«Сталкиваясь с конструкцией Лофтинга или пожарной машиной Ньюшема, физик хочет разобраться в фундаментальной науке, связанной с этим – просто потому, что она существует», – сказал Липскомб. «Заниматься физикой – это радость. Но есть и педагогический аспект. В нашей статье строится простая модель, показывающая, как работает пожарная машина Ньюшема. Мы частично отвечаем на вопрос: «Когда я когда-нибудь буду использовать эту штуку?» вопрос.»

Далее авторы планируют изучить физиологический механизм Виндкесселя, участвующий в системе сердце-аорта.

«Знание закона Бернулли, закона идеального газа и изотермического расширения — это три ингредиента, которые мы включили в модель, чтобы изучить, как работает это устройство», — сказал Липскомб. «Но если мы лучше поймем эту систему, мы сможем посмотреть на важные параметры и увидеть, как их изменение может улучшить устройство».

Ссылка: «От сосущих червей до Виндкесселя: физика противопожарного устройства начала восемнадцатого века», Дон С. Лемонс и Тревор К. Липскомб, 1 февраля 2024 г., Американский журнал физики.
DOI: 10.1119/5.0147573

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме