HIDRAULIKA AZ ÓKORBAN

 
 
HIDRAULIKA AZ ÓKORBAN
 
 
(2024 augusztus)
 
ABSTRACT
Az ókori öntöző rendszereket és ezek szerkezeteit is hidraulikus rendszereknek tekintik, ekkor építették a vízimalmok, a vízemelő szerkezetek első változatait. A vízikerekes meghajtást sok célra, például kallózásra (célja a posztó ruházatnál a  nyersanyag vagy a kész termék, a pokróc vízbe avatása és sűrítése, vízhatlanná tétele a magasból rázúduló vízsugár verő és kavaró erejével, és a verő működtetése) használták a történelem folyamán. Az 1800-as évekig víz- és napórával mérték az időt. A vízszínt mérése is fontos tudomány volt az ókorban, az árvizek előrejelzése miatt. // HYDRAULICS IN ANTIQUITY: 
Ancient irrigation systems and their structures are considered hydraulic systems, and it is here that the first versions of water mills and water raising structures can be found. The water-wheel drive has been used throughout history for many purposes, such as calendering (the purpose of which is to water and thicken the raw material or finished product, the blanket, in the case of postal clothing, making it impermeable by the beating and agitating force of the water jet jetting from above and to operate the beater). Until the 1800s, time was measured by water clocks and sundials. Measuring water levels was also an important science in ancient times, for predicting floods.
 
 
 
BEVEZETÉS
A hidraulikus rendszerek azon az elven alapulnak, hogy a folyadékok nem összenyomhatóak, ezért az erőátvitel kis energiaveszteséggel történhet. Egy egyszerű zárt hidraulikus rendszert egy kisebb henger, és egy nagyobb keresztmetszetű henger (munkahenger) alkot, amelyeket egy rugalmatlan cső köt össze. A rendszer minden esetben folyadékkal van feltöltve, ami az ókorban víz volt. Ha a két henger nem azonos átmérőjű, a kisebben egy nagy elmozdulás kis erővel a nagyobban egy kis elmozdulást okoz, de nagy erővel. Hidraulikus rendszerekben az erő, nyomaték és sebesség egyszerűen, fokozat nélkül átvihetőek, szabályozhatóak. Nagy erők érhetőek el szükség esetén a mozgatott terhelések függvényében. A mozgatott tömeg megállítható, a megemelt teher mozdulatlanul könnyen megtartható. A kutatás módja az internetes keresés volt a Wikipedia oldalairól kiindulva, célja az ismeretterjesztés.
Az ókori öntöző rendszereket is hidraulikus rendszereknek tekintik. A hidraulika egyik ága a hidrosztatika, mely a nyugalomban levő folyadékon belül a nehézségi erő által létrehozott, a folyadékmagasság függvényében változó hidrosztatikai nyomás jelenségeit vizsgálja. A hidraulika a folyadék közvetítésével végzett, hidraulikus gépekben (pl. hidraulikus présekben) alkalmazott erőátvitel is, ahol a folyadék áramlása, hidrosztatikus nyomása nem játszik szerepet. 
A hidraulika első törvényeit az ókorban Archimédesz fedezte fel. A XV. század közepén Leonardo da Vinci is foglalkozott a hidraulikával, a XVI–XVII. században Galileo Galilei is. A zárt rendszerben lévő folyadékok törvényeit Blaise Pascal fedezte fel: 1648-ban jött rá arra, hogy a folyadékok minden irányban azonos erőt fejtenek ki. Közel száz évvel később egy svájci matematikus, Daniel Bernoulli ültette át az elméletet a gyakorlatba a Hidrodinamika című művében, nyomott vizet használt a malmok és a szivattyúk működtetésére. 
 
HIDRAULIKA TÖRTÉNETE
A vízenergia korai felhasználása Mezopotámiában és az ókori Egyiptomban történt (https://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulics). Az első árvíz elleni, várost védő, és egyben öntöző gátat i. e. 3100 körül az egyiptomi Memphiszben építették. Az áradás miatt a Nílus vízszintje több mint 8 méterrel is megemelkedhetett. A Nílus medre nagyon mély, Asszuánnál a 8 méteres szintemelkedés kellett ahhoz, hogy kilépjen a medréből, mert a folyó két oldalán természetes gátak, "vállak" alakultak ki. Az áradás magasságának mérésére mérőhelyeket, ún. nilométereket létesítettek az Elephantine szigeten, Asszuánnál és Ó-Kairó közelében, továbbá Núbiában és Thébában. A nilométerek a Nílussal kapcsolatban lévő függőleges falú aknák voltak, melyeknek a falain megjelölték az árvízek idején a vízállását. A korábban feljegyzett vízszíntek alapján a pontosan július 16. -án érkező árvíz valószínű magasságát becsülni tudták a papjaik.  
Az öntöző műveket, ciszternákat már az i. e. 6. évezred óta használták, a vízórákat pedig már az i. e. 2. évezred eleje óta. A vízenergia felhasználás más korai példái közé tartozik a Qanat-rendszer az ókori Perzsiában és a Turpan vízrendszer az ókori Közép-Ázsiában.
A Perzsa Birodalomban, és korábban a területén vízimalmok, csatornák és gátak bonyolult rendszerét építették ki, amelyet Shushtar hidraulikai rendszere (https://en.wikipedia.org/wiki/Shushtar_Historical_Hydraulic_System) néven ismertek. Az építkezést, amelyet Nagy Dareiosz király kezdett el, és amelyet I. Shapur király által elfogott római mérnökök egy csoportja fejezett be, és ők voltak a Qanat, egy föld alatti vízvezeték feltalálói is, az i. e. 9. század körül. Irán számos nagy, ősi kertjét a Qanat rendszernek köszönhetően öntözték. A Qanat elterjedt a szomszédos területeken, beleértve az Örmény-felföldet is.
Az Örmény-felföldön az Urartui Királyság az i. e. 8. század elejétől kezdve jelentős hidraulikai munkálatokat végzett, mint például a Menua-csatorna. A vízikerekek és vízimalmok legkorábbi bizonyítékai az ókori Közel-Keletről származnak az i. e. 4. századból, a Perzsa Birodalomban i. e. 350 előtt, Irak, Irán és Egyiptom területén.
 
gettyimages 935068878 612x612
 
 
 
gettyimages 949131870 612x612
 
 
 
Iran 124
 
                   Shushtar hidraulikai rendszere (https://en.wikipedia.org/wiki/Shushtar_Historical_Hydraulic_System)
 
 
Az ókori görögök is bonyolult víz- és hidraulikus energiarendszereket építettek: Szamosz számára épített vízvezeték-csatornáját, az egy kilométer hosszú Eupalinosz-alagutat. A hidraulikus kerék használatának korai példája, valószínűleg a legkorábbi Európában, a perachorai kerék (i. e. 3. század, https://medium.com/@snehal_45125/ancient-greek-automatic-doors-3db5ec823840). Az ókori görögök hiraulikus ajtókat, kapukat is építettek (https://medium.com/@snehal_45125/ancient-greek-automatic-doors-3db5ec823840>). I. e. 200 körül találta fel Archimédesz a csigás szivattyút. Szintén a görögök kezdtek elméletet alkotni arról, hogy a folyadékok áramlási sebességét hogyan lehet befolyásolni a víznyomás mértékének változtatásával. Ez az elképzelés vezetett az első szivattyúk feltalálásához, és az alapja a tűzoltóautókban ma használt vízhidraulikus rendszereknek. A görögök, majd később a rómaiak is használtak erőszivattyúkat a vízszint emelésére, a tűzoltáshoz használt víz szállítására. Szivattyúkat i.e. a 7. századtól alkalmaztak Babilóniában, feltehetően az Archimédész által kitalált szivattyúhoz hasonló szerkezettel rendelkezett. Az archimédeszi csavar vagy spirál a legrégebbi szivattyú, amit ismerünk. A szivattyúk szerkezete, kinézete sőt, használata sokat változott azóta. Kínában Kr. u. 100 körül Zhang Heng megbízható hidraulikus rendszert fejlesztett ki a csillagok és a világűr megfigyelésére használt gömb forgatására, ez volt a hidraulika egyik első ismert alkalmazása gépek mozgatására.
 
ARCH jó
 
 
 
Alexandriában az i. u. 1. században Hérón (https://hu.wikipedia.org/wiki/H%C3%A9r%C3%B3n) hidraulikus rendszert fejlesztett ki a templomok ajtóinak nyitására és zárására. A görög templomokban tűz égett az oltáron. Hérón egy rézedényt függesztett a tűz alá, félig vízzel töltve. Ez a sárgarézedény néhány további edényhez volt csatlakoztatva, amelyek egy csigarendszerre erősített súlyként működtek. Amikor a pap meggyújtotta a tüzet, a rézedényben lévő levegő tágult, és a vizet a tartályokba nyomta. Amikor a tartályok kellően megteltek,  leereszkedtek, lehúzták a vonó köteleket, és kinyitották az ajtókat. Az ajtókat naponta egyszer nyitották ki, amikor a hívők megérkeztek a templomba. A rendszer több órát vett igénybe a tűzgyújtástól az ajtók kinyitásáig. A fő célja a hívők csodálatbaejtése volt. Heron számos pneumatikus és hidraulikus találmány mellett a Pneumatika (Schmidt XXXVIII.) című művében írta le a mechanizmust, és a "37-es számú gépezetnek" nevezte el. Heron szövege szerint Alexandria városkapujánál is hasonló automata ajtómüködtető hidraulikát épített.
A görög-római Egyiptomban említésre méltó az első hidraulikus gépi automaták megépítése Ctesibius (i. e. 270 körül) és Alexandriai Hero (i. u. 10-80) által. Hero több hidraulikus erővel működő munkagépet ír le, például szivattyút, amelyről számos római kori lelőhelyről tudjuk, hogy vízemelésre és tűzoltógépekben használták.
gőzgép
 
 
A templom ajtaja kinyílt a tűz meggyújtása után, és automatikusan bezárult, amikor a tűz kialudt. Ha meggyújtották a tüzet a  templom előtti oltáron és alatta, nyomás keletkezett egy edényben. A tartályban lévő folyadék egy tömlőn keresztül egy másik, a mennyezetre felfüggesztett és a templomajtó földalatti ajtófélfájához csatlakoztatott tartályba jutott. A víz súlya mozgatta az ajtókat csgás kötélzettel. Amikor a láng kialudt, a víz visszaszívódott az első edénybe, a második tartály könnyebbé vált, és az ellensúly bezárta az ajtót. A nézők számára csoda volt, azonban az ötletet hamar elvetették, mert úgy gondolták, hogy így a betörők könnyen bejutnak a templomba (https://hu.heinda-cn.com/news/the-origin-of-automatic-doors-57038983.html). 
 
 
AcueductoSegovia edit1
 
 
Segoviai vízvezeték, egy i. u. 1. századi remekmű (https://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulics)

A Római Birodalomban különböző hidraulikus alkalmazásokat fejlesztettek ki, többek között a városi vízellátást, számtalan vízvezetéket, alagutakat, a vízimalmokat használó erőgépeket és a hidraulikus bányászatot. Az első vízvezetéket i. e. 312 -ben építették (16.4 km hosszú volt, https://en.wikipedia.org/wiki/Aqua_Appia). Az Aqua Appiának nem voltak római előzményei, de a görög és etruszk világban számos példát találtak. A különbség közöttük az, hogy a rómaiak a kőből készített vezetéket részesítették előnyben a terrakotta csövek helyett, amelyeket a görögök  a vízvezetékek története során használtak. A rómaiakra közvetve hatással lehetett az iráni qanat, egy hegyoldalba fúrt alagút, amely egy mélyen fekvő vízadó réteget csapolt meg. Úgy vélik, hogy az etruszk vízvezetékrendszer, a cuniculi a qanat egy formája, a rómaiak és az etruszkok közvetlen kapcsolatai hatással voltak a római építők munkájára.
Alagutakat építettek az utaknak, vízvezetékeknek, a bányákban (https://www.worldhistory.org/article/882/roman-tunnels/). Az építés soraán azonos távolságokban függőleges aknákat fúrtak, ezeken az aknákon húzták fel a kitermelt anyagot és szállították le az építőanyagokat. A föld alatt összekötötték az aknák talppontjait. A rómaiak az elsők között használták a szifon-t a víz völgyeken való átvezetésére, és nagymértékben alkalmazták a süllyesztést a fémércek felkutatására, majd kitermelésére. Széles körben használták az ólmot a háztartási és közüzemi vízvezeték-rendszerekben, például a fürdők vízvezetékeiben.
A hidraulikus bányászatot Észak-Spanyolország aranylelőhelyein alkalmazták, amelyet Augustus i. e. 25-ben hódított meg. A Las Medulas-i aranybánya volt az egyik legnagyobb bányájuk. Hét hosszú vízvezeték működtette, a vízfolyások segítségével (sok magas vízvezetékkel) mosták ki a lágy lerakódásokat, majd kimosták a hordalékot is az értékes aranytartalomért. Használták a vizikerekes kalló- (kalapács-) malmot. Egy vizikerékkel egy bütyköstengelyt (mint az robbanó motorok vezérmű tengelye) forgattak, amely függőlegesen mozgó gerendákat emelt meg. A leeső gerendák törték össze az aranyat tartalmazó kőzetet. 
 
 
Römische Sägemühle.svg 1
 
 
 
 
Braine le Château JPG02
 
 
NORIA20
 
Nevezetes vízkerék (a szíriai Noria, https://brainmanpictures.piwigo.com/picture?/20425)
 
Érdekesség: Aeneas "hidraulikus" távírója (https://latinora.hu/aeneas-hidraulikus-taviroja/): Aeneas Tacticus egy, az i.e. 4. században élt görög katonai író volt. Az általa feltalált hidraulikus távíróról Polübiosz számol be a X. könyvében (10.44). 
Aeneas Tacticus távírója a fényjelzés és a vízóra egyidejű működtetésén alapult. Két azonos  méretű edényt vízzel töltöttek fel,
mindkét edényben a vízen egy-egy parafa úszott, melyekbe egy-egy függőleges pálcát szúrtak, A pálcákon azonos távolságokra azonos feliratokat, üzeneteket írtak. Egy fáklya jelzésére mindkét edény alsó nyílását egyszerre nyitották meg, így a vízszint mindkét edényben egyszerre kezdett el süllyedni. A küldő megvárja, amíg a vízszint a kívánt üzenetig süllyed, ekkor újra jelzett a fáklyájával, mire a fogadó fél elzárta az edénye alján lévő csapot, s megnézte, hogy az edényben lévő függőleges pálca melyik üzenetig süllyedt le.
 
AeneasTacticus2 415x300
 
                                            Aeneas hidraulikus távírója (https://latinora.hu/aeneas-hidraulikus-taviroja/)
 
A RÓMAI FÜRDŐK SZIVATTYÚI
 
Számos -mintegy harminc- bronzból, talán fából készített szivattyút találtak, főleg a Birodalom É-i területein.
 
1500img 1
 
A szvattyú elvi rakjza (Rajzolta R. Spain, https://books.openedition.org/pcjb/405) 
 
 
 
 
1500i
Erőszivattyú általános felépítése, a háromdimenziós nézeten a szivattyú hátulról látható.
1. Blokk; 2. Henger; 3. Bélés; 4. Dugattyú; 5. Dugattyútömítés; 6. Beömlőszelep-ülés; 7a. Jobb bemeneti szelep; 7b. Bal bemeneti szelep; 8. Kilépőnyílás a hengerből; 9. Vízszintes csatlakozójárat; 10. Függőleges csatlakozójárat; 11. Szeleptér; 12a. Jobb kimeneti szelep; 12b. Bal oldali kivezető szelep; 13. Kivezetőcsatorna; 14. Szállítócső; 15. Csatlakozócső; 16. Dugók.
 
Robinet darrêt à boisseau romain en bronze
 
Bronz elzárószelep, római kori egyedi lelet
 
 
*
Siege of Constantinople 1453 map fr.svg
 
 
 
Az Aranyszarv-öből lánca: XI. Konstantin bizánci  császár elrendelte, hogy védő láncot helyezzenek el a kikötő torkolatán át, mert az Aranyszarv partja felől egy esetleges tengeri támadástól tartott (https://en.wikipedia.org/wiki/Fall_of_Constantinople). A farönkökkel megtámasztott lánc elég erős volt ahhoz, hogy megakadályozza a török ​​hajók behatolását a kikötőbe. A lánc két végén, a partokon két torony tartotta a láncot. A tornyokban, a láncok végén vízzel tölthető, és megfelelő méretű tartályokkal. A tartályokat láncos-vödrös vízemelővel lehetett megtölteni, és ha megemelték a láncot, hajózhatalanná tették az öböl bejáratát. Ha leengedték a vizet a tartályokból, akkor a lánc lesűllyedt. II. Mehmed lerombolta tartóit, a lánc a tengerbe esett. Az ostromhoz pedig átvontatta a hajóit a szárazföldön. ("Trajet des navires halés")
 
1024px Haliç zinciri 2
 
                                                                   (https://en.wikipedia.org/wiki/Fall_of_Constantinople)
 
Dardanelles Gun Turkish Bronze 15c
 
Az Orbán féle óriás ágyú, amivel sikerült Bizánc híres falain rést ütni (https://en.wikipedia.org/wiki/Orban)