Hydraulika – historia i ciekawostki

Sam termin hydraulika powstał z połączenia dwóch greckich słów ὕδρω (woda) i αὐλός (rura). Jest to nauka o praktycznych zastosowaniach cieczy, a zwłaszcza wykorzystaniu jej ruchu, czyli swobodnego przepływu. Teoretyczną podbudowę hydrauliki stanowi dyscyplina nazywana mechaniką płynów.

Czym zajmuje się hydraulika?

Nauka ta zajmuje się przede wszystkim przepływem płynów kanałach, rurach i rzekach oraz ograniczeniem tego ruchu za pomocą różnych urządzeń, takich jak zbiorniki czy tamy. Pewne założenia i zasady hydrauliki mogą również częściowo odnosić się do gazów, a w szczególności w takich przypadkach, gdy różnice w gęstości cieczy są relatywnie małe. Hydraulika bada również działania innych urządzeń mechanicznych, takich jak turbiny gazowe, wiatraki lub układy pneumatyczne.

Krótka historia hydrauliki

Ruch każdej cieczy i jej przemieszczanie się pod wpływem różnych czynników, na przykład ciśnienia, były od zawsze wykorzystywane przez człowieka do wielu prac. Współczesna technika hydrauliczna opiera się na zasadach sformułowanych przez dwóch naukowców – byli to Blaise Pascal oraz Daniel Bernoulli. Pascal odkrył, że ciśnienie wewnątrz płynu będącego w równowadze, jeśli jest wywołane działaniem sił zewnętrznych pod wpływem ciśnienia, ma wartość jednakową we wszystkich punktach tego płynu. Do dziś prawo Pascala jest wykorzystywane w celu uzyskania zwiększonego parcia poprzez przyłożenie siły do niewielkiej pompy znajdującej się w małym cylindrze. To działanie z kolei poprzez rurę przekazuje nacisk do dużego cylindra, gdzie na wszystkie strony napiera ciśnienie.

Bernoulli potwierdził kilkadziesiąt lat po B. Pascalu, że w ruchu ustalonym cieczy doskonałej, który odbywa się pod wpływem siły ciężkości, energia jednostki masy będzie w każdym punkcie stała. Tak więc energia, która pochodzi z ruchu, może zostać częściowo zamieniona na siłę parcia właśnie poprzez poszerzenie przekroju rury. To wprawdzie spowalnia przepływ cieczy, ale jednocześnie zwiększa jej ciśnienie.

Przełomy w hydraulice

Pod koniec XIX wieku w Londynie powstał układ hydrauliczny, który mógł przekazać wodę pod ciśnieniem do maszyn fabrycznych poprzez główne rury biegnące pod ulicami. Już na początku XX wieku wydarzył się kolejny przełom w hydraulice, kiedy to zastosowano olejowy hydrauliczny na statku Virginia, który służył do poruszenia działami okrętowymi. Nieco później, bo w latach dwudziestych XX wieku, powszechne stały się odrębne (i często przenośne) jednostki hydrauliczne, które składały się z pomp, układu sterowania i silników. Takie rozwiązanie umożliwiło ich wprowadzenie do narzędzi, do maszyn rolniczych i przemysłowych czy samolotów i innych większych sprzętów.

Hydraulika użytkowa

Obecnie największe znaczenie ma tak zwana hydraulika siłowa. Czym ona się zajmuje? Głównie opracowaniem i wykorzystywaniem układów hydraulicznych, czyli zespołów wzajemnie połączonych części. Ich wspólnym zadaniem jest przekazywanie energii lub też sterowanie za pośrednictwem cieczy hydraulicznej wypływającej pod ciśnieniem, w układzie zamkniętym. Działanie takiego układu hydraulicznego opiera się na wymuszonym i sterowanym przepływie cieczy hydraulicznej, która wykonuje całą pracę. Ruch cieczy wymusza pompa, zaś cała energia odbierana jest przez siłowniki albo cylindry hydrauliczne. Ich zadaniem jest zmienianie energii strumienia cieczy w ruch prostoliniowy albo w silniki hydrauliczne, które zmieniają energię strumienia płynu na ruch obrotowy. Podstawowe części większości układów hydraulicznych są to między innymi zawór zwrotny oraz zbiornik z cieczą hydrauliczną.

Wzrost popularności układów hydraulicznych jest szczególnie wysoki od czasów II wojny światowej, a główną ich zaletą jest wszechstronność i wydajność a także łatwość sterowania i duża dokładność. Ponadto są one zdolne do wytwarzania siły sięgającej od kilku gramów do nawet wielu tysięcy ton. Systemy hydrauliczne są dziś kluczowym źródłem przekazywania energii w wielu maszynach, na przykład w nowoczesnych samolotach albo pojazdach kołowych.

Artykuł przygotował hydraulik z Warszawy który specjalizuje się we wszystkich usługach hydraulicznych.