Цель нашей статьи – разрушить (или хотя бы попытаться поправить) некоторые заблуждения в этой огромной отрасли, а точнее сказать, целой науке, которой мы обязаны движением всего и вся вокруг нас!
«Из истории, некоторые принципы гидростатики были установлены ещё в античные времена Архимедом. Однако формирование гидравлики как науки начинается с середины XV века, когда Леонардо да Винчи лабораторными опытами положил начало экспериментальному методу в гидравлике. В дальнейшем И. Ньютон высказал основные положения о внутреннем трении в жидкостях. Особо заслуживают упоминания работы О. Рейнольдса, позволившие глубже проникнуть в сложный процесс течения реальной жидкости и в физическую природу гидравлических сопротивлений. Постепенно гидравлика превращается в один из прикладных разделов общей науки о движении жидкостей — механики жидкости.»Итак, гидравлика была и есть учением или наукой о поведении жидких сред. В отличие от гидромеханики (которая включает в себя статическое и динамическое направления), гидравлика характеризуется особым подходом к изучению явлений течения жидкостей, либо иначе: «Жидкостная техника». Данная предметная область занималась вопросами передачи энергии в подвижной жидкости, а в неподвижной – передачи давления. Например, насос может создать поток жидкости, если гидроцилиндр или гидромотор выполняют свою функцию, при исполнении которой необходимо принимать во внимание законы, действующие для потока. Таким образом, свойство «гидравлический» было сохранено в жидкостной технике. Однако, такие обороты речи, как «где-то установлена гидравлика» следует избегать.
Надо принять во внимание, что гидравлические установки и оборудование используют механические свойства среды, создающей давление, а именно способность создавать давление, что характерно для «гидравлической» составляющей жидкостной техники. Поскольку жидкостная техника занимается механическими свойствами жидких сред (а также газов, как тоже жидкую среду – «пневматика»), то в «гидравлической» части используются законы гидромеханики.
Гидромеханика имеет дело с физическими характеристиками и поведением жидких сред в неподвижном (гидростатика) и подвижном (гидродинамика) состояниях. Жидкости не имеют какой-то формы, они принимают форму сосуда.
В отличие от газов, жидкости практически не сжимаются!
В физике имеется понятие «гидростатическое давление». Это такое давление, которое воздействует на поверхность дна заполненного жидкостью открытого сосуда и зависит от уровня заполняющей сосуд жидкости. При этом имеет место так называемый гидравлический парадокс, состоящий в том, что форма сосуда не играет роли, и величина давления зависит исключительно от высоты уровня жидкости. Заметим, что давление у дна сосуда выше, чем на поверхности. Этот факт, если вспомнить о давлении воды на глубине открытого моря, достаточно известен. Кстати, точно так же ведет себя и «воздушный океан».
В статике главенствует равновесие сил; аналогично это действительно и для гидростатики. На дне сосуда, на дне моря или на определенной высоте точки измерения величина давления не ведет к изменению существующих соотношений. Если «запереть» жидкость в закрытом объеме (например, в гидроцилиндре), то с помощью соответствующих технических мероприятий (например, насосов) можно и производить работы при значительно больших давлениях по сравнению с давлениями, создаваемыми силами тяжести.
Давление, создаваемое насосом в запертом объеме, распространяется равномерно во все стороны. Дно сосуда (в этом случае поршень цилиндра) становится подвижным, и если насос продолжает нагнетание жидкости, т.е. создает давление, столб жидкости приходит в движение.
Если гидроцилиндр, в том числе и под давлением, находится в состоянии покоя, например в гидрозажимах, имеется равновесие сил, то воздействие может рассматриваться как гидростатическое. Если же поршень гидроцилиндра перемещается за счет подвода потока жидкости под давлением, то воздействие оказывает не только давление, возникающее из потенциальной энергии, но и возникающее из кинетической энергии скоростное давление, которое в установках жидкостной техники также должно приниматься во внимание. С учетом этого обозначение устройства как «гидростатическое» не совсем правильное, хотя в данном случае гидростатические взаимоотношения преобладают.
Установки, в которых для передачи мощности используется кинетическая энергия протекающей жидкости, называются «гидродинамическими приводами». Однако, законы применяемые в данном виде оборудования описывает раздел «гидрокинетика», который, как понятие, изначально использовался в английской литературе, поэтому корректнее было бы назвать их «гидрокинетическими приводами». Для этого вида техники действительны не только законы гидрокинетики, но и законы гидростатики. «Гидродинамику» рекомендуется использовать в качестве родового понятия для гидростатики и гидрокинетики.
