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アイオロスの球、アイオリピュレ、エオリピルは、ギリシャ語の「Αἰόλου πύλη」（文字通り「アイオロスの門」）に由来し、ヘロン（またはヘロン）のエンジンとしても知られ、中央の水容器が加熱されると回転する、単純なブレードのない放射状蒸気タービンです。タービンから出る蒸気の噴流によってトルクが生成されます。ギリシャ系エジプト人の数学者で技術者のアレクサンドリアのヘロンは、紀元後1世紀にこの装置について説明しており、多くの資料で彼が発明したとされています。[1] [2]しかし、ウィトルウィウスが彼の著書『建築論』（紀元前 30-20年頃）でこの装置について最初に説明しました。[3]
エオロスの球は記録に残る最初の蒸気機関または反動蒸気タービンであると考えられているが、実用的な動力源ではなく、産業革命中に発明されたタイプの蒸気機関の直接の前身でもない。[4]
この名前はギリシャ語のΑἴολοςとラテン語のpilaに由来し、「アイオロスの球」と訳されます。アイオロスはギリシャの空気と風の神です。
作業を行うために蒸気を利用することから、アイオロスの球（横顔が描かれている）は、以前の給水係、ボイラー製造係、ボイラーマンの等級と同様に、米国海軍のボイラー技術者等級のシンボルとして使用されています。
物理
エオロスの球は通常、外側に突き出た反対方向に曲がったノズルを備えた球形または円筒形の容器で構成され、軸を中心に回転するように設計されています。容器が蒸気で加圧されると、ガスがノズルから噴出され、ニュートンの運動法則の第 2 法則と第 3 法則の結果としてロケットの原理[ 5]による推力が生成されます。異なる方向を向いているノズルがベアリングの軸に垂直な異なる作用線に沿って力を生成すると、推力が組み合わされて回転モーメント (機械的カップル)、つまりトルクが発生し、容器が軸を中心に回転します。ベアリング内の空気抵抗と摩擦力は、回転速度 ( rpm )の増加に伴って急速に増加し、加速トルクを消費して最終的にそれを打ち消し、定常速度に達します。
一般的に、Hero が装置について説明したように、水は回転容器のスタンドの一部を形成する単純なボイラーで加熱されます。この場合、ボイラーは回転室のピボットとしても機能する 1 組のパイプで回転室に接続されます。あるいは、回転室自体がボイラーとして機能する場合もあり、この配置では蒸気を通過させる必要がないため、ピボット/ベアリング配置が大幅に簡素化されます。これは、ここに示す教室モデルの図で確認できます。
歴史
ヘロンとウィトルウィウスはどちらも、クテシビオスまたはテシビオスとしても知られる、プトレマイオス朝エジプトのアレクサンドリアの発明家であり数学者であるクテシビオス（紀元前285年～222年）のかなり以前の著作を参考にしています。彼は圧縮空気の科学とポンプでのその利用に関する最初の論文を執筆しました。
ウィトルウィウスの記述
ウィトルウィウス（紀元前80年頃 - 紀元前15年頃）はアイオロスの球を名前で言及しています。
アイオリピラは中空の真鍮の容器で、小さな開口部または口があり、そこから水を入れることができます。火で水が熱される前はほとんど風が出ません。しかし、水が沸騰し始めるとすぐに激しい風が吹き出します。[6]
ヒーローの説明
ヘロン（紀元後10～70年頃）はより実践的なアプローチを取り、作り方の指示を与えています。
No. 50. 蒸気機関。大釜を火の上に置きます。ボールが軸の周りを回転します。大釜 AB (図 50) の下に火が点火されます。大釜には水が入っており、口は蓋 CD で覆われています。これと曲がった管 EFG がつながっており、管の先端は中空のボール H K に取り付けられています。先端 G の反対側に、蓋 CD に載る軸 LM を置きます。ボールには 2 本の曲がったパイプがあり、直径の反対側の先端でボールとつながっており、反対方向に曲がっています。曲がった部分は直角で、線 FG、L M を横切っています。大釜が熱くなると、EFG を通ってボールに入った蒸気が曲がった管を通って蓋に向かって出ていき、踊っている人物の場合のようにボールを回転させることがわかります。[1]
実用的使用法
アイオロスの球が古代に実際に使われたかどうか、実用的な装置、気まぐれな新奇なもの、崇拝の対象、あるいは他の何かとして見られていたかどうかは不明である。ある資料では、アイオロスの球は古代ギリシャ人にとって単なる好奇心、あるいは「パーティーの芸」だったと説明されている。 [7]ヘロンの絵には独立した装置が描かれており、おそらく『プネウマティカ』で説明されている他の多くの装置と同様に「神殿の不思議」として意図されていたと思われる。[説明が必要] [1]
一方、 ウィトルウィウスは、気象の物理的特性を示すためにアイオロスの球を使用することに言及しています。彼はそれを次のように説明しています。
真鍮のアイオリピュライは、人間の発明を注意深く調べると、自然の一般法則に関する知識が得られることが多いことを明確に示しています。[6]
デバイスの構造を説明した後（上記参照）、彼は次のように結論付けています。
このように簡単な実験によって、天と風の偉大なる活動の原因と結果を確かめ、決定することができるのです。[6]
1543年、科学者でスペイン海軍の艦長でもあったブラスコ・デ・ガライは、神聖ローマ皇帝カール5世と高官の委員会の前で、銅製のボイラーと船の両側にある動く車輪で構成された装置を使って、風がなくても大型船を推進できると主張する発明を披露したとされている。[8]この記録は、シマンカスにあるスペイン王立文書館に保存されている。[9]ガライはヘロンのアイオロスの球を使い、それをローマ船や中世後期のガレー船で使用されていた技術と組み合わせたのではないかと考えられている。[8]ここで、ガライの発明は、アイオロスの球を実際に使用するという革新をもたらし、外輪に動きを生み出し、蒸気駆動船の実現可能性を実証した。[9]この主張はスペイン当局によって否定された。[10]
参照
ウィキメディア・コモンズには、アイオロスの球に関連するメディアがあります。
参考文献
- ^ abc Hero (1851)、「第50節 蒸気機関」、アレクサンドリアのヘロンの空気力学、ベネット・ウッドクロフト訳、ロンドン：テイラー・ウォルトン・アンド・マーバリー、書誌コード：1851phal.book.....W、2012年2月11日時点のオリジナルよりアーカイブ – ロチェスター大学経由
- ^ ヒーロー(1899)。 「ニューマティカ、第 2 巻、第 11 章」。Herons von Alexandria Druckwerke und Automatentheater (ギリシャ語とドイツ語)。ヴィルヘルム・シュミット（翻訳者）。ライプツィヒ：BG・トイブナー。 228–232ページ。
- ^ カーク、ウィリアム。「ウィトルウィウスの『建築学』の地理的意義」スコットランド地理雑誌69.1（1953）：1-10。
- ^ 「この玩具[アイオロスの球]は、当時もその後も、実際の蒸気機関の先駆けではありませんでした。このような装置は技術的な創意工夫を表していますが、技術的進歩を表しているわけではありません。」AG Drachmann著『古典文明』 55～56ページを参照。
- ^ アイオロスの球
- ^ abc Vitruvius (2008年5月17日). De Architectura、第1巻。建築に関する10冊の本。第6章、段落2（24〜25ページ）。2021年12月9日閲覧。
- ^ グラントマン、マイク(2004)。 『 Blazing the Trail: The Early History of Spacecraft and Rocketry』、バージニア州レストン: アメリカ航空宇宙学会、p. 1。ISBN 156347705X。
- ^ ab キツィコプロス、ハリー（2015）。イノベーションと技術普及：初期蒸気機関の経済史。オックスフォード：ラウトレッジ。p. 5。ISBN 9781138948112。
- ^ ab ストーン、ジョー（2015年）。五大湖の水上宮殿：内海における旅客蒸気船の歴史。アナーバー：ミシガン大学出版局。p. 9。ISBN 9780472071753。