Механика
Балансир с дугами, цепи, поршень и штанги насосов движутся как одно целое с приведённой массой. Клапаны переключает механизм Бейтона: палец на штоке опрокидывает груз-тумблер, а тот через тяги поворачивает краны.
← Все проекты
Интерактивные модели
Невероятные машины
Интерактивные модели исторических машин, которые работают по законам физики. Первая — атмосферная паровая машина Ньюкомена: пар конденсируется в цилиндре, атмосфера давит на поршень, насосы поднимают воду из шахты. Машину можно вращать, разрезать, замедлять и смотреть, что происходит в каждой трубе.
- Работающая 3D-реконструкция первой промышленной паровой машины.
- Крутите машину и перемещайте камеру мышью, колесо приближает.
- Параметры машины воссозданы по историческим источникам.
Атмосферная паровая машина Ньюкомена
Вращайте, разрезайте, замедляйте. Рядом — расчёт в тот же момент цикла.
Около 23 МБ, загружается только по кнопкеМашина в цифрах
Цифры дал расчёт модели, а не справочник, и они сходятся с тем, что известно о машинах XVIII века.
- 10,7
- ходов поршня в минуту
- 1,86 м
- ход поршня
- 5 кВт
- индикаторная мощность
- 60 л
- воды из шахты за ход с глубины 39,6 м
- 0,66 кг
- пара за ход
- 0,5 %
- КПД: от тепла угля до поднятой из шахты воды
Что посчитано
Один расчёт цикла задаёт и движение деталей в 3D, и воду, пар и огонь. Анимация не нарисована вручную: её проигрывает расчёт.
Пар
Пар из котла заполняет цилиндр, конденсируется на струе холодной воды и на стенках. Тёплые стенки снова испаряют воду — поэтому разрежение не бывает полным, как и у настоящих машин.
Вода
Струя бьёт от напора бака и разрежения, насосы подают объём поршня за ход, переливы и лотки считаются по формулам гидравлики. Трубы за кранами опорожняются между ходами, а по стоку пробегает волна.
Как это сделано
Физическая модель
Цикл машины просчитывается до установившегося режима: давления, температуры, положения клапанов, расходы и уровни в каждый кадр.
Сцена в Blender
Геометрия по классическому чертежу A–R, ключи анимации — из расчёта. Каждое тело разрезается плоскостью для вида в разрезе.
Godot
Шейдеры воды, пара и огня берут расходы и плотности из расчёта, частицы рождаются по истории расходов — поэтому верны при любой скорости и перемотке.
Браузер
Одна веб-сборка без установки. Панель рядом с моделью показывает расчёт в текущий момент.
Что показано условно
- Настоящий пар прозрачен. В цилиндре он показан дымкой по плотности, а клубы снаружи — это облака конденсата.
- Насос поднимает воду с глубины 39,6 м, а ствол шахты укорочен до восьми метров: штольня и зумпф, где собирается вода, показаны сразу под ним.
- Размеры взяты по типичной машине 1720-х годов: цилиндр 21 дюйм, ход 6 футов.
Машины
- 1712
Атмосферная машина Ньюкомена
Откачивала воду из шахт: пар поднимал поршень, холодная струя превращала его в воду, и атмосфера толкала поршень вниз. Первая практичная паровая машина с поршнем.
Нужна модель машины или процесса?
Расскажите, что хотите показать: механизм, производство или физический процесс. Обсудим, как собрать интерактивную модель с расчётом и встроить её в сайт или обучение.