Современные насосы: акцент на герметичность
Насос — один из самых древних механизмов, созданных человеком для перекачивания воды. Русское название «насос» взамен иностранного названия «помпа» придумал Михаил Васильевич Ломоносов. Насосы отличаются от других старинных водоподъёмных устройств, например водоподъёмного колеса и нории. Первое представляло собой деревянное колесо с закреплёнными на нём вёдрами, которое крутили люди. А один из видов нории (от арабского слова, означавшего «водокачка») выглядел как движущаяся верёвка или цепь с ковшами. В Древнем Египте уже 3000 лет назад с помощью норий поднимали воду с глубины до 100 метров.
История не сохранила имени изобретателя, поместившего норию в жёлоб и заменившего ковши на диски или шары, которые при движении гнали воду по жёлобу. Так, по сути, был создан первый насос объёмного типа. Кстати, когда человек лопатой гонит воду по канаве, он использует тот же принцип. По крайней мере, с III века до н. э. люди используют для подачи воды так называемый винт Архимеда — винт, помещённый в деревянную трубу. Подобная конструкция используется в современных мясорубках. Скорее всего, Архимед усовершенствовал уже существовавший механизм. Винт Архимеда применялся вплоть до начала ХХ века.
Первый известный поршневой насос был изобретён древнегреческим механиком Ктесибием из Александрии, жившим в III веке до н. э. Изготовленный из бронзы, он имел все основные элементы современного насоса: цилиндр, поршень (плунжер) и клапаны. Такой насос был способен создавать сильную струю воды, поэтому он и его усовершенствованные версии служили в Древней Греции и Риме в первую очередь для тушения пожаров, но не только. Ученик Ктесибия, известный механик и изобретатель Герон Александрийский, в своём трактате писал, что пожарный насос изготавливается подобно колодезным. Насос Ктесибия был слишком совершенен, чтобы быть первым механизмом подобного рода, тем более что объяснение того, почему вода следует за поршнем — «природа не терпит пустоты», — встречается ещё у Аристотеля, жившего в 384—322 годах до н. э. Но сведения о более ранних конструкциях до нас не дошли.
В Средние века и Новое время поршневые насосы широко применялись в горнорудных производствах для откачки воды из шахт.
Несмотря на то, что насосы с вращательным движением элементов способны развивать мощность на треть больше, чем с возвратно-поступательным, они долгое время не разрабатывались. Лишь в XV веке у Леонардо да Винчи возникла идея центробежного насоса, в котором вода при взаимодействии с вращающимися лопастями движется от центра к краям. В 1558 году несколько конструкций насосов описал в своей книге итальянский военный инженер и механик Агостино Рамелли. Две из них применяются и поныне. Но первую работающую конструкцию роторного насоса (с вращающимися зубчатыми колёсами) в начале XVII века создал ректор иезуитского колледжа в Лотарингии Иоганн Лейрехон, а центробежного насоса — в 1689 году французский физик Дени Папен. Насос Папена состоял из двухлопастного колеса, вращающегося в кожухе. О большом интересе учёных к этой проблеме в то время говорит то, что обоснованием теории центробежных машин занимался знаменитый математик Леонард Эйлер.
Однако отсутствие мощных и быстрых двигателей делало подобные насосы неконкурентоспособными и в целом тормозило развитие этого вида техники. Кстати, первые реально используемые паровые машины в XVIII веке были созданы именно для приведения в движение насосов для откачки воды из угольных и рудных шахт. Первую паровую машину для привода поршневого насоса создал в 1705—1712 годах английский изобретатель Томас Ньюкомен.