Gidravlikaning o‘rganish sohasi va tarixi

GIDRAVLIKANING O‘RGANISH SOHASI VA TARIXI
Suyuqlik qonunlarini ikkita fan o’rganadi: ulardan birinchisi nazariy gidromexanika bo’lib, suyuqlik muvozanati va harakati qonunlarini aniq matematikaga asoslanib, ularni differentsial tenglamalar bilan ifodalash va uni yechishga asoslangandir. Ulardan ikkinchisi gidravlika bo’lib, u gidromexanikaning qonunlarini amaliy jihatdan o’rganib, uni texnikaning har xil sohalariga tadbiq etish bilan shug’ullanadi. Gidravlika o’z xulosalarini suyuqlik harakatining soddalashtirilgan sxemalarini qarash asosida chiqaradi va, odatda nazariy tenglamalarga empirik koeffitsientlar kiritib, ularni tajribalar o’tkazish yo’li bilan aniqlaydi. SHuningdek, gidravlika oqimning kesim bo’yicha o’rtacha tezligi va bosimning harakat davomida yo’lning biror nuqtasidan ikkinchi nuqtasiga o’tganda qanday o’zgarib borishini tekshirish bilan qanoatlanadi. Keyinchalik gidravlika bilan gidromexanika fani o’zaro yaqinlashib, bir-birini to’ldiruvchi fanga aylandi. Bu narsa asrimiz boshida ijod etgan olim L. Prandtlning nomi bilan bog’liqdir. Gidravlikaning tadbiqi sifatida gidromashinalar, gidroyuritmalar, gidroyuritmalar bo’limi bo’lib, u suyuqliklarda kuchlarning tarqalishi va uning harakat davomida o’zgarib borish qonunlarini har xil qurilmalar va mashinalarni hisoblash hamda loyihalashga tadbiq etish bilan shug’ullanadi. Gidravlika shuningdek, gidrotexnika, irrigatsiya, suv ta’minoti va kanalizatsiya, neft mexanikasi, kimyoviy ishlab chiqarish jarayonlari va mashinalari kabi bir qancha fanlarning asosi hisoblanadi. Gidravlika va gidromashinalar fani asosan ikki bo’limga bo’lib o’rganiladi, ya’ni gidravlika qismida tomchisimon suyuqliklarning siqilmaydigan muvozanat holati va harakat qonunlari o’rganiladi; gidromashinalar qismida-gidravlik mashinalar tuzilishi, ishlashi, asosiy tavsiflari va hisob tenglamalari hamda ularni loyihalash va ishlatishning asosiy qonunlari o’rganiladi. Bu fan talabalarga suyuqliklarni saqlashda, saqlagichlarni loyihalash va ishlatish, hamda ularni tashishda va quvurlar orqali jo’natishda, rezervuar va quvurlarni hisoblash va loyihalash, hamda nasos stantsiyalarini, kompressor stantsiyalarini loyihalash va ishlatishni o’rgatadi. 1.2. Gidravlikaning qisqacha tarixi. Suv inson hayotida doimo katta rolь o’ynab kelgan. Inson paydo bo’libdiki, daryo va ko’llardan uzatish tarmoqlari sifatida, qadimda esa suvni har xil maqsadlar uchun ishlatishgan. Bir necha ming yil avval O’rta Osiyo, Xitoy, Misr, Vavilon, Rim va Gretsiyada ancha katta bo’lgan gidrotexnik inshootlar qurishgan. SHu paytlarda katta-katta kemalar, ko’priklar qurishgan. Ularni qoldiqlari shu kungacha yetib kelgan. Ishlab chiqarish kuchlarini rivojlanishi bilan dalalarni suv bilan sun’iy sug’orish ishlari kengaya bordi, suv ta’minoti hamda suvdan energiya manbalari sifatida foydalanila bordi. O’rta Osiyoda ming yillar oldin qurilgan injener inshootlari shu kungacha yetib kelgan. Masalan: Ashxoboddagi va SHohruddagi sug’orish inshootlari shular jumlasidandir. Bizgacha yetib kelgan, gidravlikaga aloqador ilmiy ishlardan birinchisi Arximedning "Suzib yuruvchi jismlar haqida" asaridir. Suyuqlik qonunlarining ochilishi eramizning XVI - XVII asrlaridan boshlandi. Bularga Leonardo da Vinchining suyuqliklarning o’zandagi va Quvurdagi harakati, jismlarning suzib yurishi va boshqalarga bog’liq ishlari, S.Stivenning idish tubiga va devorlariga ta’sir qiluvchi bosim kuchi, G.Galileyning jismlarning suyuqlikdagi harakati va muvozanati haqidagi ishlari, Ye.Torichellining suyuqliklarning kichik teshikdan oqib ketishi, B.Paskalning bosimning suyuqlik orqali uzatilishi to’g’risidagi, I.Nьyutonning suyuqliklardagi ichki qarshiliklar qonuni boshqa ishlar kiradi. Keyinchalik suyuqliklarning muvozanat va harakat qonunlari ikki yo’nalish bo’yicha taraqqiy qila boshladi. Bulardan biri tajribalarga asoslangan gidravlika bo’lsa, ikkinchisi nazariy mexanikaning mustaqil bo’limi sifatida taraqqiy qila boshlagan nazariy gidromexanika edi. Nazariy gidromexanika aniq matematikaga asoslangan bo’lib, suyuqlik qonunlarini differentsial tenglamalar bilan ifodalash va ularni yechishga asoslanadi. Bu nazariy bilimlarning taraqqiy qilishiga XVII-XVIII asrlarda yashagan buyuk matematik mexanik olimlar L.Eyler, D.Bernulli, M.Lomonosov, Lagranjlarning ilmiy asarlari asos bo’ldi. XVIII-XIX asrlarda SHezi, Darsh, Bussinesk, Veysbax va boshqa olimlarning ishlari hozirgi zamonda gidravlika deb ataluvchi amaliy fanning asosi bo’ldi. Gidravlikanning taraqqiyotida rus olimlarining ham muhim hissasi bor. Ulardan Bernulli, L.Eyler, Rossiyada yashab ijod etganlar. N.P.Petrovning gidrodinamik sirpanish nazariyasi, N.E.Jukovskiyning gidromexanikadagi muhim ishlari va Quvurlardagi zarba nazariyasi, V.G.SHuxovning neft quvurlarini hisoblash bo’yicha ishlari, A.N.Krilovning kemalar nazariyasi, N.N.Pavlovskiyning suyuqliklarning filьtratsiya nazariyasi, L.S. Leybenzonning yer osti gidromexanikasi va boshqa ishlari dunyo faniga qo’shgan buyuk hissa bo’lib hisoblanadi. Hozirgi zamon sanoati va texnikasida o’zbek olimi X.A.Raxmatulin asos solgan ko’p fazali muhitlar gidromexanikasi muhim ahamiyatga ega. Insoniyat tarixida suyuqlik harakatini mexanik harakatga aylantirib beruvchi birinchi qurilma charxpalak bo’lib, uning O’rta Osiyo, Xindiston, Xitoy va Misrda bundan 3000 yillar avval sug’orish ishlarida va tegirmonlarda qo’llanganligi ma’lum. Birinchi nasos-porshenli nasos bo’lib, inson yoki xayvon kuchi bilan harakatga keltirilgan. Bu mashinalar Rossiyada qadimdan ma’lum edi. M.V.Lomonosov o’z asarlarida chuqur shaxtalardan suvni tortib olishda foydalanish maqsadida nasoslarning tuzilishi va konstruktsiyalarini keltirgan. U bir qancha qurilmalarni charxpalak yordamida harakatga keltirish usullari ustida ishladi va amalga joriy etdi. Keyinchalik (1765 y.) I.I. Polzunov tomonidan kashf qilingan bug’ mashinasi porshenli nasoslarni harakatga keltirish uchun keng qo’llanila boshlandi. L.Eyler (1707-1783yy.) o’zining mashhur parrakli gidromashinalar nazariyasini yaratdi va parrakli gidromashinalarning ishini xarakterlovchi muhim munosabatlarni hosil qildi. Bu munosabatlar, 1835 y. A.A.Sablukov markazdan qochma nasosni kashf etgandan keyin, gidravlik trubinalar va markazdan qochma nasoslarni loyihalashda qo’llanila boshladi. V.G.SHuxov neftni chuqur quduqlardan chiqarib olish uchun porshenli nasoslarning bir qancha konstruktsiyalarini ishlab chiqdi. N.E.Jukovskiy va S.A.CHapliginlar qanotlarning suyuqlikdagi harakati nazariyasini yaratidilar. Bu nazariya keyinchalik parraklarni va yo’naltiruvchi qurilmalarni loyihalashda asos bo’lib xizmat qildi, turbina va nasoslar tuzilishidagi muhim taraqqiyotlarga yo’l ochib berdi. I.I.Kukolevskiyning dinamik o’xshashlik qonunlarini markazdan qochma nasoslarni loyihalashda qo’llashi nasoslar qurilishi bo’yicha laboratoriya tajribalarini ilmiy asosga qo’ydi. Gidromashinalar kabi gidrouzatmalarning ham ayrim qismlari qadim zamonlardan beri qo’llanilib kelingan, lekin ularning hozirgi zamon tushunchasida (ya’ni bir necha qurilmalar kompleksda) qo’llanishi yaqin vaqtlarda boshlandi.1888 yil Rossiyada metallurgiya zavodi injenerlari gidrouzatmalardan foydalanganliklari ma’lum. 1907 yildan boshlab dengiz flotida gidrouzatmalar (gidrotransformator va gidromuftalar) qo’llanila boshladi. 1.3. Suyuqliklar to‘g‘risida asosiy tushunchalar. Juda kichik miqdordagi kuchlar ta’sirida o’z shaklini o’zgartiruvchi fizik jismlar suyuqliklar deb ataladi. Ular qattiq jismlardan o’z zarrachalarining juda harakatchanligi bilan ajralib turadi va oquvchan-lik hususiyatiga ega bo’ladi. SHuning uchun ular qaysi idishga quyilsa, o’shaning shaklini oladi. Gidravlikada suyuqliklar ikki gruppaga: tomchilanuvchi (kapelьnie) suyuqliklarga va gazsimon suyuqliklarga ajraladi. Suyuqlik deganda tom-chilanuvchi suyuqlikni tushunishga odatlanilgan bo’lib, ular suv, spirt, neftь, simob, turli moylar va tabiatda hamda texnikada uchrab turuvchi boshqa har xil suyuqliklardir. Tomchilanuvchi suyuqliklar bir qancha xususiyatlarga ega: 1) hajmi bosim ta’sirida juda kam o’zgaradi va siqilishga qarshiligi juda katta; 2) harorat o’zgarishi bilan hajmi oz miqdorda o’zgaradi; 3) cho’zuvchi kuchlarga deyarli qarshilik ko’rsatmaydi; 4) sirtida molekulalararo o’zaro qovushoqlik kuchi yuzaga keladi va u sirt taranglik kuchini vujudga keltiradi. Tomchilanuvchi suyuqliklarning boshqa xususiyatlari to’g’risida keyinchalik yana to’xtalib o’tamiz. Gazlar tomchilanuvchi suyuqliklardagiga nisbatan ham tezroq harakatlanuvchi zarrachalardan tashkil topgan bo’lib, ular bosim va tem-peratura ta’sirida o’z hajmini tez o’zgartiradi. Ularda cho’zuvchi kuchga qarshilik va qovushoqlik kuchi tomchilanuvchi suyuqliklarga nisbatan juda ham kam. Gazlar bilan gaz dinamikasi, termodinamika va aero-dinamika fanlari shug’ullanadi. Gidravlika kursi asosan tomchilanuvchi suyuqliklar bilan shug’ul-lanadi. SHuning uchun uni bundan buyon to’g’ridan – to’g’ri suyuqlik deb atayveramiz. Suyuqliklar tutash jismlar qatoriga kiradi va muvozanat hamda ha-rakat hollarida doimo qattiq jismlar (suyuqlik solingan idish tubi va devorlari, Quvur va kanallarning devorlari va boshqalar) bilan chega-ralangan bo’ladi. Suyuqliklar gazlar (havo) bilan ham ma’lum chegara bo’yicha ajralishi mumkin. Bu chegara erkin sirt (svobodnaya poverxnostь) deb ataladi. Suyuqliklar siljituvchi kuchlarga sezilarli darajada qarshilik ko’rsatadi va bu qarshilik ichki kuchlar sifatida namoyon bo’ladi. Ularni aniqlash suyuqliklar harakatini tekshirishda muhim ahamiyatga egadir. 1.4. Suyuqlikka ta‘sir etuvchi kuchlar. Odatda suyuqlikka ikki turdagi tashqi kuchlar: sirtqi va massali kuchlar ta’sir qiladi. Masalan, sirtli kuchdan bosim kuchi bo’lib, u suyuqlik hajmi sirtiga qo’yilgan va shu yuzaga proportsionaldir. Massali kuchlar suyuqlikni tashkil qiluvchi har bir zarracha massasiga proportsionaldir. Bu kuchlar qatoriga og’irlik, inertsiya va shunga o’xshaganlar kiradi. Suyuqlik tinch holatda bo’lganda, unda qovushqoqlik kuchi bo’lmaydi. SHu sabali bu holda suyuqlik ideal suyuqlik xususiyatlariga ega bo’ladi va gidrostatika masalalari ideal suyuqlik deb qarab olingan yechimlari katta aniqlikda bo’ladi.