Ктесибий Алекснадрийский (285 – 222 годы до н.э.) был первым ученым, открывшим свойства ветра и силу пневматики. Именно эти открытия легли в основу его многочисленных изобретений. Ктесибий родился в Александрии, его отец был парикмахером. Наделенный инженерным талантом, он приобрел большую известность благодаря своим механическим приспособлениям. Его утраченная работа «О пневматике» принесла ему звания отца науки, впервые описав свойства сжатого воздуха для использования в насосах и даже пушках.
Предположительно, Ктесебий был первым смотрителем Александрийского музея. К сожалению, о его жизни и работе известно очень немного. Ктесибий изобрел толкающий водяной насос, который, по описанию римского архитектора Витрувия (I в. до н. э.), способен был «выбрасывать при помощи воздушного давления воду по трубе вверх».
Водометная машина Ктесибия имела все основные конструктивные элементы современного пожарного насоса ручного действия.
Римский насос конструкции Ктесибия, наден около Мадрида, Испания
Наиболее ясное описание пожарной машины Ктесибия содержится в трактате его ученика Герона Александрийского «Опыты с воздухом». Герону приписывается очень важное усовершенствование, благодаря которому пожарная труба стала приносить действительную пользу при тушении пожаров — изобретение поворотной трубы (шейки).
Описание Витрувия:
«Теперь необходимо объяснить машину Ктесебия, которая поднимает воду на высоту. Она сделана из меди, и в основании у нее два ведра друг около друга, оснащенные трубами в форме вилки, которые встречаются в резервуаре в середине. В резервуаре клапаны, хорошо подогнанные к диаметром труб, которые, закрывая отверстия, предотвращают возвращение жидкости, поданной в емкость давлением воздуха. Ведра снабжены клапанами по отверстиям в их основаниях. Поршни круглые и гладкие, хорошо смазанные, прикреплены к ведрам и двигаются с помощью рычагов, установленных сверху».
Устройство насоса Ктесибия
Насос конструкции Ктесибия на пожаре
В дальнейшем изобретение Ктесибия было надолго забыто. Только в 1518 г. в Аугсбурге (Германия) золотых дел мастер Антон Платнер сконструировал пожарный насос ручного действия, подобный машине Ктесибия. Остается невыясненным, было ли это его собственное изобретение или Платнер воспользовался описанием старинных латинских рукописей.
Ян Ван Дер Хейде
Усовершенствование конструкции ручного насоса как надежного механизированного средства тушения пожаров связано с именем Яна ван дер Гейде. Он заменил в насосе неудобную поворотную шейку, через которую изливалась струя воды, длинными, гибкими пожарными рукавами, сшитыми из парусины. При наличии пожарного рукава от насоса можно было подавать воду в огонь на значительное расстояние, тогда как при прежней конструкции получали компактную струю воды длиной лишь не более 10—12 шагов. Свое изобретение Ян ван дер Гейде в 1672 г. показал членам городского управления Амстердама, которые сразу же признали его большое значение в деле борьбы с пожарами. Гейде получил должность брандмейстера города. Изобретатель основал в Амстердаме фабрику пожарных насосов (труб) и настойчиво пропагандировал новый механизм для тушения пожара. Будучи хорошим художником, Ян ван дер Гейде в 1690 г. издал книгу с собственными великолепно выполненными рисунками, наглядно показывающими преимущества пожарных рукавов.
Первые пожарные машины
В 1829 году, первая паровая пожарная машина из когда-либо созданных, была изготовлена в Лондоне Джорджем Брейтуэйтом, знаменитым инженером-гидротехником, которому помогал капитан Джон Эрикссон, великий изобретатель, который был после этого стал знаменитым в США благодаря проектированию броненосца Monitor.
Первая построенная паровая пожарная машина — Лондон, 1829, «Novelty» (Новинка). Конструктор — Джордж Брейтуэйт
Первая паровая пожарная машина называлась «Новинка», весила 2¼ тонны и имела мощность в 10 лошадиных сил. Насосы, 6½ дюймов в диаметре, а также паровые цилиндры, 7½, были двойными и располагались горизонтально, поршни и насос были смонтированы на одной оси. Отработанный пар из цилиндров подавался через питающий бак с помощью двух спиральных труб, таким образом, нагревая воду до ее подачи в котел, который был вертикальным, сужающимся к топочной камере внизу.
Топливо сжигалось по принудительному принципу: подаваясь сверху в котел, оно сгорало в закрытой камере, продукты сгорания проходили от камеры до дымохода по длинной змееевидной трубе, которая проходила ниже уровня воды несколько раз, пока не выходила над воздушной камерой насоса.
Насос подавал 200-250 галлонов воды на высоту до 90 футов. Машина была использована на ряде пожаров в Лондоне и убедительно доказала свое огромное значение, но все усилия конструкторов, направленные на то, чтобы обеспечить ее принятие в противопожарную службу столицы оказались напрасными, поскольку обеспокоенная общественность и компании по страхованию от пожаров были против ее использования. Несмотря на отказ англичан принять новый пожарный агрегат, Брэйтуэйту и его партнеру удалось убедить другие общины в полезности их машины и построить еще несколько.
Машина, привлекшая наибольшее внимания, была построена для короля Пруссии, в 1832 году, для защиты общественных зданий в Берлине. Это была его четвертая машина, которая называлась «Комета». Котел на машине был такого же плана как и на «Новинке», с некоторыми исключениями. Он имел двойные цилиндры и насосы, работающие горизонтально. Паровые цилиндры 12 х 14 и насосы 10½ х 14 работали с частотой от 18 до 25 оборотов в минуту, подавая воду через рукава в количестве от одного до четырех. Пар доводился до давления в 70 фунтов на дюйм в течение 20 минут, и через отверстие диаметров в 1¼ дюйма, пода подавалась на высоту до 115 футов. Машина потребляла три бушеля угля в час. Стоимость машины составляла 1 200 фунтов стерлингов или 6000$.
Четвертая машины Брэйтуэйта – «Comet» (Комета). Построена для короля Пруссии в 1832 году.
Успех машины принес Брейтуэйту много положительных отзывов в Пруссии, но лондонцы не хотели слышать об этих новомодных машинах и пользовались старыми ручными насосами.
Пятая и последняя машина Брейтуэйта была построена в 1833 году, в качестве эксперимента. Котел на машине был выполнен по типу локомотивного.
Через семь лет работы, разочарованный и обескураженный, Брэйтуэйт отказался от своего детища. Еще через семь лет американцы взяли дело в свои руки, и, хотя это и было нелегко, в конце концов убедили мир, что сила пара имеет преимущество перед силой мышц.