1. Предмет гідравліки і короткі зведення про її розвиток

Поряд з теоретичною механікою – наукою, що вивчає закони рівноваги і рух твердих тіл, чи механікою твердого тіла, існує наука, що вивчає закони рівноваги і рух рідин і вплив їх із твердими тілами, яку можна назвати механікою рідкого тіла, чи механікою рідини (гідромеханікою). За аналогією з теоретичною механікою, що складається з трьох розділів – статики, кінематики і динаміки, цю науку розділяють на статику рідини (гідростатику), кінематику і динаміку рідини (гідродинаміку).

Історично склалося так, що розвиток науки про механізм рідини йшов по двох напрямках – строго теоретичному, з використанням великого і порівняно складного математичного апарата, і прикладному, емпіричному, експериментальному, що наближається до інженерного. Перший напрямок привів до створення теоретичної гідромеханіки, чи просто гідромеханіки, другий – до створення технічної (прикладний) механіки рідини, чи гідравліки. В даний час можна вважати, що завдяки взаємному проникненню методів цих двох напрямків розходження між ними, у рамках однієї науки – механіки рідини, поступово зникає.

Якщо спочатку під терміном “гідравліка” визначали науку, що вивчає фізичні закони, що відносяться до води (“гідро” – по-грецькі “вода”), то тепер у цей термін вкладають більш широкий зміст: об'єктом вивчення в гідравліці є будь-як рідина.

І так, гідравліка – це прикладна технічна наука, що вивчає закони рівноваги і руху рідин, а також методи застосування цих законів у різних областях інженерної практики.

Перші фактичні знання по гідравліці і досвід практичного застосування їх були ще в древніх народів Єгипту, Китаю, Ассирії, Греції й ін. Про це свідчить будівництво водопідйомних коліс, кораблів, каналів, гребель, акведуків для водопостачання і т.п. Залишки древніх гідротехнічних споруджень у ряді країн збереглися до наших днів. Усе це сприяло нагромадженню практичних представлень про рух і рівновагу рідких тіл.

Першою науковою працею в області гідравліки (250 р. до н.е.) вважають трактат давньогрецького вченого-механіка Архімеда “Про тіла, що плавають,”, у якому визначені сили тиску рідини на поверхню зануреного в неї тіла. Після Архімеда протягом майже 1700 років гідравліка не підучила подальшого розвитку.

Новий етап у розвитку гідравліки наступив лише в епоху Відродження. У ХV столітті знаменитий італійський вчений Леонардо да Вінчі написав дослідження “Про рух і вимір води” (яке, щоправда, побачило світло тільки в XX столітті). Голландський учений С.Стевін у 1585 р. сформулював закони тиску рідини на дно і стінки судини. Італійському вченому Г.Галілею належать роботи в області рівноваги і руху тіл у рідині (1612 р.). Італійський фізик Э.Торрічеллі в 1643 р. сформулював закон витікання рідин через отвори. Французькому ученому В.Паскалю належить закон про передачу тиску усередині рідини (1650 р.). Англійському великому фізику І.Ньютонові – гіпотеза про внутрішнє тертя в рідині (1686 р.) і роботи про опір тіл при русі в рідині.

Як самостійна наука гідравліка сформувалася в ХVІІІ столітті, після робіт, виконаних у Російській Академії наук М.В.Ломоносовим, Д.Бернуллі і Л.Ейлером. У своїх роботах “Міркування про твердість і рідину тіла”, “Про вільний рух повітря, у рудниках приміченому”, “Спроба теорії пружної сили повітря” розробкою і виготовленням приладів для виміру напрямку і швидкості вітру М.В.Ломоносов заклав основи гідравліки як прикладної науки. Д.Бернуллі в праці “Гідродинаміка” (1738 р.) одержав основне рівняння гідродинаміки, що зв'язує тиск, швидкість руху і глибину. Л.Ейлер у творі “Загальні принципи руху рідини” (1755 р.) вивів диференціальні рівняння рівноваги і руху рідин.

Значний розвиток гідравліка одержала у другій половині ХVШ століття, у XIX і особливо в ХХ столітті. Великий внесок у рішення багатьох теоретичних і практичних задач механіки рідини внесли як іноземці, так і росіяни, а потім і радянські вчені, дослідники й інженери: А.Шезі, Г.Проні, Ж.Пуазейль, А.Дарсі, Ю.Вейсбах, Блазіус. Ж.Буссінек (визначення і розрахунок гідравлічних опорів, втрат напору у відкритих руслах, каналах і трубах); Дж.Вентурі, Я.Борда, В.Вейсбах, А.Базен (витікання рідини через отвори, насадки і водозливи); Л.Навье, Дж.Стокс (кінематична теорія руху грузлої рідини); У.Фруд, О.Рейнольдс (критерії гідродинамічної подоби при плині рідини); А.Піто, Дж.Вентури, Л.Прандтль (прилади для виміру витрат і тисків рідини); Громека І.С. (вихровий, гвинтовий рух рідини, теорія капілярності, хвильові явища в рідині); Петров Н.П., Лейбензон Л.С. (гідродинамічна теорія змащення); Н.Є.Жуковський, Л.С.Лейбензон (теорія гідравлічного удару); Н.Є.Жуковський, Н.Н.Павловський, Л.С.Лейбен-зон, С.А.Христианович (рух ґрунтових вод, рух газорідинних сумішей, теорія фільтрації); Д.И.Менделєєв, Л.Прандтль, Л.Г.Лойцянський, Т.Кишеня, С.А.Чаплигін, А.Н.Крилов, А.В.Колмогоров, М.А.Лаврентьєв (теорія прикордонного шару, дослідження турбулентності руху, теорія струменів у рідині, рух твердого тіла в рідині, теорія плавучості і стійкості).

Інженера-механіка по устаткуванню цікавить, в основному, додатки гідравліки в області машинобудування, тобто застосування рідини в гідравлічних приводах машин.

Гідравлічний привід знайшов застосування у всіляких областях техніки – у верстатобудуванні, у пресобудуванні, у літальних апаратах (авіація і космонавтика), у суднових установках, у мобільних машинах (будівельно-дорожніх, сільськогосподарських, автомобілях), у гірській техніці, у будівництві, у металургії.