Сад и огород → «Родник течет вверх». Как сделать гидравлическую установку для подъема воды
И снова предлагаю вашему вниманию полезную статью из журнала «Мастер на все руки» — «Родник течет вверх», в которой показан принцип работы гидравлической установки, в которой для подъема воды используется сам источник воды.
Ничем не примечательная внешне водонапорная башня, от нее — сеть водопровода к расположенным вокруг домикам и животноводческим постройкам. Однако, подойдя ближе, вы не услышите привычного шума работы водяного насоса — его здесь нет! И хотя родниковый источник расположен значительно ниже уровня верхней емкости башни, вода постоянно, лишь с короткими передышками, поднимается вверх! Уж не чудо ли? Нет, просто горьковскому умельцу, слесарю-сборщику Л.Черепкову удалось изобрести и проверить на деле оригинальную гидравлическую установку, в которой для подъема воды используется. энергия самого источника. Предлагаем нашим читателям познакомиться с принципом ее работы и устройством.
Обычно электронасос подает воду в напорный бак башни, получая для этого электроэнергию от небольшой местной гидроэлектростанции, вырабатывающей ее за счет преобразования энергии речного потока. А нельзя ли обойтись без этого посредника, заставив работать сам источник воды — ручей, родник? Оказывается, можно с помощью несложной гидравлической установки, действующей по принципу своеобразного «коромысла»: слив определенного количества воды обеспечивает подъем части ее на некоторую высоту над источником.
Схема безмоторного автоматического водоподъемника изображена на рисунке 1. Его основные части: водонапорный бак, колодец источника, напорный и воздушный герметичные баки с клапанными механизмами и соединительные трубы.
Вода от родника заполняет колодец. Как только ее уровень достигнет выходного отверстия соединительной трубы 9, она начинает поступать в напорный бак. Когда тот заполнится, уровень в колодце поднимется до обреза трубы 8 и вода станет поступать в воздушный бак. Давление сжимаемого там воздуха по трубе 2 передается в напорный бак, и оттуда вода будет «выжиматься» в водонапорный бак. Обратному перетеканию воды из напорного бака в колодец будет препятствовать закрывшийся обратный клапан А.
Подача воды в водонапорный бак будет продолжаться до тех пор, пока воздушный не заполнится водой. При этом сработает его клапанный механизм и вода уйдет в сливное отверстие. Затем рабочий цикл повторяется.
Клапанный механизм воздушного бака (рис. 2) работает следующим образом. Поступающая из колодца по трубе 3 вода, вытесняя воздух в напорный бак, заполняет воздушный бак. Поднявшись в нем до верхнего уровня цилиндра 11, вода поднимет поплавок 10, который закроет клапан 13, преграждая доступ воды в стакан поплавка 2. Попасть в него она теперь сможет лишь через верхний срез стакана — когда весь воздух будет вытеснен в напорный бак. При заполнении стакана поплавок своими рычагами откроет воздушный и сливной клапаны, сообщая напорный бак с атмосферой, а воздушный — со сливным патрубком 14. Клапаны останутся открытыми до тех пор, пока бак не опорожнится. И только когда вода через небольшое отверстие 12 вытечет из цилиндра 11, поплавок 10 откроет своим рычагом сливной клапан 13 стакана. Поплавок 2 опустится, закроет клапаны 8 и 15 — бак снова готов к работе.
Производительность такого водоподъемника зависит от дебита источника, высоты подъема воды, диаметра труб. Действующая установка при перепаде воды N,=8,2 м и напоре Н2=7 м имеет производительность 21 312 л воды в сутки. Один цикл зарядки баков занимает 15 минут и подает в водонапорную баш-222 л, сливая из воздушного 507 л.—ЧК)
Рис. 2. Клапанный механизм воздушного бака:
1 — стакан, 2 — поплавок, 3 — напорная труба, 4 — воздушная труба, 5, 6, 7 — рычаги поплавка, 8 — воздушный клапан, 9 — рычаг, 10 — поплавок, 11 — цилиндр, 12 —перепускное отверстие, 13 — клапан, 14 — сливной патрубок, 15 — сливной клапан.
Установка проста по конструкции и может быть изготовлена из доступных материалов в небольших механических мастерских. Надежность, безотказность в работе и автономность позволяют эксплуатировать такой водоподъемник вдали от линий электропередачи, использовать для создания искусственных водоемов, систем орошения, других хозяйственных нужд. Благодаря автоматическому режиму система может длительное время работать без присмотра человека.
На схеме изображен лишь один вариант такой установки, действующей по принципу гидрокомпрессора. Для получения большего напора систему можно сделать двухступенчатой: с последовательным подъемом воды в двух напорных баках. Отсутствие гидравлической связи между воздушным и напорным баком позволяет установке работать на двух источниках воды, когда, например, чистый родник имеет небольшую производительность, а протекающий рядом стремительный горный ручей непригоден для питья. Тогда ключевая вода может поступать только в напорный бак, а из ручья — в воздушный, создавая необходимый напор в системе.
Источник
Система перекачки воды без электричества и топлива
Даже не знаю как начать.
Все мы учились в школе, все имеем хотя бы не глубокие познания в физике. Особенно я бы сказал, эти знания у автомобилистов. Когда они через шланг сливают бензин из бака. Бак находится выше, ну скажем канистры и не важно, как высоко поднят перегнутый шланг. Бензин будет течь, пока не закончится, или пока шланг не оторвется от зеркала топлива. А теперь представьте себе ситуацию, вам требуется поднять жидкость, скажем воду на 1, 2, 5 метров выше уровня водоема, из которого происходит забор. Усложним ситуацию, у вас нет электронасоса и электричества, даже нет бензина, для применения других вариантов перекачки воды.
Автор, проект которого я предлагаю вашему вниманию, утверждает, что можно. Мало того, он прилагает видео, которое подтверждает его слова. Лично мое мнение, допускаю, что это очередной фокус как с вечными двигателями на постоянных магнитах, или светящаяся лампа, когда к ней подносишь магнит, но автор настойчив и его доводы похожи на правду. Проверить правдивость его утверждений может каждый, установка не сложная и не затратная. И так начнем вникать.
Автор утверждает, проект рабочий, чем длиннее водопровод, тем больше вес воды в системе, тем увереннее происходит циркуляция. Мы используем эту систему для перекачки воды из реки или в пруда. Это такая небольшая идея, которую каждый может попробовать у себя дома.
И все-таки меня терзают сомнения, не верится, что вот так запросто сломан закон физики. Если бы это было так просто, то человечество имело нескончаемую энергию, которой пока нет. Скорее всего, в озере на конце трубы насос, он и толкает воду, или приоткрыт верхний кран и вода просто вытекает под действием гравитации.
А вдруг я не прав? Теоретически большой вес сливающейся воды, проходя по трубопроводу, создает внушительное разряжение в резервуаре, в бочке, которое вполне, теоритически, может на коротком участке трубы засосать жидкость.
Короче говоря, каждый желающий может попробовать повторить этот проект и попытаться обмануть закон Архимеда.
А есть проверенный способ подъема воды на высоту. Правда, не везде возможно его применить. Чтобы установка заработала, необходимо соблюсти ряд требований. И на первом месте необходим перепад ландшафта не менее 400 мм. Это может быть небольшая речушка с порогами, запруда, родник.
Вода с высоты 1000 мм поднята на 4000 мм и льется равномерной струйкой. Прекрасный девайс, но есть ложка дегтя, из поданного объема воды, перекачивается всего от 50% до 15%, в зависимости от высоты подъема. Его нельзя использовать в водоемах со стоячей водой.
Источник
Челябинские ученые придумали, как качать воду в гору с помощью маятника и гидроудара
Насос для дачных и фермерских хозяйств требует немалых затрат электроэнергии, и полив влетает в копеечку. Оказывается, если пораскинуть мозгами, эта задача вполне решаема. Челябинские ученые поставили на службу поливному земледелию… маятник.
Используя силу текучей воды, гравитации и инерции, он может работать в качестве движителя в самых разных сферах АПК. Как научить маятник стать «тяговой силой» агропрома? Об этом — наш разговор с автором ноу-хау, старшим преподавателем ЮУрГАУ Вадимом Бакуниным.
— Как родилась идея создать маятниковый двигатель?
— Изначально она принадлежит сербскому изобретателю Велько Милковичу. Он изобрел двойной маятник, который приводит в движение насос, кузнечный пресс, ударный инструмент… Суть ноу-хау в том, что качающийся маятник воздействует на свою ось качания с переменной нагрузкой. Она качает кулису и совершает полезную работу. Причем по сравнению с простым архимедовым рычагом при тех же габаритах импульс силы увеличивается в несколько раз!
Взяв за основу эту идею, мы разработали алгоритм расчета оптимальных параметров маятникового мотора. Наша математическая модель позволяет создать конструкцию, работающую с максимальным КПД. Мы, например, смоделировали работу такого маятника в качестве привода для насоса, и результаты обнадеживают. Постоянный магнит создает поле, меняющее полюсность подкачивающего устройства насоса.
— А будет ли продолжение?
— Мы по схожему принципу придумали так называемый насос на приводе с дебалансным ротором, который может стать хорошим помощником для наших овощеводов. Это тоже маятник, только вращательного типа. На это изобретение получен патент. Впрочем, при этом можно использовать и альтернативные источники энергии, когда колесо приводит в движение сила ветра или падающей воды. А если изготовить колесо в виде ковшовой турбины, то и при отключении электродвигателя насос будет качать воду за счет так называемой гидравлической обратной связи. Как результат, бесперебойный полив и солидная экономия электричества.
— Такой принцип можно использовать в самых разных сферах?
— Инерционный движитель, к примеру, есть резон использовать на автотранспорте. В свое время Велько Милкович сконструировал самоходную повозку, которая едет за счет работы маятника! И никаких выхлопов, загрязнения окружающей среды! Этой идеей заинтересовался профессор ЮУрГАУ Геннадий Круглов, он предложил по этому принципу сконструировать экологичный автодвигатель совершенно нового типа, лишенный минусов бензиновых моторов.
— Возможно ли применить ваши ноу-хау в плотинах, для полива сельхозкультур?
— Для этого мы разработали так называемый гидравлический таран, который работает как бы сам по себе, энергоподпиткой является сама текущая вода. В основе его конструкции лежит принцип гидроудара, открытый еще в конце ХVIII века изобретателем воздушного шара Жаком-Этьенном Монгольфье. Если жидкость резко остановить, то возникнет скачок давления, это может привести к поломкам в трубах. Но этот эффект может приносить и немалую пользу. В 1968 году советский физик В. Овсепян доработал алгоритм расчета гидротарана, но не учитывал инерционность ударного клапана.
Мною был придуман способ поддержания максимально возможной производительности гидротарана при переменном входном напоре. Это дает возможность не перенастраивать гидротаран потребителю, а сразу использовать на любом перепаде воды. Гидравлический таран преобразует ударное давление в постоянное, обеспечивая оросительные системы водой. Для этого даже не нужна подкачка электромотором, вода сама себя качает!
Вода в гору потечет!
— Можно ли применить гидроудар, если плотины и уклона нет?
— Во дворце царя Кноссоса на Крите обнаружили водопроводную систему, которой 4 тысячи лет. По ней вода поднималась без насоса из долины к вершине горы, на которой стоял дворец! Все терракотовые трубы имели коническую форму — суживались на одном конце. Вода впрыскивалась из суженного конца трубы в следующую трубу — нам это известно по пневмозагрузочному соплу. Тем самым в следующей трубе образовывалось пониженное давление, которое импульсивно всасывало воду вперед и вверх на гору. Древнеегипетские гидравлики тоже могли поднимать воду без насоса на высокие горные вершины.
— А что можно придумать, если нет потока воды, например, в озере?
— В 2005 году в Испании начали проводить опыты с гидроударом в стоячей воде. Зарубежные ученые используют эффект резонанса в ударной трубе, и уже появились первые разработки резонансного гидротарана. Известно, что, когда солдаты идут в ногу по деревянному мосту, есть опасность, что он может рухнуть, поскольку энергия их шагов входит в резонанс со структурой материала — поэтому офицер командует «идти вразброд». Но эту разрушительную энергию можно превратить в полезную работу, заставить, например, качать воду из пруда. Но я планирую пойти дальше — использовать этот принцип и для создания подводного гидротарана. Одно из предложений — с его помощью откачивать воду из получивших пробоину кораблей.
Мальстрим из ручейка
— Есть ли у вас изобретения, так сказать, на стыке этих ноу-хау?
— Мы получили патент на преобразователь напора воды в системе турбина — насос. Он, как и гидротаран, преобразовывает меньший напор в больший, но с более высоким КПД за счет оптимальных конструкций составляющих. Высокоскоростная турбина в паре с низкоскоростным насосом способны подавать воду под высоким давлением на высоту большую, чем ее уровень на входе плотины! Мы убираем лишние детали — генератор и электродвигатель, и преобразователь напора качает воду без всяких затрат, только за счет энергии воды. На выходе — весомая экономия, что для аграриев очень важно.
— А если вместо жидкости газ? Например, в колесах авто…
— Физические законы работают и для жидкости, и для газа. К примеру, в составе творческой бригады ученых ЮУрГАУ, возглавляемой кандидатом технических наук Ириной Старуновой, я делал расчет опрокидывающего момента и автоматической перекачки газа в колесах трактора для придания ему устойчивости даже при подъеме в гору. Чтобы он не опрокинулся на склоне, нужно уменьшить давление в передних колесах и перекачать часть газа в задние. Мы составили математическую модель движения в этих условиях и справились с этой задачей. А главное, модернизация может предотвратить аварии, спасти жизнь и здоровье людей.
— Какие еще подобные ноу-хау у вас в активе?
— Мы запатентовали нашу разработку по сочетанию гидротарана и сифона, так сказать, в одном флаконе. Гидротаран работает на перепаде уровней воды, а как сделать так, чтобы не прокладывать трубу сквозь тело плотины? Мы нашли решение — перекинули через нее трубу-сифон. Для его запуска на входе специальным устройством создается начальное избыточное давление, а затем вода идет самотеком.
— Создается впечатление, что вечный двигатель уже на подходе…
— Мы не изобретаем perpetuum mobile, а используем законы физики — гравитацию, круговорот воды в природе… Правда, стремимся повысить КПД, что вполне реально. К примеру, недавно украинский изобретатель Андрей Ермола сконструировал генератор, работающий на силе тяжести груза и эффекта волчка Софьи Ковалевской (она составила уравнение его движения). При воздействии на ось волчок словно теряет ориентацию — начинает «танцевать кругами». Это явление, названное эксцентриситетом, происходит из-за нарушения баланса. Андрей Ермола утверждает, что «ручка волчка» в таких условиях сама поднимается вверх, совершая работу. На первый взгляд, это невозможно, поскольку противоречит нашим представлениям о сохранении энергии. Ведь такое может произойти, если вечный двигатель все же существует!
— Как можно это объяснить? И использовать на пользу человечеству…
— На мой взгляд, это связано с эффектом резонанса. Такое может быть, если система не закрытая, а как‑то связана с гравитацией, воздействием резонанса. Если это так, то в будущем возможно создать насосы и кузнечные прессы, которые станут работать сами по себе! Хотелось бы провести исследования, составить математическую модель этого явления. Я верю: когда‑нибудь мы сможем подчинить, казалось бы, необъяснимые силы природы, поставить их на службу человеку.
Источник
