Как с помощью газа поднять воду. Особенности скважины без насосного оборудования. Водяной насос без электричества. Подъем воды поршневым насосом

Секвойи, растущие в Калифорнии, являются одними из самых высоких деревьев в мире. Они достигают в высоту 110 метров. Возраст некоторых деревьев составляет 2000-3000 лет! Трудно передать то неизгладимое впечатление, которое оставляет прогулка среди этих гигантов. Истина сотворения здесь явлена могущественно. Клетки дерева организованы так, чтобы составлять корни, ствол, кору, водяные колонны, ветки и листья. Дерево напоминает гигантскую химическую фабрику. В нем в безупречном порядке происходят чрезвычайно сложные химические процессы.

Поразительно то, что это огромное дерево вырастает из маленького семени весом около 5 грамм. Только подумайте: вся информация о развитии и организации этих гигантов заложена в их ДНК, в крошечном круглом семени. Семя выполняет все “указания”, находящиеся в его ДНК, и превращается в гигантскую структуру, ни с чем не сравнимую по внешнему виду и размерам, содержащую 2500 тонн древесины. Потрясающе, не так ли?

Гигантская секвойя “Генерал Шерман”.
Ее высота равна 83,8 м, а периметр ствола у основания составляет 34,9 м. Возраст дерева насчитывает 2500 лет. Это дерево считается самым большим живым организмом на Земле. Его вес вместе с корневой системой составляет 2500 т. Объем дерева – 17000 кубометров, что в 10 раз больше, чем объем голубого кита.

В Писании сказано: «Бог высок могуществом Своим, и кто такой, как Он, наставник? …Помни о том, чтобы превозносить дела Его, которые люди видят. Все люди могут видеть их; человек может усматривать их издали» (Иов 36:22,24-25). Действительно, все люди могут видеть дела Божьи.

В день через листья секвойя выделяет до 600 литров воды, поэтому она постоянно поднимает воду от корней к веткам, преодолевая силу гравитации. Как же это удается дереву, не имеющему механических насосов? 100 метров – это действительно впечатляющая высота, сравнимая с двумя 14-этажными домами. Оказывается, внутри ствола секвойи есть специальная система узких взаимосвязанных трубочек, называемая ксилемой. Эта сложная внутренняя ткань дерева служит для того, чтобы проводить воду от корней к листьям. Трубочки ксилемы образуют клетки, расположенные одна над другой. Все вместе они формируют невероятно длинную колонну, простирающуюся от корней через ствол к листьям. Чтобы “качать” воду, секвойя должна формировать в этой трубе беспрерывную колонну воды.

Дерево поддерживает воду на протяжении всей своей жизни. Вспомните, как сильный ветер гнет дерево и ветки. Однако благодаря тому, что проводящая трубка состоит из миллионов маленьких отрезков, состыкованных вместе, поток воды постоянно удерживается. Одна цельная трубка не выполнила бы этой задачи. Поскольку вода обычно не течет вверх, как же дереву удается качать ее на такую высоту? Корни «подтягивают» воду вверх, а действие капиллярности (способность воды немного подниматься по стенкам трубки) добавляет давления. Однако эта сила обеспечивает дереву поднятие воды лишь на 2-3 метра. Основная движущая сила – это испарение и притяжение между молекулами воды. Молекулы имеют позитивно и негативно заряженные частицы, благодаря чему они сцепляются между собой с огромной силой, которая, согласно экспериментальным измерениям, составляет 25-30 атмосфер (1 атмосфера равна нормальному атмосферному давлению на уровне моря). Этого достаточно, чтобы продавить подводную лодку времен Второй Мировой войны, плывущую на глубине 350 метров под водой. Секвойя же запросто поддерживает давление в 14 атмосфер наверху водяной колонки. Вода, испаряясь с листьев, порождает силу всасывания. Молекула воды испаряется с листка и благодаря силе молекулярного притяжения тянет за собой другие молекулы вокруг нее, что создает небольшое всасывание в водяной колонке и тянет воду от соседних клеток листка. Эти молекулы, в свою очередь, притягивают окружающие их молекулы. Цепочка движения продолжается к самой земле и двигает воду от корней к верхушке дерева подобно тому, как насос поднимает воду из колонки на поверхность.

Мы понимаем, что дерево само не могло придумать такую сложную систему, которая мудро использует физику воды и энергию Солнца. Мы воздаем всю Славу Богу, Создателю неба и земли. Деревья-гиганты свидетельствуют об историчности книги Бытие, которая открывает нам их истинное происхождение: «И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так» (Бытие 1:11).

Д. Куровский

Многие земельные участки оборудованы автономной канализацией, и в определенный момент ей потребуется очистка.

Как правило, весь этот процесс сводится к откачке выгребной ямы, которая позволяет ликвидировать неприятный запах и предотвратить переполнение ямы, способное привести к очень неприятным последствиям. Как откачать выгребную яму в частном доме?

Способы выкачки выгребных ям

Существует два основных метода, которые позволяют выкачать выгребную яму:

1. Самостоятельно.
2. При помощи ассенизаторской машины.

Второй вариант на первый взгляд выглядит гораздо проще: достаточно обратиться в специализированную компанию, и проблема будет решена. Здесь существует ряд нюансов, которые нужно обязательно учитывать – в противном случае риск возникновения неприятностей довольно высок.

Итак:

• стоимость услуг по откачке выгребных ям довольно высока: вызов специализированного автомобиля обойдется в большую сумму;
• любая машина для откачки выгребных ям имеет немаленькие габариты, и далеко не всегда они позволяют подъехать к яме на достаточное для выкачки расстояние;
• некоторые компании занимаются предоставлением услуг по откачке выгребных ям, не имея для этого специальных разрешений: в этом случае все выкачанные отходы могут быть вывезены в нелегальное место, а вся ответственность за это ляжет на хозяина ямы;
• заказ ассенизаторской машины не всегда дает гарантию качественной откачки, и плохо очищенная яма не будет качественно выполнять свои обязанности, поэтому вызовы ассенизаторов участятся.

Все эти недостатки позволяют прийти к выводу, что выкачка выгребных ям может осуществляться и своими руками, ведь хороший хозяин обязательно позаботиться о качественной и грамотной работе этой системы.

Откачка выгребной ямы своими руками

Вычистить выгребную яму самостоятельно не так уж и сложно. Конечно, должны соблюдаться некоторые условия: во-первых, яма должна быть не очень больших размеров, поскольку большие объемы отходов вывозятся с трудом, а во-вторых, большая часть стока должна представлять собой грязную воду. Если эти условия соблюдены, то можно приступать к самостоятельной очистке выгребной ямы. Существует несколько основных способов, которые будут рассмотрены далее.

Откачка ямы при помощи насоса

Для реализации такой очистки потребуется емкость, позволяющая слить жидкость. Емкость должна надежно закрываться и иметь большой объем, чтобы работу не пришлось делать многократно (прочитайте также: «Емкость для выгребной ямы — виды и их преимущества»). Кроме того, понадобится канализационный насос. Каким насосом откачать выгребную яму? При необходимости можно использовать и простой насос, но его придется оборудовать фильтром, иначе нечистоты просто забьют конструкцию.

В любом случае, осуществлять откачку ям в частных домах нужно регулярно, и владельцам таких домов будет гораздо выгоднее приобрести специализированный насос для выгребной ямы, который будет служить своим хозяевам на протяжении многих лет.

Хорошим вариантом является установка автоматического насоса, в результате чего получается выгребная яма без откачки. На тех участках, где постоянно проживают люди, выгребная яма без откачки своими руками является наиболее подходящей конструкцией.

Очистка ямы без насоса

Как очистить выгребную яму без откачки? Если насоса нет, а яму выкачать надо, то придется заняться этим самостоятельно. Для работы подойдут подручные средства, а сам рабочий процесс будет довольно неприятным.

Алгоритм выполнения действий будет следующим:

1. За несколько дней до очистки необходимо гомогенизировать жидкость при помощи специальных веществ.
2. Для проведения очистительных работ нужно надеть подходящую одежду, причем выбирать нужно из тех вещей, которые не жалко. Все вещи должны закрывать тело от случайного попадания отходов.
3. Теперь можно взять обычное ведро и веревку, при помощи которых и вычерпываются отходы. Когда очередная порция нечистот поднята, ее необходимо перелить в специально заготовленную емкость для дальнейшей утилизации отходов.
4. Выкачанные нечистоты утилизируются. Поднятую из ямы воду можно вылить, а вот канализационные отходы нужно вывозить в специально отведенные места.
5. Яму после очистки необходимо промыть водой, желательно с использованием давления, чтобы на стенках резервуара не появлялись наслоения, препятствующие нормальному функционированию.
6. Последний этап – очистка канализационных труб, которую необходимо выполнять максимально тщательно.

Такой процесс является очень неприятным и довольно сложным, поэтому многие домовладельцы предпочитают все же использовать насосы (прочитайте также: «Как очистить выгребную яму в частном доме своими руками»).

Очистка ямы биопрепаратами

Чем откачать выгребную яму, если описанные выше способы по тем или иным причинам не подходят? Современная наука дает возможность вычищать ямы при помощи химических средств. Например, хорошим решением будут биогранулы, которые во много раз ускоряют разложение отходов и уничтожают неприятные запахи. Существует и альтернативный способ вычищения ям: для уничтожения нечистот используются специально выведенные микроорганизмы, которые поселяются в яме и перерабатывают все отходы.

Заключение

Выкачка выгребных ям может выполняться как самостоятельно, так и с привлечением специалистов или специальных устройств. Самым лучшим решением являются два последних варианта, но окончательный выбор должен делать сам домовладелец. В любом случае, выгребную яму нужно чистить, и тогда она будет служить долго и качественно.

Советы по цифровой и бытовой технике

Самодельный насос для дачи, работающий от солнца и механики

Все, кто имеет приусадебный участок, знают, какое потребление воды необходимо для полива огорода, при этом, используются насосы, потребляющие электроэнергию. Это удовольствие обходится очень дорого, поэтому предлагаются некоторые варианты более экономного самодельного насоса, который работает без электричества.

Один из них – насос, работающий от энергии механических колебаний.

Его действие основано на всевозможных законах физики. Устройство насоса, сделанного своими руками, очень простое, но, не смотря на это, он может вырабатывать 20 т. воды за сутки.

Насос на солнечной энергии

Другой способ – изготовление насоса, работающего от солнечной энергии. Конструкция такого насоса также проста, как и предыдущая, состоящая из металлического сосуда, обычного бидона, в который вставлена резиновая груша, соединяющаяся с решеткой из трубок, в состав которых входит пропан-бутан. К конструкции добавляют один впускающий и один выпускающий клапаны, устанавливая их вверху бидона. Соответственно, через 1-й, воздух проходит вовнутрь, а со 2-го – под давлением, проходит в воздухоотводящую трубу. Для приведения в движение устройства трубы охлаждают колодезной водой, в результате чего давление снижается, груша сжимается, тем самым, наполняя воздухом емкость. За счет давления, начинает работать клапан, пропускающий в нее воздушную пробку, которая проталкивает воду вперед. Циклическое движение происходит за счет попадания на решетку воды, затем в сосуд и так далее.

Система работает по принципу тепловой машины. В переносном смысле, подобная система сходна с «вечным двигателем», так как, независимо от природных условий, существующая разница температур: воздуха и подземных вод, обеспечивает работу устройства в любое время суток, а также в любое время года. Для запуска тепловой машины всего лишь необходимо наличие нагревающего и охлаждающего элемента. Уникальность конструкции еще и в том, что решетка выполняет функции как обогревателя, так и холодильника.

Насос на механических колебаниях

Итак, для изготовления данной конструкции, необходимо взять кронштейн, прикрепить к нему верхнюю часть гофрированной трубы, а противоположную ее часть – к свободно двигающемуся бруску. С одной и другой стороны, в трубу запаиваются втулки с резиновыми клапанами. За счет сжатия гофрированной трубы происходит движение волн. При сильном ветре насос будет работать быстрее. Брусок подбирают с учетом того, из какого материала труба, но весом, не более 50-60 килограмм.

Постоянная работа такой конструкции обеспечивается за счет кольца – так называемого ограничителя, закрепленного болтом. Благодаря этому, брусок не всплывает и не вращается, его колебания в вертикальном положении обеспечивают подачу воды. К самодельному насосу для воды без электричества подсоединяются 2 отрезанных шланга необходимой длины. Деревянный брусок пропитывают олифой и керосином.

Таким образом, можно найти несколько вариантов изготовления экономически выгодных самодельных устройств, было бы желание заняться их конструированием. Подобные изобретения просты в изготовлении и не требуют особых затрат.

По материалам сайта: http://tehnika-soveti.ru

Этот насос для подъема воды не требует ни электричества, ни бензина. Он использует энергию течения реки. Его производительность 0,3 м 3 в час при скорости течения 1 м/с, высота подъема — до 10 м. Вес около 10 кг, габаритные размеры 800x800x250 мм. В изготовлении и экплуатации насос несложен. Им удобно накапливать воду в резервуар для полива садового участка, расположенного на берегу реки.

Рабочий ротор (рис. 2) я собрал на оси, вокруг которой вращается втулка с дисками. На отогнутые лотки дисков болтами Мб закрепил лопасти. Один конец резинового или пластикового шланга Ø1/2″…3/4″ надел на штуцер, а шланг намотал прямо на лопасти в два ряда (всего получилось 13 витков).

Первый и последний витки первого ряда закрепил хомутами, а витки разных рядов связал между собой вязальной проволокой. Расположение лопастей и направление намотки шланга должны обеспечить зачерпывание воды свободным концом.

Когда поток воды вращает лопасти, свободный конец шланга, периодически погружаясь в воду, захватывает порции воды и воздуха, которые продвигаются по виткам в направлении выхода из насоса.

Если скорость потока достаточна, после нескольких оборотов ротора вода начнет поступать из выходного отверстия шланга.

Рис. 2. Ступица насоса:

Рис. 3. Детали насоса.

А. ЗОБОВ,
Москва

Этот насос для подъема воды не требует ни электричества, ни бензина. Он использует энергию течения реки. Его производительность 0,3 м 3 в час при скорости течения 1 м/с, высота подъема — до 10 м. Вес около 10 кг, габаритные размеры 800x800x250 мм.

В изготовлении и экплуатации насос несложен. Им удобно накапливать воду в резервуар для полива садового участка, расположенного на берегу реки.
Для изготовления насоса требуются следующие материалы: отрезки трубы Ø1/2″ длиной 0,4 м и Ø3/4″ длиной 0,1 м, два листа текстолита 50×50 мм толщиной 10 мм, два листа резины 50×50 мм толщиной 3 мм, восемь листов кровельного железа толщиной около 1 мм размерами 310×255 мм, два листа железа толщиной 1 мм, размерами 150×150 мм, резиновый или пластиковый шланг Ø1/2″…3/4″, длиной 35 м (можно приобрести в хозяйственном магазине шланг для полива), четыре шпильки М6Х140 мм, 16 винтов М4 и 16 винтов М5, длиной 50 мм.
Рабочий ротор (рис. 2) я собрал на оси, вокруг которой вращается втулка с дисками. На отогнутые лотки дисков болтами Мб закрепил лопасти. Один конец резинового или пластикового шланга Ø1/2″…3/4″ надел на штуцер, а шланг намотал прямо на лопасти в два ряда (всего получилось 13 витков). Первый и последний витки первого ряда закрепил хомутами, а витки разных рядов связал между собой вязальной проволокой. Расположение лопастей и направление намотки шланга должны обеспечить зачерпывание воды свободным концом.
Насос я устанавливаю в потоке против течения, ось насоса — по уровню воды. Ротор силой течения прижимается к торцу упорного подшипника. Уплотнение и подшипник должны быть обильно смазаны солидолом. Смазку нужно обновлять раз в месяц.
Когда поток воды вращает лопасти, свободный конец шланга, периодически погружаясь в воду, захватывает порции воды и воздуха, которые продвигаются по виткам в направлении выхода из насоса. Если скорость потока достаточна, после нескольких оборотов ротора вода начнет поступать из выходного отверстия шланга.

Если насос не качает, может быть две причины.
1. Недостаточен крутящий момент, создаваемый на лопастях потоком для поднятия воды на нужную высоту (насос останавливается). В этом случае можно попытаться подпрудить поток и тем самым повысить его скорость или увеличить диаметр рабочего колеса, изменив размер лопастей. Увеличивать длину рабочего шланга не нужно.
2. Недостаточен напор, создаваемый насосом, — ротор насоса вращается, вода захватывается рабочим шлангом, а затем выбрасывается назад через входное отверстие. В этом случае нужно увеличить длину рабочего шланга, добавив несколько витков.
Длину рабочего шланга можно подсчитать по формуле: L=3,2Н, где L — длина шланга, Н — высота подъема воды.
Всегда нужно обращать внимание на целостность шлангов и герметичность уплотнения ступицы. При малейшей течи напор резко упадет.

Рис. 1. Схема установки насоса.

Рис. 2. Ступица насоса:
1 — штуцер, 2 — подшипник упорный торцовый (текстолит), 3 — уплотнение (резина), 4 — диск, 5 — подшипники (текстолит), 6 — шпильки (4 шт.), 7 — втулка (труба 3/4″), 8 — ось (труба 1/2″), 9 — винты Мбх8 с гайками, 10 — выходной шланг, 11 — стяжки, 12 — лопасти, 13 — рабочий шланг.

Рис. 3. Детали насоса.

А. ЗОБОВ,
Москва

Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью «Насос для воды без электричества и бензина», которая опубликована в категории «Дача». Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.
Заработайте на своих знаниях. Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!

На собственном участке земли, в первую очередь надо позаботиться об обеспечении его водой для полива, питья и других нужд. Для этого достаточно, чтобы была сооружена скважина, и из неё всегда можно будет добывать требуемое количество необходимой влаги в любое время года. Но для подъёма жидкости, как известно, нужен насос, который работает от электричества. А что делать, если участок находится далеко от цивилизации, и на нем нет электроэнергии? В таком случае можно обойтись и без насоса, воспользовавшись другими способами. Об этих способах сейчас и пойдет разговор.

Типы колодцев

Буровые колодцы могут быть двух типов: песчаные и артезианские. Первый тип имеет и другое название – фильтровая скважина. Бурится она до ближайшего водоносного слоя в песчаном грунте. Глубина может достигать 30 метров, а ширина обсадной трубы может быть около 13 см. Особенность строения такого источника в том, что на стенках трубы делается сетчатый фильтр. Для добычи воды из неё требуется глубинный или поверхностный агрегат. Прослужить она может около 15-ти лет. Но срок службы в первую очередь зависит от глубины залегания водоносного слоя и от того, насколько интенсивно она используется.

Второй тип – артезианская скважина. Вода в ней добывается с большой глубины, она может достигать 200 метровой отметки. У неё повышенная производительнос ть и высококачественн ая вода. Служит она гораздо дольше первого типа — более 50-ти лет. Соответственно, должен использоваться более мощный аппарат для подъёма влаги на поверхность. Для бурения такой ямы требуется разрешение в местных органах самоуправления.

Возможно ли из этих колодцев добыть воду без использования электрического насоса? Да, вполне возможно, причем из шахт обоих типов. Но при этом важно учитывать несколько нюансов. Многое зависит от ручных устройств, которые будут применяться при этом. Обычно они не дают достаточного давления на глубине более 30 метров. Поэтому такая система актуальна в основном для песчаного колодца. Но для начала давайте разберёмся, каким образом возможно поднять жидкость из такого сооружения без насоса, и что для этого понадобится.

Добыча воды давлением воздуха

Этот необычный способ отлично подойдет для добычи воды из шахты без насоса. То есть можно использовать любой ручной шланговый насос, работающий без электричества. Сделать такую систему довольно просто. Для начала необходимо полностью загерметизироват ь верх колодца. В нем проделывается 2 отверстия: в одно вставляется шланг от насоса, во второе — труба для подачи воды. При работе таким прибором в шахте создается давление, которое и выталкивает наружу жидкость.

Если напор воздуха, поступающий в шахту, мощный, то вполне можно обойтись без электрического насоса. Но при этом должно учитываться, что такое давление будет толкать воду не только наверх, но и вниз, в водоносный слой. Чем это чревато, будет описано ниже. Данный метод можно использовать совместно со стандартными подходами. Особенно он актуален, если давление в яме недостаточно сильное, даже для электрического насоса.

Добыча воды гидротаранным способом

Это еще один нестандартный способ добычи воды без насоса: в данном случае применяется гидравлический таран — устройство, предназначенное для механического подъёма жидкости из любого колодца, даже артезианского.

Работает такое приспособление на энергии, получаемой из потока воды. За счет поднятия воды на большую высоту и опускания её вниз, жидкость выталкивается наверх. Состоит такая конструкция из следующих компонентов:

отбойный клапан;

возвратный клапан;

питающая труба;

отводящая труба;

воздушный колпак.

За счет открытия и закрытия клапанов в определенной последовательнос ти и происходит циркуляция жидкости. Она разгоняется по питающей трубе и создается гидроудар, вымещающий жидкость наружу, в отводящую трубу. Такое устройство сложно сделать самостоятельно, но его легко приобрести. И это будет самым верным решением для участков, на которых отсутствует электричество.

Важные моменты

При добыче воды методом увеличения давления внутри шахты, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во-первых, учитывается геологическое строение местности, на которой расположена скважина.

Также немаловажным является дебет шахты для добычи жидкости из земли и производительнос ть водоносного слоя.

Ну и, конечно, берется во внимание глубина залегания водоносного горизонта.

Если всё это не учесть, то из-за избыточного давления скважина может выйти из строя. Проще говоря, жидкость из водоносного слоя перестанет поступать в шахту. Это происходит из-за того, что образовавшийся внутри воздух будет толкать практически всю воду вниз, вдавливая её в землю. Поэтому подача воздуха должна быть оптимальной. Его должно хватать только на то, чтобы подталкивать воду наружу и не создавать избыточное давление.

Малая гидроэнергетика,Альтернативная энергия,ГЭС

Какими силами можно поднять воду на значительную высоту ? Над этой технической задачей, весьма важной в хозяйственной деятельности, человек ломает голову с древнейших времен. И надо сказать, находит любопытные решения. Вот одно из них - вы видите его на рисунке 1, взятом из книги механика XVI века Агриколы. Так откачивали воду из глубоких шахт. Надеемся, вы разберетесь, что здесь к чему.

Дабы лучше понять принцип работы конструкции, советуем проделать такой опыт. Для него потребуется: воронка, шланг и небольшая пробка с отверстием диаметром 3 мм при диаметре шланга миллиметров десять. Соединив воронку со шлангом, налейте в нее воду и попробуйте медленно опускать свободный конец трубки. Постепенно образуется небольшая струйка. Высота ее не превысит уровня воды в воронке. Если же шланг опускать быстро, то в первое же мгновение из отверстия в пробке вылетит фонтанчик воды выше воронки. Оба результата объясняет закон сохранения энергии. В первом случае струйка поднимается вверх за счет энергии, приобретенной водой при падении из воронки. Силы трения не позволяют ей подняться выше уровня, с которого она "упала". При резком же опускании шланга происходит перераспределение энергии между массами воды. Небольшая часть жидкости забирает некоторое количество кинетической энергии у пришедшей в движение основной массы и за счет этого достигает приличной высоты.
Монгольфье, к слову сказать, подобного опыта не проводил, ему оказалось достаточно наблюдений. В одной из водолечебниц применялись краны, подобные самоварным. Но если в самоваре при закрывании крана никаких эксцессов не наблюдается, то в длинных трубах лечебницы при аналогичной операции ощущался резкий удар, водопровод трясло словно в лихорадке. А из щелей плохо установленных уплотнений выбрасывались сильные струйки воды.
Как это часто случается, изобретатель решил обратить вред на пользу, придумав свой гидравлический таран. На рисунке 2 его устройство приведено в разрезе. Действие основано на довольно тонкой игре скоростей и сил. Жидкость поступает из водоема по левой трубе А. Правый клапан И при этом закрыт. Под действием напора воды открывается клапан С и происходит наполнение бачка D до определенного уровня, допускаемого сжатием воздуха. После чего клапан С закрывается под собственным весом.
Для запуска такого подъема рабочий должен быстро надавить на клапан В, из которого тотчас начнет хлестать поток воды. Дальше вмешательство человека не потребуется. Вода сама захлопнет клапан, причем в этот момент давление в трубопроводе значительно возрастет. Жидкость снова откроет клапан С, хлынет в резервуар Д и сильно сожмет воздух под колпаком. Этого давления вполне достаточно для того, чтобы вода поднялась значительно выше уровня водоема.
Гидравлический таран из-за своей простоты не забыт и по сей день. Говорят, что его использовали в некоторых районах Кавказа, где из-за военной обстановки часты перебои с электричеством. А в последнее время гидротараном стали интересоваться изобретатели, совершенствующие бытовую технику. Они предлагают на его основе миниатюрные устройства, повышающие давление воды, вытекающей из крана. Образующаяся при этом тонкая, но мощная струйка облегчает и ускоряет мытье посуды, позволяет делать массаж десен, улучшить чистку зубов...
"А стоит ли возвращаться к столь архаичной технике? - скажет иной читатель. - Не проще ли поставить миниатюрный электрический насос?"
Что же, может быть, и проще. Но электричество опасно, особенно в сочетании с водой. И от греха подальше лучше уж пользоваться чисто гидравлическими устройствами. Да к тому же, быть может, они найдут применение в других областях. Стоит подумать.

29 Июня 2017 Евгений Аникиенко Фото: Владлена Шваб

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 .

Маятниковый мотор

- 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.

Гидравлический таран

- 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.

Perpetuum mobile?

- 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.