В древние времена и эпоху средневековья перед людьми нередко стояла задача подъема воды на высоту. Она реализовывалась различными способами, которые может вспомнить любой домовладелец, оставленный на земельном участке на долгое время без электричества. В случае большой глубины источника водозабора и острой нужды в воде использование древних способов принесет определенную пользу в расширении кругозора, укреплении здоровья и получении дополнительных инженерно-строительных навыков.
Если вы решаете, как поднять воду на высоту, без насоса вам не обойтись. Только для подъема придется использовать не электрические, а ручные самодельные устройства, для работы которых потребуется приложение мускульной силы или энергия текущего водного потока.
Архимедов винт
Изобретение винтового устройства для подачи воды на высоту с целью наполнения оросительных каналов было сделано Архимедом приблизительно в 250 году до нашей эры.
Рис.1 Принцип действия винтового насоса АрхимедаУстройство состоит из полого цилиндра, внутри которого вращается винт, при работе оно опускается в источник водозабора под углом. При вращении лопасти винта захватывают воду и винт поднимает ее вверх по трубе, в верхней точке труба заканчивается и вода выливается в емкость или оросительный канал.
В древние времена рабочее колесо вращали рабы или животные, в наше время с этим могут быть проблемы и придется дополнительно строить ветряное колесо для приведения винта во вращение или самостоятельно укреплять мускулатуру.
Рис.2 Разновидность колеса Архимеда – насос из трубки
Устройство является аналогом современных шнековых насосов, может иметь различные модификации: винт вращается вместе с цилиндром или имеет форму полой трубки, намотанной на шток.
Метод гидротарана Монгольфье
Механик Монгольфье в 1797 придумал устройство, названное гидравлическим тараном. В нем используется кинетическая энергия воды, текущей сверху вниз.
Рис. 3 Принцип действия гидроударного водяного насоса
Принцип действия устройства основан на том, что при резком перекрытии водного потока в жесткой трубе вода через обратный клапан под давлением вытесняется в расположенный вверху гидробак. В его нижней части располагается штуцер, на который одевается выходной шланг для воды, идущий к потребителю. Обратный клапан не дает возможности воде вытечь обратно — таким образом происходит постоянное циклическое наполнение бака и непрерывный подъем и подача воды.
Запорный клапан устройства работает автоматически, поэтому присутствие человека и организации его работы кроме установки оборудования не требуется.
Рис. 4 Внешний вид промышленного гидроударного насоса
Следует отметить, что подобные устройства нет необходимости делать самостоятельно, они выпускаются промышленным способом в небольших объемах.
Аэролифт
Родоначальником метода является немецкий горный инженер Карл Лошер, придумавший способ в 1797 году.
Рис. 5 Принцип действия аэролифтового насоса и его разновидности
Аэролифт (эрлифт) — разновидность струйного насоса, для подъема воды используется воздух. Устройство представляет собой полую вертикальную трубу, опущенную в воду, к нижней части которой подключен шланг. При подаче через шланг в трубу воздуха под давлением, его пузырьки смешиваются с водой, и полученная пена вследствие легкой удельной массы подымается вверх.
Воздух можно подавать при помощи обычного ручного насоса через ниппель, препятствующий его выходу обратно.
Рис. 6 Автоматическая подача воды аэролифтом с использованием компрессора
Подобное устройство для подачи воды при отсутствии насоса довольно просто сделать своими руками и автоматизировать процесс, если имеется подающий воздух компрессор.
Подъем воды поршневым насосом
Рис. 7 Принцип действия самодельного поршневого насоса
Можно сделать устройство для подачи воды на высоту методом всасывания при помощи поршня. Устройство представляет собой трубу с системой обратных клапанов, внутри цилиндрической поверхности которой движется поршень. При возвратном движении вода всасывается в корпус цилиндра, при поступательном перемещении поршня обратные клапаны закрываются и вода выталкивается наружу.
Рис. 8 Поршневая помпа в организации ручного водоснабжения.
Поршневой насос с длинной трубой для подъема воды с больших глубин держать в руках и качать воду — занятие для подготовленных культуристов, его удобнее приспособить для подъема воды из узкой скважины, закрепив на внешней колонке с ручкой.
Для быстрого подъема воды с небольших глубин из узких расщелин можно использовать простейшее промышленное устройство. Для этого берется ручная помпа для воды и на ее входной клапан одевается длинная пластиковая трубка. Самодельный насос опускается в воду длинным концом трубки и она качается при помощи многократных нажатий на кнопку помпы.
Рис. 9 Ручная помпа для подъема водыМетоды подъема воды без электронасоса малоэффективны и требуют серьезных затрат и усилий для изготовления работоспособного и удобного устройства, несопоставимых не только со стоимостью самого дешевого электронасоса, но и дорогих моделей. Их применение оправдано при проживании в районах с полным отсутствием электроэнергии, что можно отнести к экстремальным способам выживания.
При отсутствии поблизости коммунальных водопроводных сетей, для водоснабжения используют местные источники воды. Самый распространенный и достаточно надежный вариант - колодец. Его глубина зависит от залегания ближайшего к поверхности водоносного пласта и составляет, как правило, 15-20 метров.
Для того чтобы вода в колодце была чистой и безопасной, он должен быть правильно обустроен и удален от всех возможных источников заражения: систем очистки канализационных стоков, захоронений, выгребных ям, животноводческих ферм и т.п. При попадании в колодец сточных вод необходимо провести его очистку и дезинфекцию.
Кроме того, вода из колодца или пруда, поступающая в дом, должна проходить многоступенчатую очистку. Сначала - от крупных механических частиц с помощью сетчатых фильтров, затем от ила и различных взвесей в осаждающих или мембранных фильтрах, и, наконец, от микробов и бактерий с помощью устройств для доочистки и обеззараживания воды.
Для подъема воды из колодца используется насосное оборудование различного типа в зависимости от того, с какой глубины придется качать воду. Из естественного водоема или неглубокого колодца вода может подаваться с помощью поверхностного самовсасывающего насоса. Такой насос рассчитан на максимальную глубину всасывания 7-8 метров при условии, что он находится вблизи источника.
Если же насос установлен в доме и связан с колодцем шлангом или трубопроводом, то реальная глубина всасывания уменьшается на величину потерь напора при перекачке воды по трубе. Потери больше в шероховатых металлических трубах небольшого диаметра. А для широких полиэтиленовых труб (более дорогих) они малы и, практически, могут не учитываться. Самовсасывающий насос в процессе работы должен быть постоянно заполнен водой. Перед начальным запуском вода заливается в него вручную. Для того чтобы она не вытекала, обязательно устанавливается обратный клапан в начале всасывающей трубы. Насос, оставленный на зиму в неотапливаемом доме, естественно, необходимо осушить.
Конструктивно поверхностные насосы могут быть центробежными или вихревыми. Вихревые насосы более компактны и способны создавать значительно больший напор, чем центробежные насосы со сходными размерами рабочего колеса. Однако их реальные параметры зависят от качества сборки и точности изготовления рабочих частей, так как создание вихрей между лопастями рабочего колеса - дело тонкое и зависит от величины зазоров между вихревыми лопатками и проточной частью. По этой же причине они гораздо чувствительнее центробежных к абразивному действию твердых частиц, истирающих со временем рабочие поверхности. Поэтому вихревые насосы пригодны для перекачки только очень чистой воды. Кроме того, при работе вихревой насос издает неприятные воющие звуки высокой частоты.
Более уверенное всасывание на малых глубинах (до 9 метров) дают насосы со встроенным эжектором. Эффект достигается за счет создания области разряжения на входе насоса. На этом принципе работают, например, . Корпус и рабочее колесо этого центробежного эжекторного насоса изготовлены из нержавеющей стали. Это обеспечивает их долговечность и абразивную стойкость по отношению к песку и взвесям, содержащимся в воде.
Для подачи воды из более глубоких колодцев, а также неглубоких скважин, пробуренных до песчаных горизонтов, могут быть использованы . Основной насос обычно устанавливается в доме. Это снижает вероятность того, что он будет украден, как это нередко случается с поверхностными насосами, установленными в сараях и под навесами, или с погружными насосами (если только устье скважины не находится в подвале дома).
С вынесенным эжектором насос соединен двумя трубами, по одной из которых поднимается откачиваемая вода, а по другой часть поднятой воды поступает вниз, к эжектору для создания всасывающего эффекта. Теоретически такие насосы способны поднимать воду с глубин до 50 метров. Но резкое падение величины КПД с увеличением глубины всасывания делает такое их применение нецелесообразным. Кроме того, насосы с погружным эжектором выходят из строя, если внутрь системы попадает воздух.
Воду из колодца можно откачивать также с помощью погружных колодезных насосов. Эти центробежные насосы аналогичны дренажным, используемым для откачивания бытовых стоков, но в отличие от них имеют меньшую производительность и значительно больший напор. Кроме того, они способны перекачивать только относительно чистую воду. Важно, чтобы эти насосы создавали в процессе работы минимум вибраций и не взбаламучивали воду в колодце или скважине. При сильной вибрации насоса, во-первых, в дом поступает вода с большим количеством взвешенных частиц ила и песка, а во-вторых, портится сам источник воды: колодец быстро заиливается, а скважина - разбивается.
Для обустройства автономной системы водоснабжения мало вырыть колодец или пробурить скважину – необходимо позаботится еще и о «транспортере», подающем воду на поверхность и далее (водопровод или систему ирригации). И в качестве такого «транспортера» принято использовать особую разновидность напорного оборудования — водяные насосы.
Но перед «употреблением» такого агрегата нужно выбрать оптимальную модель, рабочие параметры которой совпадут с характеристиками скважины или колодца. И в данной статье мы рассмотрим методику «поиска» оптимальной модели. Эта информация пригодится любому владельцу скважины или колодца, пожелавшему обустроить на основе собственного источника систему автономного водоснабжения жилища.
Подача колодезной воды в домашний водопровод осуществляется с помощью следующих разновидностей напорного оборудования:
- Глубинных насосов, монтируемых в очень глубокие колодцы, дно которых находится за 10-метровой отметкой.
- Ординарных погружных насосов, которые монтируются в неглубокие колодцы, шахта которых заглублена в грунт до 10-метровой отметки.
- Поверхностных насосов, которые обслуживают неглубокие колодцы, находясь на поверхности (над оголовком шахты).
|
|
Причем вышеуказанные разновидности насосов, в свою очередь, состоят из совокупности центробежных и вихревых моделей, формирующих сортамент глубинных, погружных и поверхностных агрегатов. Кроме того, агрегаты всех типов могут принадлежать либо к сегменту автоматического оборудования, либо к сегменту насосов, управляемых в ручном режиме.
Словом, сортамент колодезных насосов отличается большим разнообразием моделей. Поэтому в поисках оптимального насоса нам придется изучить сильные и слабые стороны каждого конструкционного решения, влияющего на принадлежность агрегата к той или разновидности напорного оборудования. Но хватит рассуждений – приступим к сравнению конструкционных особенностей.
Поверхностные или погружные?
Поверхностный насос монтируют у оголовка скважины, а то и в подвале дома. Он достает воду из источника с помощью трубы, погружаемой в шахту колодца. Причем эта туба должна быть заполнена водой постоянно: ведь «на сухую» – с незаполненной рабочей камерой – поверхностный насос не работает.
Сильные стороны такого агрегата – простота монтажа и обслуживания. Вы можете попросту спустить в колодец всасывающую трубу и включить насос (предварительно заполнив водой рабочую камеру). И он начнет качать воду в ту же минуту. Ну а разобрать-починить-собрать наземный агрегат всегда намного проще, чем его погружной аналог.
Слабые стороны такого агрегата – сильный шум, риск перегрева и недостаточная производительность. На самом деле шумит любой насос, но поверхностный агрегат мы слышим всегда, а погружной – нет. Аналогичная ситуация и с перегревом – погружной насос охлаждает вода, а поверхностный – вентилятор, обдувающий теплоотводящие ребра корпуса. Ну а недостаточна производительность является следствие уже описанных проблем: ведь мощный мотор будет слышен даже на соседней улице и охладить его – очень непросто.
А какая производительность без мощного мотора? Правильно – самая минимальная. Погружной насос находится в самом колодце. Он бывает ординарным (погружается до 10 метров) и глубинным (погружается на 10 и более метров). Причем существуют модели, способные поднять воду даже из 30-метровых шахт.
Сильные стороны такого агрегата – заметная производительность (есть модели, которые качают более 100 литров жидкости в минуту), отсутствие проблем с охлаждением (причины уже описаны выше по тексту) и способность обслуживать глубоководные источники, имеющие просто потрясающий дебет (нет проблем с объемами воды, которая, по сути, не кончается). А еще погружной насос никогда не «замерзнет», в отличие от поверхностного аналога.
Слабая сторона таких агрегатов – сложности с ремонтными работами. Ведь насос нужно спустить прямо под воду и если с ним что-то случится, то даже для мелкого ремонта вам придется демонтировать всю систему, извлекая агрегат на поверхность. Кроме того, погружные насосы страдают от коррозии и могут «утонуть» после случайного обрыва с монтажного троса.
Центробежные или вибрационные?
Центробежный насос отличается от вибрационного самой схемой генерации напорного усилия. Ведь у первого варианта такое усилие генерирует центробежная сила лопастного колеса, вращающегося в корпусе. Причем зона разрежения создается в области вала, а зона напора – на «кончиках» лопастей. Поэтому центробежные насосы втягивают воду с торца и отдают ее в верхней части корпуса.
Вибрационный агрегат устроен совершенно иначе – напорное усилие в этом случае генерирует эластичная диафрагма, подталкиваемая якорем-поршнем. Причем циклические толчки диафрагмы создают в корпусе зоны попеременного разрежения и сжатия. Именно так работает и наше сердце.
К сильным сторонам центробежного насоса относится заметная производительность, ограниченная лишь мощностью мотора. В теории такой насос может выкачать сколько угодно воды (производительность измеряется сотнями литров в минуту), поднимая ее из скважины любой глубины. На практике его мощность ограничена склонностью к перегреву двигателя (у поверхностных агрегатов) и габаритами корпуса (у погружных агрегатов) насоса. К тому же, такое оборудование очень чувствительно к степени загрязнения воды.
К сильным сторонам вибрационного агрегата относится способность перекачивать даже очень запесоченную воду. Но такой насос может откачивать жидкость максимум с 30 метров, а его производительность измеряется в десятках литров в минуту. Еще один недостаток вибрационного агрегата – это склонность к «заиливанию» обслуживаемого источника. Ведь исходящая от насоса вибрация провоцирует разрушение окружающего скважину грунта. И от этого эффекта не спасают даже самые сложные фильтры.
Автоматические или ручные?
Автоматические насосы стоят дороже, но работают дольше. Ведь они управляются с учетом «мнения» датчиков перегрева, сухого хода, уровня жидкости и так далее. А вот ручной насос можно просто включить и выключить.
Поэтому, с учетом специфики применения, к домашней системе водоснабжения подойдет скорее автоматический насос, работу которого можно синхронизировать «мнением» датчика давления гидроаккумулятора (накопительной емкости, отдающей воду в водопровод). А ручной насос подойдет лишь для ирригации (полива).
Обзор самых популярных моделей: ТОП-5 колодезных насосов для автономного водопровода
Если вас утомили рассуждения о достоинствах и недостатках конструкционных решений, то вам лучше перейти к конкретике и выбирать оптимальный агрегат из списка лучших моделей. Причем по нашему мнению в этот список стоит включить следующие устройства:
Это погружной насос вибрационного типа, который обслуживает бытовые водопроводы, питаемые из 5-метровых колодцев.
Производительность родничка – всего 1400 литров в час, а напор – всего 55 метров.
Поэтому такой агрегат подойдет для любого неглубокого колодца. Однако вибрационная природа этого агрегата может спровоцировать заиливание источника.
Поэтому «Родничок» следует применять лишь время от времени, например, для обслуживания системы полива.
Стоимость данного агрегата не превышает 2000 рублей.
Насос Калибр НВТ-210/16
Еще один погружной насос вибрационного типа, который выталкивает на поверхность 720-литровую порцию жидкости в час.
Причем забор воды ведется из колодцев глубиной до 10 метров. А напорная способность у этого агрегата – всего 40 метров.
Впрочем, у данной модели есть и положительные стороны – такой насос стоит всего 1100 рублей и потребляет всего 210 Ватт (меньше приличной люстры).
Поэтому за НВТ-210-16 закрепилась слава идеального устройства для водоснабжения дачи «выходного дня».
Этот еще один дешевый вибрационный насос погружного типа.
Он стоит всего 1000 рублей, но качает около 1000 литров жидкости в час, поднимая ее с глубины 7-8 метров.
Причем напор у этого «Лесного ручья» равен целым 70 метрам, что позволяет качать воду в дом даже из самого отдаленного колодца.
Словом, «Лесной ручей» — это вполне приемлемый вариант насоса для дачи, на которой проживают не более 2-3 человек.
А это уже более дорогое и производительное оборудование. Ведь изделие немецкой фирмы Керхер качает до 6000 литров воды в час, поднимая ее даже из 9-метровых колодцев.
Однако этот погружной насос центробежного типа генерирует напор высотой до 33 метров. Но он не шумит, не заиливает колодец, не боится твердых частиц (концентрация до 220 грамм на 1000 литров прокачиваемой жидкости) и работает под управлением множества датчиков.
Стоимость средняя такого агрегата – 13000 рублей, которые окупятся «с лихвой» за долгий срок службы насоса. Ведь оснащен прочным корпусом из нержавеющей стали и множеством датчиков, защищающих насос от перегрева или падения уровня жидкости в колодце.
Еще один европейский насос центробежного типа, рассчитанный на погружение в колодец.
Причем данная модель стоит около 8000 рублей, а работает не хуже Керхера.
Ведь этот насос качает до 5500 литров в час с 30-метровым напором, забирая воду с глубины 13 метров.
Словом, перед вами достойная альтернатива заносчивым «немцам».
Причем эту модель можно использовать и для обслуживания водопровода, и в качестве дренажного насоса.
Этапы обустройства автономной системы водоснабжения
Ну а в завершение нашего обзора мы хотели бы предложить вам краткие описание этапов обустройства домашнего водопровода. Ведь оптимальный насос будет работать наилучшим образом только в случае грамотного подключения и к источнику, и к водопроводу. Причем по заверению самих производителей напорного оборудования «правильная» схема подключения может выглядеть только следующим образом.
- Организуем забор воды из колодца
На этом этапе мы соединяем с насосом подающий (напорный) шланг и спускаем погружную модель в скважину на глубину «минус один метр» от дна. Ну а к поверхностному насосу, мы крепим еще и всасывающую трубу, которую опускаем в колодец на нужную глубину.
- Обеспечиваем транспортировку жидкости в дом
Далее мы роем траншею, глубина которой не может быть выше точки промерзания грунта в вашем регионе, и укладываем в нее внешнюю ветвь домашнего водопровода. При этом точка перехода напорной трубы погружного насоса в водопроводную линию обыгрывается с помощью колодезного адаптера. Его монтируют в сквозную перфорацию, высверленную в стенке шахты на глубине 1,5 метра.
Ну а поверхностные насосы лучше установить в кессоне – 1,5 метровом подземном колодце над оголовком скважины источника. Впрочем, есть и альтернативный вариант, когда всасывающую трубу протягивают прямо в подвал дома, где стоит поверхностный агрегат.
- Обустраиваем накопитель и узел управления системой водоснабжения
Напорную линию внешнего водопровода заводят в подвальное помещение или в техническую зону жилища. Причем она сопрягается не с бытовым водопроводом, а со специальным накопителем – гидроаккумулятором. Этот накопитель поддерживает в бытовом водопроводе постоянное давление и обеспечивает пользователей водой без задержки на транспортировку очередной порции жидкости из скважины.
Причем пара «насос и гидроаккумулятор» работает в автоматическом режиме. То есть агрегат включается только тогда, когда в аккумуляторе падает давление, и выключается после повышения давления в накопителей до нужного значения. И за такое взаимодействие отвечает блок управления системы водоснабжения, который то включает, то выключает насос.
Двигаясь от одного вышеописанного этапа к другому, вы сможете собрать действительно работоспособную станцию автономного водоснабжения.
Но если вы не уверены в собственных силах, то вам лучше обратиться к профессионалам, которые выполнять всю работу с должным качеством и в кратчайшие сроки.
Это не шутка и не розыгрыш. Водяному насосу, о котором пойдет речь, действительно не требуется ни электричества, ни бензина, ни чего-то ещё. Он не черпает энергию из эфира и не ловит свободную энергию. При всем при этом способен подымать столб воды в несколько раз превышающее начальное давление. Никакого обмана или надувательства - обычная физика и ничего более.
Конечно, если вы видите такой насос первый раз, то как и я можете подумать, что это бред... Такой же как и изобретение вечного двигателя... Но нет, все гораздо проще и довольно легко объяснимо. Это 100% рабочая модель водяного насоса, повторенная уже не одним умельцем.
Изготовление водяного насоса
Итак, для начала я расскажу как устроен насос, а потом его принцип действия и работа в реальных условиях.Конструкция с описанием
Вот так он выглядит. Все делано из труб ПВХ.В данном случае конструкция имеет вид прямой трубы с различными клапанами и краниками, с ответвлением в центре более толстого диаметра трубы.
Самая толстая чать - это буфер или ресивер для накопления и стабилизации давления. Слева и справа установлены входные и выходные шаровые краны.
Я буду рассматривать насос справа на лево. Так как правая сторона - это вход для воды, а левая - выход.
Вообщем, уяснили, что вода подается на шаровый кран справа. Далее идет на тройник. Тройник, разделяет потоки. Вверх подает к клапану, который закрывается при достаточном давлении. А прямой поток подается на клапан, который открывается при достижении нужного давления.
Затем, идет опять тройник на ресивер и уже на выход. А, ещё манометр, но его может и не быть, не столь важен.
Детали
Все детали разложены перед сборкой. Я использую ПВХ трубы, они клеются на клей, но вполне можно использовать и полипропилен.
Клапан.
Сборка
Собираю. Второй клапан по середине и выглядит немного иначе. Разница этих двух клапанов в том, что изначально латунный клапан будет всегда открыт, а клапан из ПВХ изначально всегда закрыт.
Собираем буфер-ресивер.
Конечная часть насоса.
Почти готовый образец.
Добавим манометр для замера давления в работе.
Водяной насос с манометром готов к испытаниям.
Испытания насоса
Пришло время установить и испытать насос. Хочу немного оговориться и сказать, что насос не то чтобы качает воду, а скорее усиливает её напор. Я имею в виду, что для работы насоса необходимо начальное давление.Для этого установим насос в небольшом ручье. Подключим длинную трубу в несколько метров (это обязательно условие) и будем забирать воду с небольшого возвышения. В итоге к насосу вода будет течь сама.
Ставим ресивер вертикально, латунный клапан должен быть на открытом воздухе.
И насос, щелкая клапанами начинает подавать воду выше уровня забора. Гораздо выше уровня забора воды вначале трубы.
Все это кажется по истине удивительным и невероятным, но тут нет никакого секрета. Такие водяные насосы ещё называют гидроударными и работают они так:
Когда подается вода, то она сразу устремляется в открытый клапан.
Как только вода наберет небольшой разбег этот клапан резко закроется. А так как столб воды в трубе имеет инерцию как и любая физическая масса, то произойдет гидроудар, который создаст избыточное давление, способное открыть второй клапан. И вода устремится в ресивер, где будет сжимать воздух.
Как только избыточное давление будет погашено и станет меньше исходящего - средник клапан закроется и откроется верхний. В результате чего вода опять побежит через верхний клапан.
Далее цикл повторяется.
Более подробную анимацию смотрите в видео:
Такие насосы могут создавать давление, превышающее начальное в 10 раз! И в подтверждение этому смотрите видео:
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.
