Меню

Полив из реки без электричества



Чем качать воду, когда нет электричества?

Чем качать воду, когда нет электричества?

На даче может не быть домика, бани, электричества, отхожего места, асфальтовых дорожек… Но всегда должны существовать и быть в исправном состоянии две вещи: забор — защита от «тимуровцев» и скотины из соседней деревни и скважина (лучше — колодец) с водой — объяснять не надо, для чего. Здесь уже возникает вопрос, как эту самую воду поднять наверх, в поливочную ёмкость.

Легче всего тому, у кого на даче проведено электричество. Поставил насос типа «Джамбо», и качай, сколько влезет — лей под яблони, вишни, ставь дождевальные установки на делянки с клубникой. Но тем, на чей садовый участок в силу каких-либо причин электричество подвести невозможно, можно только посочувствовать.

К счастью, современная промышленность предлагает конструкции поливочных насосов, работающих независимо от наличия в дачном массиве сетевого электричества. К первой группе насосов относятся агрегаты, работающие на постоянном токе напряжением 12 вольт. Такие аппараты можно запитать от аккумуляторной батареи автомобиля.

Это погружные насосы НЦ-300 (стоимостью в пределах 2000 руб), «Barwig» (примерно 3000-4000 руб), поверхностные «SHURflo» мембранного типа (японские, дорогие — от 8000 руб). Их достоинство — экологичность, простота эксплуатации, надёжность, мобильность, бесшумность. Правда, в скважину диаметром менее 250 мм опускать погружной насос опасно — при подъёме или спуске он может заклиниться в трубе наперекос, и достать его будет очень проблемно.

насосы на 12 вольт

Другое дело — колодец или близлежащий водоём. В случае узкой скважины лучше применить поверхностный насос мембранного типа. Только помните, что мембранный насос чувствителен к качеству воды. Наряду с их несомненными достоинствами, у низковольтных насосов постоянного тока есть и существенные недостатки. Первый из них — малая производительность. Так, насос «Barwig BWV 01» выдаст вам примерно 15 л. воды в минуту. Прикиньте, сколько времени придётся наполнять резервуар ёмкостью 3 кубометра — больше трёх часов! За это время аккумулятор вашей машины может благополучно умереть, если время от времени не заводить двигатель.

Кроме того, надо ещё протянуть длинный провод от автомобиля к скважине — ведь машину к точке водоснабжения почти всегда невозможно подогнать на достаточно близкое расстояние. Также существует опасность поражения электрическим током — чем больше мощность насоса, тем больший ток он потребляет. А высокие токи не менее опасны, чем высокое напряжение. Для человека считается смертельной сила тока в 100 миллиампер. Потребляемый ток того же НЦ-300 может достигать 10 ампер.

Вторая группа насосов — это мотопомпы, т.е. агрегаты с бензиновыми двигателями. Все они поверхностные, центробежного типа. Цена колеблется от 3500 до 25000 руб. в зависимости от фирмы-изготовителя и производительности насоса. Это отечественные «Кратон», «Нептун», японские «Daishin» и «Robin-Subaru», и т.п. Эти агрегаты более громоздки, чем электрические, но гораздо более производительные (от 8 до 100 кубометров в час). К тому же они совершенно электробезопасны. Двигатели недорогих моделей двухтактные, с совместной с топливом системой смазки и запуском от шнурового стартера, как у бензопилы. Так, в мотопомпе «Кратон-W25» используется 92-й бензин, в который добавляется масло для безопил «Panter». Ёмкость бака у неё 0,95 л. Этого хватает, чтобы накачать полный 5-кубовый поливочный резервуар.

мотопомпы

Недостатки мотопомп — необходимость регулярного технического обслуживания, более низкая по сравнению с электронасосами надёжность, сложность конструкции, необходимость консервации на зиму. Кроме того, если вы собираетесь регулярно использовать мотопомпу, то продумайте систему отвода отработанных газов двигателя с территории участка. Достаточно неприятно смотреть, как выхлопные газы оседают на помидоры и смородину. А ещё в пределах 1-2 м. сзади от выхлопной трубы гибнут все растения, так как в этой зоне температура выхлопа достигает порядка 100 градусов Цельсия. Поэтому место установки помпы нужно тщательно продумывать.

ручной насос

Везде есть свои плюсы и минусы. Что именно использовать — решать вам. Возможно даже, вы остановитесь на обыкновенном рычажном ручном насосе. В статье — лишь информация. Решение — за вами.

Источник

Гидротаран

Содержание

  1. Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива
  2. Гидротаран – гидравлический таран.
  3. Описание гидротарана:
  4. Фазы развития гидроудара
  5. Факторы, влияющие на силу гидроудара
  6. Особенности явления гидроудара
  7. Высокая скорость процесса
  8. Условия отрыва жидкости. Сильные и слабые гидроудары
  9. Повторные циклы
  10. Размер имеет значение
  11. Конструкция гидротарана
  12. Преимущества гидротарана:
  13. Применение гидротарана:
  14. Как и почему работает гидротаран
  15. Принцип действия гидротарана:
  16. Фидер и гидроклапан
  17. Фидер
  18. Гидроклапан
  19. Конструкция гидротарана “Качалыч”:
  20. Технические характеристики гидротаранов “Качалыч”:
  21. Гидротаранные насосы заводского изготовления
  22. Гидротараны – бестопливные насосы от уральских умельцев

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Мы привыкли, что для того, чтобы перекачать воду – нужен насос с питанием от электричества или мотопомпа (на бензиновом двигателе). Но, оказывается, можно поднять на высоту или перекачать приличные объемы воды и без потребления энергоносителей. Что для этого нужно? Простое и гениальное устройство – гидротаран. А так же постоянный перепад уровня воды в месте установки этого насоса.

При большом напоре воды (например, в горной речке), некоторые модели гидротаранов способны поднимать воду вверх на 40-50 м. Нет, это не вечный двигатель. Это лишь грамотное использование законом гидравлики. Смотрим устройство гидротарана:

Схема и описание гидротарана. Если кратко, то это простое устройство работает так: вода, при своем течении на перепаде высот создает напор в трубе, закрывая один клапан и открывая другой. При открытии нагнетательного клапана и наполнении воздушной емкости, создается понижение давления в системе, которое открывает основной (отбойный) клапан с кратковременным вытеканием воды. Но этот клапан быстро закрывается – и появляется гидроудар. Т.к. жидкость не сжимается – она открывает напорный клапан, наполняя трубу для перекачивания. Цикл повторяется.

На этой анимации более понятен принцип работы. Т.е. мы забираем тот поток воды, который выходит с воздушной емкости. Он гораздо меньше того, что показан справа на схеме, но вода в нем под пульсирующим давлением, и способна подняться на приличную высоту. Гидротаран не вечный двигатель – это устройство лишь преобразует кинетическую энергию потока воды через гидроудар в другой поток воды.

Изобретение принципа работы гидротарана появилось в конце 18в. от англичанина Д. Уайтхёст и француза Монгольфье. Но они делали устройства, основываясь на эмпирические закономерности. Лишь Н.Жуковский в конце 19 в. подвел теоретические расчеты под этот процесс гидроудара.

На западе это устройство известно под названием ram-pump (таранный насос). В СССР достаточную известность получили разработки гидротаранов Рогозина Г.В. Под его началом в Кыргызстане изготавливалось много подобных насосов и устанавливались в каналах и горных реках для подъема воды для полива на полях:

И сейчас некоторые производители продолжают выпуск подобных установок для мелиорации и водоснабжения, основываясь на наработки советского инженера Рогозина:

Проект перекачки воды с ручья. Посмотрите, на какую высоту перекачивается вода без использования электричества.

На этом принципе не так давно создавались опытные образцы для выработки электроэнергии:

Почему они не пошли в серию – большой вопрос. Ведь в этих модификациях используется уже не перепад высоты в русле реки, а перепад давления на поверхности и на глубине, если я правильно понял. У этой установки есть проблема: автоколебания могут затухать из-за растворимости воздуха в воде воздушной емкости. Но это решаемо.

Представьте, поселок находится у большого и глубокого озера. Совместно устанавливается, опускается на дно на платформе такой агрегат и питает электроэнергией дома. Не нужен ни газ, ни дрова. Оплата только за обслуживание. Золотой век независимости от энергетических монополий!

Но это все большие установки, которые могут перекачивать тысячи литров в час и импульсной подачей жидкости приводить к вращению генераторы. Для частного сектора и их нужд иногда достаточно и менее продуктивного устройства. Такие гидротараны давно делают как кулибины, так и небольшие фирмы. Вот конструкция, сделанные из распространенных деталей, которые можно приобрести в любом магазине:

Минимум деталей. Основная стоимость – это трубы или шланги для доставки воды к месту. В youtube видел ролик, что один умелец смог проложить водопровод на расстоянии 250 м от ручья. Но у него поток воды создавался всего лишь 2л/мин. Как собрать в подробностях – роликов много в youtube.

Так в чем заключается идея и смысл этой статьи? Допустим, у кого-то имеется дача, но нет скважины. А участок расположен рядом с ручьем или речкой с достаточным перепадом высоты в их русле. Можно собрать этот нехитрый гидротаран и закачивать воду для полива даже из небольшого ручья. Нужно будет забирать воду выше по течению и ниже на 10-15 м подавать в гидротаран. А тот уже подаст воду к Вам в бак или в систему капельного полива. Как захотите. И это все без электричества и электрических насосов.

Эта технология в особенности подойдет для домов, расположенных рядом с ручьями и речками в горной местности. Там перепад в русле большой и воду можно перекачивать на большие расстояния и высоты. К сожалению, гидротаран не подходит для озер и равнинных рек, где на протяжении сотен метров нет перепада высоты даже на 0,5 м.

Гидротаран – гидравлический таран.

Описание гидротарана:

Гидротаран (гидравлический таран) – это несложный и остроумный механизм, который, не нуждаясь в источнике энергии и не имея двигателя, поднимает воду на высоту нескольких десятков метров.

Он может месяцами непрерывно работать без присмотра, регулировки и обслуживания, снабжая водой небольшой экопосёлок, родовое поселение, общину или ферму.

В основе работы гидравлического тарана лежит так называемый гидравлический удар — резкое повышение давления в трубопроводе.

Фазы развития гидроудара

Как же развивается явление гидроудара? Рассмотрим самый простой пример — внезапное заполнение жидкостью пустой трубы постоянного сечения, погружённой на некоторую глубину. Один конец этой трубы закрыт жёсткой заглушкой, а другой свободно сообщается с окружающей жидкостью. Кстати, практически то же самое будет, если рассматривать резкое перекрытие установившегося потока в такой же трубе, только там будет отсутствовать первая фаза — заполнение пустой трубы, — а роль заглушки будет играть перекрывшая трубу заслонка.
Схема возникновения гидравлического удара при заполнении жидкостью пустой трубы.
Голубым цветом обозначена внешняя среда с исходным давлением, светло-голубым — область пониженного давления, синим — область повышенного давления (зона гидроудара). Синие стрелки показывают перемещение вещества среды (жидкости), красные — перемещение границы зоны повышенного давления (без существенного перемещения вещества). H— глубина (напор) на входе трубы; h — перепад высот трубы, L — длина трубы от входа до заглушки. Цифрами обозначены фазы развития явления.

Читайте также:  Время река тебя несет по течению
№ фазы Название фазы Описание фазы
1 Заполнение трубы Под действием внешнего давления жидкость заполняет трубу, при этом в соответствии с законом Бернулли её давление несколько меньше давления неподвижной среды вне трубы.
2 Встреча с препятствием Жёсткая заглушка внезапно останавливает поток, который ударяется в неё. Однако практически вся жидкость в трубе ещё продолжает своё движение вперёд.
3 Рост зоны повышенного давления Головная часть потока остановилась и её кинетическая энергия перешла в потенциальную энергию упругой деформации жидкости и стенок трубы, вызвав в этой области повышение давления. Но до «хвоста» потока это воздействие ещё не дошло, и там жидкость продолжает двигаться в прежнем направлении. Граница области повышенного давления (ударная волна) перемещается от заглушки ко входу трубы, при достаточной жёсткости трубы эта скорость практически равна скорости распространения упругих колебаний в среде, т.е. скорости звука в жидкости.
4 Максимум повышенного давления Ударная волна достигла входа трубы и вышла в неподвижную среду. Поскольку внешняя среда неподвижна относительно стенок трубы, она уже не добавляет свою кинетическую энергию и не оказывает существенного сопротивления сжатой жидкости в трубе, и та начинает двигаться из зоны повышенного давления наружу. Кроме того, в свободной среде стенки трубы уже не ограничивают и не «фокусируют» ударную волну, так что она распространяется во все стороны, быстро теряя силу. Таким образом, достигнув входа трубы, ударная волна «рассеивается» и «гаснет». Более подробно этот момент рассмотрен ниже.
5 Начало обратного движения Поскольку у входа в трубу давление относительно невысоко, сжатая жидкость двигается туда под действием повышенного давления внутри трубы. При этом потенциальная энергия упругой деформации снова превращается в кинетическую энергию, но движение уже направлено в обратную сторону. В результате граница зоны неподвижной жидкости под повышенным давлением перемещается от входа в трубу обратно к заглушке, оставляя у входа зону немного пониженного давления, в которой жидкость движется обратно ко входу трубы. Скорость перемещения этой границы в случае достаточно жёсткой трубы также равна скорости распространения упругих деформаций в среде, т.е. скорости звука в жидкости, однако перепад давления на границе не такой резкий, как при распространении ударной волны — зона границы существенно шире. Причиной этого являются особенности процесса рассеивания ударной волны у входа в трубу на предыдущей фазе.
При падении давления вся потенциальная энергия упругой деформации снова переходит в кинетическую энергию жидкости (за вычетом неизбежных потерь, которые могут быть весьма малы), поэтому скорость «разряженной» жидкости почти равна её скорости до остановки, только направлена теперь в сторону входа.
6 Окончание сжатия В момент, когда граница зоны пониженного давления достигает заглушки, во всей трубе жидкость снова испытывает пониженное давление и движется обратно ко входу со скоростью, равной скорости потока в трубе в фазе 2.
7 Фаза разрежения (отрыва) Двигаясь в сторону входа трубы, жидкость в силу инерции стремится оторваться от заглушки. Поэтому, если гидроудар был достаточно сильным, то возле заглушки образуется зона разрежения, где жидкость отсутствует и давление близко к нулю (именно вакуум, а не атмосферное давление). Однако жидкость, выходящая из трубы, движется не в пустоту, а в среду, представляющую собой ту же жидкость, только неподвижную. Сопротивление этой среды достаточно быстро затормозит движение жидкости к выходу и вместе с зоной разрежения возле заглушки вновь заставит жидкость двигаться от входа внутрь трубы, тем самым повторяя фазу 1(естественно, уже с меньшей энергией, потери которой, как всегда, неизбежны).
При слабом гидроударе жидкости не удаётся оторваться от заглушки, однако всё равно давление существенно снижается относительно давления вне трубы (настолько, насколько оно повысилось в фазе сжатия). В этом случае выделяют фазы распространения отрицательной ударной волны (границы зоны с низким давлением) ко входу трубы и её возвращения обратно под действием внешнего давления, однако при сильном гидроударе с отрывом жидкости от заглушки появляется ещё и фаза «замирания». Впрочем, самостоятельное значение этих фаз не очень велико, поэтому все их я объединяю в одну фазу разрежения. Чутьниже это рассмотрено более подробно.

Факторы, влияющие на силу гидроудара

Эластичные стенки трубопровода значительно снижают силу гидроудара, достаточно легко увеличивая объём трубы или шланга в месте остановки жидкости. Если труба заполнена воздухом и по мере продвижения жидкости он не успевает покинуть трубу с нужной скоростью, это также способно предотвратить сильный гидроудар, поскольку в этом случае воздух играет роль пневматического амортизатора, в котором плавно повышается давление, и потому он оказывает всё большее сопротивление движению жидкости, постепенно замедляя её. Именно эти принципы использует большинство устройств для защиты трубопроводов от гидроударов.

Следует чётко понимать, что эти факторы лишь растягивают процесс гидроудара во времени, но общая энергия гидравлического удара при этом остаётся прежней. Однако за счёт увеличения времени процесса, снижается его мощность, а значит, и максимальное давление, и максимальное усилие, воздействующее на стенки трубы. Но именно это и является целью защиты от гидроудара — ведь теперь трубу уже не разорвёт!

И, конечно, силу гидроудара снижает более плавное перекрытие потока и уменьшение рабочей скорости движения жидкости в трубе (если необходимо сохранить расход, то для этого придётся увеличить диаметр трубы — скорость уменьшится пропорционально увеличению площади её просвета).

Если же силу гидроудара надо увеличить, то тут рекомендации обратные — как можно более жёсткая (и прочная!) труба, как можно более резкое перекрытие потока и как можно больший разгон жидкости перед остановкой потока.

Особенности явления гидроудара

Гидроудар в силу своей природы имеет несколько существенных особенностей, о которых нельзя забывать.

Высокая скорость процесса

Прежде всего, следует учесть высокую скорость процесса. Поскольку скорость перемещения границ зон с различным давлением при высокой жёсткости трубы и заглушки определяется скоростью распространения упругих деформаций в жидкости, т.е. скоростью звука, всё происходит за очень короткое время.

Скорость звука в жидкостях обычно составляет порядка 1000…1500 м/с (для воды при 4°С — 1.435 км/с, при 45°С ­ 1.51 км/с (максимум), при 100°С — 1.46 км/с), поэтому в трубе с водой длиной 15 метров процесс распространения ударной волны от заглушки до входа или обратно займёт примерно 10 миллисекунд. За это время тело, находящееся в покое, под действием ускорения свободного падения успеет набрать лишь скорость в 9.8 см/сек и пройти путь менее 5 сантиметров. При более коротких длинах эти цифры пропорционально уменьшатся.

Это означает, например, что в горизонтальной трубе за такое время пустота в зоне отрыва не успеет сколько-нибудь существенным образом перераспределиться и останется «сконцентрированной» именно возле заглушки, а не превратится в относительно небольшое снижение уровня жидкости на значительной части длины трубы. Многие другие эффекты, скажем, испарение заметного количества жидкости с границы зоны отрыва в область разрежения и, как следствие, существенное повышение там давления, также не смогут проявиться в полной мере из-за краткости отпущенного им времени.

Условия отрыва жидкости. Сильные и слабые гидроудары

В фазе разрежения отрыв жидкости от заглушки происходит не всегда. Для этого скорость потока должна быть достаточно высокой, а стенки трубы — достаточно жёсткими, чтобы удар получился резким. Если удар окажется слишком слабым (или слишком плавным), то пустой области у заглушки не образуется, хотя в любом случае в фазе разрежения давление внутри трубы, в том числе непосредственно у заглушки, будет меньше, чем давление окружающей жидкости снаружи.

Для того, чтобы жидкость смогла оторваться от заглушки и появилась область отрыва, обратное давление (в идеале, без учёта потерь, равное максимальному повышению давления при сжатии) должно превышать давление среды снаружи. Таким образом, отрыв жидкости с образованием вакуума возможен при выполнении условия

Если пренебречь потерями, то для строго горизонтальной трубы критерий возникновения области вакуума будет ещё проще:

Может возникнуть вопрос: как же повышение давления при гидроударе может превысить давление на входе в трубу? Однако здесь нет парадокса, так как скачок давления зависит лишь от резкости остановки потока и набранной им к этому моменту кинетической энергии, поэтому жёсткая труба и малосжимаемая жидкость могут обеспечить сильный удар даже при не слишком высокой скорости потока.

Таким образом, гидроудары можно разделить на « сильные», когда образуется область вакуума в зоне отрыва, и « слабые», когда мощности удара для этого не хватает. При этом следует помнить, что речь именно о мощности удара, а не о его энергии, поскольку здесь определяющую роль играет резкость остановки.

Повторные циклы

Как уже было сказано выше, после фазы 7 (разрежения) снова следует фаза 1 — пустая (или разреженная) часть трубы снова заполняется жидкостью под давлением. В результате при гидроударе происходит своеобразный колебательный процесс, естественно, довольно быстро затухающий. При этом весьма важно знать, что же является главным фактором для возникновения повторного удара — разгон жидкости, заполняющей пустоту, возникшую при отрыве её от заглушки в фазе разрежения или упругая реакция внешней среды на возмущения, вызванные отбойным движением жидкости от заглушки ко входу в фазах 4–6.

Читайте также:  У ивы косы над рекой

Ответ на этот вопрос определяет, является ли отрыв жидкости от заглушки в фазе 7 необходимым условием возникновения повторных циклов или они будут иметь место даже если отрыва не происходит?

Посмотрим, как при гидроударе с течением времени изменяется давление возле заглушки.
Изменение во времени давления возле заглушки при гидроударе.
Слева — сильный удар (с отрывом жидкости от заглушки), справа — слабый (без отрыва). Синей линией показан уровень исходного давления (до начала гидроудара), голубой линией — идеальный характер изменения давления при отсутствии потерь энергии. P 0 — давление свободной среды возле входа в трубу; ΔP уд — максимальное повышение давления при гидроударе; t 0 — длительность этапа при слабом гидроударе. По материалам сайта gidravl.narod.ru.

На рисунке видно, что при сильном гидроударе (слева) в фазе отрыва давление падает практически до нуля, т.е. образуется вакуум (0.1 МПа

1 атм, давление измерялось относительно атмосферного, поэтому показания в –1 атм как раз и соответствуют абсолютному нулю давления). Однако это не слишком снижает энергию повторных гидроударов, более того, характер их постепенного ослабления не отличается от аналогичного ослабления при слабом гидроударе, показанном на рисунке справа.

При слабом гидроударе (без отрыва жидкости), фазы сжатия и разрежения имеют одинаковую длительность t 0, обусловленную временем «путешествия» ударной волны от заглушки ко входу трубы и обратно. В этом случае возмущения не выходят в резервуар сколько-нибудь далеко от входа трубы, и период этих колебаний полностью определяется длиной трубы и скоростью ударной волны.

При сильном гидроударе обратным ходом (отбойной волной) жидкость выбрасывается из трубы с большой силой, и она выходит в резервуар достаточно далеко от входа в трубу, «расталкивая» уже находившуюся там жидкость. В результате этого в трубе возле заглушки освобождается место для зоны отрыва, однако и сила повторного удара обусловлена не только разрежением жидкости в трубе, но и возмущённой жидкостью в резервуаре вокруг входа в трубу. Поэтому повторный удар получается сильным, однако «затишье» между ударами существенно больше длительности каждого удара, поскольку ударная волна выходит далеко за пределы трубы, и этот путь требует дополнительного времени. По мере снижения силы повторных ударов интервал между ними сокращается, и когда скачок давления при очередном повторном гидроударе ΔP уд становится равным давлению вне трубы P 0, сравнивается с t 0 и в дальнейшем уже не уменьшается.

С точки зрения математики можно сказать, что в каждом цикле гидроудара площади положительного и отрицательного отклонения от уровня давления P 0 на графике P(t) должны быть равны, поскольку они пропорциональны энергии, а без учёта потерь энергия стадии сжатия и стадии расширения должна быть одинаковой. И, так как разрежение не может быть отрицательным, то в случае возникновения отрыва это условие соблюдается за счёт увеличения длительности фазы разрежения. Если же отрыва не возникает, то энергия «регулируется» амплитудой скачка давления, так как теперь «вакуумное ограничение» на стадии разрежения перестаёт действовать.

Таким образом, пренебрегая потерями и считая фронты нарастания и спада давления достаточно резкими (близкими к вертикальным), можно записать условие соотношения длительностей стадий сжатия и разрежения возле заглушки в следующем виде:

Размер имеет значение

С увеличением размеров трубы сила гидроудара значительно возрастает, причём для одного и того же давления у входа в трубу этот рост обычно круче линейной зависимости. Здесь мы рассмотрим качественные причины такого поведения (количественные результаты автоматически следуют из расчётов, приведённых в следующих разделах этой страницы).

Дело в том, что энергия гидроудара определяется его длительностью, зависящей от длины и жёсткости трубы, и мощностью, которая прямо зависит от скачка давления, в свою очередь линейно зависимого от скорости потока в момент остановки. Поэтому при той же скорости потока скачок давления будет тем же, но длительность гидроудара, а значит и его общая энергия, возрастут в соответствии с увеличением длины трубы.

Однако при увеличении линейных размеров масса (и, следовательно, кинетическая энергия при той же скорости) возрастает пропорционально объёму, т.е. кубу их изменения, а потери на трение о стенки трубы — пропорционально площади соприкосновения, то есть квадрату изменения размеров. Таким образом, удельные потери энергии на трение на единицу массы жидкости уменьшаются, и потому при том же движущем усилии (внешнем давлении) скорость потока возрастает, а стало быть, увеличивается и скачок давления в момент остановки.

В результате при одном и том же внешнем давлении мы получаем сильный гидроудар в большой трубе и слабый — в маленькой. При этом слишком большое удлинение трубы без увеличения её диаметра также ослабит гидроудар за счёт того, что возрастающее гидравлическое сопротивление снизит скорость потока к моменту остановки. Отсюда следует вывод, что имеется некоторая оптимальная (или, может быть, наоборот — фатальная) длина трубопровода, при которой гидроудар имеет максимальную силу. При меньшей длине поток не успевает разогнаться до максимальной скорости либо длительность гидроудара получается слишком маленькой, при большей — гидравлическое трение отбирает слишком много энергии у движущегося потока, снижая его скорость до «безопасных» величин. Кроме того, если при увеличении диаметра трубы толщина её стенок не увеличится, то жёсткость, а следовательно, скорость ударной волны и скачок давления при гидроударе снижаются. Правда, на столько же возрастает его длительность, — так что общую энергию гидроудара снижение толщины стенок не уменьшает, а вот шансы разрыва трубы увеличиваются!

Для слишком узких трубок большое значение начинают играть поверхностные эффекты, в том числе поверхностное натяжение. Все они препятствуют разгону потока и потому также снижают силу гидроудара. Чтобы получить в капиллярной трубке сколь-нибудь заметный гидравлический удар, надо сильно постараться!

Конструкция гидротарана

Привычные помпы состоят из нагнетающего устройства (закрытая крыльчатка, поршень, мембрана), активатора (ДВС, электромотор, иной привод), трубопровода и системы клапанов. Схема гидротаранного насоса предельно проста, его уникальность заключается в том, что активатором и поршнем выступает сам агент (вода). Его конструкция примечательна тем, что в ней нет механических подвижных частей (кроме двух примитивных клапанов), не используются ГСМ и участки под постоянным давлением.

Основа насоса — сплошная трубка с тремя отводами, которую можно собрать из обычных фитингов и трубы, имеющихся в любом магазине сантехники.

Первый отвод. К нему подключается питающая труба (фидер), о ней расскажем отдельно.

Второй отвод. Через ниппели и муфты к нему подключается обратный клапан, расширительный бак с мягкими стенками и выходной патрубок. В качестве расширительного бачка вполне пригодна пластиковая бутылка, на заводских моделях устанавливают полноценные баки в металлическом корпусе с резиновой мембраной.

Третий отвод. Здесь должен быть установлен главный элемент — проточный гидроклапан. Это элемент запорной арматуры, который перекрывает поток воды при критическом увеличении давления. Его работа регулируется пружиной. Такие клапаны до 1,5″ можно пробрести в магазине, но при большем диаметре их стоимость может быть довольно велика (20 у. е. и выше). Если стоит задача создать насос для реальных хозяйственных нужд под большой объём воды, лучше изготовить этот клапан самостоятельно.

Сборка насоса с самодельным клапаном — пошаговое видео

Преимущества гидротарана:

– длительный срок службы,

– лёгок в использовании и неприхотлив в обслуживании,

– работает без топлива, электричества, газа и ручной силы, экономит финансы в колоссальных объёмах,

– может обеспечивать хозяйство до одного миллиона литров воды в год.

Применение гидротарана:

Гидротараны устанавливаются на реки, ручьи, водопады и ключи, а также на любые скопления воды, где есть возможность установить запруду с перепадом высоты от 0,5 метров.

Самодействующие насосы-гидравлические тараны не предназначены для колодцев, скважин и озёр!

Как и почему работает гидротаран

Главная особенность данного насоса — он использует кинетическую энергию воды, которая уже находится в потоке. То есть, для подачи воды на высоту необходим перепад уровней. Он может быть минимальным — 0,5 м, но чем этот показатель больше, тем эффективнее работа насоса. Мы нарочно не приводим гидравлический расчёт — он крайне сложен и сводится лишь к оптимальной пропорции перепада высоты между точкой забора воды, рабочей частью насоса и верхней точкой слива. Поскольку это устройство будет установлено в конкретных условиях, все величины разумно определить по месту.

Вода, попадая в фидер, под действием гравитации стремится к нижней точке, создавая избыточное давление, на которое реагирует гидроклапан. В момент его срабатывания вода блокируется в закрытой системе и происходит явление гидроудара, который проталкивает воду через обратный клапан в расширительный бак. Эластичные стенки бака накапливают избыточное давление от гидроудара, но не в воде (она несжимаема), а в воздухе. Это давление и проталкивает воду по отводному каналу (шлангу, трубе), а обратный клапан не даёт давлению выровняться.

Принцип работы гидротаранного насоса на видео

После сброса давления в расширительный бак гидроклапан снова открывается и цикл возобновляется. Подача воды происходит импульсами. Многие уже догадались, что работа насоса становится возможна за счёт разности плотности сред — несжимаемой воды и воздуха, который легко аккумулирует давление. Вся сила гидроудара переходит в спрессовку газа (воздуха) в расширительном баке, который потом подаёт воду наверх.

Принцип действия гидротарана:

Ниже на рисунке изображена принципиальная схема гидротарана.

  • 1. Питающая труба
  • 2. Отбойный клапан
  • 3. Напорный клапан
  • 4. Воздушный колпак
  • 5. Напорный трубопровод
  • 6. Устройство забора воды

Питающая труба (1) имеет относительно большую длину. Высота уровня воды в месте её забора и в месте установки отбойного клапана должна быть не менее 0,5 м (от перепада напрямую зависит производительность и высота напора).

Гидравлический таран работает следующим образом. При открытом отбойном клапане (2) вода, двигаясь по питающей трубе (1), сливается наружу. При достижении определенной скорости потока, вода подхватывает отбойный клапан (2) и ускоренно перемещает его верх. Клапан (2) резко перекрывает поток воды. Передние слои воды, упираясь в клапан (2), останавливаются, в то время как остальные слои столба воды в питающей трубе (1) по инерции продолжают движение. Вследствие этого, происходит резкое повышение давления в зоне отбойного клапана (2), и весь столб воды в трубе (1) останавливается. Процесс повышения давления в трубе (1) сопровождается упругим сжатием воды. После остановки воды в трубе (1) возникает обратная, отраженная волна давления в сторону устройства забора воды (6), приводящая к понижению давления у отбойного клапана (2), вплоть до разряжения. Отбойный клапан (2) открывается, и процесс повторяется снова. В моменты повышения давления в области отбойного клапана (2) вода через напорный клапан (3) поступает в полость воздушного колпака (4) или, иначе, пневмогидроаккумулятора. Далее вода, практически без пульсации, по напорному трубопроводу (5) поступает к месту назначения.

Читайте также:  Описание реки парана по плану описания реки

Описанное явление, когда разогнанный массивный столб воды в длинной питающей трубе (1) ударяет по внезапно закрытому отбойному клапану (2), называют гидравлическим ударом.

Фидер и гидроклапан

Эти два элемента — основные в конструкции, которую планируется создать своими руками. От их размеров и устройства зависит вся работа агрегата.

Фидер

Представляет собой закрытый канал, соединяющий точку водозабора и точку гидроудара. В идеале это длинная ровная труба, расположенная под уклоном. Вода, находящаяся в трубе, и есть тот самый поршень, который создаёт избыточное давление — причину гидроудара. Поэтому чем больше сечение, тем мощнее будет таран. Диаметр трубы фидера должен лежать в разумных пределах — от 50 до 150 мм. Эта величина должна соотноситься с диаметром остальных каналов системы и требуемой высотой подачи.

В заборной части фидера рекомендуем установить раструб для лучшего улавливания воды.

Оптимальные соотношения диаметров гидротаранного насоса

Фидер, мм Система, мм
50 16
100 32
150 32–50

В последнем случае при длине фидера 10 м и перепаде в 1,5 м вода будет подаваться на высоту в 10 м со скоростью около 1500 л/час.

Гидроклапан

Заводская модель этого устройства может оказаться дорога за счёт материала, прокладок и пружины, выставленной на определённое давление. В нашем случае, когда мы используем бесплатную энергию, которую просто нет смысла экономить или учитывать, достаточно самого факта блокировки потока воды. Для этого вполне подойдёт гидроклапан собственного изготовления.

Насос с самодельным гидроклапаном — видео установки с комментариями

Идеальное место установки такого насоса — пороги реки с их значительными перепадами или ручьи.

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.



Система перекачки воды без электричества и топлива




















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

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Мы привыкли, что для того, чтобы перекачать воду – нужен насос с питанием от электричества или мотопомпа (на бензиновом двигателе). Но, оказывается, можно поднять на высоту или перекачать приличные объемы воды и без потребления энергоносителей. Что для этого нужно? Простое и гениальное устройство – гидротаран. А так же постоянный перепад уровня воды в месте установки этого насоса.

При большом напоре воды (например, в горной речке), некоторые модели гидротаранов способны поднимать воду вверх на 40-50 м. Нет, это не вечный двигатель. Это лишь грамотное использование законом гидравлики. Смотрим устройство гидротарана:

Схема и описание гидротарана. Если кратко, то это простое устройство работает так: вода, при своем течении на перепаде высот создает напор в трубе, закрывая один клапан и открывая другой. При открытии нагнетательного клапана и наполнении воздушной емкости, создается понижение давления в системе, которое открывает основной (отбойный) клапан с кратковременным вытеканием воды. Но этот клапан быстро закрывается – и появляется гидроудар. Т.к. жидкость не сжимается – она открывает напорный клапан, наполняя трубу для перекачивания. Цикл повторяется.

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

На этой анимации более понятен принцип работы. Т.е. мы забираем тот поток воды, который выходит с воздушной емкости. Он гораздо меньше того, что показан справа на схеме, но вода в нем под пульсирующим давлением, и способна подняться на приличную высоту. Гидротаран не вечный двигатель – это устройство лишь преобразует кинетическую энергию потока воды через гидроудар в другой поток воды.

На западе это устройство известно под названием ram-pump (таранный насос). В СССР достаточную известность получили разработки гидротаранов Рогозина Г.В. Под его началом в Кыргызстане изготавливалось много подобных насосов и устанавливались в каналах и горных реках для подъема воды для полива на полях:

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

И сейчас некоторые производители продолжают выпуск подобных установок для мелиорации и водоснабжения, основываясь на наработки советского инженера Рогозина:

Изделия компании «Гидроимпульс», г. Бишкек.

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Проект перекачки воды с ручья в Кызыле. Посмотрите, на какую высоту перекачивается вода без использования электричества. Используя только законы гидравлики и перепад давления в потоке.

На этом принципе не так давно создавались опытные образцы для выработки электроэнергии:

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Почему они не пошли в серию – большой вопрос. Ведь в этих модификациях используется уже не перепад высоты в русле реки, а перепад давления на поверхности и на глубине, если я правильно понял. У этой установки есть проблема: автоколебания могут затухать из-за растворимости воздуха в воде воздушной емкости. Но это решаемо.

Но это все большие установки, которые могут перекачивать тысячи литров в час и импульсной подачей жидкости приводить к вращению генераторы. Для частного сектора и их нужд иногда достаточно и менее продуктивного устройства. Такие гидротараны давно делают как кулибины, так и небольшие фирмы. Вот конструкция, сделанные из распространенных деталей, которые можно приобрести в любом магазине:

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Гидротаран. Насос, качающий воду для полива без электричества и топлива

Минимум деталей. Основная стоимость – это трубы или шланги для доставки воды к месту. В youtube видел ролик, что один умелец смог проложить водопровод на расстоянии 250 м от ручья. Но у него поток воды создавался всего лишь 2л/мин. Как собрать в подробностях – роликов много в youtube.

Так в чем заключается идея и смысл этой статьи? Допустим, у кого-то имеется дача, но нет скважины. А участок расположен рядом с ручьем или речкой с достаточным перепадом высоты в их русле. Можно собрать этот нехитрый гидротаран и закачивать воду для полива даже из небольшого ручья. Нужно будет забирать воду выше по течению и ниже на 10-15 м подавать в гидротаран. А тот уже подаст воду к Вам в бак или в систему капельного полива. Как захотите. И это все без электричества и электрических насосов.

Эта технология в особенности подойдет для домов, расположенных рядом с ручьями и речками в горной местности. Там перепад в русле большой и воду можно перекачивать на большие расстояния и высоты. К сожалению, гидротаран не подходит для озер и равнинных рек, где на протяжении сотен метров нет перепада высоты даже на 0,5 м.

Фотографии взяты из открытых источников, с сервиса Яндекс.Картинки

Подписывайтесь на канал, заносите его в закладки браузера (Ctrl+D). Впереди много интересной информации.

Источник