ГИДРО ТАРАННОЕ НАСОС БЕЗ ПОТЕРИ ВОДЫ ИЗ СТОЯЧИЙ ВОДЫ!
Гидроударный насос отрицательного типа.
Гидроударный насос отрицательного типа.
Скважинный насос — гидротаран. Часть 6. Лучшая схема!
Скважинный насос — гидротаран. Часть 6. Лучшая схема!
Loading…
Испокон веков люди искали способы доставки воды из естественных источников к нужному месту. Гидротаран в этом отношении является одним из удачных изобретений. Он имеет несложное устройство и обладает другими преимуществами. При желании такое приспособление можно изготовить самостоятельно.
Что такое гидротаран
Несмотря на грозное название, прибор используется абсолютно в мирных целях, например для полива растений. Это насос определенной конструкции, способный поднимать на высоту воду из текущего потока. При этом не требуется подключение электричества или применение топлива. Главной действующей силой здесь является гидравлический удар.
Характеристики и особенности
Чтобы привести в действие гидротаран воды, необходим перепад высот в месте его установки. Такой, чтобы появилось течение. Поэтому подходящими природными объектами для размещения насоса являются ручьи, реки, водопады.
Насос гидротаран выглядит так
Приспособление может иметь разные габариты. Масса моделей отличается. Она бывает и 15, и 150 кг. Крупные модификации позволяют орошать сразу до 30 га. Существуют разновидности насоса. Можно услышать такие названия, как замкнутый гидротаран, подводный, Марухина, Рогозина.
Устройство и принцип работы
Итак, вода поднимается за счет происходящего в насосе гидроудара. Это явление, когда текущая на скорости жидкость резко останавливается, наткнувшись на препятствие, и давление в трубе мгновенно возрастает. Если посмотреть на схему гидротарана, можно увидеть нагнетательную трубу, расположенную под наклоном.
По ней самотеком движется жидкость от естественного источника. Вода встречает на пути отбойный клапан. Он закрывается, когда динамический напор жидкости доходит до определенного значения. Давление здесь кратковременно, но сильно увеличивается.
Это приводит к подъему воды и ее проходу через еще один клапан гидротарана – напорный. Жидкость попадает в пространство воздушного колпака, а затем по отводящей трубе транспортируется к месту назначения. Когда вода после удара устремляется в обратном направлении от отбойного клапана, тот открывается и цикл повторяется.
Нагнетательная труба достаточно длинная. Она может быть и 10, и 30 метров. Уровень воды в точке ее забора, наверху, и в районе отбойного клапана, внизу, должен иметь разницу от полуметра. От этого показателя зависит производительность насоса.
Плюсы и минусы
Преимущества этого агрегата очевидны:
- Для его функционирования не требуются мускульные усилия. В конструкции нет двигателя, работающего на электричестве или бензине. А значит, отсутствуют дополнительные материальные затраты.
- Простота применения. Насос-гидротаран достаточно установить один раз, и он будет исправно работать без особого присмотра и обслуживания.
- Минимальные условия для приведения в действие такого насоса. Достаточен перепад уровней в несколько десятков сантиметров и небольшой расход воды. Причем она может накапливаться до совершения рабочего цикла. Способностью работать в таких условиях не могут похвастаться другие гидротехнические устройства, такие как турбины, водяные колеса.
- Длительная служба. Ее обеспечивает незамысловатая конструкция с минимумом деталей. Устройство может эксплуатироваться до 20 лет или пока не пересохнет питающий водоток.
- Несложная сборка. Смонтировать конструкцию можно, не обладая специальными навыками. Единственное, составные элементы должны быть высокопрочными.
Но, наряду с полезными качествами, насос этого типа имеет и существенные недостатки. Из-за них предпочтение чаще отдается электрическим и бензиновым аналогам. Минусов в работе гидротарана несколько.
Во-первых, поток, проходящий через нагнетательную трубу, должен иметь хорошую скорость, как минимум метр в секунду. Поэтому обязателен достаточный перепад высот. Значит, с помощью классического гидротарана не получится забирать воду из пруда, озера или реки с очень спокойным течением из-за незначительного уклона местности.
Установленный гидротаран в реке с уклоном
Во-вторых, за время гидравлического удара вода, находящаяся за отбойным клапаном, должна успеть уйти. Нужно, чтобы после открытия «заслонки» ничто не мешало новой порции жидкости как следует разогнаться. Только при высокой скорости потока клапан снова захлопнется и произойдет очередной гидравлический удар.
Если вода останется, разгон воды будет осуществляться гораздо дольше. Это приводит к потере жидкости, которая могла бы оказаться полезной, и снижению производительности установки. Важно, чтобы отбойный клапан располагался на достаточной высоте по сравнению с местом, куда после него стекает вода.
В-третьих, устройство гидротарана позволяет добывать воду исключительно за счет энергии потока, но в то же время наблюдаются значительные потери жидкости. Ее гораздо больше уходит, чем поднимается для использования по назначению.
В итоге количество получаемой жидкости может оказаться ничтожным. Для более эффективной работы агрегата необходимо правильно рассчитать длину и диаметр нагнетательной трубы, сечения клапанов и другие параметры. Требуется индивидуальная настройка под условия, в которых будет находиться установка.
В-четвёртых, воздух из колпака может растворяться в воде, нагнетаемой вследствие гидравлического удара. Причиной этому является повышенное давление. Необходима подкачка воздуха, которую технически сложно осуществить. Одно из решений – применение в роли такого колпака мембранного гидроаккумулятора.
В-пятых, принцип гидротарана действует только при больших размерах такого оборудования. Протяженность нагнетательной трубы в 10 и больше метров нужна для того, чтобы обеспечить мощный гидроудар после воздействия на отбойный клапан большой массы воды.
Линейные размеры насоса можно уменьшить, применив спиралевидную трубу, но вес не изменится. Нужно учитывать, что чем больше установка, тем толще стенки ее элементов, а сами детали массивней. Это требуется для обеспечения необходимой прочности конструкции.
Виды
Ученые предпринимают попытки устранить недостатки насоса в классическом исполнении. Например, ставится задача, как заставить работать гидротаран в стоячей воде, которая содержится в прудах, озерах и колодцах. Этим вопросом задались В. В. Марухин и В. А. Кутьенков. Они решили изменить существовавшую конструкцию – поставили отбойный клапан перед напорным, а место слива заглушили.
В этом случае отпадает необходимость обеспечивать выход всей воды из нагнетательной трубы. Появляется возможность погрузить устройство в стоячую воду. При этом сам пруд или озеро становится питающим резервуаром, а наклон нагнетательной трубы уже необязателен.
Гидротаран с одной ёмкостью большего объёма
Ее можно положить горизонтально, так как рабочее давление создается за счет глубины размещения насоса. Совсем убрать нагнетательную трубу в гидротаране Марухина нельзя. Ее назначение состоит в формировании направленного потока, обособленного от общей водяной массы и дающего гидроудар.
Авторы с помощью расчетов установили, что минимальная глубина, необходимая для работы такого оснащения, – 15 метров. Только при таких условиях будет действовать давление, которое заставит поток двигаться и обеспечит гидроудар.
Еще один изобретатель М. Н. Бурангулов представил научному сообществу свою версию подводного гидротарана – он отличается от аналогов повышенной производительностью. Гидравлический удар здесь используется максимально полно. Этот эффект достигается за счет особого устройства отбойного клапана.
Он состоит из двух дисков, один из которых жестко зафиксирован, а другой имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси. Здесь добавлены дополнительные конструкционные элементы – шток, поршень. В такой системе отбойный клапан мгновенно закрывается, что делает удар от водяного столба мощнее, а КПД насоса в целом увеличивается.
Гидротаран Рогозина – еще одна разновидность приспособления для сбора природной жидкости. Особенным успехом разработки изобретателя пользовались в СССР. Рогозин предложил объединить гидротаран с турбиной, к которой подключен электрогенератор. Водоподъемное устройство в этом случае становится также источником энергии.
Турбина, соединенная с гидротараном, работает при таком течении, при котором функционировать самостоятельно она не способна. Но здесь следует особое внимание уделять тому, чтобы проходящая через отбойный клапан вода тут же освобождала место для снова подступившей порции жидкости.
Как и где применяется
Гениальное в своей простоте изобретение предназначено для использования на сельскохозяйственных территориях и в частных хозяйствах. Оно пригодится там, где нет возможности применить водонапорное оснащение, работающее на электричестве или топливе. Задачи, которые позволяет решить гидротаран:
- полив сельскохозяйственных культур;
- озеленение неплодородных возвышенностей;
- обеспечение питьевой водой людей и животных;
- наполнение бассейнов и различных резервуаров;
- тушение огня пожарными службами;
- выработка электроэнергии – если позволяет сила водяного потока.
Гидротаран без электричества подаёт воду на высоту, за счёт гидроудара
Цена
Приобрести гидротаран можно, например, за 21 000 р. или за 28 000 р. Определяющими факторами являются габариты оборудования, материалы изготовления, особенности устройства. Зарубежные аналоги могут стоить дороже, но уступать в производительности. Оснащение этого типа также устанавливается на заказ, при этом цена гидротарана нередко договорная.
Гидротаран своими руками
Для самостоятельного изготовления устройства потребуется минимум деталей. Необходимо найти пластиковые трубы и пару клапанов. Диаметр этих элементов зависит от напора водотока. Кроме этого, понадобится пластиковая бутылка. Она будет играть в системе роль расширительного бака.
При изготовлении гидротарана своими руками следует ориентироваться на схему устройства. Для соединения элементов можно применить переходники. Проще же сделать резьбу на трубах и накрутить на нее клапаны. Один будет работать на выпуск жидкости, другой – на впуск. Бутылка герметично прикручивается к одному из отводов.
В заборной части находящейся под уклоном трубы целесообразно установить раструб, чтобы вода улавливалась лучше. Сделанный собственноручно или купленный агрегат поможет с пользой применять воду из находящегося поблизости природного источника. Человеческие усилия при этом будут сведены к нулю.
Как повысить эффективность установки
Производительность устройства напрямую зависит от силы возникающего гидроудара. А она, в свою очередь, определяется рядом факторов. В частности, тем, какие использованы трубы. Их стенки не должны быть эластичными. Иначе объем трубы в месте резкой остановки воды увеличивается, и сила гидроудара снижается.
Если полость, по которой движется жидкость, заполнена воздухом и он не успевает во время выйти, то также не стоит рассчитывать на максимально мощный гидроудар. Задержавшийся воздух выступает в роли амортизатора.
Давление в нем постепенно увеличивается, создается сопротивление движущейся воде, и та замедляет свой ход. Этот принцип оказывается полезным, если нужно защитить от повреждения обычный трубопровод. Но в случае с гидротараном воздух оказывается ненужным препятствием.
И еще два фактора, сдерживающих силу гидравлического удара, – недостаточная скорость движения потока и плавное его перекрытие. Стоит помнить, что при одинаковом расходе воды скорость уменьшается при увеличении диаметра трубы, и наоборот. Как перекрывается движение жидкости, зависит от работы клапана.
Таким образом, мощнейший гидроудар получается при использовании наиболее жесткой и прочной трубы, сильнейшем разгоне потока перед остановкой и резком его перекрытии клапаном. При соблюдении указанных условий гидротаран будет выполнять свое предназначение и обеспечит объект максимально возможным количеством воды.
ИР 8(632) за 2002 г.
Особенно хорош гидротаран в локальном водопроводе, например на небольшой ферме у сельского пруда. Но применялся и в крупных — для питания фонтанов в Версале, например. В ХIХ — начале ХХ в. эти машины производились большими сериями в Англии, Германии, США. В Москве специализированный завод «Гидротаран» работал еще в начале тридцатых годов. Кое-где эта старинная техника до сих пор работает. Но — редко: успехи электрификации и некоторые недостатки гидротарана подорвали конкурентоспособность этого насоса.
Однако сегодня электроэнергия все дорожает. И дальновидные хозяйственники вспомнили о гидротаране. Но известные конструкции неудобны во многих местах: необходим слив значительной части воды, протекающей через насос. Значит, требуется место слива ниже расположения насоса. А сам он должен быть ниже уровня воды в источнике. Соблюсти эти условия удается только у плотины или на горной речке. Сгодится и карликовая запруда на малой речке. Но как быть на берегу большой, где кустарную плотину поставить нельзя?
«Подводный гидротаран» М.Бурангезлова в плотине не нуждается. Не нужен ему и слив.
Для запуска в работу из пусковой емкости 1 в цилиндр 2 подают воду под давлением, больше скоростного напора течения реки. Для этого емкость располагается достаточно высоко. Поршень 3 смещает шток 4 и прикрепленный к нему диск 5 ударного клапана влево. Кулачковый механизм, вмонтированный в шток, поворачивает диск 6 так, что отверстия в обоих дисках совпадают, вследствие чего сопротивление течению речной воды через гидротаран уменьшается. Движение штока прекратится, когда упор 7 надавит на рейку 8 механизма управления вентилем 9. Он откроется, давление в цилиндре упадет, шток под действием скоростного напора двинется вправо. Кулачковый механизм при этом повернет диск 6 вокруг оси штока так, что отверстия в дисках перекроются и сопротивление клапана увеличится, а скорости течения воды и движения клапана со штоком сравняются. Движение вправо закончится ударом диска 5 в край 10 питательной трубы. Проток мгновенно закроется, произойдет гидроудар. Динамическое давление воды откроет обратные клапаны, вода поступит в воздушный колпак 11 и далее — в сеть потребителя и в гидроаккумулятор 12, а затем — в цилиндр 2. Под действием этого давления поршень начнет движение влево — процесс повторится и будет повторяться автоматически уже без участия пусковой емкости 1, которая пополнится при заполнении цилиндра 2.
Этой машине не нужен слив «лишней» воды, что не только повышает экономичность и удобство эксплуатации, но и делает машину почти универсальной — она может работать на любой реке. Чем быстрее течение, тем производительнее насос или миниатюрнее при равной производительности. Устройство водопровода с гидротараном требует осмотрительности: где попало его ставить не надо. На самой тихой реке есть быстрины, где течение сильнее среднего. Там и место гидротарану. Работоспособен круглый год, если установлен глубже промерзания реки.
Производительность и КПД устройства можно несколько повысить, если приемную трубу заменить конфузором, тогда скорость течения через ударный клапан повысится.
Пат. 2137949. Бурангезлов М.К.
129515, Москва, ул.Академика С.П.Королева, 13. ОАО «Институт ГИНцветмет». Патентной поверенной Малышевой Г.К.
Эта конструкция является аналогом редуктора. То есть, благодаря течению происходит циркуляция определенного объема воды. Эту энергию мы можем преобразовать для подачи меньшего объема воды на нужную нам высоту. Такой насос будет работать примерно так, как гидравлическая турбина. Но эта конструкция гораздо проще, на ее сборы надо мало средств и времени, а еще такой гидротарнный насос очень долговечный, тут изнашиваются разве что клапана. Итак, рассмотрим более подробно, как же собрать такой насос!
Как все работает
Система состоит из двух клапанов, один работает на выпуск воды, а другой на впуск. Тот клапан, что работает на выпуск, нужен для того, чтобы удерживать воду в шланге, которую мы будем поднимать для своих целей на нужную высоту. А что касается второго клапана, он находится в открытом состоянии лишь тогда, когда на него действует небольшое давление воды. Когда скорость потока вытекающей воды возрастает, растет и давление, как следствие клапан запирается. Именно в этот момент происходит гидроудар и вода поднимается вверх по отборному шлангу. Потом давление стабилизируется, клапан снова открывается и так далее.
У автора машина поднимает воду всего на один метр. Производительность устройства будет зависеть от перепада высот и от объема протекающей через устройство воды.
В системе предусмотрена емкость с воздухом. Она работает в качестве амортизатора для импульса, то есть, позволяет больше забрать воды, увеличивает КПД.
Материалы и инструменты, которые использовал автор:
Список материалов:
— пластиковые трубы;
— два клапана;
— кран (необязательно);
— два пластиковых тройника для труб;
— бутылка;
— шланги и другое.
Список инструментов:
— токарный станок (автор нарезал резьбу на трубах);
— ножовка по металлу;
— клей для труб, фум-лента и другие мелочи.
Процесс изготовления гидротарана:
Шаг первый. Подготавливаем трубы
Автор нарезал на токарном станке на трубах резьбу. Это избавило от потребности покупать переходники, чтобы установить клапана.
Шаг третий. Испытания
Приступаем к испытаниям. Автор подает воду из емкости, имитируя реку. Его насос может подавать воду на высоту не более одного метра выше от источника. В целом, систему можно модернизировать и увеличить КПД.
На этом все, проект окончен. Надеюсь, самоделка вам понравилась. Удачи и творческих вдохновений, если надумаете повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами.
В этой статье мы расскажем о том, как создать насос, не требующий топлива или электричества для работы. Статья содержит описание принципа работы устройства, основные элементы конструкции, а также видео с процессом сборки базовой модели таранного насоса. Вы узнаете, как собрать его самостоятельно.
Гидравлика — наука такая же древняя, как и сама вода. Законы гидравлики действуют абсолютно для любой жидкости, и мы рассмотрим, как использовать эти законы в организации насоса или помпы с применением кинетической энергии.
Прототип насоса, основанного на действии гидроудара, был создан во Франции ещё в 17-ом веке изобретателем воздушного шара Монгольфье. Практически одновременно с ним идентичную конструкцию запатентовали изобретатели в Англии, США и Германии. В России он получил звучное народное название «гидротаран».
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
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.
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.
Гидротаранные насосы заводского изготовления
Разумеется, такие простые и надёжные устройства не могли миновать претензий на серийное производство. В настоящий момент их производят как отечественные, так и зарубежные фирмы. Однако из-за своей специфики работы (часть воды сбрасывается через клапан) они имеют довольно узкую область применения — в городском хозяйстве они практически бесполезны, зато незаменимы в отдалённых, неосвоенных районах, экопоселениях и фермерских хозяйствах.
На сегодняшний день в России только одна фирма выпускает эти экологически чистые и эффективные устройства — производственная артель «Урал». Модельный ряд представлен насосами «Качалыч» ГТ-01 (190 у. е.) и ГТ-03 (110 у. е.), а также их разновидностями.
Изготовление насоса своими руками обойдётся несколько дешевле, даже если приобретать все детали. Однако реальная экономия достигается при наличии подручных средств — в этом случае насос будет практически бесплатным, при этом его производительность может быть существенно выше за счёт более объёмного фидера и пропускной способности всей системы.
Любой прибор или устройство на основе действий естественных сил заслуживает пристального внимания и разработки. Игнорируя бесплатную энергию, данную самой природой, мы рискуем внезапно остаться беспомощными в отсутствие бензина и электричества. Перевод подсобного хозяйства на альтернативные источники энергии — залог спокойствия и гармонии с окружающей средой.
Гидротаранный насос своими руками
Эта конструкция является аналогом редуктора. То есть, благодаря течению происходит циркуляция определенного объема воды. Эту энергию мы можем преобразовать для подачи меньшего объема воды на нужную нам высоту. Такой насос будет работать примерно так, как гидравлическая турбина. Но эта конструкция гораздо проще, на ее сборы надо мало средств и времени, а еще такой гидротарнный насос очень долговечный, тут изнашиваются разве что клапана. Итак, рассмотрим более подробно, как же собрать такой насос!
Как все работает
Система состоит из двух клапанов, один работает на выпуск воды, а другой на впуск. Тот клапан, что работает на выпуск, нужен для того, чтобы удерживать воду в шланге, которую мы будем поднимать для своих целей на нужную высоту. А что касается второго клапана, он находится в открытом состоянии лишь тогда, когда на него действует небольшое давление воды. Когда скорость потока вытекающей воды возрастает, растет и давление, как следствие клапан запирается. Именно в этот момент происходит гидроудар и вода поднимается вверх по отборному шлангу. Потом давление стабилизируется, клапан снова открывается и так далее.
У автора машина поднимает воду всего на один метр. Производительность устройства будет зависеть от перепада высот и от объема протекающей через устройство воды.
В системе предусмотрена емкость с воздухом. Она работает в качестве амортизатора для импульса, то есть, позволяет больше забрать воды, увеличивает КПД.
Материалы и инструменты, которые использовал автор:
Список материалов:
— пластиковые трубы;
— два клапана;
— кран (необязательно);
— два пластиковых тройника для труб;
— бутылка;
— шланги и другое.
Список инструментов:
— токарный станок (автор нарезал резьбу на трубах);
— ножовка по металлу;
— клей для труб, фум-лента и другие мелочи.
Процесс изготовления гидротарана:
Шаг первый. Подготавливаем трубы
Автор нарезал на токарном станке на трубах резьбу. Это избавило от потребности покупать переходники, чтобы установить клапана.
Шаг третий. Испытания
Приступаем к испытаниям. Автор подает воду из емкости, имитируя реку. Его насос может подавать воду на высоту не более одного метра выше от источника. В целом, систему можно модернизировать и увеличить КПД.
На этом все, проект окончен. Надеюсь, самоделка вам понравилась. Удачи и творческих вдохновений, если надумаете повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами.
Источник
Челябинские ученые придумали, как качать воду в гору с помощью маятника и гидроудара
Особенно хорош гидротаран в локальном водопроводе, например на небольшой ферме у сельского пруда. Но применялся и в крупных — для питания фонтанов в Версале, например. В ХIХ — начале ХХ в. эти машины производились большими сериями в Англии, Германии, США. В Москве специализированный работал еще в начале тридцатых годов. Кое-где эта старинная техника до сих пор работает. Но — редко: успехи электрификации и некоторые недостатки гидротарана подорвали конкурентоспособность этого насоса.
Однако сегодня электроэнергия все дорожает. И дальновидные хозяйственники вспомнили о гидротаране. Но известные конструкции неудобны во многих местах: необходим слив значительной части воды, протекающей через насос. Значит, требуется место слива ниже расположения насоса. А сам он должен быть ниже уровня воды в источнике. Соблюсти эти условия удается только у плотины или на горной речке. Сгодится и карликовая запруда на малой речке. Но как быть на берегу большой, где кустарную плотину поставить нельзя?
«Подводный гидротаран» М.Бурангезлова в плотине не нуждается. Не нужен ему и слив.
Для запуска в работу из пусковой емкости 1 в цилиндр 2 подают воду под давлением, больше скоростного напора течения реки. Для этого емкость располагается достаточно высоко. Поршень 3 смещает шток 4 и прикрепленный к нему диск 5 ударного клапана влево. Кулачковый механизм, вмонтированный в шток, поворачивает диск 6 так, что отверстия в обоих дисках совпадают, вследствие чего сопротивление течению речной воды через гидротаран уменьшается. Движение штока прекратится, когда упор 7 надавит на рейку 8 механизма управления вентилем 9. Он откроется, давление в цилиндре упадет, шток под действием скоростного напора двинется вправо. Кулачковый механизм при этом повернет диск 6 вокруг оси штока так, что отверстия в дисках перекроются и сопротивление клапана увеличится, а скорости течения воды и движения клапана со штоком сравняются. Движение вправо закончится ударом диска 5 в край 10 питательной трубы. Проток мгновенно закроется, произойдет гидроудар. Динамическое давление воды откроет обратные клапаны, вода поступит в воздушный колпак 11 и далее — в сеть потребителя и в гидроаккумулятор 12, а затем — в цилиндр 2. Под действием этого давления поршень начнет движение влево — процесс повторится и будет повторяться автоматически уже без участия пусковой емкости 1, которая пополнится при заполнении цилиндра 2.
Этой машине не нужен слив «лишней» воды, что не только повышает экономичность и удобство эксплуатации, но и делает машину почти универсальной — она может работать на любой реке. Чем быстрее течение, тем производительнее насос или миниатюрнее при равной производительности. Устройство водопровода с гидротараном требует осмотрительности: где попало его ставить не надо. На самой тихой реке есть быстрины, где течение сильнее среднего. Там и место гидротарану. Работоспособен круглый год, если установлен глубже промерзания реки.
Производительность и КПД устройства можно несколько повысить, если приемную трубу заменить конфузором, тогда скорость течения через ударный клапан повысится.
Пат. 2137949. Бурангезлов М.К.
129515, Москва, ул.Академика С.П.Королева, 13. ОАО «Институт ГИНцветмет». Патентной поверенной Малышевой Г.К.
Описание гидротарана:
Он может месяцами непрерывно работать без присмотра, регулировки и обслуживания, снабжая водой небольшой экопосёлок, родовое поселение, общину или ферму.
Работа [ править | править код ]
Начальное состояние: отбойный клапан Б открыт и удерживается в таком положении пружиной или грузом или т. п. Сила этой пружины превышает силу давления статического
столба воды в питающей трубе на
закрытый
отбойный клапан. Возвратный клапан В закрыт. Воздушный колпак заполнен воздухом.
По питающей трубе А поступает вода, разгоняясь до некой скорости, при которой отбойный клапан Б, увлекаемый потоком воды, преодолевает усилие своей пружины и закрывается, перекрыв сток. Инерция резко остановленой в питающей трубе воды создает гидроудар — резкий скачок давления, величина которого определяется длиной питающей трубы и скоростью потока. Давление гидроудара преодолевает давление столба воды в отводящей трубе Д, возвратный клапан В открывается и часть воды из питающей трубы А проходит через него и поступает в отводящую трубу но, главным образом, в воздушный колпак Г, поскольку инерция массы воды в отводящей трубе Д препятствует такому быстрому, импульсному поступлению. Вода в питающей трубе остановлена, давление падает и приходит к статической величине, возвратный клапан закрывается, отбойный клапан открывается. Вода в питающей трубе начинает двигаться, постепенно ускоряясь, а в это время под давлением воздуха, поджатого в воздушном колпаке, поступившая в него порция воды продавливается в отводящую трубу. Таким образом система возвращается в исходное состояние и начинает новый цикл работы.
Принцип действия[ | ]
Стиль этого раздела неэнциклопедичен или нарушает нормы русского языка.
Следует ис раздел согласно стилистическим правилам Википедии.
Этот механизм действует при помощи запаса механической работы, содержащегося в воде, текущей по трубе. В оригинальном приборе Монгольфье, устроенном в Сен-Клу, близ Парижа, вода притекает по длинной трубе A B (рис. 1) из невысоко расположенного пруда и может свободно вытекать через край K , пока клапан V опущен.
Рис. 1. Гидравлический таран Монгольфье
С того момента, как вода, наполняющая A B , получила возможность течь, работа силы тяжести пойдет на увеличение её скорости до некоторой наибольшей величины, обусловленной высотой h уровня воды в пруде над отверстием K , размерами и свойством (см. ниже) трубы A B . Вместе с тем будет возрастать и гидравлическое давление воды на нижнюю поверхность клапана V , вес которого так подобран, чтобы он поднялся и закрыл выходное отверстие, как только скорость воды в трубе достигнет своей наибольшей величины. В этот момент гидростатическое давление воды на внутреннюю поверхность трубы A B и её продолжения C S станет возрастать, так как движение воды будет замедляться, пока весь запас работы, заключенный в её массе в виде живой силы, не истратится на растяжение этих стенок, на сжатие самой воды и на внутреннее трение. Но часть этих стенок сделана подвижною: в колоколообразном придатке S замкнуто водой некоторое количество воздуха и помещены клапаны W , открывающиеся в колокол R , тоже содержащий воздух над водой и снабженный подъемной трубой D E . Поэтому после закрытия клапана V живая сила воды начинает сжимать воздух в S , пока не поднимутся клапаны W ; тогда вода станет входить в R , частью сжимать находящийся в нём воздух, а частью подниматься по трубе D E на высоту H . На все это скоро истратится вся живая сила воды, давление в R перевесит давление в S , клапаны W закроются, V откроется, и весь процесс начнется снова. Возрастание давления будет тем больше, чем быстрее захлопывается клапан V и чем неподатливее стенки сосуда, заключающего воду в движении. Такого «гидравлического удара» тщательно стараются избегать при устройстве водопроводов, чтобы не лопались трубы, поэтому Монгольфье и устроил колпак S ; упругая податливость воздуха, в нём заключенного, ослабляет силу удара; воздух же в колпаке R служит регулятором для трубы D E и поддерживает в ней движение воды в тот период, когда клапаны W закрыты. При повышенном давлении в воде растворяется больше воздуха, чем при атмосферном давлении, поэтому количество воздуха в S и R уменьшалось бы во время непрерывной работы. Чтобы пополнять эту убыль, служит клапан H , отворяющийся внутрь: как только клапаны W захлопнутся, упругость воздуха в S заставит воду в C B A отхлынуть назад; с приобретенною скоростью она перейдет своё положение равновесия и произведет на очень короткое время под S давление, меньшее атмосферного. В этот момент через H входит немного воздуха.
В продаже существуют готовые типы таран, английские фирмы Дулас, французские Декер и др. При испытании в Парижской консерватории искусств и ремёсел таран, устроенные Декером (Decoeur), дали полезное действие от 0,6 до 0,9. На рисунке 2 видны особенности его устройства: оба клапана расположены один над другим и снабжены пружинами и винтами, чтобы регулировать их натяжение во время самой работы, изменяя число ударов от 40 при падении в 0,3 м до 220 при падении в 2 м; высота подъёма во всех опытах была 9м 15 см.
Рис. 2. Гидравлический таран Декера
При впускании воздуха через боковой клапан, не изображённый на рис. 2, таран работает без шума, но полезное действие и наибольшая возможная высота подъёма уменьшаются. Хорошие результаты действия Таранa настолько зависят от своевременного закрывания выпускного («стопорного») клапана, что для больших машин Персалль (Pearsall) нашёл выгодным устроить для этой цели особую машину, приводимую в движение сжатым воздухом из-под колпака. Такой тип Таранa действует совершенно плавно, дает большой коэффициент полезного действия и может быть устроен в больших размерах. На том же принципе, Персалль устраивает гидравлический Таран для получения струи сжатого воздуха.
Челябинские ученые придумали, как качать воду в гору с помощью маятника и гидроудара
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.
— Возможно ли применить ваши ноу-хау в плотинах, для полива сельхозкультур?
— Для этого мы разработали так называемый гидравлический таран, который работает как бы сам по себе, энергоподпиткой является сама текущая вода. В основе его конструкции лежит принцип гидроудара, открытый еще в конце ХVIII века изобретателем воздушного шара Жаком-Этьенном Монгольфье. Если жидкость резко остановить, то возникнет скачок давления, это может привести к поломкам в трубах. Но этот эффект может приносить и немалую пользу. В 1968 году советский физик В. Овсепян доработал алгоритм расчета гидротарана, но не учитывал инерционность ударного клапана. Мною был придуман способ поддержания максимально возможной производительности гидротарана при переменном входном напоре. Это дает возможность не перенастраивать гидротаран потребителю, а сразу использовать на любом перепаде воды. Гидравлический таран преобразует ударное давление в постоянное, обеспечивая оросительные системы водой. Для этого даже не нужна подкачка электромотором, вода сама себя качает!
Вода в гору потечет!
— Можно ли применить гидроудар, если плотины и уклона нет?
— Во дворце царя Кноссоса на Крите обнаружили водопроводную систему, которой 4 тысячи лет. По ней вода поднималась без насоса из долины к вершине горы, на которой стоял дворец! Все терракотовые трубы имели коническую форму — суживались на одном конце. Вода впрыскивалась из суженного конца трубы в следующую трубу — нам это известно по пневмозагрузочному соплу. Тем самым в следующей трубе образовывалось пониженное давление, которое импульсивно всасывало воду вперед и вверх на гору. Древнеегипетские гидравлики тоже могли поднимать воду без насоса на высокие горные вершины.
— А что можно придумать, если нет потока воды, например, в озере?
— В 2005 году в Испании начали проводить опыты с гидроударом в стоячей воде. Зарубежные ученые используют эффект резонанса в ударной трубе, и уже появились первые разработки резонансного гидротарана. Известно, что, когда солдаты идут в ногу по деревянному мосту, есть опасность, что он может рухнуть, поскольку энергия их шагов входит в резонанс со структурой материала — поэтому офицер командует «идти вразброд». Но эту разрушительную энергию можно превратить в полезную работу, заставить, например, качать воду из пруда. Но я планирую пойти дальше — использовать этот принцип и для создания подводного гидротарана. Одно из предложений — с его помощью откачивать воду из получивших пробоину кораблей.
Мальстрим из ручейка
— Есть ли у вас изобретения, так сказать, на стыке этих ноу-хау?
— Мы получили патент на преобразователь напора воды в системе турбина — насос. Он, как и гидротаран, преобразовывает меньший напор в больший, но с более высоким КПД за счет оптимальных конструкций составляющих. Высокоскоростная турбина в паре с низкоскоростным насосом способны подавать воду под высоким давлением на высоту большую, чем ее уровень на входе плотины! Мы убираем лишние детали — генератор и электродвигатель, и преобразователь напора качает воду без всяких затрат, только за счет энергии воды. На выходе — весомая экономия, что для аграриев очень важно.
— А если вместо жидкости газ? Например, в колесах авто…
— Физические законы работают и для жидкости, и для газа. К примеру, в составе творческой бригады ученых ЮУрГАУ, возглавляемой кандидатом технических наук Ириной Старуновой, я делал расчет опрокидывающего момента и автоматической перекачки газа в колесах трактора для придания ему устойчивости даже при подъеме в гору. Чтобы он не опрокинулся на склоне, нужно уменьшить давление в передних колесах и перекачать часть газа в задние. Мы составили математическую модель движения в этих условиях и справились с этой задачей. А главное, модернизация может предотвратить аварии, спасти жизнь и здоровье людей.
— Какие еще подобные ноу-хау у вас в активе?
— Мы запатентовали нашу разработку по сочетанию гидротарана и сифона, так сказать, в одном флаконе. Гидротаран работает на перепаде уровней воды, а как сделать так, чтобы не прокладывать трубу сквозь тело плотины? Мы нашли решение — перекинули через нее трубу-сифон. Для его запуска на входе специальным устройством создается начальное избыточное давление, а затем вода идет самотеком.
— Создается впечатление, что вечный двигатель уже на подходе…
— Мы не изобретаем perpetuum mobile, а используем законы физики — гравитацию, круговорот воды в природе… Правда, стремимся повысить КПД, что вполне реально. К примеру, недавно украинский изобретатель Андрей Ермола сконструировал генератор, работающий на силе тяжести груза и эффекта волчка Софьи Ковалевской (она составила уравнение его движения). При воздействии на ось волчок словно теряет ориентацию — начинает «танцевать кругами». Это явление, названное эксцентриситетом, происходит из-за нарушения баланса. Андрей Ермола утверждает, что «ручка волчка» в таких условиях сама поднимается вверх, совершая работу. На первый взгляд, это невозможно, поскольку противоречит нашим представлениям о сохранении энергии. Ведь такое может произойти, если вечный двигатель все же существует!
— Как можно это объяснить? И использовать на пользу человечеству…
— На мой взгляд, это связано с эффектом резонанса. Такое может быть, если система не закрытая, а как‑то связана с гравитацией, воздействием резонанса. Если это так, то в будущем возможно создать насосы и кузнечные прессы, которые станут работать сами по себе! Хотелось бы провести исследования, составить математическую модель этого явления. Я верю: когда‑нибудь мы сможем подчинить, казалось бы, необъяснимые силы природы, поставить их на службу человеку.
Гидротаранный насос своими руками
Итоговая оценка: 6. Подходит к самоделке. Цена: Погружной мининасос AliExpress.
Водяной насос помпа AliExpress. Линейка — шаблон AliExpress. Похожие самоделки. Бурение скважин в Подольском районе.
Изготовление водяного насоса
Приспособление для выкачивания воды из колодца. Установка водонапорной башни на даче своими руками. Абиссинская скважина своими руками. Машинка автомат — подключаем в селе и на даче. Для оценки возможностей данной схемы на рисунках 6,7 приведены результаты расчета средней реактивной силы и электрической мощности от глубины погружения h при определенных конструктивных размерах трубы 7 и клапана 3. При этом в диапазоне от 15 до метров расчетная величина к.
Как видно, данная схема теоретически может обеспечить любую реактивную тягу и любую электрическую мощность. Для этого достаточно применение ускорительной и нагнетательной трубы определенной длинны и площади входного сечения. В последнем случае целесообразно не увеличивать площадь входного сечения труб, а создать базовый энергетический модуль оптимальной электрической мощности.
При этом подводную морскую или бассейновую ГЭС требуемой мощности составлять из пакета таких модулей. Базовый модуль может быть горизонтального, либо вертикального исполнения.
Вертикальное расположение модуля упрощает его использование в местах, где нет больших водных ресурсов, так как позволяет обойтись меньшим объемом воды. Однако вертикальный модуль при той же мощности требует несколько большей глубины.
В качестве примера, на Рис. На Рис. Вертикальный модуль при этом может быть, например, просто подвешен в подземном резервуаре 1 с водой на тросе 3.
Таким образом, данная схема превращается не только в источник электроэнергии, но и одновременно, без какого-либо последующего преобразования электроэнергии, в источник тепла. Результаты теоретических расчетов и разработанная методика проектирования устройства подтвердились экспериментальными исследованиями. В году нами был разработан и изготовлен в Испании экспериментальный малогабаритный полупромышленный энергетический модуль, состоящий из расчетной схемы горизонтального исполнения, гидротурбины и электрического генератора.
В качестве основных деталей колпака, труб 2,7 и т. Объем колпака, размер труб, арматура клапанов были выбраны из условий их совместимости при минимальных затратах на доработку.
Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день. Войти Чужой компьютер.
Гидротурбина и электрогенератор в сборе показаны на Рис. Для нагрузки применялось балластное омическое сопротивление от мощных ветроэлектрогенераторов. Все детали этого энергетического модуля, а также аппаратура регистрации давления в колпаке, независимый источник питания для нее, гидротурбина и электрогенератор были смонтированы в герметическом контейнере, имеющим в передней части фланцевое соединение для стыковки труб, а в верхней части — люк для выхода отработанной воды.
Для доступа к клапанам для обеспечения их ручной регулировки в контейнере имелись дополнительные герметические люки. Конструкция этого энергетического блока обеспечивала стыковку ускорительных и нагнетательных труб любой длины и, в случае необходимости, быструю их замену. Внешний вид контейнера с данным энергетическим модулем представлен на Рис. Испытания проводись путем опускания данного контейнера на тросе с корабля на заданную глубину в Атлантическом океане.
Источник