Древнеарабский рукописи донесли до нас рассказ об удивительных творениях античного изобретателя Герона Александрийского. Одно из них - красивая чудо-чаша в храме, из которой бил фонтан. Нигде не было видно никаких подводящих труб, а внутри - механических устройств. Откуда же бралась вода? Почему устремлялась вверх?!

Даже современный человек удивился бы. Ведь это вопреки закону всемирного тяготения!

Но увидеть прапраправнука героновского фонтана можно было на недавней выставке научно-технического творчества молодежи. Среди ее экспонатов демонстрировался сосуд, очень похожий на древнюю чашу. Из него тоже фонтанировала вода. Сосуд можно было потрогать, взять в руки... Но как и откуда бил фонтан - оставалось секретом. Чудо?

Возьмите трубку длиной около 400 мм, вставьте в нее две пробки из плотной резины, а в пробки - кусочки стержня от шариковой ручки, как показано на рисунке 1. Потом трубку переверните и заполните пространство между пробками водой. Вернув все в исходное положение, погрузите устройство в наполненную водой ванну, причем обязательно вертикально. И вы увидите, как из верхнего стержня ударит струйка воды. Почему? Разгадка проста. Вода в ванне давит на воздух под пробками, а тот, в свою очередь, на воду, что между ними залита, и выталкивает ее наружу. Вот вам и объяснение секрета Герона!

Вы спросите, что же заставляло воду фонтанировать, когда к сосуду Герона не прикладывалась никакая сила и его не погружали в воду?

Давайте построим еще одну модель - фонтана-автомата. Возьмите разноцветные пластмассовые кубики (у многих из вас они лежат без дела). Соедините их, как показано на рисунке 2, и закрепите на проволочном каркасе. Нагретым гвоздем проткните в кубиках отверстия. Вставьте в них резиновые или пластмассовые оплетки-трубочки, снятые с электрических проводов. Желательно, чтобы внутренний диаметр их не превышал 2-3 мм. Проследите, чтобы в кубиках одни трубки почти касались дна, другие - верха. Все соединения должны быть герметичными.

"Чашу" подберите от подходящей сломанной игрушки или вырежьте из оболочки старого резинового мяча, а наконечник - из стержня от шариковой ручки.

Фонтанчик готов. Теперь его надо "зарядить". Понемногу наливайте воду в чашу. Вода постепенно станет переливаться в нижний левый кубик. Наполнив его, переверните ваше устройство - вода потечет в верхний кубик. Снова переверните и долейте воду в чашу. Повторите операцию еще и еще раз, пока не заполнятся все верхние кубики. Вот теперь ударит фонтан.

Когда он иссякнет, переверните устройство на 180° - оно перезарядится, и все повторится.

Принцип действия такого устройства понять нетрудно В этом опыте работает вода, приподнятая в одних кубиках на некоторую высоту по отношению к другим уровням.

Виктор Жигунов был неодинок в своих попытках построить действующую модель фонтана Герона. В США над этой же проблемой работал изобретатель Джон Фолкис. На рисунке 3 представлена разработанная им действующая модель. Выполнена она из органического стекла, поэтому сквозь прозрачные стенки видно, куда и как перетекает вода.

На рисунке 3а фонтан подготовлен к работе. Под действием силы тяжести вода из верхнего отсека перетекает в нижний. Воздух там постепенно сжимается и начинает давить на жидкость в среднем отсеке - ведь они сообщаются между собой. В результата жидкость поднимается по трубочке насадки и начинает из нее фонтанировать (рисунок 3б). Продолжается это до тех пор, пока уровень воды в среднем отсеке опустится до отметки, когда вода лишь касается нижнего торца наконечника (рисунок 3в). Теперь, чтобы привести в действие устройство, необходимо снова "зарядить" - перераспределить воду в отсеках. Его переворачивают на 180°, и все повторится, только в обратной последовательности (рисунок 3г, д и е).

Американский изобретатель сделал еще одну любопытную игрушку на аналогичном принципе, где применил водяное колесо. Вода (см. рис. 4), переливаясь из трубки, заставляет его вращаться. Очень многим, кто впервые видит эту игрушку, кажется, что перед ними вечный двигатель. Но вам теперь не составит труда объяснить его работу.

Фонтан Герона, приборы Жигунова и Фолкиса - только ли забавными фокусами способны они нас удивлять? Виктор Жигунов считает, что такие конструкции могут иметь вполне серьезное промышленное применение. Например, используя принцип Герона, можно создавать высокопроизводительные насосные установки непрерывного действия, которые смогут поднимать воду на высоту нескольких метров, не расходуя при этом ни грамма угля или бензина, ни ватта электрической энергии. Как это можно осуществить, наглядно показано на рисунке 5. Поперек реки установлена плотина, верхний край которой чуть ниже уровня воды. Вода, переливаясь через край, падает на ротор, собранный из нескольких больших бочек, соединенных трубками, как в одной из наших моделей, и вращает его.

Но можно обойтись и вовсе без плотины, если тот же ротор, как показано на рисунке 6, будет вращаться на валу в притопленном состоянии. Система из последовательно соединенных между собой бочек будет поочередно забирать внутрь то воздух, то воду и поднимать ее. Так даровая энергия течения реки сможет без промежуточных преобразователей подавать воду для полива садов и огородов, питать оросительные системы, использоваться для других промышленных нужд.

Попробуйте воспользоваться советами древнего умельца и его последователей - наших современников.

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 Архимеда

Устройство 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 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 воды

Методы 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.

Пользуясь сайтом сайт вы автоматически соглашаетесь с для использования любых доступных средств коммуникации таких как: комментарии, чат, форма обратной связи и т.д.

Ничем не примечательна внешне водонапорная башня одного из колхозов Спасского района Горьковской области. Не один год снабжает она сельчан родниковой водой. Однако, подойдя ближе, вы не услышите привычного шума работы водяного насоса - его здесь нет! И хотя источник расположен значительно ниже уровня верхней емкости, вода постоянно, лишь с короткими передышками, поднимается вверх! Уж не чудо ли? Нет, просто горьковскому умельцу, слесарю-сборщику Л. Черепкову удалось изобрести и проверить на деле оригинальную гидравлическую установку, в которой для подъема воды используется… энергия самого источника. Предлагаем нашим читателям познакомиться с принципами ее работы и устройством.

Нехитро устройство водопровода в сельской местности: электронасос подает воду в напорный бак, откуда она поступает к потребителям. Но электроэнергию для подъема воды нередко вырабатывают местные гидроэлектростанции за счет преобразования напора движущегося потока. Так не обойтись ли в этом случае вовсе без помощи электричества, заставив работать только сам источник воды - ручей, родник? Это можно осуществить с помощью несложной гидравлической установки, действующей по принципу своеобразных «качелей»: слив определенного количества воды обеспечивает подъем части ее на некоторую высоту над источником.

Устройство безмоторного автоматического водоподъемника изображено на рисунке 1. Его основные части: водонапорный бак, колодец источника, напорный и воздушный герметичные баки с клапанными механизмами и соединительные трубы.

Вода от родника заполняет колодец. Как только ее уровень достигнет входного отверстия соединительной трубы 9, она начинает поступать в напорный бак. Когда тот заполнится, уровень в колодце поднимется до обреза трубы 8 и вода станет поступать в воздушный бак. Давление сжимаемого там воздуха по трубе 2 передается в напорный бак, и так как высота H1 больше Н2 на величину потери напора от сопротивления в трубах, вода оттуда будет подниматься в водонапорный бак. Обратному перетеканию воды из напорного бака в колодец будет препятствовать закрывшийся обратный клапан А.

Рис. 1. Схема водоподъемника:

1 - воздушный бак, 2 - воздушная труба, 3 - напорный бак, 4 - колодец, 5 - родник, 6 - водонапорный бак, 7 - нагнетательная труба, 8 - напорная труба, 9 - соединительная труба; А, Б - клапаны напорного бака.

Подача воды в водонапорный бак будет продолжаться до тех пор, пока воздушный не заполнится водой. При этом сработает его клапанный механизм и вода уйдет в сливное отверстие. Затем рабочий цикл повторяется.

Клапанный механизм воздушного бака (рис. 2) работает следующим образом. Поступающая по трубе 3 вода, вытесняя воздух в напорный бак, заполняет воздушный бак. Поднявшись в нем до верхнего уровня цилиндра, вода поднимет поплавок 10, который закроет клапан 13, преграждая доступ в стакан поплавка 2. Попасть в него она сможет лишь через верхний срез стакана - когда весь воздух будет вытеснен в напорный бак. При заполнении стакана

поплавок своими рычагами откроет воздушный и сливной клепаны, сообщая напорный бак с атмосферой, а воздушный - со сливным патрубком 14. Клапаны останутся открытыми до тех пор, пока бак не опорожнится. И только когда вода через небольшое отверстие 12 вытечет из цилиндра 11, поплавок 10 откроет своим рычагом сливной клапан 13 стакана. Поплавок 2 опустится, закроет клапаны 8 и 15 - бак снова готов к работе.

Производительность такого водоподъемника зависит от дебита источника, высоты подъема воды, диаметра труб. Действующая установка при перепаде воды H1 = 8,2 м и напоре Н2 = 7 м имеет производительность 21 312 л воды в сутки. Один цикл зарядки баков занимает 15 минут и подает в водонапорную башню 222 л, сливая из воздушного 507 л.

Рис. 2. Клапанный механизм воздушного бака:

1 - стакан, 2 - поплавок, 3 - напорная труба, 4 - воздушная труба, 5, 6, 7 - рычаги поплавка, 8 - воздушный клапан, 9 - рычаг, 10 - поплавок, 11 - цилиндр, 12 - перепускное отверстие, 13 - клапан, 14 - сливной патрубок, 15 - сливной клапан.

Установка проста по конструкции и может быть изготовлена из доступных материалов в небольших механических мастерских. Надежность, безотказность в работе и автономность позволяют эксплуатировать такой водоподъемник вдали от линий электропередачи, использовать для создания искусственных водоемов, систем орошения, других хозяйственных нужд. Благодаря автоматическому режиму система может длительное время работать без присмотра человека.

На схеме изображен лишь один вариант такой установки, действующей по принципу гидрокомпрессора. Для получения большего напора систему можно сделать двухступенчатой: с последовательным подъемом воды в двух напорных баках. Отсутствие гидравлической связи между воздушным и напорным баком позволяет установке работать на двух источниках воды, когда, например, чистый родник имеет небольшую производительность, а протекающий рядом стремительный горный ручей непригоден для питья. Тогда ключевая вода может поступать только в напорный бак, а из ручья - в воздушный, создавая необходимый напор в системе.

Если читателей журнала заинтересовало мое сообщение, с удовольствием поделюсь с ними своим опытом и новыми идеями.

Л. Черепнов, г. Горький.

Ничем не примечательна внешне водонапорная башня колхоза «Заветы Ильича» Спасского района Горьковской области. Не один год снабжает сна сельчан родниковой водой. Однако, подойдя ближе, вы не услышите привычного шума работы водяного насоса - его здесь нет! И хотя источник расположен значительно ниже уровня верхней емкости, вода постоянно, лишь с короткими передышками, поднимается вверх! Уж не чудо ли? Нет, просто горьковскому умельцу, слесарю-сборщи-иу Л. Черепнову удалось изобрести и проверить на деле оригинальную гидравлическую установку, в которой для подъема воды используется… энергия самого источника. Предлагаем нашим читателям познакомиться с принципом ее работы и устройством.

Нехитро устройство водопровода в сельской местности:электронасос подает воду в напорный бак, откуда она поступает к потребителям. Но электроэнергию для подъема воды нередко вырабатывают местные гидроэлектростанции за счет преобразования напора движущегося потока. Так не обойтись ли в этом случае вовсе без помощи электричества, заставив работать только сам источник воды - ручей, родник? Это можно осуществить с помощью несложной гидравлической установки, действующей по принципу своеобразных «качелей»: слив определенного количества воды обеспечивает подъем части ее на некоторую высоту над источником.

Устройство безмоторного автоматического водоподъемника изображено на рисунке 1. Его основные части: водонапорный бак, колодец источника, напорный и воздушный герметичные баки с клапанными механизмами и соединительные трубы.

Вода от родника заполняет колодец. Как только ее уровень достигнет входного отверстия соединительной трубы 9, она начинает поступать в напорный бак. Когда тот заполнится, уровень в колодце поднимется до обреза трубы 8 и вода станет поступать в воздушный бак. Давление сжимаемого там воздуха по трубе 2 передается в напорный бак, и так как высота Н] больше Нз на величину потери напора ст сопротивления в трубах, вода оттуда будет подниматься в водонапорный бак. Обратному перетеканию воды из напорного бака в колодец будет препятствовать закрывшийся обратный клапан А.

1 - воздушный бак, 2 - воздушная труба, 3 - напорный бак, 4 - колодец, 5 - родник, 6 - водонапорный бак, 7 - нагнетательная труба, 8 - напорная труба, 9 - соединительная труба; А, Б - клапаны напорного бака.

Подача воды в водонапорный бак будет продолжаться до тех пор, пока воздушный не заполнится водой. При этом сработает его клапанный механизм и вода уйдет в сливное отверстие. Затем рабочий цикл повторяется.

Клапанный механизм воздушного бака (рис. 2) работает следующим образом. Поступающая по трубе 3 вода, вытесняя воздух в напорный бак, заполняет воздушный бак.. Поднявшись в нем до верхнего уровня цилиндра, вода поднимет поплавок 10, который закроет клапан 13, преграждая доступ в стакан поплавка 2. Попасть в него она сможет лишь через верхний срез стакана - когда весь воздух будет вытеснен в напорный бак. При заполнении стакана поплавок своими рычагами откроет воздушный и сливной клапаны, сообщая напорный бак с атмосферой, а воздушный - со сливным патрубком 14. Клапаны останутся открытыми до тех пор, пока бак не опорожнится. И только когда вода через небольшое отверстие 12 вытечет из цилиндра 11, поплавок 10 откроет своим рычагом сливной клапан 13 стакана. Поплавок 2 опустится, закроет клапаны 8 и 15 - бак снова готов к работе.

1 - стакан, 2 - поплавок, 3 - напорная труба, 4-воздушнаятруба,5, 6, 7 - рычаги поплавка, 8 - воздушный клапан, 9 - рычаг, 10 - поплавок, 11 - цилиндр, 12 - перепускное отверстие, 13 - клапан, 14 - сливной патрубок, 15 - сливной клапан.

Производительность такого водоподъемника зависит от дебита источника, высоты подъема воды, диаметра труб. Действующая установка при перепада воды Н1 = 8,2 м и напоре Н2 = 7 м имеет производительность 21 312 л воды в сутки. Один цикл зарядки баков занимает 15 минут и подает в водонапорную башню 222 л, сливая из воздушного 507 л.

Установка проста по конструкции и может быть изготовлена из доступных материалов в небольших механических мастерских. Надежность, безотказность в работе и автономность позволяют эксплуатировать такой водоподъемник вдали от линий электропередачи, использовать для создания искусственных водоемов, систем орошения, других хозяйственных нужд. Благодаря автоматическому режиму система может длительное время работать без присмотра человека.

На схеме изображен лишь один вариант такой установки, действующей по принципу гидрокомпрессора. Для получения большего напора систему можно сделать двухступенчатой: с последовательным подъемом воды в двух напорных баках. Отсутствие гидравлической связи между воздушным и напорным баком позволяет установке работать на двух источниках воды, когда, например, чистый родник имеет небольшую производительность, а протекающий рядом стремительный горный ручей,непригоден для питья. Тогда ключевая веда может поступать только в напорный бак, а из ручья - в воздушный, создавая необходимый напор в системе.

Если читателей журнала заинтересовало мое сообщение, с удовольствием поделюсь с ними своим опытом и новыми идеями.

Л. ЧЕРЕПКОВ, г. Горький

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Вы скажите, что остановить поток воды или даже заставить подниматься его вверх невозможно и будете неправы! Нет ничего невозможного, используя знания науки и последние, широко распространенные технологические устройства. Сегодня даже камни могут заставить летать, как в исталяции .

Некий Brusspup (http://www.youtube.com/user/brusspup) , разместил видео, на котором с помощью нехитрой самодельной установки и фотоаппарата, работающего в режиме съемки видео, автор заставлял останавливаться поток воды из шланга и, что самое невероятное – заставил его подниматься вверх. В первый же день, видеоролик набрал миллион просмотров.

Завораживающее видео магического движения (обездвиживания) воды представлено ниже.

Физическая суть эффекта заключается в синхронной работе видеокамеры вместе с колебаниями струи воды. Повторить данный эксперимент вполне под силу каждому, для этого необходимо:
1. Установить сабвуфер на краю прочной поверхности.
2. Закрепить легкий и гибкий шланг к диффузору динамика, например, с помощью липкой ленты, а лучше всего использовать молярный скотч, так как липкая лента может испортить диффузор динамика. Шланг должен оканчиваться на расстоянии 2-3 сантиметра от края динамика. Естественно шланг должен быть направлен вниз. В принципе это самая важная часть эксперимента – шланг должен касаться диффузора.
3. Подключите сабвуфер к усилителю, а усилитель подключите к источнику звука, такому как генератор звуковых частот или компьютер. Использование компьютера более приемлемый вариант, потому что для него проще найти программу, с помощью которой можно задать нужную звуковую частоту.
4. Включите камеру или переведите свой смартфон в режим видеосъемки.
5. Запустите программу генератора звуковых частот на компьютере и установите ту частоту, с которой производиться видеосъемка на вашей видеокамере. Такую информацию легко можно найти в паспорте или в интернете по типу вашей видеокамеры. Самыми распространенными параметрами являются 24 или 30 кадров в секунду, соответственно в программе генератора необходимо установить такое же значение.
6. Пустите воду по шлангу и посмотрите на поток воды через вашу камеру. Если частота, с которой производится видеосъемка, совпадет с частотой выставленной в программе генератора, то вы будете наблюдать неподвижный поток воды.
7. Регулируя уровень громкости можно получить разнообразную форму потока воды.
8. Изменив частоту звуковых колебаний в программе на один герц больше (если было 24Гц, то установив 25Гц) получим эффект движения воды вперед.
9. Изменив частоту звуковых колебаний в программе на один герц меньше (если было 24Гц, то установив 23Гц) получим эффект движения воды назад, обратно в шланг.
10. Не забудьте установить емкость, куда будет стекать вода.

Таким образом, вы можете получить волшебные эффекты и создать незабываемые видеоролики, которые нестыдно будет показать друзьям и знакомым.