<< К оглавлению

Я хочу сделать устрой­ство для автоматическо­го полива растений во­дой из реки. Случайно я узнал, что существует механизм, называемый гидравлический таран, который самостоятель­но, без подвода энергии, качает воду. Расскажите, можно ли изготовить его самостоятельно и как.

Рис. 1. Схема гидравлического тарана и принцип его работы

Несложный и остроумный механизм — гидравлический таран, 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 поселок или ферму. 

В основе работы гидротарана лежит так называемый гид­равлический удар — резкое повышение давления в трубо­проводе, когда поток воды мгновенно перекрывается зас­лонкой. Всплеск давления может разорвать стенки трубы, и, чтобы избежать этого, краны и вентили перекрывают поток постепенно. 

Гидравлический таран ра­ботает следующим образом (рис. 1). Из водоема 1 вода по трубе 2 поступает внутрь уст­ройства и вытекает через от­бойный клапан 3. Скорость. потока нарастает, его напор увеличивается и достигает величины, превышающей вес клапана. Клапан мгновенно перекрывает поток, и давле­ние в трубопроводе резко по­вышается — возникает гид­равлический удар. Возросшее давление открывает напорный клапан 4, через который вода поступает в напорный колпак 5, сжимая в нем воздух. Дав­ление в трубопроводе падает, напорный клапан закрывает­ся, а отбойный — открывает­ся, и цикл повторяется снова. Сжатый в колпаке воздух го­нит воду по трубе б в верхний резервуар 7 на высоту до 10—15 метров. 

Первый гидравлический та­ран построили в городе Сен-Клу под Парижем братья Жозеф и Этьен Монгольфье в 1796 году, через 13 лет после своего знаменитого воздушно­го шара. Теорию гидравличес­кого тарана создал в 1908 году Николай Егорович Жуковский. Его работы позволили усовер­шенствовать конструкцию это­го устройства и повысить его кпд. 

Гидравлический таран на­столько прост, что его можно без труда изготовить самосто­ятельно, почти полностью со­брав из готовых деталей, при­меняемых в водопроводных сетях. Недостающие детали требуют несложных токарных и сварочных работ.

Рис. 2. Детали конструкции гидравлического тарана. 

Основным элементом уст­ройства (рис. 2) служит сталь­ной или чугунный тройник 1 (а еще лучше — крестовое со­единение, тогда четвертое, нижнее, отверстие закрывают резьбовой заглушкой) с внут­ренней резьбой   1  1/2   —   2  дюйма. В тройник ввинчивают переходные ниппеля («бочонки») 2 с длинной наружной резьбой—сгонами. К одному сгону подсоединяют подводя­щий трубопровод диаметром не менее 50 мм и длиной не более 20 метров. Ко второму 

— подсоединяют колено (уголок) 3 так, чтобы при установ­ке тарана его свободный торец был горизонтальным: на нем будет смонтирован отбойный клапан. На третьем ниппеле монтируют напорный колпак с клапаном. Все резьбовые со­единения перед сборкой очи­щают металлической щеткой от грязи и ржавчины и обма­тывают паклей. 

Напорный колпак 4 делают из отрезка металлической или пластмассовой трубы диамет­ром 15—20 сантиметров. Его объем должен быть примерно равен объему подводящего трубопровода. Торцы трубы закрывают крышкой 5 и пере­ходным фланцем 6 с резино­выми прокладками 7 и 7а (кольцо). Колпак стягивают стальными шпильками 8. 

Напорным клапаном может служить обратный клапан, выпускаемый для водяных насосов итальянской фирмой «Бугатти» (с внешней резьбой 1 1/2 дюйма)  и немецкой фир­мой «Ценнер» (диаметром от 15 до 40 мм) — они продаются в магазинах сантехническо­го оборудования, самодель­ный клапан-лепесток из куска листовой резины или сливной клапан от туалетного бачка. Конструкция клапана опреде­лит размеры и форму пере­ходного фланца, место и спо­соб крепления напорной тру­бы 9 диаметром 1/2 дюйма. Варианты конструкции показа­ны на рисунке. 

Отбойный клапан собран из двух деталей: корпуса 10а и заслонки 106.Корпус вытачи­вают из стали или из бронзы. В верхней его части просвер­лено отверстие диаметром 15 — 20 мм. Внутренняя по­лость заканчивается конусом с углом порядка 45°. Корпус клапана навинчивается на сгон ниппеля 2. Стальная или бронзовая заслонка имеет форму двойного усеченного конуса диаметром 20—25 мм и массой 100—150 г. Верхний конус заслонки должен иметь тот же угол, что и полость кор­пуса: только тогда клапан смо­жет мгновенно перекрыть по­ток, создав гидравлический удар. В верхнюю часть заслон­ки ввернуты три центрирую­щие спицы так, чтобы они вхо­дили плотно, но без трения в верхнее отверстие корпуса. В нижнюю — ввернут винт. На­страивают гидравлический таран, меняя массу заслонки. 

Для этого на нижний винт на­девают свинцовые шайбы. Для запуска гидротарана  достаточно приподнять заслонку, давая воде свободно вытекать через отбойный клапан. 

Впускное отверстие подводящего трубопровода необхо­димо оборудовать простым фильтром, защищающим гидротаран от грязи, и заслонкой, перекрывающей воду на зиму. Чтобы слить воду из корпуса тарана и колпака, через ниж­нее отверстие вводят спицу, открывая ею напорный кла­пан. Гидравлический таран можно установить стационар­но или сделать съемным, пре­дусмотрев отводной канал для воды, текущей из отбойного клапана. 

Производительность гид­равлического тарана можно ориентировочно оценить по таблице. Она связывает отношение массы воды (m), поднятой гидротараном, к массе воды (М), поступившей из во­доема, и отношение высоты подъема воды h к высоте Н ее падения к гидротарану.
 

m/М	0,3	0,2	0,15	0,1	0,06	0,05	0,03	0,02	0,01
h/Н	2	3	4	6	8	10	12	15	18

Пусть, например, к гидрав­лическому тарану поступает М = 12 л/мин воды с высоты Н = 1,5 метра. Посмотрим, сколь­ко воды он сможет поднять на высоту 9 метров. Отношению h/Н = 9/1,5 = 6 в таблице соот­ветствует величина h/М =0,1. Это значит, что гидротаран ежеминутно должен подавать на высоту 9 метров массу воды m = 0,1-М =0,1-12= 1,2 литра. Это немного, но за сутки авто­матическое устройство накачает свыше полутора тонн воды, количество, достаточное для поливки сада или огорода немалой площади.