Гидроударный водяной насос своими руками

#лучшедома. Мастерим гидротаран – насос без электричества и топлива

Редакция HouseChief продолжает цикл публикаций с хештегом #лучшедома для того, чтобы нашему уважаемому читателю было нескучно проводить время в самоизоляции. Ведь изготовление полезных самоделок вместо ежедневного просмотра телевизора поможет держать себя в тонусе. И в сегодняшней статье речь пойдёт об изготовлении очень полезного приспособления для дачи − гидротаранного насоса, который способен перекачивать воду без использования топлива или электричества. Свой вариант подобной самоделки предлагает автор YouTube-канала «ARS Pro».

Читайте в статье

Что потребуется для изготовления гидротарана своими руками

Больших затрат на изготовление подобного изделия не потребуется. Основными деталями здесь будут два обратных клапана. Их диаметр зависит от необходимого напора воды. В сегодняшнем примере будут использоваться клапаны и трубы на полдюйма, однако если требуется, допустим, полив огорода, придётся подбирать более толстые элементы.

Помимо клапанов необходимо подготовить пластиковые трубы, пару тройников, колено, шаровой кран и пластиковую бутылку, которая будет использоваться в качестве расширительного бачка.

Подготовка материала для изготовления гидротаранного насоса

Для соединения металлических и пластиковых элементов можно использовать специальные переходники, однако в данном случае намного проще попросту нарезать резьбу на трубах. Сделать это довольно просто при наличии плашки необходимого размера. Слишком большого давления гидротаран создать не сможет, а значит, и такое соединение будет держать неплохо. Если же мастер не слишком доверяет подобному соединению, можно приобрести специальные элементы.

Примерка и пайка элементов насоса

Перед тем как приступить к сборке конструкции, стоит примерить детали, рассчитав необходимую длину труб. Если обратить внимание на фотопример ниже, то расположение деталей будет следующим (слева направо):

  • обратный клапан, направленный вниз, отрезок трубы, колено, перемычка;
  • врезка трубы, через которую будет подаваться вода, обратный клапан направлен вверх;
  • правый отвод, через который вода будет поступать из ёмкости, реки или озера.

Особой сложностью конструкция не отличается, однако следует принять во внимание, что приведённые размеры позволят лишь умыться, хотя и при таком диаметре труб насос способен поднять воду на 2-3 м. Для полива можно использовать трубы диаметром 40 или даже 50 мм.

ФОТО: YouTube.com Элементы примерены, можно приступать к сборке гидротарана

Сборка гидротарана: некоторые нюансы

Для удобства работы с гидротаранным насосом на первый обратный клапан стоит установить дополнительный кран, хотя можно обойтись и обычной заглушкой. Пока она закрыта, вода через насос проходить не будет. На фотопримере ниже можно увидеть уже собранную конструкцию, на которой сверху установлен расширитель.

ФОТО: YouTube.com Так выглядит собранный гидротаран

Теперь стоит разобраться, по какому принципу он работает.

Принцип действия гидротаранного насоса

Подача воды в сам гидротаран производится по чёрному шлангу из резервуара. Если требуется забор из реки или озера, необходимо обустроить всё так, чтобы сам насос находился не менее, чем на метр ниже уровня поверхности воды. Если это условие не соблюдено, работать гидротаран не будет.

Поступающая вода проходит через обратный клапан, направленный вверх, попадая в расширитель, который помогает в перекачке. Далее она поступает через запорную арматуру в более тонкий шланг, по которому уже может подняться на более высокий уровень. Подобную систему можно использовать не только для полива, но и для душевой, если вода в реке достаточно чиста. А вот использование стационарного резервуара здесь будет нерентабельным. Часть воды будет вытекать на землю через обратный клапан, направленный вниз.

ФОТО: YouTube.com Вода поступает через чёрный шланг на обратный клапан, направленный вверх

Далее можно увидеть верхнюю часть гидротарана и отходящий более тонкий шланг.

ФОТО: YouTube.com Вода будет подаваться на более высокий уровень по тонкому шлангу

Первый запуск гидротаранного насоса

Если все необходимые параметры по уровням соблюдены, то при открытии первого обратного клапана (направление вниз) из него толчками начнёт вытекать вода. Именно эта пульсация и позволяет перекачивать жидкость на более высокий уровень. Если гидротаран расположить возле реки или озера, эти излишки будут стекать обратно в водоём.

При необходимости использования подобного насоса для летнего душа стоит продумать отвод воды в сторону. В противном случае вытекающая из клапана и стекающая в реку вода будет поднимать грязь. А мыться под таким душем вряд ли кому понравится.

ФОТО: YouTube.com Если вывернуть заглушку первого обратного клапана, гидротаран начнёт работать

Рассмотренный сегодня пример представлен лишь для того, чтобы читателю стал понятен принцип работы гидротарана, поэтому и в качестве водоёма была использована обычная металлическая ёмкость.

ФОТО: YouTube.com Забор воды гидротараном из подобного резервуара нерентабелен – половина окажется на земле

Подводя итоги

На первый взгляд может показаться, что работа гидротарана нарушает все законы физики, однако это не так. Именно пульсация воды, создаваемая первым обратным клапаном, и запирание при помощи второго позволяют всей конструкции функционировать. Ну, а сила потока уже будет зависеть от перепада уровней поверхности воды и расположения гидротарана. Главное – правильно рассчитать необходимый диаметр магистралей. И тогда на участке всегда будет вода для полива, а для её транспортировки не понадобится применения силы или использования топлива и электроэнергии.

Надеемся, что изложенная сегодня информация поможет дачникам и домовладельцам использовать время самоизоляции при карантине с пользой. Ведь изготовление полезных приспособлений гораздо интереснее, чем продавливание дивана перед телевизором. А если эти самоделки впоследствии помогут сберечь семейный бюджет, то это вдвойне приятно. Если у вас остались какие-либо вопросы по теме, смело задавайте их в обсуждениях ниже. Редакция HouseChief обязательно ответит на каждый из них в максимально сжатые сроки. Там же вы можете оставить свои комментарии к статье, выразить личное мнение о прочитанном или поделиться своим опытом изготовления гидротарана, если таковой имеется. Вам понравилась статья? В таком случае не забудьте поставить оценку. Ваше мнение очень важно для нас. Берегите себя.

—>К ЗЕМЛЕ С ЛЮБОВЬЮ И ЗНАНИЕМ —>

Гидротаран- источник неисчерпаемой чистой энергии

Человечество столетиями использует силу падающей воды в различных механических устройствах и, в том числе, для получения электрической энергии. Гидростанции, построенные на некоторых реках, непрерывно работаю десятки лет. Видимо поэтому, большинство людей отрицают даже возможность существования или создания принципиально нового энергоисточника «от воды».

Его работа происходит следующим образом: вода из питательного бака 1 поступает по нагнетательной трубе 2 к открытому ударному клапану 3 и под напором h вытекает наружу с возрастающей скоростью. При некоторой скорости воды давление на ударный клапан превышает силу, удерживающую клапан в открытом состоянии (например, силу пружины), закрывает его и преграждает выход воде наружу. Происходит резкая остановка движущейся воды и, так называемый, «гидравлический удар». В пространстве нагнетательной трубы от ударного клапана 3 до нагнетательного клапана 5 давление воды почти мгновенно поднимается до величины, соответствующему напору H. В результате открывается нагнетательный клапан. Однако на повышение давления вода затрачивает только часть своей скорости. А с оставшейся скоростью она через открывающийся при этом клапан поступает в воздушный колпак 4. Возникшая от клапана 3 волна «гидравлического удара» за некоторое время движения по трубе 2 достигает бака 1 и, отражаясь там от невозмущенной воды, начинает двигаться опять к ударному и нагнетательному клапану, снижая при этом скорость. Таких отражений происходит несколько. За время многочисленных отражений волны, оставшийся объем воздуха в воздушном колпаке сжимается до давления, соответствующему напору H. В свою очередь, вода из колпака под тем же давлением по отводящей трубе 6, поступает на высоту H к потребителю. За счет таких отражений начальная скорость воды в питательной трубе через некоторое время полностью затрачивается на поддержание в трубе повышенного давления. После чего давление воды под клапанами падает чуть ниже атмосферного. В результате, существующее повышенное давление в воздушном колпаке закрывает нагнетательный клапан, а низкое давление под ударным клапаном и механизм открытия (например, сжатая пружина) позволяет ударному клапану открыться. Так вся схема автоматически приходит в исходное состояние. Процесс повторяется вновь. В итоге, при определенной культуре изготовления деталей, вода может подниматься на расчетную высоту H автоматически непрерывно много лет. Движущиеся части тарана — два клапана, проектируются так, что повышение давления в питательной трубе закрывает ударный и открывает напорный клапан, а понижение давления действует в обратном порядке. При этом весь смысл работы устройства заключается в том, что оно поднимает объем воды qH на высоту H, используя энергию объема воды q, находящейся на высоте h.

Своей оригинальностью и простотой работы «гидравлический таран» некоторое время сильно привлекал ученых теоретиков и практиков. В течение XIX столетия было выполнено много теоретических исследований «гидравлического тарана», но до конца 1900 года все они упирались в неизвестность теории «гидравлического удара» в трубах и поэтому не давали правильных результатов. Еще в 1804 году Эйтелвейн (Eitelvein) (Германия) поставил более 1000 опытов и опубликовал ряд эмпирических выводов и формул, большинство которых, как выяснилось уже тогда, было не пригодно для проектирования. Хотя факт существования явления «гидравлический удар» был известен еще в XVIII веке, теория этого явления была разработана впервые русским ученым Николаем Жуковским. Свои теоретические выводы профессор Жуковский проверил и подтвердил специальными опытами в 1897-1898 годах. В 1898 году его теория была впервые опубликована в «Бюллетенях Политехнического общества».

Можно изобразить и немного по-другому:

Рис. 1. Схема гидравлического тарана и принцип его работы

ГИДРОТАРАН СВОИМИ РУКАМИ

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.

Читайте также  Комнатный термостат для теплого водяного пола

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

ИСТОЧНИК ИЗОБРЕТЕНИЯ — ТЕОРИЯ ГИДРОТАРАНА

(Рис.2) Принципиальная схема нового водоподъемного устройства

Однако если этот клапан сделать «обратным» (то есть закрывающимся со стороны трубы 7), при соприкосновении с первой «ударной волной», двигающейся
навстречу потоку воды и создающей за собой зону повышенного давления, он получит тенденцию закрыться (от действия разницы давления). При этом начнет перекрывать протекающий через него водяной поток. Наше исследование такой гидродинамической схемы, введение в теорию механизма открытия и закрытия клапанов с учетом их инерционности, показывает, что при определенной конструкция клапана 3 и определенных исходных параметрах, клапан успеет не только закрыться
от первой волны, но останется закрытым, пока действует избыточное давление в трубе 7 под нагнетательным клапаном 5. В итоге, могут создаться условия, когда клапан на некоторое время полностью отсечет водяной поток. При этом отсеченный столб воды в трубе 7, набрав определенную скорость, обязан продолжить свое движение в колпак 4 уже по инерции. Таким образом, сила напора для закачки воды в колпак может быть заменена эквивалентной силой инерции. Однако в отличие от
«гидравлического тарана», каждая порция воды, закаченная в колпак, должна вызывать невосполнимые потери массы всего столба воды (поскольку клапан 3 закрыт). Вследствие этого в трубе 7, со стороны закрытого клапана 3, с момента начала движения первой отраженной от него «ударной волны», должна появиться зона разряжения с давлением близким к нулю. В ней может находиться только некоторая малая часть растворенных в воде газов.
Итак, в результате закачки воды в колпак, разность начальной и конечной кинетической энергии перейдет в потенциальную энергию поступившей в колпак воды (как и в «гидравлическом таране»). При этом избыточное давление в колпаке должно запереть нагнетательный клапан, а почти полное отсутствие давления в трубе 7 при разрушении столба воды (если таковой еще в трубе останется), должно открыть клапан 3, находящийся под статическим напором воды со стороны трубы 2. Через открывающийся клапан 3 в трубу 7 опять начнет поступать вода, объем которой за время поступления в точности будет равняться объему зоны «нулевого» давления или, как принято говорить в гидрогазодинамике, зоны «отрыва». При этом параметры воды в трубе при смешении будут определяться соответствующими законами сохранения энергии и импульса.

ГИДРОРЕАКТИВНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

(Рис.3) Схема нового насоса малого напора

(Рис.4) Схема нового источника энергии

представлено на Рис.4.


(Рис.8) Схема горизонтального модуля


(Рис.9) Вертикальный модуль в подземном резервуаре

Практика — критерий истины

50 метров. Этот модуль имел расчетную выходную электрическую мощность

97,4 кВт. В качестве основных деталей (колпака, труб 2,7 и т.д.) схемы и приборов контроля давления в колпаке, почти полностью использовался набор элементов конструкции стандартного опреснителя морской воды представленного на Рис.10


(Рис.10) Опреснитель морской воды


(Рис.11) Гидроэлектрогенератор

33 метра. Гидротурбина и электрогенератор в сборе показаны на Рис.11. В качестве электрогенератора использовался синхронный генератор переменного тока с номинальным напряжением

6,0 кВ при номинальной мощности

100 кВт с автоматической регулировкой частоты и напряжения. 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.12.


(Рис.12) Контейнер с электрогенерирующим модулем

Результаты испытаний

5,2%, время нагнетания меньше на

4,3%, а время разгона до восстановления процесса больше на


(Рис.13) Результаты измерения давления


(Рис.14) Вертикальный модуль 500 кВт


(Рис.15) Вертикальный модуль 500 кВт в подземном резервуаре

Что такое гидротаран, его особенности виды и применение

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.

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.

Читайте также  Почему не греет теплый пол водяной причины?

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

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.

Гидроудар или как сделать бесплатный насос, используя энергию воды

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.

  • Конструкция гидротарана
  • Как и почему работает гидротаран
  • Фидер и гидроклапан
    • Фидер
    • Гидроклапан
  • Гидротаранные насосы заводского изготовления

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.

Читайте также  Как регулировать теплые водяные полы вручную?

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.

Самодельный насос-гидротаран

Гидротаранный насос предназначен для подачи воды из проточных источников. Это несложный самодельный механизм может спокойно эксплуатироваться продолжительное время без особого наблюдения, не нуждаясь ни в обслуживании, ни в регулировки. Он используется на ручьях и малых реках с достаточным уклоном. Насос-гидротаран не требует электроэнергии и работает без двигателя. Прибор функционирует за счет энергии движения воды и поднимает массу воды на высоту около 12 метров.

Насос-гидротаран содержит 6 основных элементов:

  • ударный отбойный вентиль;
  • нагнетательная труба;
  • воздушный колпак;
  • бак с жидкостью;
  • напорный вентиль;
  • отводящая труба.

Основой рабочего процесса гидротаранного насоса является гидроудар, т.е. это резкое увеличение давления в трубе, когда заслонка быстро перекрывает идущий поток воды. Толчок мощного давления может разорвать трубопровод, и, для того чтобы это не случилось, струя перекрывается клапанами и кранами.

  1. Процесс работы насоса-гидротарана
  2. История создания гидротаранного насоса
  3. Насос-гидротаран своими руками
  4. Недостатки гидравлического тарана
  5. Где используется гидротаран

Процесс работы насоса-гидротарана

Из проточного источника жидкость движется по разгонной трубе в механизм и выходит через отбойный вентиль. Тут скорость струи нарастает, ее напор увеличивается в объеме и достигает величины, больше веса клапана. Вентиль автоматически перекрывает движущийся поток, в трубе мгновенно увеличивается давление и в это время возникает явление под названием гидроудар.

Далее, усилившееся давление открывает путь напорному вентилю, через который жидкость поступает прямо в воздушный колпак. В это время дав­ление в трубопроводе идет на спад, нагнетательный клапан закрывается, а ударный открывается. Процесс повторяется циклически с частотой около 1 Гц. Сжатый воздух, который находится в колпаке, толкает жидкость по трубопроводу в верхнее вместилище на высоту около 15 метров.

История создания гидротаранного насоса

Впервые о гидравлическом таране упомянул ученый Уайтхест Джозеф в одном из британских журналов в 1775 году. В своей научной публикации он описывал прибор, который изобрел сам тремя годами раньше. Однако, механизм имел свои пробелы, которые препятствовали ему работать полностью в автоматическом режиме.

Спустя несколько лет французский изобретатель Жозеф-Мишель Монгольфье устранил эти недостатки и усовершенствовал механизм, который в дальнейшем получил название «гидравлический таран». Так же этот прибор имеет другое западное имя – «ram-pump», что в переводе с английского означает «таранный насос».

В 1908 году советский ученый-механик Н.Е. Жуковский разработал теоретическую часть гидравлического тарана. Благодаря своим научным исследованиям профессор модернизировал конструкцию прибора и повысил его коэффициент полезного действия.

Насос-гидротаран своими руками

Гидротаранный насос можно сделать самостоятельно сваркой из отрезков труб различного диаметра и листового металла. Толщина листового металла выбирается равной толщине стенок применяемых отрезков труб. Практика показала, что такой гидротаран прост в изготовлении, надежен в эксплуатации и не разрушается при отсутствии воздуха в аккумуляторе.

Прежде, чем приступить к изготовлению гидротарана, необходимо правильно выбрать конструкцию и размеры главных узлов. От этого будет зависеть эффективность работы механизма. Если таран будет использоваться для поливки приусадебного участка в качестве разгонной трубы можно использовать трубу длиной 30-40 метров с внутренним диаметром 100-120 мм.

Площадь открытого пропускного отверстия клапана, создающего гидравлический удар, должна обеспечивать развитие максимальной скорости потока в разгонной трубе и над поверхностью клапана. Для выполнения этого условия площадь поперечного сечения трубы должна равняться площади пропускного сечения открытого клапана.

Пропускная способность клапана аккумулятора должна быть как можно большей. Он должен обладать высоким быстродействием. Эти требования обусловлены малым временем действием гидравлического удара, в течение которого клапан должен пропустить в аккумулятор как можно больший объем воды и успеть закрыться.

От объема аккумулятора зависит уровень пульсаций давления на выходе тарана и время, в течение которого сохраняется достаточный для работы объем воздуха. Для приусадебного гидротарана достаточно аккумулятора объемом 30-40 литров. Его ширина зависит от принятых размеров клапана аккумулятора. Целесообразно ширину и высоту аккумулятора делать одинаковыми.

Прочность корпуса аккумулятора должна выдерживать рабочее давление насоса-гидротарана. Корпус должен быть герметичным. Нужно так же учитывать, что при отсутствии воздуха в аккумуляторе гидравлический удар создает большое давление, способное разрушить таран. Этот фактор необходимо учитывать при его изготовлении.

Недостатки гидравлического тарана

У гидротаранного насоса есть один большой минус. В процессе работы воздух аккумулятора растворяется в воде, и устройство останавливается. Для восстановления работы гидротарана, воду из аккумулятора необходимо периодически сливать. При непрерывном режиме работы примерно один раз в двое-трое суток.

Где используется гидротаран

Гидротаранный насос применяют не только для подачи воды, но и для выработки электроэнергии. Для этой цели необходимо использовать таран с достаточной производительностью и давлением.

Гидротаран – самодействующий энергонезависимый водяной насос

Гидротаран – гидравлический таран.

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.

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.

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.

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

Конструкция гидротарана “Качалыч”:

  • 1. Питающая труба
  • 2. Корпуса отбойного и напорного клапанов
  • 3. Воздушный колпак
  • 4. Напорный клапан
  • 5. Клапанный узел
  • 6. Скоба крепления
  • 7. Отбойный клапан

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 предназачены для колодцев, скважин и озёр!

Технические характеристики гидротаранов “Качалыч”:

Параметры / модель “Качалыч” ГТ-01-40/½″ “Качалыч” ГТ-03-32/½»
Рабочий перепад высот (м) 1 — 8 0,5 — 3
Рекомендуемый перепад высот (м) 1,5 — 5 0,5 — 1,5
Производительность, подъём воды (напор) на высоту 15м, перепад 1,5м (л/сутки) 2000 1200
Максимальный напор (при нулевой производительности), перепад 1,5м (м) 40 25
Диаметр напорной трубы ПНД SDR 11 (мм) 40 32
Гарантированный срок эксплуатации 2 года 2 года
Срок службы (при рекомендуемом обслуживании) до 20 лет до 10 лет
Особенности — Большая прочность и долговечность — Малая цена при оптимальной производительности
— Работа в большом диапазоне перепадов высот — Хорошая работа при малом перепаде высот

Примечание: описание технологии на примере гидротарана “Качалыч”.

гидротаран своими руками
гидротаран купить
гидротаран замкнутого цикла
гидротаран своими руками замкнутого цикла
гидротаран в стоячей воде
гидротаран видео
гидротаран чертеж
гидротаран колодце
гидравлический таран своими руками
устройство гидротарана
чистопольский с д книга гидравлические тараны
гидротаран своими руками чертежи
гидротаран марухина кутьенкова
гидротараны своими руками видео
гидротараны расчет
насос гидротаран своими руками
гидротаран генератор
гидротаран своими руками замкнутого цикла видео
гидравлические тараны большой производительности кобылянский
гидротаран без сброса
гидравлический таран купить
гидротаран сегодня марухина чертежи 2016 год
гидротаран купить украина
гидротаран производительность
купить подводный гидротаран
гидротаран мухина прототип
комплекс гидротаран
гидротаран в колодце с водой видео
гидротаран его характеристики
устройство клапанов гидротарана
явление гидротарана
что такое гидравлический таран видео