Техника - молодёжи 1953-05, страница 19

На берегу быстротекущей реки в крохотной землянке стоит машина. Одна ее труба опущена в реку около небольшой запруды, другая открыта наружу, и из нее периодически, толчками льется вода.

Третья труба поднимается вверх по склону к водонапорному баку. Видимо, по этой трубе подается вода в сельский водопровод машиной, упрямо постукивающей своими металлическими частями.

Эта машина называется «гидравлический таран».

Гидравлический таран был известен в России очень давно. Но первые модели его были настолько несовершенны, что большого распространения он получить не мог.

Только после того, как гениальный русский ученый, профессор Н. Е. Жуковский в конце прошлого столетия разработал теорию гидравлического удара воды в трубах, на основании которого действует гидравлический таран, появилась возможность его усовершенствовать.

По своему устройству таран очень прост, поэтому он дешев, уход за ним не вызывает затруднений. Он не требует постоянного наблюдения и, раз пущенный в ход, может работать в запертом на замок помещении (будке или землянке) десятки лет, не требуя никакого ремонта.

Действие гидравлического тарана легко понять, если разобраться в устройстве прибора, придуманного русским ученым, академиком А. М. Бутлеровым. Этот прибор каждый может изготовить из стеклянной трубочки диаметром 10 — 15 мм, изогнутой, как показано на рисунке 1, и стеклянной воронки. Если налить воду в воронку (А)_? зажав пальцем отверстие (Д), то ^гвода, пройдя по трубкам (Б) и (В), поднимется в колене (Г) и станет, по закону сообщающихся сосудов, на -одном уровне в обоих коленах прибора.

Откройте отверстие (Д), отняв палец. Вода начнет вытекать из прибора. Если теперь быстро зажать отверстие (Д), то вода быстро поднимется по колену трубки (Г) и часть ее мгновенно выплеснется через отверстие (Е). Это выплескивание повторяется каждый раз, когда вы будете открывать и закрывать отверстие (Д). Происходит это оттого, что в момент мгновенной остановки течения в жидкости создается силой инерции значительное увеличение давления, которое и поднимет воду в трубке. ^

Величину этого повышения давления легко определить по формуле

Н. Е. Жуковского. Расчеты показывают, что каждый метр в секунду заторможенной скорости поднимает давление на 9-12 атмосфер.

На основе этого физического явления, называемого «гидравлическим ударом», и работает гидравлический таран. Только те перерывы истечения воды, которые вызываются в описанном приборе зажатием отверстия (Д), в таране производятся автоматически. Для этой цели в них служит специальный ударный клапан (рис. 2).

Вода, поступающая в таран из источника (А) по питательной трубе (Б), выливается наружу через отверстие ударного клапана (В). Когда скорость воды достигает определенной величины, она поднимает клапан и мгновенно закрывает себе выход наружу. Вследствие мгновенной остановки течения воды происходит повышение давления как в таране, так и в питательной трубе. Вода с повышенным давлением открывает нагнетательный клапан (Г), находящийся под воздушным колпаком (Е), поступает в него через этот клапан и сжимает находящийся там воздух. После этого давление воды в каналах тарана и в питательной трубе падает, так как энергия гидравлического удара уже полностью израсходовалась. Скорость течения воды в трубе уменьшается до нуля, и давление в трубе падает ниже нормального. В результате этого нагнетательный клапан закрывается, а ударный снова открывается. Вода опять начинает выливаться наружу через ударный клапан, скорость ее в питательной трубе опять увеличивается, и снова повторяет-

Рис. 1. Прибор Бутлерова.

Ш;-- У U/t

г

Г ' '

* - I

УВ

ж

щ

'1

^; ' -

* ■ ^;

ся описанный процесс. Таким образом, ударный и нагнетательный клапаны попеременно то открываются, то закрываются, причем при каждом открытии нагнетательного клапана некоторое количество воды поступает в колпак тарана и сжимает находящийся в нем воздух. Под давлением этого сжатого воздуха вода нагнетается по водоподъемной трубе (Ж) на значительную высоту.

С того момента, как таран пущен в ход, он будет действовать безостановочно до тех пор, пока в него поступает вода и пока в колпаке имеется воздух. Но так как воздух, находящийся в колпаке тарана, постепенно растворяется в воде, то неизбежно наступит момент, когда воздушная подушка в колпаке исчезнет и таран перестанет подавать воду. Во избежание этого таран должен быть снабжен приспособлением для постоянного пополнения запаса воздуха в его колпаке. Действует это приспособление следующим образом. При работе тарана, когда ударный клапан закрыт, часть воздуха останется в коробке клапана (В). В момент гидравлического удара и закрытия ударным клапаном выходного отверстия этот воздух пройдет по трубочке (Д) непосредственно в устье питательной трубы. При следующем гидравлическом ударе воздух войдет вместе с водой в колпак.

Тараны описанной системы установлены во многих колхозах и совхозах. Очень много их установлено в Серпуховском районе Московской области по берегам реки Оки, где они работают многие десятки лет.

Для увеличения производительности обычно применяют групповую установку таранов. В этом случае каждый таран имеет отдельную питательную трубу, а водоподъемная является общей для всех.

Групповая установка таранов может быть заменена турботараном — автоматическим водоподъемником, конструкция которого предложена автором настоящей статьи.

Рис. 2. Гидравлический таран.

, /ТГ\ _________А