Пруд на участке: размер имеет значение. Разводим коз и делаем сыр... ("Сделай сам" №2∙2011)

Качай — не подкачай!

Существуют различные устройства насосов, которые или вообще не потребляют энергию, или потребляют ее в незначительных размерах. Ниже приводятся три таких насоса.

Один из них — волновой — потребляет энергию волн, второй — «Бабочка» — энергию падающей воды. Третий — фитильный насос Шухова — потребляет незначительное количество электроэнергии.

В различных вариантах известен давно. Устройство одного из них (Рис. 1) довольно простое. Четыре ошкуренных прямых кола 1 забивают в дно водоема так, чтобы воспринимающее волну бревно 2 было бы параллельно нагонной волне. Колья 1, располагаясь в запилах бревна 2, не дают ему вращаться вокруг продольной оси. Верхние поперечные бруски 3 ограничивают движение бревна 2 вверх.

Рис. 1

Нижние поперечные доски 4 не дают бревну опуститься ниже определенного уровня. Это надо для*того, чтобы во время большой волны бревно 2 через систему штоков 5 не разрушило бы насос 6. Насос 6 укреплен на досках 7, связывающих две пары кольев 1. Система штоков 5 позволяет бревну 2 слегка перекашиваться в горизонтальной плоскости и на несколько градусов вращаться вокруг продольной оси.

Работает насос следующим образом. Волна, набегая на сооружение, поднимает на свой гребень бревно 2. Через систему штоков 5 это движение передается на диафрагму (или поршень) насоса 6. Происходит нагнетание воды. При проходе волны бревно 2 опускается вниз — насос засасывает воду. При изготовлении такого насоса обращают особое внимание на основной элемент конструкции — бревно 2. Берут, как правило, сухое еловое бревно, желательно менее смолистое и соответственно более легкое. В бревне не должно быть продольных трещин. Бревно 2 обязательно обрабатывают: пропитывают три-четыре раза смесью керосина и натуральной олифы в пропорции по объему 1:1. Смесь предварительно нагревают в водяной бане (осторожно с открытым огнем!). Торцы и запилы в бревне пропитывают горячей смесью еще три раза. Регулировка волнового насоса заключается в установке верхних поперечных брусков 3 и нижних поперечных досок 4. Они должны быть расположены так, чтобы бревно в верхнем и нижнем положении (через систему штоков 5) оптимально растягивало резиновую диафрагму насоса при его работе.

Если поблизости от вашего дома или дачи имеется ручей или маленькая речка, то использование их энергии очень заманчиво. Но здесь есть проблема. Если ручей (речка) имеет большой и постоянный поток воды, то тут все ясно: можно ставить, например, мельничное колесо с приводом, которое обеспечит работу насоса и тихоходного электрогенератора (через соответствующий редуктор).

А как быть, если летом ручей (речка) — маленький и хилый ручеек. Мельничное колесо в этом случае совершенно не эффективно. Здесь поможет насос «Бабочка». Он (Рис. 2,а) представляет собой следующее. На стальных козелках 1 свободно качаются два ковша 2, связанные жестко друг с другом. На примитивной плотине имеется водосброс и специальный проток для воды, в котором установлен водонаправитель 3, сделанный из оцинкованного железа или дюраля и установленный на оси. Чтобы снизить шум и износ водонаправителя, под него подкладывают круг из пластика толщиной 3–5 мм. Через два блочка 4 переброшена тяга из капронового шнура, на котором в определенном месте укреплен поводок 6. Другим концом поводок 6 привязан к водонаправителю 3. Верхние два отрезка тяги 5 заключены в трубку 7 так, что поводок 6 при работе скользит по этой трубке.

Рис. 2.

На рис. 2,б показан момент, когда правый ковш опустился вниз и вода из него выливается. При опускании правого ковша он тянет тягу 5, и последняя через поводок 6 переводит водонаправитель 3 в левое положение. Вода начинает наполнять левый ковш. При наполнении ковш идет вниз, вода выливается, а водонаправитель 3, переместившись в правое положение, опять начинает наполнять правый ковш. И так далее. На оси ковшей неподвижно установлен кривошип 8, который штоком 9 связан с насосом 10. При качании ковшей движение их через кривошип 8, шток 9 передается насосу, и он качает воду.

Наш гениальный русский инженер Шухов (за рубежом его называли русским Эйфелем) знаменит не только Шуховской радиобашней в Москве, но и большим количеством сооружений по всей России и в странах ближнего зарубежья. Здесь можно отметить прозрачную крышу перрона Киевского вокзала в Москве, десятки железнодорожных мостов, сотни нефтехранилищ и др. Наряду с грандиозными постройками Шухов изобретал и конструировал мелкие бытовые устройства. Так им был создан фитильный насос.

Последний (Рис. 3) представляет собой устройство, которое крепится на обрезе колодца и состоит из системы шкивов, по которым протягивается бесконечный шнур.

Рис. 3.

Делают шнур из так называемого хлопчатобумажного французского шпагата (пучок толстых ниток, оплетенных сверху оболочкой) диаметром 5–6 мм. Шнур попадает в воду колодца, обвивает шкив с грузом 1 и, намокнув в воде, подымается вверх. Далее он проходит через шкив 2 и ведущий шкив 3. Снизу к ведущему шкиву 3 прижимается пружиной 4 отжимающий (воду) ролик 5. Затем шнур огибает шкив 6 и спускается снова в колодец. На всех шкивах и особенно на ведущем шкиве 3 происходит отбор воды, которая по лотку 7 сливается в бочку. Насос приводится в движение электродвигателем 8 мощностью 5-10 Вт. Чтобы снизить частоту вращения электродвигателя (а он имеет 1500 об/мин) и увеличить мощность на валу, применяют червячный редуктор (рис. 3,б). За основу его взята подходящая тонкая шестерня 1, имеющая 40–50 зубьев. Червяк 2 — самодельный. На стальную ось (предварительно залуженную) плотно навивают две проволоки. Одна из них стальная залуженная, другая — нихромовая (или фехралевая). Затем это все пропаивают, удаляют нихромовую проволоку, припаивают два упорных колечка 3 из стальной проволоки — и червяк готов. Естественно, что диаметры обеих проволок выбирают в соответствии с профилем зубьев на шестерне 1. Зубья последней слегка подправляют надфилями так, чтобы вращение пары червяк-шестерня было бы свободным от заедания. Червяк 2 устанавливают на двух кронштейнах 4 и подсоединяют к электродвигателю. Шестерню 1 насаживают на общую с ведущим шкивом ось и закрепляют между щечкой 5 устройства и скобой 6.

Материалом для изготовления насоса может служить металл, но изготовить из него все устройство не так просто (токарные работы, борьба с коррозией и т. д.). Проще насос сделать из листовой пластмассы, причем здесь имеется два варианта.

Первый — сделать все из пластмассы, которая хорошо клеится (оргстекло, полистирол и т. п.).

Второй — когда пластмасса не клеится (винипласт и т. п.). В этом случае детали придется собирать на заклепках или винтах.

В обоих вариантах шкивы и отжимающий ролик делают составными (рис. 3,в). Например, для первого шкива надо иметь три кружка из пластмассы, которые в первом варианте склеивают, во втором — склепывают.

На рис. 3,в (справа) изображен отжимающий ролик. Его гребень должен свободно входить в ручей ведущего ролика. Вырезают кружки из листовой пластмассы цапфинбором или простейшим инструментом, изображенным на рис. 3,г. Его делают из обломка ножовочного полотна от ручной ножовки по металлу. Полотно отжигают при температуре 78 °C (вишнево-алое каление). Сверлят отверстия, загибают и затачивают рабочую часть. Затем инструмент закаливают при температуре 80 °C (светло-вишнево-алое каление).

Работают инструментом так. В пластмассе делают отверстие. Винтом с гайкой укрепляют инструмент в нужном месте. Вращают инструмент по часовой стрелке, приподымая его ручку. После того как пластмасса будет прорезана наполовину толщины, ее прорезают с другой стороны. При изготовлении шкивов надо помнить, что их размеры некритичны, кроме ведущего. Чем меньше диаметр последнего, тем большее усилие будет приложено к нему. То есть чем меньше диаметр ведущего шкива, тем менее мощный электродвигатель можно применять, но скорость наполнения водой емкости, естественно, будет меньше.

Пластмассовые щечки 6 (рис. 3,а), между которыми расположены шкивы, соединены четырьмя стойками 9 и винтами с пружинными шайбами. Стойки 9 представляют собой втулки с резьбой внутри (сечение А-А). Оси всех шкивов установлены не в самих щечках 6, а в металлических пистонах, закрепленных в соответствующих местах щечек. Вода, стекающая со шнура и шкивов, попадает в лоток 7 и по нему в емкость. В местах прохождения шнура через лоток 7 впаяны две короткие трубочки 10 (для экономии воды). Насос, как правило, используется в ночное время для наполнения бочек водой для полива огорода. Для того чтобы остановить насос, когда емкости заполнены, ставят автоматический выключатель (рис. 3,д). Он представляет собой коромысло 1, качающееся на оси. С одной стороны на коромысле укреплена банка 2, с другой — груз 3. При наполнении бочки вода льется в банку 2, она перевешивает груз и своим весом выключает микровыключатель 4 (типа Д703), а тот, в свою очередь, разрывает цепь питания электродвигателя.

Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый поршневой насос для тушения пожара, который изобрёл древнегреческий механик Ктесибий, упоминается ещё в I веке н. э. В Средние века насосы использовались в различных гидравлических машинах. Один из первых центробежных насосов со спиральным корпусом и четырёхлопастным рабочим колесом был предложен французским учёным Д. Папеном. До XVIII века насосы использовались гораздо реже чем водоподъёмные машины (устройства для безнапорного перемещения жидкости), но с появлением паровых машин насосы начали вытеснять водоподъёмные машины. В XIX веке с развитием тепловых и электрических двигателей насосы получили широкое распространение. В 1838 году русский инженер А.А. Саблуков на основе созданного им ранее вентилятора построил центробежный насос и работал над применением его при создании судового двигателя.