Винт архимеда как двигатель

Экономим на электронасосах: винт Архимеда для подъёма воды

Устройство, называемое винтом Архимеда, мало кто использует в быту, однако это удобный механизм, который вы можете сделать своими руками на даче. Два основных варианта использования винта – осушение ям или полив участков, но также он подходит для подкачивания воды из земли. Сегодня редакция Homius расскажет, что такое винт Архимеда и как его сделать своими руками.

Что такое винт Архимеда

Винт Архимеда – механизм, с помощью которого вы сможете переносить воду из глубин воды наверх, на садовый участок. Этот метод использовался в древности и применяется сегодня в некоторых отраслях, в том числе в сельскохозяйственной индустрии, а также в рыболовстве.

Основная зона применения – осушение территорий и транспортировка воды без затрат на электричество. Винт Архимеда используется не во всех случаях, но если на вашем участке очень трудно добывать воду, либо дача находится в зоне, расположенной слишком низко над уровнем моря, то установка винта может стать настоящим спасением.

Считается, что данный механизм был изобретен Архимедом в 250 году до нашей эры. Другое название этого устройства – Архимедов винт. Чаще всего Архимедов винт используется на даче при строительстве глубокого колодца. Колодцы воздвигаются на большой глубине для того, чтобы обеспечить поток чистой воды, а винт передвигает грунтовые воды ближе к поверхности. Архимедовы винты прекрасно справляются с разными мощностями потока, поэтому также используются в установках по обработке сточных вод.

Главное преимущество винта в том, что он хорошо работает в любых условиях, даже там, где обычный болтоход вязнет. Однако скорость движения винта по сравнению со скоростью закачивания воды насосом очень медленная, поэтому, чтобы получить результат, придётся подождать. Кроме того, не получится автоматически закачивать воду – нужно крутить ручку механизма.

Принцип работы устройства

Архимедов винт – простое устройство, которое состоит из двух основных деталей – трубы и самого винта. При помощи ветряного колеса, механического или работающего вручную, винт вращается и транспортирует жидкость по спирали. При этом важно, чтобы вся конструкция располагалась под наклоном к горизонту.

Вам необязательно обеспечивать полную водонепроницаемость контактной поверхности между трубой и винтом, поскольку большая часть воды зачёрпывается за один поворот. Вода, которая просачивается из верхней части винта, сразу же попадает в следующую секцию и дальше вниз. При этом сам винт может вращаться вместе с оболочкой.

Если приобрести готовый насос, он будет состоять из двух частей – ротора и статора. Чаще всего данное устройство отливается из стали высокого качества.

Собираем винт Архимеда

Вы можете купить готовый винт в магазине или заказать его с учётом нужного вам размера, или собрать изделие самостоятельно. Сделать это совсем не сложно, с такой задачей сможет справиться даже школьник.

Чтобы собрать винт, необходимо использовать:

  • бур, с помощью которого бурят лунки для рыбалки;
  • прозрачную трубу;
  • герметик.

Заранее приобретите бур в рыболовном магазине и только потом подбирайте трубу так, чтобы она подходила по размеру. Можно приобрести обычную сантехническую трубу длиной в 1 м. Лучше всего взять трубу с заглушками из пластика, но если такой модели нет в наличии, то заглушки вы сможете сделать самостоятельно из герметика.

Просверлите в трубе два осевых отверстия и вставьте шпильку, на которой закрепляется ручка, а затем закрепите ручку и проверьте, как она крутится. Должен возникнуть некоторый нажим, но при этом ручка не должна вращаться еле-еле, так, чтобы вам приходилось прилагать большую силу для получения воды.

ФОТО: static.360tv.ru Чтобы получить воду из колодца, вам нужно сначала покрутить рычаг самодельного насоса с винтом, а потом набрать очищенную воду в ведро

В качестве трубки для герметизации можно использовать простой поливочный шланг с диаметром в три четверти дюйма. Трубку закрепите с помощью стальных скоб. Соберите устройство таким образом, чтобы у него присутствовали две части – рабочая и направляющая. Вращая ручку, вы заставляете винт вращаться, за счёт чего в него поступает та вода, которая есть в земле, и поднимается наверх.

Колодец на даче с винтом Архимеда

Распространённый вариант использования винта Архимеда на даче – при строительстве колодца на участке для добычи воды. Вода поступает в механизм из нижних слоёв грунта. Если у вас есть проблемы с доступом к воде, вы можете построить небольшой колодец на основе винта Архимеда, это не займёт много времени и не потребует больших финансовых вложений.

Читайте также:  Не показывает температуру двигателя приора 16 клапанов

ФОТО: polypipegroup.ru Подберите пластиковую трубу, подходящую по размеру, и проденьте внутрь винт. Прокрутите его несколько раз и убедитесь, что он двигается, но не болтается в трубе. Это важно для того, чтобы вода проходила по винту и не утекала по стенкам назад

Сначала нужно выбрать материал, из которого будет собран сам колодец:

Лучший вариант для дачи – русский колодец, он очень доступный, удобный и не требует больших вложений. Конструкция русского колодца включает в себя шахту глубиной не более 20 м и механизм для подъёма: замок, ворота и отмостку.

Особенности строительства колодца с винтом Архимеда:

  • необходимо выкопать колодец до того уровня, где протекают грунтовые воды. Перед началом работ проводится проверка грунта, вы должны заранее решить, до какой глубины копать, чтобы получить доступ к воде и установить винтовой механизм для её подъёма наверх;
  • процесс обустройства колодца включает в себя установку простейшего фильтра из гравия и песка. Затем устанавливается внешняя часть конструкции, выступающая над землёй – оголовок;
  • оголовок необходимо закрыть крышкой для того, чтобы предотвратить загрязнение колодца.

Монтаж колодца лучше всего начинать либо в конце февраля, либо в августе, но не в весенний сезон. Учитывайте, что когда вы начнёте работу, её нужно будет довести до конца без перерывов. Если остановиться, можно допустить залипание колонны.

Важно понимать, что обустройство дачного колодца на основании использования винта Архимеда – технически сложный процесс, несмотря на то, что используется простое, примитивное оборудование. Если вы никогда не занимались строительством и не знаете, как собираются колодцы и из каких деталей они состоят, лучше доверьте работу профессионалу или работайте с помощником.

Несмотря на то, что сегодня в продаже есть различные насосы, которые быстро качают воду без присутствия человека, винты Архимеда продолжают использоваться некоторыми дачниками, поскольку это – лучший вариант для экономии на покупке и последующей установке дорогостоящего насоса.

Преимущества и недостатки

Если вы задумались о том, чтобы установить винт Архимеда на своем дачном участке, но не знаете, подойдёт ли эта конструкция или нет, изучите все плюсы и минусы.

ФОТО: conveyer-es.ru Для закачки воды выбирайте прочный металлический винт. Обычный, сделанный из пластика − для этих целей не подойдёт

Преимущества насоса, созданного Архимедом:

  • высокий коэффициент полезного действия системы – до 70 %;
  • дешёвое оборудование и процесс установки;
  • простота конструкции не допускает образования засоров;
  • лёгкость монтажа и демонтажа;
  • низкий уровень шума;
  • отсутствие вибрации.
  • необходимо ставить отдельный мотор;
  • вода, полученная на выходе, должна пройти фильтрацию;
  • детали должны быть плотно подогнаны друг к другу.

Главный минус насоса с винтом Архимеда в том, что данная конструкция не автоматизирована. Для того чтобы получить воду, вам нужно будет качать её самостоятельно, вращая ручку. Кроме того, всю полученную из земли воду придётся фильтровать и отделять от грязи.

В заключение

Винт Архимеда – не самое современное и удобное решение, но бюджетное и простое. Если вы не хотите тратить деньги на установку мощного автоматизированного насоса, то можете собрать конструкцию для подъёма воды своими руками из обычного винта и трубы.

Использовали ли вы когда-нибудь винт Архимеда? Как относитесь к установке этого устройства на дачном участке?

Источник

Архимедов винт

Древнегреческого геометра Архимеда часто называют величайшим математиком и ученым Анттичности и одним из четырех величайших математиков, когда-либо ходивших по земле, в одном ряду с Исааком Ньютоном, Леонардом Эйлером и Карлом Фридрихом Гауссом.

Изобретение водяной спирали, или арзимедова винта, для подъема воды и орошения посевов приписано Архимеду греческим историком Диордом Сицилийским, жившим в I в. до н. э.

Римский инжинер Витрувий оставил подробное описание работы этого устройства при подъеме воды с использованием переплетающихся винтовых лопастей. Нижний конец винта погружен в водоем, и его вращение заставляет воду подниматься на более высокий уровень. Может быть, Архимед разработал также спиральный насос тоже похожее на штопор устройство, используемое для вычерпвания воды с днища больших кораблей.

Архимедов винт до сих пор применяется там, где не владеют передовыми технологиями, и хорошо функционирует, даже когда в воде много мусора. Он также сводит к минимуму ущерб, наносимый воднм организмам. Современные устройства типа архимедовых винтов применяются для перекачивания сточных вод в водно-очистные сооружения. Автор многих научно-популярных книг Хизер Хасан пишет: «Некоторые египетские крестьяне до сих пор используют архимедовы винты для орошения своих полей. Размеры таких винтов колеблются в широком диапазоне от 0,6 см до 3,7 м в диаметре.

Винт используют также в Нидерландах и других странах, где приходится осушать поверхность земли от нежелательных вод». Есть и другие занимательные современные примеры. Семь архимедовых винтов используются для перекачки сточных вод в очистных сооружениях в Мемфисе, штат Теннесси. Каждый из них имеет 2,44 м в диаметре и может поднять 75 000 л воды в минуту. А математик Крис Роррес утверждает, используется в гемонасосе, который поддерживает циркуляцию крови во время остановки сердца, коронарного шунтирования и других хирургических операций.

Читайте также:  Почему глохнет двигатель во время движения

Источник

Что изобрёл Архимед

В предыдущей статье про Архимеда мы в общем обрисовали жизнь изобретателя, его научные и изобретательские достижения. В этой статье мы постараемся перечислить изобретения Архимеда с более детальными пояснением.

Представляем список изобретений Архимеда для быстрой навигации:

Улучшение рычага

«Будь в моем распоряжении другая земля, на которую
можно было бы встать, я сдвинул бы с места нашу.»
(с) Архимед

Архимед, конечно, не был тем, кто изобрёл рычаг, так как это достаточно простое приспособление, но он был тем, кто теоретически описал принципы его работы и, понимая эти принципы, смог его развить и усовершенствовать. Также он объяснил принцип многоступенчатой передачи.

В своей работе «О равновесии плоскостей или центрах тяжести плоскостей» Архимед пишет следующее:

Тела одинакового веса, которые равноудалены от центра, будут находиться в равновесии, но если расстояние у одного из них изменить, то равновесие нарушится в пользу того тела, которое находится на более удалённом расстоянии от центра.
Если взять два тела одинакового веса, которые равноудалены от центра, и добавить к одному из них дополнительный вес, то равновесие нарушится в пользу большего веса.

Принцип рычага и математическое соотношение

Сейчас рычаги используются повсеместно. Самые простые примеры — это строительный инструмент (лома, плоскогубцы, тачки для песка), менее очевидные примеры — это экскаватор или степлер. Кстати, прочтите нашу статью про изобретение степлера.

Червячная передача

Принцип работы червячной передачи

Многие исследователи-историки полагают, что Архимед также сумел изобрести червячную передачу. Учитывая, что Архимед изобрёл винт, поднимающий воду, стоит ли сомневаться, что он мог догадаться и до этого изобретения. Позже Герон Александрийский описывал винт со специальным полузнком, который скользил вдоль винта по его резьбе. Но для эпохи Герона этот механизм кажется устаревшим, так как в его время уже существовали винты и гайки. Возможно, что Герон описал именно изобретение Архимеда, прочтя какие-то из его сочинений, которые не дошли до нас.

Соединительный шкив

Пример простой системы из двух шкивов

Шкив — это колесо, вдоль которого может быть установлен канат или цепь. Человек, тянущий с одного конца верёвку, может поднять вес на другом конце верёвки. Колесо шкива выполняет роль точки опоры, уменьшая силу, необходимую для подъёма груза. Архимед изобрёл целую систему шкивов, чтобы поднимать и перемещать грузы

Систему шкивов можно продолжить усложнять, чтобы получить больший выигрыш в силе.

Последовательное усложнение системы шкивов и расчёты для них показывают, что можно достигать уменьшения необходимой силы в 4 раза.

Царь Хиерон, услышав о том, что Архимед может сдвигать любые тяжёлые предметы с места не поверил ему и попросил доказать. Время было удачным, так как в Сиракузах как раз имелась проблема с огромным кораблём (корабль звался в честь города), который не могли вывести из гавани. Надо отметить, что корабль был потрясающе красив и в длину достигал 55 метров. По словам Плутарха, Архимеду удалось вывести корабль из гавани Сиракуз, используя сложную систему рычагов и шкивов.

Винт Архимеда

Принцип работы винта Архимеда

Также это изобретение иногда называют «улиткой Архимеда» или водяным винтом. Устройство предназначено для подъёма воды, к примеру, для орошения полей. Винт Архимеда представляет из себя спираль, которая вращалась внутри трубы, перенося воду на винтовых лопастях вверх. Вращение спирали задавалось вращением специальной ручки сверху. Саму ручку мог вращать как человек, так и рогатый скот или лошади, а в более поздние времена можно было использовать водяное колесо или ветряную мельницу.. Помимо воды при помощи винта на верх можно транспортировать гранулированные материалы, такие как зола или песок.

Пожалуй, это одно из самых древнейших приспособлений, известных для подъёма воды. Винт до сих пор используется в небольших электростанциях и даже на фермах. Начиная с 1980 года в штате Техас в США используется восемь винтов Архимеда диаметром около 3.6 метра для борьбы с ливневым стоком. Винт приводится в действие двигателем мощностью 551 киловатт и может выкачать до 500 тысяч литров воды в минуту.

Винт Архимеда, использующийся в Техасе в США

Главным преимуществом винта Архимеда является то, что попадание мусора в механизм не приводит к нарушениям работы устройства. К примеру, при помощи винта можно даже поднимать рыбу вместе с водой, при этом винт будет продолжать работать.

Подробное объяснение принципа работы винта Архимеда:

Огромный винт Архимеда, установленный на гидроэлектростанции:

А на этом видео винт Архимеда изготовили из лего:

Читайте также:  Как резко остановить асинхронный двигатель

Железная рука или коготь Архимеда

Коготь Архимеда был оружием, которое изобретатель придумал во время осады его родного города Сиракуз. Город приходилось оборонять от флота Римской империи, поэтому необходимо было разработать эффективные методы для потопления флота прямо с крепостных стен.

Точный дизайн устройства нам не известен, но мы примерно понимаем принципы, на которых он был основан. Если вы внимательно прочли про изобретение шкивов и рычага, то понять принцип когтя будет несложно.

Принцип работы когтя Архимеда

Коготь Архимеда представлял из себя систему шкивов, верёвок и балок. На одном конце верёвки был крюк, который забрасывался на вражеский корабль и зацеплялся под брюхо корабля. На обратной стороне верёвки за стеной уже были наготове быки и люди, которые начинали тянуть верёвку. В результате многотонные корабли переворачивали или бросали на камни, рассеивая флот и экипаж противника вокруг стен.

Жалкий римский флот ничто против разума Архимеда!

В наше время целых две группы людей попробовали построить коготь Архимеда и затопить корабль. Предлагаем посмотреть обе попытки и убедиться, что устройство было работоспособным.


Катапульты, баллисты и скорпионы

Картина, изображающая осаду Сиракуз.

Во время осады Сиракуз Архимед построил артиллерию, которая могла охватить целый ряд диапазонов. Пока атакующие корабли находились на большом расстоянии, он стрелял из катапульт и баллист, забрасывая корабли противника огромными камнями и брёвнами. Если корабли приближались к крепостным стенам для штурма, то их встречал целый поток стрел из «скорпионов» (небольших катапульт, метающих стальные дротики). Кстати, стоит отметить, что именно Архимед предложил сделал бойницы, что было инновацией в фортификации того времени. Из небольших проёмов лучники успешно обстреливали наступающих римлян. Таким образом, подойти к стенам Сиракуз у римлян не удавалось, а если они и подходили, то несли огромные потери.

Правда с исторической точки зрения Архимед не был тем, кто первым изобрёл все эти сооружения, но он явно вносил в них свои модификации (например, улучшал точность) и успешно использовал для обороны.

Поджигающие зеркала

Ну вот это изобретение для своего времени точно поражает любую фантазию. Архимед догадался до того, чтобы сжигать вражеские корабли при помощи солнца. В некоторых статьях это изобретение даже называют «лучи смерти». Как это было организовано?

Архимед применят зеркало

Римляне встали недалеко от города со своими 60 квинкверемами. Архимед был достаточно образован в плане оптики, чтобы изготовить выпуклые зеркала. Предположительно это было не одно зеркало, а целая система зеркал, направляющиеся в одно место, чтобы фокусировать лучи. Система скорее всего состояла из 24 зеркал, которые были объединены в одну раму и вращались при помощи шарниров, меняя углы поворота.

Принцип работы зеркал

На самом деле до конца непонятно, для чего именно использовал зеркала Архимед. Вполне вероятно, что он не сжигал ими флот, а лишь ослеплял лучников на кораблях. Также существует версия, согласно которой при помощи катапульт на корабли забрасывались специальные снаряды, которые потом при помощи зеркал поджигались, так что можно было подумать, что это зеркала жгут корабли. И ещё есть версия, что зеркала использовались лишь для наведения катапульт.

В 1973 году греческий учёный Ионнис Саккас заинтересовался вопросом возможности сжигания флота при помощи зеркал, поэтому он поставил эксперимент. 60 греческих моряков держали 70 зеркал, каждое из которых имело медное покрытие и было размером 1.5 метра на 1 метр. Зеркала направлялись на фанерный макет корабля, удалённый на 50 метров. Зеркала спокойно подожгли макет, что доказало практическую возможность поджигания флота при помощи зеркал.

В 2005 году Разрушители мифов повторили опыт, правда несколько иначе. Они использовали выпуклые зеркала в количестве 500 штук и с меньшей площадью. Сжечь парус на макете им удалось лишь через 1 час, поэтому их эксперимент показал, что сжигание флота с зеркалами не очень убедительно.

Одометр

Аристотель создаёт одометр примерно в 330 г. до н.э. Это устройство позволяло измерять пройденное расстояние, что было незаменимо при создании карт или при строительстве больших сооружений.

Принцип работы одометра прост. Колёса вращаются и приводят в движение две шестерни. Через определённые расстояния шестерни высвобождают небольшой шарик, который падает в специальную ёмкость. В конце пути можно подсчитать шарики и узнать, какой путь ты проделал.

Кстати, достаточно интересно сравнить одометр Архимеда с одометром Герона Александрийского и одометром Леонардо да Винчи.

Планетарий Архимеда

В итоге римляне взяли Сиракузы при помощи подкупа. Предатели им открыли ворота, а Архимеда убили. Цицерон позже описывал возвращение римлян в Рим, говоря, что среди военных трофеев оказался и красивый механический планетарий, изобретённый Архимедом. Планетарий демонстрировал движение пяти планет и затмения. Эта реконструкция показывала ежедневное движение звёзд вокруг Земли, затмения Солнца и Луны и их движение по эклиптике.

Источник

Adblock
detector