Как поднять воду на высоту без насоса?

Как поднять воду на высоту без электрического насоса

В древние времена и эпоху средневековья перед людьми нередко стояла задача подъема воды на высоту. Она реализовывалась различными способами, которые может вспомнить любой домовладелец, оставленный на земельном участке на долгое время без электричества. В случае большой глубины источника водозабора и острой нужды в воде использование древних способов принесет определенную пользу в расширении кругозора, укреплении здоровья и получении дополнительных инженерно-строительных навыков.

Методы подъема воды без электронасоса

Если вы решаете, как поднять воду на высоту, без насоса вам не обойтись. Только для подъема придется использовать не электрические, а ручные самодельные устройства, для работы которых потребуется приложение мускульной силы или энергия текущего водного потока.

Архимедов винт

Изобретение винтового устройства для подачи воды на высоту с целью наполнения оросительных каналов было сделано Архимедом приблизительно в 250 году до нашей эры.

Рис.1 Принцип действия винтового насоса Архимеда

Устройство состоит из полого цилиндра, внутри которого вращается винт, при работе оно опускается в источник водозабора под углом. При вращении лопасти винта захватывают воду и винт поднимает ее вверх по трубе, в верхней точке труба заканчивается и вода выливается в емкость или оросительный канал.

В древние времена рабочее колесо вращали рабы или животные, в наше время с этим могут быть проблемы и придется дополнительно строить ветряное колесо для приведения винта во вращение или самостоятельно укреплять мускулатуру.

Рис. 6 Автоматическая подача воды аэролифтом с использованием компрессора

Подобное устройство для подачи воды при отсутствии насоса довольно просто сделать своими руками и автоматизировать процесс, если имеется подающий воздух компрессор.

Подъем воды поршневым насосом

Можно сделать устройство для подачи воды на высоту методом всасывания при помощи поршня. Устройство представляет собой трубу с системой обратных клапанов, внутри цилиндрической поверхности которой движется поршень. При возвратном движении вода всасывается в корпус цилиндра, при поступательном перемещении поршня обратные клапаны закрываются и вода выталкивается наружу.

Рис. 8 Поршневая помпа в организации ручного водоснабжения.

Поршневой насос с длинной трубой для подъема воды с больших глубин держать в руках и качать воду — занятие для подготовленных культуристов, его удобнее приспособить для подъема воды из узкой скважины, закрепив на внешней колонке с ручкой.

Для быстрого подъема воды с небольших глубин из узких расщелин можно использовать простейшее промышленное устройство. Для этого берется ручная помпа для воды и на ее входной клапан одевается длинная пластиковая трубка. Самодельный насос опускается в воду длинным концом трубки и она качается при помощи многократных нажатий на кнопку помпы.

Рис. 9 Ручная помпа для подъема воды

Методы подъема воды без электронасоса малоэффективны и требуют серьезных затрат и усилий для изготовления работоспособного и удобного устройства, несопоставимых не только со стоимостью самого дешевого электронасоса, но и дорогих моделей. Их применение оправдано при проживании в районах с полным отсутствием электроэнергии, что можно отнести к экстремальным способам выживания.

Сад и огород → «Родник течет вверх». Как сделать гидравлическую установку для подъема воды

И снова предлагаю вашему вниманию полезную статью из журнала «Мастер на все руки» — «Родник течет вверх», в которой показан принцип работы гидравлической установки, в которой для подъема воды используется сам источник воды.

Ничем не примечательная внешне водонапорная башня, от нее — сеть водопровода к расположенным вокруг домикам и животноводческим постройкам. Однако, подойдя ближе, вы не услышите привычного шума работы водяного насоса — его здесь нет! И хотя родниковый источник расположен значительно ниже уровня верхней емкости башни, вода постоянно, лишь с корот​кими передышками, поднимается вверх! Уж не чудо ли? Нет, просто горьковскому умельцу, слесарю-сборщику Л.Черепкову удалось изобрести и проверить на деле оригинальную гидрав​лическую установку, в которой для подъема воды использует​ся. энергия самого источника. Предлагаем нашим читателям познакомиться с принципом ее работы и устройством.

Обычно электронасос подает воду в напорный бак башни, получая для этого электроэнергию от небольшой местной гид​роэлектростанции, вырабатывающей ее за счет преобразова​ния энергии речного потока. А нельзя ли обойтись без этого посредника, заставив работать сам источник воды — ручей, род​ник? Оказывается, можно с помощью несложной гидравличес​кой установки, действующей по принципу своеобразного «ко​ромысла»: слив определенного количества воды обеспечивает подъем части ее на некоторую высоту над источником.

Схема безмоторного автоматического водоподъемника изо​бражена на рисунке 1. Его основные части: водонапорный бак, колодец источника, напорный и воздушный герметичные баки с клапанными механизмами и соединительные трубы.

Вода от родника заполняет колодец. Как только ее уровень достигнет выходного отверстия соединительной трубы 9, она начинает поступать в напорный бак. Когда тот заполнится, уро​вень в колодце поднимется до обреза трубы 8 и вода станет поступать в воздушный бак. Давление сжимаемого там воздуха по трубе 2 передается в напорный бак, и оттуда вода будет «вы​жиматься» в водонапорный бак. Обратному перетеканию воды из напорного бака в колодец будет препятствовать закрывший​ся обратный клапан А.

Подача воды в водонапорный бак будет продолжаться до тех пор, пока воздушный не заполнится водой. При этом сработает его клапанный механизм и вода уйдет в сливное отверстие. Затем рабочий цикл повторяется.

Клапанный механизм воздушного бака (рис. 2) работает сле​дующим образом. Поступающая из колодца по трубе 3 вода, вытесняя воздух в напорный бак, заполняет воздушный бак. Поднявшись в нем до верхнего уровня цилиндра 11, вода под​нимет поплавок 10, который закроет клапан 13, преграждая до​ступ воды в стакан поплавка 2. Попасть в него она теперь смо​жет лишь через верхний срез стакана — когда весь воздух бу​дет вытеснен в напорный бак. При заполнении стакана попла​вок своими рычагами откроет воздушный и сливной клапаны, сообщая напорный бак с атмосферой, а воздушный — со слив​ным патрубком 14. Клапаны останутся открытыми до тех пор, пока бак не опорожнится. И только когда вода через небольшое отверстие 12 вытечет из цилиндра 11, поплавок 10 откроет сво​им рычагом сливной клапан 13 стакана. Поплавок 2 опустится, закроет клапаны 8 и 15 — бак снова готов к работе.

Производительность такого водоподъемника зависит от де​бита источника, высоты подъема воды, диаметра труб. Действу​ющая установка при перепаде воды N,=8,2 м и напоре Н2=7 м имеет производительность 21 312 л воды в сутки. Один цикл зарядки баков занимает 15 минут и подает в водонапорную баш-222 л, сливая из воздушного 507 л.—ЧК)

Рис. 2. Клапанный механизм воздушного бака:

1 — стакан, 2 — поплавок, 3 — напорная труба, 4 — воздуш​ная труба, 5, 6, 7 — рычаги поплавка, 8 — воздушный кла​пан, 9 — рычаг, 10 — поплавок, 11 — цилиндр, 12 —перепуск​ное отверстие, 13 — клапан, 14 — сливной патрубок, 15 — сливной клапан.

Установка проста по конструкции и может быть изготовлена из доступных материалов в небольших механических мастер​ских. Надежность, безотказность в работе и автономность поз​воляют эксплуатировать такой водоподъемник вдали от линий электропередачи, использовать для создания искусственных водоемов, систем орошения, других хозяйственных нужд. Бла​годаря автоматическому режиму система может длительное время работать без присмотра человека.

На схеме изображен лишь один вариант такой установки, действующей по принципу гидрокомпрессора. Для получения большего напора систему можно сделать двухступенчатой: с последовательным подъемом воды в двух напорных баках. От​сутствие гидравлической связи между воздушным и напорным баком позволяет установке работать на двух источниках воды, когда, например, чистый родник имеет небольшую производи​тельность, а протекающий рядом стремительный горный ручей непригоден для питья. Тогда ключевая вода может поступать только в напорный бак, а из ручья — в воздушный, создавая необходимый напор в системе.

Особенности скважины без насосного оборудования

Что делать, если насос застрял в скважине?

Как чистить скважину самостоятельно?

Важность защиты источника водозабора и устройство оголовка

На собственном участке земли, в первую очередь надо позаботиться об обеспечении его водой для полива, питья и других нужд. Для этого достаточно, чтобы была сооружена скважина, и из неё всегда можно будет добывать требуемое количество необходимой влаги в любое время года. Но для подъёма жидкости, как известно, нужен насос, который работает от электричества. А что делать, если участок находится далеко от цивилизации, и на нем нет электроэнергии? В таком случае можно обойтись и без насоса, воспользовавшись другими способами. Об этих способах сейчас и пойдет разговор.

Типы колодцев

Буровые колодцы могут быть двух типов: песчаные и артезианские. Первый тип имеет и другое название – фильтровая скважина. Бурится она до ближайшего водоносного слоя в песчаном грунте. Глубина может достигать 30 метров, а ширина обсадной трубы может быть около 13 см. Особенность строения такого источника в том, что на стенках трубы делается сетчатый фильтр. Для добычи воды из неё требуется глубинный или поверхностный агрегат. Прослужить она может около 15-ти лет. Но срок службы в первую очередь зависит от глубины залегания водоносного слоя и от того, насколько интенсивно она используется.

Второй тип – артезианская скважина. Вода в ней добывается с большой глубины, она может достигать 200 метровой отметки. У неё повышенная производительнос ть и высококачественн ая вода. Служит она гораздо дольше первого типа — более 50-ти лет. Соответственно, должен использоваться более мощный аппарат для подъёма влаги на поверхность. Для бурения такой ямы требуется разрешение в местных органах самоуправления.

Возможно ли из этих колодцев добыть воду без использования электрического насоса? Да, вполне возможно, причем из шахт обоих типов. Но при этом важно учитывать несколько нюансов. Многое зависит от ручных устройств, которые будут применяться при этом. Обычно они не дают достаточного давления на глубине более 30 метров. Поэтому такая система актуальна в основном для песчаного колодца. Но для начала давайте разберёмся, каким образом возможно поднять жидкость из такого сооружения без насоса, и что для этого понадобится.

Добыча воды давлением воздуха

Этот необычный способ отлично подойдет для добычи воды из шахты без насоса. То есть можно использовать любой ручной шланговый насос, работающий без электричества. Сделать такую систему довольно просто. Для начала необходимо полностью загерметизироват ь верх колодца. В нем проделывается 2 отверстия: в одно вставляется шланг от насоса, во второе — труба для подачи воды. При работе таким прибором в шахте создается давление, которое и выталкивает наружу жидкость.

Если напор воздуха, поступающий в шахту, мощный, то вполне можно обойтись без электрического насоса. Но при этом должно учитываться, что такое давление будет толкать воду не только наверх, но и вниз, в водоносный слой. Чем это чревато, будет описано ниже. Данный метод можно использовать совместно со стандартными подходами. Особенно он актуален, если давление в яме недостаточно сильное, даже для электрического насоса.

Добыча воды гидротаранным способом

Это еще один нестандартный способ добычи воды без насоса: в данном случае применяется гидравлический таран — устройство, предназначенное для механического подъёма жидкости из любого колодца, даже артезианского.

Работает такое приспособление на энергии, получаемой из потока воды. За счет поднятия воды на большую высоту и опускания её вниз, жидкость выталкивается наверх. Состоит такая конструкция из следующих компонентов:

За счет открытия и закрытия клапанов в определенной последовательнос ти и происходит циркуляция жидкости. Она разгоняется по питающей трубе и создается гидроудар, вымещающий жидкость наружу, в отводящую трубу. Такое устройство сложно сделать самостоятельно, но его легко приобрести. И это будет самым верным решением для участков, на которых отсутствует электричество.

Важные моменты

При добыче воды методом увеличения давления внутри шахты, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во-первых, учитывается геологическое строение местности, на которой расположена скважина.

Также немаловажным является дебет шахты для добычи жидкости из земли и производительнос ть водоносного слоя.

Ну и, конечно, берется во внимание глубина залегания водоносного горизонта.

Если всё это не учесть, то из-за избыточного давления скважина может выйти из строя. Проще говоря, жидкость из водоносного слоя перестанет поступать в шахту. Это происходит из-за того, что образовавшийся внутри воздух будет толкать практически всю воду вниз, вдавливая её в землю. Поэтому подача воздуха должна быть оптимальной. Его должно хватать только на то, чтобы подталкивать воду наружу и не создавать избыточное давление.

Скобяная лавка в Находке +7 908 979 88 11

Как поднять воду на высоту без электричества

Проще всего добывать воду при помощи насоса. И вместе с тем, альтернативное устройство подачи воды , когда нет электричества, может оказаться весьма кстати. Рассмотрим, какие бывают виды насосов, не использующие электроэнергию.

Преимущества механических насосов

Закон сохранения энергии пока что никто не отменял, и поднять воду на высоту без применения энергии все же не получится. Другое дело, что энергия эта может быть механической, физической, солнечной и так далее.
Помню, в детстве мы поливали огород при помощи механического поршневого насоса, установленного в обычной колонке. За лето, покачав таким образом мышцы (поливать огород надо было утром и вечером), мы успевали хорошо окрепнуть и набраться сил. Зимой, конечно, были проблемы: колонка промерзала и приходилось её «отливать» кипятком.
Но плюсы были неоспоримыми: не надо было платить за электроэнергию, а быт становился частично от неё независимым.
Механические насосы, безусловно, подойдут тем хозяйствам, где нет электричества.
Принципы действия насосов многообразны.
Познакомимся с некоторыми из них.

Подача воды без электричества

Поршневой насос

Это тот вид, который описан мной выше.
Подъем воды происходит благодаря созданию разреженного давления над водой в трубе, которое создается благодаря поршню, поднимаемому в трубе благодаря рычагу и мускульным усилиям. Поршень должен плотно прилегать к стенкам трубы, иначе воздух будет просачиваться в трубу и создать разрежение воздуха не удастся.
«Качайте» мышцы на радость своему телу.
Поршни снабжены обратными клапанами, которые перекрывают воде дорогу назад. Таким образом, вода подается по трубе толчками, синхронно движению поршня вверх.
Потом, правда, некоторые хозяева устанавливали двигатель, который посредством установленных дополнительно рычагов позволял качать воду, используя электроэнергию.
Мне нравятся все способы подачи воды, но с этим я знакома лично.

Подача воды без электричества

Подача воды посредством винта Архимеда

Кто не знаком с этим гениальным изобретением великого ученого древности, чья актуальность пережила века и до самого настоящего времени!
У всех дома есть мясорубка. Именно в ней используется это устройство.
Винт частями черпает воду и поднимает её вверх. для движения воды необходимо обеспечить вращение оси винта. Это может быть мускульная сила человека или животных.
Можно автоматизировать процесс, установив дополнительно ветряной двигатель, который и будет вращать винт.
Винтовой принцип подачи воды можно осуществить не только при помощи винта и трубки, в которой он вращается, но и при помощи трубки, изогнутой в виде спирали. Тогда цилиндр не потребуется. Нижний конец трубки опущен в воду. При вращении спиральной трубы вокруг своей оси вода также передвигается снизу вверх по виткам и выливается из верхнего конца трубки.

Актуально, если у вас рядом с участком течет речка, но уровень воды в ней ниже вашего участка.

Насос

Подача воды методом гидротарана

Изобретатель этого метода — Монгольфье. Изобретение относится к 1797 году. Вот ведь как: все самое важное уже придумано до нас!
Принцип действия основан на следующем опыте: текущая вода обладает кинетической энергией. Если на её пути резко установить преграду, то можем получить ощутимый гидроудар. Рядом с блокирующей перегородкой устанавливается вертикальный бак, куда будет вытесняться вода под действием гидротарана. Блокировка снимается, вода может течь дальше. бак снабжен клапанами, благодаря которым вода не может из него вытечь в обратное русло. К баку крепится шланг, по которому движется вода благодаря созданному давлению.
Заслонку нет необходимости поднимать и опускать руками, процесс может быть автоматизирован.
Насосы, действующие по методу гидротарана, есть в продаже. Так что нет необходимости делать его своими руками.

Подача воды без электричества

Подача воды аэролифтом

Автор этого изобретения — Карл Лошер немецкий горный инженер.Благодаря воздушному насосу в скважину загоняется воздух. Смешиваясь с водой, он образует пену, которая легко подается вверх по трубе. Насос снабжен ниппелем, чтобы воздух не мог просочиться обратно. Ему одна дорога: смешаться с водой и выйти с ней по другой трубке. Таким способом легче всего добывать воду из скважины.
Вы можете легко сделать это устройство подачи воды своими руками, вам необходим будет только воздушный компрессор.

Ну вот, друзья, мы познакомили вас с тем, как можно добывать воду без электроэнергии. Это поршневой способ, гидротаран, винт Архимеда, аэролифт. Выберите тот способ, который подходит вашем участку и задачам — и покупайте, или сделайте оборудование для подачи воды своими руками.

Челябинские ученые придумали, как качать воду в гору с помощью маятника и гидроудара

Насос для дачных и фермерских хозяйств требует немалых затрат электроэнергии, и полив влетает в копеечку. Оказывается, если пораскинуть мозгами, эта задача вполне решаема. Челябинские ученые поставили на службу поливному земледелию… маятник.

Используя силу текучей воды, гравитации и инерции, он может работать в качестве движителя в самых разных сферах АПК. Как научить маятник стать «тяговой силой» агропрома? Об этом — наш разговор с автором ноу-хау, старшим преподавателем ЮУрГАУ Вадимом Бакуниным.

— Как родилась идея создать маятниковый двигатель?

— Изначально она принадлежит сербскому изобретателю Велько Милковичу. Он изобрел двойной маятник, который приводит в движение насос, кузнечный пресс, ударный инструмент… Суть ноу-хау в том, что качающийся маятник воздействует на свою ось качания с переменной нагрузкой. Она качает кулису и совершает полезную работу. Причем по сравнению с простым архимедовым рычагом при тех же габаритах импульс силы увеличивается в несколько раз!

Взяв за основу эту идею, мы разработали алгоритм расчета оптимальных параметров маятникового мотора. Наша математическая модель позволяет создать конструкцию, работающую с максимальным КПД. Мы, например, смоделировали работу такого маятника в качестве привода для насоса, и результаты обнадеживают. Постоянный магнит создает поле, меняющее полюсность подкачивающего устройства насоса.

— А будет ли продолжение?

— Мы по схожему принципу придумали так называемый насос на приводе с дебалансным ротором, который может стать хорошим помощником для наших овощеводов. Это тоже маятник, только вращательного типа. На это изобретение получен патент. Впрочем, при этом можно использовать и альтернативные источники энергии, когда колесо приводит в движение сила ветра или падающей воды. А если изготовить колесо в виде ковшовой турбины, то и при отключении электродвигателя насос будет качать воду за счет так называемой гидравлической обратной связи. Как результат, бесперебойный полив и солидная экономия электричества.

— Такой принцип можно использовать в самых разных сферах?

— Инерционный движитель, к примеру, есть резон использовать на автотранспорте. В свое время Велько Милкович сконструировал самоходную повозку, которая едет за счет работы маятника! И никаких выхлопов, загрязнения окружающей среды! Этой идеей заинтересовался профессор ЮУрГАУ Геннадий Круглов, он предложил по этому принципу сконструировать экологичный автодвигатель совершенно нового типа, лишенный минусов бензиновых моторов.

— Возможно ли применить ваши ноу-хау в плотинах, для полива сельхозкультур?

— Для этого мы разработали так называемый гидравлический таран, который работает как бы сам по себе, энергоподпиткой является сама текущая вода. В основе его конструкции лежит принцип гидроудара, открытый еще в конце ХVIII века изобретателем воздушного шара Жаком-Этьенном Монгольфье. Если жидкость резко остановить, то возникнет скачок давления, это может привести к поломкам в трубах. Но этот эффект может приносить и немалую пользу. В 1968 году советский физик В. Овсепян доработал алгоритм расчета гидротарана, но не учитывал инерционность ударного клапана.
Мною был придуман способ поддержания максимально возможной производительности гидротарана при переменном входном напоре. Это дает возможность не перенастраивать гидротаран потребителю, а сразу использовать на любом перепаде воды. Гидравлический таран преобразует ударное давление в постоянное, обеспечивая оросительные системы водой. Для этого даже не нужна подкачка электромотором, вода сама себя качает!

Вода в гору потечет!

— Можно ли применить гидроудар, если плотины и уклона нет?

— Во дворце царя Кноссоса на Крите обнаружили водопроводную систему, которой 4 тысячи лет. По ней вода поднималась без насоса из долины к вершине горы, на которой стоял дворец! Все терракотовые трубы имели коническую форму — суживались на одном конце. Вода впрыскивалась из суженного конца трубы в следующую трубу — нам это известно по пневмозагрузочному соплу. Тем самым в следующей трубе образовывалось пониженное давление, которое импульсивно всасывало воду вперед и вверх на гору. Древнеегипетские гидравлики тоже могли поднимать воду без насоса на высокие горные вершины.

— А что можно придумать, если нет потока воды, например, в озере?

— В 2005 году в Испании начали проводить опыты с гидроударом в стоячей воде. Зарубежные ученые используют эффект резонанса в ударной трубе, и уже появились первые разработки резонансного гидротарана. Известно, что, когда солдаты идут в ногу по деревянному мосту, есть опасность, что он может рухнуть, поскольку энергия их шагов входит в резонанс со структурой материала — поэтому офицер командует «идти вразброд». Но эту разрушительную энергию можно превратить в полезную работу, заставить, например, качать воду из пруда. Но я планирую пойти дальше — использовать этот принцип и для создания подводного гидротарана. Одно из предложений — с его помощью откачивать воду из получивших пробоину кораблей.

Мальстрим из ручейка

— Есть ли у вас изобретения, так сказать, на стыке этих ноу-хау?

— Мы получили патент на преобразователь напора воды в системе турбина — насос. Он, как и гидротаран, преобразовывает меньший напор в больший, но с более высоким КПД за счет оптимальных конструкций составляющих. Высокоскоростная турбина в паре с низкоскоростным насосом способны подавать воду под высоким давлением на высоту большую, чем ее уровень на входе плотины! Мы убираем лишние детали — генератор и электродвигатель, и преобразователь напора качает воду без всяких затрат, только за счет энергии воды. На выходе — весомая экономия, что для аграриев очень важно.

— А если вместо жидкости газ? Например, в колесах авто…

— Физические законы работают и для жидкости, и для газа. К примеру, в составе творческой бригады ученых ЮУрГАУ, возглавляемой кандидатом технических наук Ириной Старуновой, я делал расчет опрокидывающего момента и автоматической перекачки газа в колесах трактора для придания ему устойчивости даже при подъеме в гору. Чтобы он не опрокинулся на склоне, нужно уменьшить давление в передних колесах и перекачать часть газа в задние. Мы составили математическую модель движения в этих условиях и справились с этой задачей. А главное, модернизация может предотвратить аварии, спасти жизнь и здоровье людей.

— Какие еще подобные ноу-хау у вас в активе?

— Мы запатентовали нашу разработку по сочетанию гидротарана и сифона, так сказать, в одном флаконе. Гидротаран работает на перепаде уровней воды, а как сделать так, чтобы не прокладывать трубу сквозь тело плотины? Мы нашли решение — перекинули через нее трубу-сифон. Для его запуска на входе специальным устройством создается начальное избыточное давление, а затем вода идет самотеком.

— Создается впечатление, что вечный двигатель уже на подходе…

— Мы не изобретаем perpetuum mobile, а используем законы физики — гравитацию, круговорот воды в природе… Правда, стремимся повысить КПД, что вполне реально. К примеру, недавно украинский изобретатель Андрей Ермола сконструировал генератор, работающий на силе тяжести груза и эффекта волчка Софьи Ковалевской (она составила уравнение его движения). При воздействии на ось волчок словно теряет ориентацию — начинает «танцевать кругами». Это явление, названное эксцентриситетом, происходит из-за нарушения баланса. Андрей Ермола утверждает, что «ручка волчка» в таких условиях сама поднимается вверх, совершая работу. На первый взгляд, это невозможно, поскольку противоречит нашим представлениям о сохранении энергии. Ведь такое может произойти, если вечный двигатель все же существует!

— Как можно это объяснить? И использовать на пользу человечеству…

— На мой взгляд, это связано с эффектом резонанса. Такое может быть, если система не закрытая, а как‑то связана с гравитацией, воздействием резонанса. Если это так, то в будущем возможно создать насосы и кузнечные прессы, которые станут работать сами по себе! Хотелось бы провести исследования, составить математическую модель этого явления. Я верю: когда‑нибудь мы сможем подчинить, казалось бы, необъяснимые силы природы, поставить их на службу человеку.