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.

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.

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.

Виталий Долбинов, рмнт.ру

Насос без затрат энергии (гидравлический таран)

В журнале «Наука и жизнь» прочитал про насос-гидротаран. Поскольку применить такой насос было негде (у меня на даче уже был водопровод), а попробовать очень хотелось (ну как же это так — без всякого подвода энергии и работает?!) статья запомнилась. Году в 2004 друг получил участок на обрывистом берегу реки. Жаловался: «Воды хоть залейся, но как её таскать?» Предложил. Год строили (не всё сразу получалось). Построили, настроили — до сих пор работает без внешних источников энергии, без ремонта (прокладки друг менял)

Фото по зимнему времени не приведу. Тонкости конструкции — тоже (давно было). Кто дерзнет попробовать — получит то же бешеное наслаждение, как мы с Володей, когда легли спать под бочкой, и на рассвете нас окатило водой…

 

С.ЛАТЫШЕВ.

Гидравлический таран

«Наука и жизнь», 1997, № 5, стр. 69 – 70

 

 Несложный и остроумный механизм — гидравлический таран, не нуждаясь в источнике энергии и не имея двигате­ля, поднимает воду на высотунескольких десятков метров Он может месяцами непрерывно работать без присмотра, регулировки и обслуживания, снабжая водой небольшой посёлок или ферму В основе работы гидротарана лежит так называемый гидравлический удар — резкое повышение давления в трубопроводе, когда поток воды мгновенно перекрывается заслонкой Всплескдавления может разорвать стенки трубы, и, чтобы избежать этого, краны и вентили перекрывают поток постепенно.

Гидравлический таран работает следующим образом (рис. 1)

Из водоёма 1 вода по трубе 2 поступает внутрь устройства и вытекает через отбойный клапан 3. Скорость потока нарастает, его напор увеличивается и достигает величины, превышающей вес клапана. Клапан мгновенно перекрывает поток, и давление в трубопроводе резко повышается — возникает гидравлический удар Возросшее давление открывает напорный клапан 4, через который вода поступает в напорный колпак 5, сжимая в нем воздух. Дав­ление в трубопроводе падает, напорный клапан закрывается, а отбойный — открывается, и цикл повторяется снова. Сжатый в колпаке воздух гонит воду по трубе 6 в верхний резервуар 7 на высоту до 10 —15 метров.

Первый гидравлический таран построили в городе Сен- Клу под Парижем братья Жозеф и Этьен Монгольфье в 1796 году, через 13 лет после своего знаменитого воздушного шара. Теорию гидравлического тарана создал в 1908 году Николай Егорович Жуковский Его работы позволили усовершенствовать конструкцию это­го устройства и повысить его кпд

Гидравлический таран настолько прост, что его можно без труда изготовить самостоятельно, почти полностью собрав из готовых деталей, применяемых в водопроводных сетях. Недостающие детали требуют несложных токарных и сварочных работ

Основным элементом устройства (рис. 2)

служит стальной или чугунный тройник 1 (а ещё лучше — крестовое соединение, тогда четвёртое, нижнее, отверстие закрывают резьбовой заглушкой) с внут­ренней резьбой 1¹/₂—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 щёткой от грязи и ржавчины и обматывают паклей.

Напорный колпак 4 делают из отрезка металлической или пластмассовой трубы диаметром 15—20 сантиметров. Его объем должен быть примерно равен объёму подводящего трубопровода. Торцы трубы закрывают крышкой 5 и переходным фланцем 6 с резиновыми прокладками 7 и 7а (кольцо). Колпак стягивают стальными шпильками 8.

Напорным клапаном может служить обратный клапан, выпускаемый для водяных насосов итальянской фирмой «Бугатти» (с внешней резьбой 1 дюйма) и немецкой фирмой «Ценнер» (диаметром от 15 до 40 мм) — они продаются в магазинах сантехнического оборудования, самодель­ный клапан-лепесток из куска листовой резины или сливной клапан от туалетного бачка. Конструкция клапана опреде­лит размеры и форму переходного фланца, место и спо­соб крепления напорной трубы 9 диаметром 1/2 дюйма. Варианты конструкции показа­ны на рисунке

Отбойный клапан собран из двух деталей: корпуса 10а и заслонки 106. Корпус вытачи­вают из стали или из бронзы. В верхней его части просверлено отверстие диаметром 15 — 20 мм. Внутренняя полость заканчивается конусом с углом порядка 45°. Корпус клапана навинчивается на сгон ниппеля 2 Стальная или бронзовая заслонка имеет форму двойного усечённого конуса диаметром 20—25 мм и массой 100—150 г. Верхний конус заслонки должен иметь тот же угол, что и полость корпуса: только тогда клапан смо­жет мгновенно перекрыть поток, создав гидравлический удар. В верхнюю часть заслонки ввёрнуты три центрирующие спицы так, чтобы они входили плотно, но без трения в верхнее отверстие корпуса. В нижнюю — ввернут винт. Настраивают гидравлический таран, меняя массу заслонки.

Для этого на нижний винт надевают свинцовые шайбы. Для запуска гидротарана достаточно приподнять заслонку, давая воде свободно вытекать через отбойный клапан.

Впускное отверстие подводящего трубопровода необходимо оборудовать простым фильтром, защищающим гидротаран от грязи, и заслонкой, перекрывающей воду на зиму. Чтобы слить воду из корпуса тарана и колпака, через нижнее отверстие вводят спицу, открывая ею напорный клапан. Гидравлический таран можно установить стационар­но или сделать съёмным, предусмотрев отводной канал для воды, текущей из отбойного клапана.

Производительность гидравлического тарана можно ориентировочно оценить по таблице. Она связывает отношение массы воды (т), поднятой гидротараном, к массе воды (М), поступившей из водоёма, и отношение высоты подъёма воды hк высоте Н её падения к гидротарану.

т/М	0,3	0,2	0,15	0,1	0,06	0,05	0,03	0,02	0.01
h/H	2	3	4	6	8	10	12	15	18

Пусть, например, к гидравлическому тарану поступает М = 12 л/мин воды с высоты Н = 1,5 метра Посмотрим, сколько воды он сможет поднять на высоту 9 метров. Отношению h/H= 9/1,5 = 6 в таблице соот­ветствует величина т/М = 0,1. Это значит, что гидротаран ежеминутно должен подавать на высоту 9 метров массу воды т = 0,1-М = 0,1-12 = 1,2 литра. Это немного, но за сутки авто­матическое устройство накача­ет свыше полутора тонн воды, количество, достаточное для поливки сада или огорода не­малой площади.

ЛИТЕРАТУРА

Овсенян В. М. Гидравлические тараны и таранные установки. М., 1968.

Сделайте сами в квартире и на даче. М., Стройиздат, 1982.

 

 

Гидротаран / Мастерская / НеПропаду

Статья будет интересна прежде всего тем у кого есть загородное жильё или такое планируется. Тепло ни как не хочет приходить, сегодня немного оттеплило, ночью -16, днем 0, но очень охота испробовать и потому и решились испытать гидротаран.
для тех кто не в теме: гидротаран устройство — (насос) для подъёма воды на уровень значительно выше чем водоём. Работает без электричества и без прилагаемых физических усилий. за счёт энергии воды. Денисденисыч популярно описал ранее тут более подробную информацию по расчётам можно посмотреть здесь
Начальное представление о гидротаране у меня было как о чём то сложном, но теперь могу сказать что это наиболее простой водяной насос, который может собрать практически любой человек. На сборку нашего гидротарана ушло чуть меньше часа, но это первый, на остальные уйдёт ещё меньше времени.
Для сборки нам понадобилось — труба ПП 40ǿ- 50 см, уголок 90°- 1 шт, обратный клапан ПП – 2шт, тройник ПП 40х40х40 – 1 шт. муфта соединительная на 32 мм (1.1/2)- 1шт., муфта соединительная 40мм, муфта соединительная 20мм (3/4)-1 шт., обратный клапан 20мм (3/4)- 1 шт, все запчасти из ПП имеют диаметр 40 мм., (это была ошибка, надо было всё брать на 50мм) использованный огнетушитель -ОП8 – 1 шт, тройник 40х20х40 — 1 шт., труба ПВХ канализационная 50ǿ — 21метр. Зашли в магазин, купили всё по списку и через час гидротаран у вас готов. На фото наглядно видно, куда какую запчасть приладить. Из отбойного клапана удаляем пружину и ставим его «верх ногами», на самом клапане уже есть замечательная дырочка диаметром 6мм под шпильку на которую в последствии навешиваем груз. Ошибка в выборе диаметра трубы в том что полипропилен (ПП) считается по внешниму диаметру, а мет. труба по внутреннему, в связи с чем рабочая труба в действительности у нас составила 30мм, что значительно сказалось на производительности, следующий гидротаран решено сделать из мет. трубы диаметром 50мм.

общий вид

отбойный клапан

подсоединение огнетушителя

обратный клапан нагнетаемой воды
Теперь по пуску. Сразу, у нас не запустилось, пришлось неоднократно стучать по отбивному клапану, пока вся система не пришла в какой то внутренний баланс, потом всё заработало и проработало часа четыре, подсоединили шланг и поднимали воду приблизительно на 8-9 метров, струя воды на верху чуть меньше чем внизу но незначительно, ведро воды набиралось за 4 минуты (150л/ч,3600 л/сут) что обеспечит суточную потребность в воде 3-4 домов, при более стабильной работе давление было 2 атм. что нас вполне устраивало и это на маленьком гидротаране. На ночь я всё разобрал боясь что вода в насосе замёрзнет. В результате эксперимента накачали две бочки воды, и мысленно поставили себе «зачтено».
ну и видео (не удается вставить, может кто научит, но вот ссылкасмотреть тут
и ещё одна
ещё одна

не стал публиковать новый пост, разместил всё вместе.
вот представляю законченную работу по гидротарану, смонтировал полностью систему, производительность 1 куб за 4 часа, что позволяет снабжать водой 4 участка, с накопительными баками на двух участках по 3 куба, на моем маленький басейе на 15 кубов. труднее всего было приуить соседей не сразу пользоваться, а дождаться когда все ёмкости наполнятся, ведь реально больше куба в сутки ни кто не использует. если у кого возникнут вопросы с удовольствием отвечу

Гидроударный насос — pro_vladimir — LiveJournal

Гидроударный насос осуществляет подачу жидкости из мест с проточным течением.

Принцип работы

Эффект гидроудара — это принцип работы водяного насоса. Жидкость заходит в подающую трубу. Набрав определённую скорость «замыкается» разгоняющий клапан. Далее под нарастающим напором воды происходит открытие рабочего клапана. Жидкость заполняет аккумулятор.

Когда вода в разгонной трубе полностью прекращает своё движение — останавливается, закрывается рабочий клапан. И наоборот — клапан отвечающий за разгон, открывает доступ к потоку жидкости. Этот цикл происходит периодически.

Под давлением сжатого воздуха, который создаётся в аккумуляторе вода нагнетается в приёмную магистраль. При цикличной работе происходит пульсация давления, которая заканчивается в трубопроводе.

Элементы гидроударного насоса:

— собственно корпус;
— клапана отвечающие за работу и разгон воды;
— аккумулятор;
— разгонная труба.

Основные параметры:

— Рабочий объем или удельная подача жидкости. Обозначается в см3/об. Это определённый объём воды, который способен выдать насос за один оборот вала.
— Максимальное рабочее давление. Обозначается в МПа, bar.
— Максимальная частота вращения проходящая за определённый промежуток времени. Обозначается в (об/мин).

Преимущества и недостатки

Если говорить кратко к недостатками можно отнести гидроудар, возможность работы насоса только на уклоне. Положительный момент: нет затрат электроэнергии. Он может работать длительное время. Его ещё называют вечным «насосом». Простота обслуживания пожалуй этот момент можно записать в плюс.

Где целесообразно использовать

Насосы работают на реках, ручьях, озёрах, ставках, где есть сток воды или перепады. Работает насос за счет энергии течения воды.

Из чего можно сделать самостоятельно

Многие домашние умельцы создают разные технические изделия, способные облегчить свой труд и жизнь окружающих. Инженеры-любители могут у себя дома изготовить водяной насос. Для изготовления потребуются материалы:

бревно;
трубка гофрированная;
кронштейн;
трубка с клапанами. Один из которых служит для разгона. Второй клапан рабочий.
Принцип работы основан на колебаниях водной поверхности водоёмов. При ветре более двух метров в секунду самодельный агрегат может перекачать более двадцати тонн жидкости в сутки.

Отсюда: http://rmnt.net/princip-raboty-preimushhestva-gidroudarnogo-nasosa/27716

Гидроударный (гидротаранный) насос, которым в древности качали воду из рек и поднимали наверх, использовали в древних фонтанах, и т.д.

dmitrijan: Кстати, это повторимо на электронной базе, где клапана заменены диодами, накопитель конденсатором, а само рабочее тело для удара — индуктивностью.

И что забавно, помимо всяких катчеров, с которыми носятся альтернативщики, надеясь вот-вот получить сверх КПД, с данным эффектом давно и не безуспешно борются в технике, как с паразитным эффектом в… в выпрямителях, включая выпрямительные мосты и умножители. Где, если не бороться с ним, гася, эффект в лёгкую выжигает схемы. Чем страдали советские ТВ, у которых выгорали умножители, пока их не стали коротить, тупо сливая излишки всплесков электричества на землю.

Эта проблема с переизбытком электричества остро стояла ещё на магнитных усилителях, позднее представленных автотрансформаторами, стабилизирущими плавающее напряжение в розетках и нередко горящих, когда сами начинали резко вырабатывать. За что снискали славу ломучей техники.

elektromexanik: Классическая система зажигания в принципе тоже гидротаран.

How the Hydraulic Ram Pump Works from machines4u on Vimeo.

Комментировали: dmitrijan, elektromexanik
Сложил воедино: Владимир Мамзерев. 11.09.2018

Водяной насос без питания своими руками – Sam-Sdelay.RU – Сделай сам!

Водяной насос без питания своими руками или как сдлеать гидротаранный насос

 

 

Гидротаранный насос или гидравлический таран — механическое устройство для подъёма воды на значительную (до нескольких десятков метров) высоту.

Энергию для работы насос получает из потока воды, перетекающего под действием силы тяжести из т. н. «питающего» резервуара (например, из запруды на реке) по «питающей» трубе в какой-либо нижерасположенный сток (например, в ту же реку ниже по течению), благодаря чему устройство можно применять в местности, где нет электроснабжения или других источников энергии.

 

 

 

 

Из истории:

В 1772 году англичанин Джон Уайтхёрст изобрёл и построил «пульсирующий двигатель», прообраз гидравлического тарана, и спустя три года опубликовал его описание. Устройство Уайтхёрста управлялось вручную. Первый автоматический гидротаранный насос изобрёл знаменитый француз Жозеф-Мишель Монгольфье совместно с Ами Арганом (A. Argand) в 1796 году. В 1797 году при помощи своего друга Мэтью Боултона Монгольфье получил британский патент на своё изобретение. В 1816 году сыновья Монгольфье запатентовали доработанную версию этого насоса.

В США гидротаранный насос впервые запатентовали Серно (J. Cerneau) и Халлет (S.S. Hallet) в 1809 году. В 1834 году американец Строубридж (H. Strawbridge) начал производство гидротараных насосов.

В 1930 году профессор С. Д. Чистопольский в работе «Гидравлический таран» опубликовал метод теоретического расчёта таких устройств, основанный на теории гидравлического удара, созданной профессором Н. Е. Жуковским в 1897—1898 годах.

 

Этапы работы гидротаранного насоса:

 

 

 

 

 

Видео о гидротаранном насосе.

 

 

Как сделать гидротаранный насос.

 

 

Более подробная информация!

Скачать:

Явление гидроудара

Источник