Гидроударный насос своими руками. Принцип работы гидротарана и расчетные формулы. – длительный срок службы

А вот что думают на offtopru по поводу гидротарана в стоячей воде

SpoilerTarget">Спойлер

Пожалуй я постараюсь объяснить логику работы гидротарана Марухина и Кутьенкова. Только прошу без лишних телодвижений.

Итак на дне водоема лежит труба. На одном конце клапан, открывающийся вовнутрь, а второй конец замурован. Как известно в любой трубе можно создать стоячую волну. Вот в такой трубе и создается стоячая волна, в результате чего в объеме трубы на давление воды на глубине H, накладывается колеблющееся давление с амплитудой +/-H.

Но без устройства для отбора воды (колпака с воздухом) стоячая волна быстро затухнет. Колпак с водой и с обязательным воздушным пузырем подсоединяют к основной трубе в точке, где есть пучность втоячей волны. Тогда при достижении давления в этом участке выше определенной величины, небольшая порция воды поступает в этот колпак, воздух в колпаке в этот момент сжимается (без воздушного пузыря ни один гидротаран работать не будет), так как повышение давления носит локальный характер, но по снижению давления клапан (а это диод) срабатывает и вода остается под колпаком, откуда она под действием давления воздуха в колпаке через выводную трубку и турбину вновь поступает в водоем (успев выработать электроэнергию), но уже в другом месте. В результате уровень воды в водоеме, а тем более море, океане остается неизменным.

Но раз вода из основной трубы ушла, то ее восполняет водоем через торцевой клапан (есть соображения, что при определенной раскрутке схемы можно обойтись без этого клапана, так как стоячая волна в таком открытом торце сформирует не узел, а пучность, но тогда нужно думать, как организовать первоначальный "загон" воды в трубу) в основной трубе, это обеспечивается более высоким в этот момент давлением воды в водоеме по сравнению с давлением в трубе. Это обеспечивает приток энергии к стоячей волне основной трубы. Колебания давления в этой стоячей волне достигают очеь больших величин, если измерять в метрах водного столба, то от нуля до 2H. Поэтому фонтанчик бъет на высоту H над уровнем воды в водоеме (см. материал PanEgor"а). Поэтому толщина трубы должна бюыть большой, иначе разорвет.

Но процесс протекает так, что сразу и не поймешь. Но именно через такие релаксационные колебания гравитация позволяет нам возбудить поток воды и получать 500 Кватт с бандуры в 8 метров длинной. И обеспечено это мудростью и Разумом человека, который из воздуха, воды и медных труб соорудил устрйоство для организации водного потока в нужном для себя направлении.

Во всех духовых инструментах работает подобный механизм, только там потерю воздуха возмещает сам человек. Фактически в любом духовом инструменте один конец трубы закрыт, а второй открыт. Перекрывая дырочки на трубе можно создавать стоячие волны той или иной частоты. Любой духовой инструмент - это усилитель мощности.

Чтобы это проверить работу гидротарана Марухина и Кутьенкова, надо внутри трубы (вдоль) разместить тензорные датчики, но мне и без них это ясно. (

Если вам нужно поливать огород или качать воду для других целей. Обязательным условием для работы машины является наличие перепада высот, то есть, это должна быть река с хорошим течением, родник и так далее. Качать воду из таких мест вы сможете без затрат электроэнергии 24 часа в сутки.

Как все работает
Система состоит из двух клапанов, один работает на выпуск воды, а другой на впуск. Тот клапан, что работает на выпуск, нужен для того, чтобы удерживать воду в шланге, которую мы будем поднимать для своих целей на нужную высоту. А что касается второго клапана, он находится в открытом состоянии лишь тогда, когда на него действует небольшое давление воды. Когда скорость потока вытекающей воды возрастает, растет и давление, как следствие клапан запирается. Именно в этот момент происходит гидроудар и вода поднимается вверх по отборному шлангу. Потом давление стабилизируется, клапан снова открывается и так далее.

В системе предусмотрена емкость с воздухом. Она работает в качестве амортизатора для импульса, то есть, позволяет больше забрать воды, увеличивает КПД.

Материалы и инструменты, которые использовал

Список материалов:
- пластиковые трубы;
- два клапана;
- кран (необязательно);
- два пластиковых тройника для труб;
- бутылка;
- шланги и другое.

Процесс изготовления гидротарана:

Шаг первый. Подготавливаем трубы
Автор нарезал на токарном станке на трубах резьбу. Это избавило от потребности покупать переходники, чтобы установить клапана.

На этом все, проект окончен. Надеюсь, самоделка вам понравилась. Удачи и творческих вдохновений, если надумаете повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами.

В этой статье мы расскажем о том, как создать насос, не требующий топлива или электричества для работы.

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.

Оптимальные соотношения диаметров гидротаранного насоса

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

Гидротаран.

Гидротараном называют насос основанный на явлении гидравлического удара . Принцип работы насоса такой.

Вода течет по наклонной трубе самотеком и свободно вытекает через клапан 1. Если резко закрыть клапан, то вода, имеющая кинетическую энергию движения, затратит свою энергию на сжатие воды и на расширение стенок трубы. В начальный момент времени повышенное давление возникнет в конце трубы у клапана 1. Затем зона повышенного давления будет распространяться к началу трубы со скроростью С . Через промежуток времени t, равный

скачок уплотнения дойдет до начала трубы, и вся вода в трубе остановится. Начиная с этого момента, сжатая вода в начале трубы расширится. Ведь начало трубы открыто. Давление понизится, и к концу трубы, к клапану 1, побежит скачок пониженного давления. Затем эти процессы будут повторяться. В трубе возникнут затухающие колебания. Мы рассмотрели процессы в трубе с одним клапаном.

В гидротаране стоит клапан 2, который открывается при повышении давления в трубе и поток жидкости по инерции проходит сквозь клапан 2 в воздушный аккумулятор. От воздушного аккумулятора отходит водопровод, который подает воду в накопительную емкость на высоту h 2 . Давление в аккумуляторе в момент открытия клапана 2 равно давлению столба жидкости в водопроводе. Давление в основной трубе должно быть больше давления столба жидкости в водопроводе. Иначе вода в аккумулятор не пойдет. Скачок давления меньший по величине, чем в рассмотренном выше случае, распространяется к началу трубы с той же скоростью С . Затем с конца трубы к клапану 2 побежит волна разряжения. Клапан 2 закрывается, клапан 1 открывается, и вода, разогнавшись в трубе до номинальной скорости, захлопывает клапан 1, и процесс повторяется.

Давление в основной трубе во время гидроудара значительно превышает атмосферное. Поэтому насос, использующий явление гидравлического удара, поднимает воду на значительно большую высоту, чем перепад высот в основной трубе. Гидротаран имеет привлекательность своей простотой. Он не нуждается в подводе электроэнергии, В нем нет вращающихся частей. Труба с двумя клапанами запитанная от ручья или положенная на дно реки. Что может быть проще?

Роль воздушного аккумулятора в том, что вода, проходит через клапан 2 сначала в емкость расположенную непосредственно на самой трубе. Без воздушного аккумулятора проходу воды из трубы мешал бы неподвижный столб воды в вертикальном водопроводе. На разгон этого столба воды уходило бы время, которое растет с увеличением высоты подъема, поэтому производительность установки резко бы снизилась. Кроме того, воздушный колокол значительно сглаживает скачки давления, что позволяет применять трубы с меньшей толщиной стенки.

Теорию гидравлического удара разработал Н.Е, Жуковский, тот самый «отец русской авиации», как его назвал В.И. Ленин. После серии непонятных разрывов труб на московском водопроводе в начале того века он исследовал эту проблему и вывел расчетные формулы. Насос на принципе гидроудара, был изобретен гораздо раньше и широко использовался ввиду его простоты, но объяснение происходящих процессов и осмысленный подход к проектированию подобных устройств стали применять после исследования Жуковского.

Повышение давления в трубе равно

ρ - плотность жидкости;
v - скорость жидкости в трубе;
с - скорость распространения ударной волны;
E 1 - модуль упругости жидкости;
E 2 - модуль упругости стенок трубы;
D 1 - внутренний диаметр трубы;
b - толщина стенок трубы.

Модули упругости различных материалов

вода - 2·10 9 Н/м 2 ;
чугун - 1·10 11 Н/м 2 ;
сталь - 2·10 11 Н/м 2 ;
медь - 1,23·10 11 Н/м 2 ;
алюминий 0,71·10 11 Н/м 2 ;
полистирол 0,032·10 11 Н/м 2 ;
стекло 0,7·10 11 Н/м 2 ;

Стальные трубы 1333 м/с
Дюралевые трубы 1221 м/с
Пластиковые трубы 476 м/с.

Если толщина стенок очень большая, то С приближается к своему возможному пределу 1414 м/с.

Длина трубы в формулу давления не входит. Длинные трубы и короткие трубы будут работать теоретически одинаково. У коротких труб будет лишь короче рабочий цикл. На практике это не совсем так. Формула давления выведена в предположении, что клапан 1 срабатывает моментально. Если время срабатывания клапана ограничено, то давление нарастает постепенно по мере закрытия клапана. Предельно допустимое время закрытия равно 2l/c, т.е. времени прохода скачка давления до конца трубы и обратно. На практике время закрытия клапана должно быть значительно меньше периода колебаний в системе.

Клапана имеют какое-то время срабатывания. В длинной и в короткой трубе время срабатывания 1 клапана будет одинаково. В коротких трубах время срабатывания будет составлять большую долю рабочего периода, чем в длинных. Из за этого давление в коротких трубах будет меньше, Поэтому короткие трубы будут работать менее производительно.

Для построения компактных, дешевых установок необходимо решить проблему быстродействующих клапанов.

Требование быстродействия касается и клапанов воздушного аккумулятора. Чтобы пропустить воду, клапан 2 должен приподняться над седлом. При понижении давления он опускается назад и вода, заключенная в пространстве вертикального хода клапана, выдавливается из аккумулятора вниз в трубу. При коротких трубах время цикла может быть настолько мало, что клапан будет только успевать подниматься и опускаться, а поступления воды в аккумулятор не будет совсем. Поэтому дешевый простой пластинчатый клапан вызывает необходимость в многократном увеличении длины трубы. Пластинчатый клапан на входе в гидроаккумулятор нельзя использовать. Здесь есть над чем подумать изобретателям.

Скорость течения воды в трубе зависит от ее наклона, сечения и диаметра
Для труб диаметром меньше 100 мм

Для труб диаметром больше 100 мм

Вот теперь мы уже можем оценить наши перспективы. Уклон, который можно получить от ручья известен. Его легко померять. Уклон речки померять сложнее. Он очень маленький. Можно воспользоваться грубой оценкой. Допустим, место установки насоса имеет глубину дна 1,1 метра и скорость потока 0,4 м/с. Труба у нас будет внутренним диаметром 0.12 метра. Эквивалентный диаметр реки примем равным глубине реки. Он больше диаметра трубы в 1,1/0,12 = 9,2 раза. Кубический корень из 9,2 равен 2,1. Во столько раз замедлится вода в трубе. Скорость воды в трубе будет примерно 0,2 м/с. Скачек давления в стальной трубе будет 266 000 Па, в пластмассовой 95 000 Па. Для подъема на 1 метр высоты необходимо давление 10 000 Па. С учетом неизбежных потерь стальная труба обеспечит подъем воды где-то на 13 метров, пластмассовая - на 5 метров.

Тут надо сделать замечание. Уклон, о котором мы говорим, это уклон водной поверхности реки. Если мы трубу под водой положим клапаном 1 на дно, а начало трубы поднимем к поверхности, то геометрический наклон увеличится, а гидравлический - нет.

Скорость движения воды по мере погружения падает незначительно и лишь у самого дна скачком уменьшается. Поэтому трубу укладывать на дно нельзя. Очень большие будут потери.

Расход воды, т.е. количество кубометров воды протекающее в секунду по трубе равно

Входя в воздушный аккумулятор, вода тратит часть своей энгергии на преодоление давления воздуха, которое равно давлению столба жидкости. Поэтому скорость ее замедляется.

Для рассмотренного выше числового примера со стальной трубой в реке и высотой подъема 13 метров v 1 = 0,084 м/с. Поступление воды в аккумулятор за один цикл равно

При длине трубы 10 метров всего 14 грамм. Это не удивительно, т.к. длительность одного периода равна 2L/с = 0,015 с. Дополнительно необходимо какое-то время на открытие 1 клапана, время необходимое на ускорение воды. Уклон трубы h 1 /L очень маленький 0,005, поэтому ускорение тоже будет очень маленькое и время разгона t = v/0,005g = 4 секунды. Производительность гидротарана будет 3,5 г/с или 302 литра в сутки. Количество воды, прошедшее через основную трубу будет в 140 раз больше.

Производительность насоса ограничивается временем разгона. Масса воды, заключенная в трубе, составляет 113 кг. Уклон 0,005. Сила веса, разгоняющая воду, 113*0,005 = 0,57 кГ. Дополнительно на вход в трубу действует напор набегающего течения реки. Прибавка за счет динамического напора будет 0,1 кГ. Поэтому желательно не замедлять движение воды перед входом в трубу. Дополнительно разгоняющую силу можно увеличить еще двумя способами. Можно создать подпор воды перед входом в трубу. Поставив небольшую, можно планочную, негерметичную плотинку. Сечение трубы 113 квадратных сантиметров, поэтому небольшой буртик воды перед входом в трубу высотой в 5 сантиметров подъема воды этой плотинкой дадут дополнительно 0,57 кГ ускоряющего давления. Т.е. вдвое увеличит производительность.Второй путь - установка дефлектора, как советует Дмитрий Дуюнов. Дефлектор даст в данной ситуации добавку в 0,1 кГ. Совсем небольшую. Возможно повышение производительности связано с повышением быстродействия клапана при установке дефлектора.

Теоретически видится и третий способ. Организовать подпор пред входом в трубу на 5 см и сократить длину трубы в десять раз, до 1 метра. Тогда уклон возрастет в 10 раз. Примерно во столько же раз возросла бы производительность. Но все упирается в быстродействие клапанов. В 10 метровой трубе счет шел на сотые секуны, в метровой трубе счет пойдет - на тысячные.

Расчет производительности выявил еще одну сложность. Длительность существования повышенного давления 0,015 с, а вода движется в воздушный аккумулятор со скоростью 0,084 м/с. Следовательно вода успеет пройти путь лишь 1,3 мм. Эта цифра объясняет неудачи самодельщиков, пытающихся построить гидротаран при малых уклонах, малых диаметрах, малых длинах труб. Во-первых, клапан 1 должен быть жесткий. Если он прогнется на 1,3 мм, то он заберет на себя весь поток и поступления воды в аккумулятор не будет. Даже прогиб на 0,13 мм означает снижение производительности на 10%. Во-вторых, Если клапан 2 приподнимется на 1,3 мм, то получившаяся кольцевая щель будет в 23 раза меньше по площади, чем сечение трубы. Это означает, что вода должна убыстриться в 23 раза, чтобы пройти в аккумулятор. Энергии на разгон мы потратим немного. Всего 1%. Суть здесь в другом. Если клапан приподнялся на 1,3 мм, то воде незачем идти в аккумулятор, Вода свой путь совершила. Вода за время гидроудара как раз и проходит путь 1,3 мм. Поэтому клапан опустится на место, вытолкнет в разгонную трубу воду и производительность насоса будте нулевая. Сам клапан должен быть неподвижный и только узенькая полоска (счет идет на миллиметры) по периметру клапана должна быть гибкая. И сам периметр неполхо бы увеличить, увеличив диаметр клапана или сделав клапан "многоэтажным".

Вода, движущаяся по трубе, должна беспрепятственно продолжать движение в воздушный аккумулятор. Поэтому сечение входного отверстия должно быть равно сечению трубы. По мере поступления воды воздух сдавливается, давление его возрастает. Если давление воздуха превысит предельно возможное давление в трубе, то вода в воздушный аккумулятор поступать не будет. Поэтому объем воздуха должен быть достаточен

Это вычислен объем воздуха уже сжатый столбом воды в водопроводе, а первоначальный объем воздуха в сухом гидротаране, т.е. емкость воздушного аккумулятора над клапаном 2 должна быть не меньше

g - ускорение свободного падения;
p 0 - атмосферное давление 101000 Па;
ρ - плотность воды.

Водопроводная труба должна быть достаточного сечения, чтобы не ограничивать производительность установки. Давление, необходимое для продавливания воды через трубу равно

Оно должно составлять небольшую часть от давления в основной трубе. Время цикла и массу воды, накачиваемую за цикл, точно не рассчитать. Поэтому с водопроводной трубой придется определяться после изготовления гидротатарана и определения его производительности. Собственно не обязательно измерять время цикла. Можно измерить массу воды полученную за произвольное время. Дробь m/t ц от этого не изменится.

Вот вкратце и все основные соотношения, которые необходимо знать, чтобы согласовать характеристики отдельных элементов установки. В гидротаране параметры отдельных частей должны соответствовать друг другу. Поэтому самодельщики жалуются на неудачи.

Приведенные формулы получены из обычных формул гидравлики, взятых из учебника: А.В. Теплов. Основы гидравлики. М. Л. 1965 год. Все соображения по гидротарану получены мной путем анализа идеализированных процессов. Практически гидротараном я не занимался. Специальной литературы не читал. Года три назад меня заинтересовала эта тема, я просмотрел интернетовские источники, подивился их неконкретности. Поэтому я разобрался с вопросом сам. Формулы дают граничные оценки рассматриваемых процессов. Объем вычислений даже в таком идеализированном упрощении получается довольно значительным. Получаемые по формулам цифры представляют собой ориентир, от которого надо "плясать" при опытах с гидротараном. Кому нужны абсолютно точный расчет, тот должен сходить в библиотеку и проштудировать соответствующую литературу по проектированию. Я, как и любой человек, от ошибок не застрахован. Читайте, думайте, возможно в чем-то я не прав.

Практик по гидротаранам, Дмитрий Дуюнов из Москвы, изготовивший не одну установку, так прокомментировал мои соображения.

В Своих доводах Вы абсолютно правы, за некоторым исключением.

1. Для получения минимального времени срабатывания, разгонный клапан установлен под углом 45 градусов к потоку. Его рабочее сечение действительно должно быть равно сечению разгонной трубы. Клапан срабатывает за счет гидродинамической подъемной силы.
2. Рабочий клапан аккумулятора должен иметь как можно большее проходное сечение при минимальном ходе. Такому условию удовлетворяют клапаны напоминающие жабры рыбы.
3. Практика показала, что от длины разгонной трубы во многом зависит производительность насоса.
4. У тарана есть еще недостаток - воздух в аккумуляторе растворяется в воде и поэтому необходимо принимать меры для его восполнения.
5. Правильно выполненный насос практически не стучит. Необходимо принимать меры для смягчения ударов клапанов об ограничители.
6. Входной открытый циклон практически полностью предотвращает попадание рыбы в трубу. В не рабочем состоянии в трубах любят селиться раки, а потом вылетают из трубы. Это бывает.
7. Дефлектор на разгонном клапане повышает эффективность работы тарана даже на малых уклонах.
8. Приведенные Вами параметры абсолютно верны для классической схемы тарана, но не являются максимальными.

Добавлю, что мысль о растворении воздуха в воде даже не пришла в голову. Решить ее можно гибкой мембраной или поместив в воздушный аккумулятор надутый большой мяч.

Гидроэнергетика,Альтернативная энергия,ГЭС

Человечество столетиями использует силу падающей воды в различных механических устройствах и, в том числе, для получения электрической энергии. Гидростанции, построенные на некоторых реках, непрерывно работаю десятки лет. Видимо поэтому, большинство людей отрицают даже возможность существования или создания принципиально нового энергоисточника «от воды».

С обывательской точки зрения, преобразование потенциальной энергии воды в кинетическую (необходимую, чтобы что-то вращалось), происходит само собой. Для этого достаточно использовать природную разницу высот реки или искусственно ее создать там, где это возможно. При этом всем понятно, что вода должна течь обязательно вниз, то есть по уклону. Ясно и то, что сила воды зависит от перепада высот течения. Давно существует целая наука «гидроэнергетика» об использовании энергии падающей воды.

Однако Природа подарила нам в падающей воде не только источник бесплатной энергии, но и простейший способ преобразования естественной гравитационной энергии. Ведь с точки зрения физики, потенциальная энергия воды и есть аккумулированная в ней гравитационная энергия. Этот способ является, прежде всего, физическим явлением. Раз так, то следует вспомнить, что в окружающем нас зеркально симметричном мире каждое физическое явление существует, как бы в двух взаимно противоположных формах.

Еще в 1775 году, в одном из английских журналов появилась статья Джозефа Уайтхеста (J.Whitehurst) с описанием прибора, изобретенного и выполненного им в 1772 году. Прибор позволял осуществлять подъем воды с небольшой высоты на значительную без подвода какой-либо дополнительной энергии, лишь за счет использования потенциальной энергии воды. За счет, так называемого, явления «гидравлического удара». Но прибор не мог тогда работать полностью автоматически. Этот недостаток был устранен в 1776 году изобретателем воздушного шара французом Монгольфье (J.Montgolfier). В 1797 году им был получен патент на изобретение. Интересно, что в том же году патент на подобное устройство получил в Англии M.Bulton. В 1809 аналогичный патент получили в Америке изобретатели Церни и Халлет (J.Cerneay, S.Hallet). А уже в 1834-м американец Страубридж (H.Strawbridge) запустил промышленный вариант подобного аппарата в массовое производство. Однако в настоящее время считается, что изобретение сделанное именно французом J.Montgolfier является устройством, получившим впоследствии название «гидравлический таран».

Гидравлический таран (Рис.1) состоит из питательного бака с водой 1, нагнетательной трубы 2, ударного клапана 3, нагнетательного клапана 5, воздушного колпака 4 и отводящей трубы 6.

(Рис.1) Принципиальная схема гидравлического тарана

Его работа происходит следующим образом: вода из питательного бака 1 поступает по нагнетательной трубе 2 к открытому ударному клапану 3 и под напором h вытекает наружу с возрастающей скоростью. При некоторой скорости воды давление на ударный клапан превышает силу, удерживающую клапан в открытом состоянии (например, силу пружины), закрывает его и преграждает выход воде наружу. Происходит резкая остановка движущейся воды и, так называемый, «гидравлический удар». В пространстве нагнетательной трубы от ударного клапана 3 до нагнетательного клапана 5 давление воды почти мгновенно поднимается до величины, соответствующему напору H. В результате открывается нагнетательный клапан. Однако на повышение давления вода затрачивает только часть своей скорости. А с оставшейся скоростью она через открывающийся при этом клапан поступает в воздушный колпак 4. Возникшая от клапана 3 волна «гидравлического удара» за некоторое время движения по трубе 2 достигает бака 1 и, отражаясь там от невозмущенной воды, начинает двигаться опять к ударному и нагнетательному клапану, снижая при этом скорость. Таких отражений происходит несколько. За время многочисленных отражений волны, оставшийся объем воздуха в воздушном колпаке сжимается до давления, соответствующему напору H. В свою очередь, вода из колпака под тем же давлением по отводящей трубе 6, поступает на высоту H к потребителю. За счет таких отражений начальная скорость воды в питательной трубе через некоторое время полностью затрачивается на поддержание в трубе повышенного давления. После чего давление воды под клапанами падает чуть ниже атмосферного. В результате, существующее повышенное давление в воздушном колпаке закрывает нагнетательный клапан, а низкое давление под ударным клапаном и механизм открытия (например, сжатая пружина) позволяет ударному клапану открыться. Так вся схема автоматически приходит в исходное состояние. Процесс повторяется вновь. В итоге, при определенной культуре изготовления деталей, вода может подниматься на расчетную высоту H автоматически непрерывно много лет. Движущиеся части тарана - два клапана, проектируются так, что повышение давления в питательной трубе закрывает ударный и открывает напорный клапан, а понижение давления действует в обратном порядке. При этом весь смысл работы устройства заключается в том, что оно поднимает объем воды qH на высоту H, используя энергию объема воды q, находящейся на высоте h.

Своей оригинальностью и простотой работы «гидравлический таран» некоторое время сильно привлекал ученых теоретиков и практиков. В течение XIX столетия было выполнено много теоретических исследований «гидравлического тарана», но до конца 1900 года все они упирались в неизвестность теории «гидравлического удара» в трубах и поэтому не давали правильных результатов. Еще в 1804 году Эйтелвейн (Eitelvein) (Германия) поставил более 1000 опытов и опубликовал ряд эмпирических выводов и формул, большинство которых, как выяснилось уже тогда, было не пригодно для проектирования. Хотя факт существования явления «гидравлический удар» был известен еще в XVIII веке, теория этого явления была разработана впервые русским ученым Николаем Жуковским. Свои теоретические выводы профессор Жуковский проверил и подтвердил специальными опытами в 1897-1898 годах. В 1898 году его теория была впервые опубликована в «Бюллетенях Политехнического общества».

В 1901 итальянский инженер Алиеви (Alievi) опубликовал практически ту же теорию

«гидравлического удара», но применительно к трубопроводам различных силовых установок. Однако опыты, проведенные самим Жуковским и, позднее, другими исследователями в разных странах, полностью подтвердили правильность основных положений именно его теории. Но и она, после опубликования, не получила широкого освещения и признанания. Исследователи и энтузиасты «гидравлического тарана» из года в год по-прежнему ставили эксперименты и находили для своих целей разные не обобщенные эмпирические формулы. В Америке, Австралии и в ряде других западных стран «гидравлический таран», как устройство, способное бесплатно качать воду на высоту, получил развитие в мелиорации и для различных бытовых нужд под названием «ram-pump». В этих государствах и сейчас существует несколько десятков малых компаний, специализирующихся на производстве и продаже «ram-pump». Многие из них при инсталляции своих механизмов используют исключительно собственные формулы. В Интернете, через различные поисковые системы, при вводе слов «гидравлический таран» или «ram-pump», можно найти не только такие компании, но и большое количество публикаций на эту тему.

Можно изобразить и немного по-другому:

Рис. 1. Схема гидравлического тарана и принцип его работы

Несложный и остроумный механизм - гидравлический таран, не нуждаясь в источнике энергии и не имея двигателя, поднимает воду на высоту нескольких десятков метров. Он может месяцами непрерывно работать без присмотра, регулировки и обслуживания, снабжая водой небольшой поселок или ферму.

В основе работы гидротарана лежит так называемый гидравлический удар - резкое повышение давления в трубопроводе, когда поток воды мгновенно перекрывается зас­лонкой. Всплеск давления может разорвать стенки трубы, и, чтобы избежать этого, краны и вентили перекрывают поток постепенно.

Гидравлический таран работает следующим образом (рис. 1). Из водоема 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 б 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.

Рис. 2. Детали конструкции гидравлического тарана.

Основным элементом устройства (рис. 2) служит стальной или чугунный тройник 1 (а еще лучше - крестовое соединение, тогда четвертое, нижнее, отверстие закрывают резьбовой заглушкой) с внутренней резьбой 1 1/2 - 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 щеткой 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 объему 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 1/2 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 усеченного 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 ввернуты 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 съемным, предусмотрев отводной канал для воды, текущей из отбойного клапана.

Производительность гидравлического тарана можно ориентировочно оценить по таблице. Она связывает отношение массы воды (m), поднятой гидротараном, к массе воды (М), поступившей из водоема, и отношение высоты подъема воды h к высоте Н ее падения к гидротарану.

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/Н = 9/1,5 = 6 в таблице соответствует величина h/М =0,1. Это значит, что гидротаран ежеминутно должен подавать на высоту 9 метров массу воды m = 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.

Представим себе присоединенную к основанию резервуара с водой закрытую с двух сторон трубу, у которой с одной стороны имеется глухое дно, а с другой (там, где резервуар с водой), установлена сдерживающая воду тонкостенная мембрана. При определенном давлении воды мембрана прорывается, и в трубу из резервуара устремляется поток воды с увеличивающейся скоростью. Если в трубе отсутствует воздух (или каким-либо образом свободно вытесняется водой), то при достижении водяным потоком дна трубы (либо существенного сужения в конце трубы), возникнет тоже явление «гидравлического удара».

Так же как в «гидравлическом таране», при наличии у дна трубы открывающегося при определенном давлении клапана, процесс «гидравлического удара» начнет обеспечивать ту же накачку. «Ударная волна» с зоной повышенного давления пойдет навстречу водяному потоку, растягивая избыточным давлением стенки трубы и обеспечивая этим поступление воды через нагнетательный клапан. Отразившись от находящейся в резервуаре воды, «ударная волна» двинется назад - ко дну трубы. При движении «ударной волны» в сторону нагнетательного клапана, так же как и в «гидравлическом таране», в зоне от входа трубы до фронта «ударной волны» будет наблюдаться понижение статического давления.

Такое движение (с периодическим увеличением и понижением давления) многократно повторится до тех пор, пока столб воды в трубе, не исчерпает свою кинетическую энергию. При этом за определенное время в колпак 4 поступит определенное количество воды. Такой же процесс будет происходить, если вместо мембраны на входе в трубу установить, как это показано на Рис.2 открывающийся клапан 3.

(Рис.2) Принципиальная схема нового водоподъемного устройства

Однако если этот клапан сделать «обратным» (то есть закрывающимся со стороны трубы 7), при соприкосновении с первой «ударной волной», двигающейся
навстречу потоку воды и создающей за собой зону повышенного давления, он получит тенденцию закрыться (от действия разницы давления). При этом начнет перекрывать протекающий через него водяной поток. Наше исследование такой гидродинамической схемы, введение в теорию механизма открытия и закрытия клапанов с учетом их инерционности, показывает, что при определенной конструкция клапана 3 и определенных исходных параметрах, клапан успеет не только закрыться
от первой волны, но останется закрытым, пока действует избыточное давление в трубе 7 под нагнетательным клапаном 5. В итоге, могут создаться условия, когда клапан на некоторое время полностью отсечет водяной поток. При этом отсеченный столб воды в трубе 7, набрав определенную скорость, обязан продолжить свое движение в колпак 4 уже по инерции. Таким образом, сила напора для закачки воды в колпак может быть заменена эквивалентной силой инерции. Однако в отличие от
«гидравлического тарана», каждая порция воды, закаченная в колпак, должна вызывать невосполнимые потери массы всего столба воды (поскольку клапан 3 закрыт). Вследствие этого в трубе 7, со стороны закрытого клапана 3, с момента начала движения первой отраженной от него «ударной волны», должна появиться зона разряжения с давлением близким к нулю. В ней может находиться только некоторая малая часть растворенных в воде газов.
Итак, в результате закачки воды в колпак, разность начальной и конечной кинетической энергии перейдет в потенциальную энергию поступившей в колпак воды (как и в «гидравлическом таране»). При этом избыточное давление в колпаке должно запереть нагнетательный клапан, а почти полное отсутствие давления в трубе 7 при разрушении столба воды (если таковой еще в трубе останется), должно открыть клапан 3, находящийся под статическим напором воды со стороны трубы 2. Через открывающийся клапан 3 в трубу 7 опять начнет поступать вода, объем которой за время поступления в точности будет равняться объему зоны «нулевого» давления или, как принято говорить в гидрогазодинамике, зоны «отрыва». При этом параметры воды в трубе при смешении будут определяться соответствующими законами сохранения энергии и импульса.

ГИДРОРЕАКТИВНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В результате математического описания этой схемы, учета различных особенностей механизма закачки, всех временных характеристик, механизма изменения давления в колпаке, а также различных потерь, особенностей горизонтальной и вертикальной схемы втекания воды, была разработана достаточно полная теория такой гидродинамической схемы и метод расчета параметров необходимый для проектирования. А в результате конструкторского поиска была найдена и требуемая конструкция клапана 3. Эту гидродинамическую схему можно, разумеется, использовать и в условиях, в которых работает «гидравлический таран». Правда при этом появляется проигрыш по давлению. Однако нет препятствий для работы такого водоподъемного устройства и без питательного бака 1. Для этого достаточно погрузить его в воду, как это показано на Рис.3 на определенную глубину h. В таком исполнении схема превращается в идеальный насос малого напора, который можно использовать только для подъема воды, например, в опреснителях морской воды. Полученные математические зависимости показывают, что при любых начальных параметрах всегда получается, что 2 > H/h > 1. При этом для начальных параметров существуют определенные критерии, определяющие условия автоматического повторения процесса. В частности, одним из необходимых условий является точное соответствие масс клапанов 3 и 5 (нагнетающий) параметрам процесса. Кроме того, должны конструктивно выполняться как расчетный объем в колпаке для воздушной подушки, так и определенная площадь сечения выходного отверстия из колпака (для отвода воды).

Следует отметить, что с энергетической точки зрения, данная схема потребляет больше энергии для работы, чем создаваемая ей полезная энергия. Если представить к.п.д. схемы в виде обычной формулы Ренкина (как отношение потенциальной энергии воды, закаченной в колпак, к потенциальной энергии всей воды, поступившей в трубу 7 до закачки), то к.п.д. получается всегда меньше 100%.

(Рис.3) Схема нового насоса малого напора

(Рис.4) Схема нового источника энергии

Однако наибольшие перспективы открываются при использовании этой схемы, если отводящая труба вообще отсутствует. Или в том случае, когда на выходе из колпака на глубине hэ?h имеется участок трубы 6 небольшой длины с сечением равным сечению выходного отверстия в колпаке, как это

представлено на Рис.4.

В том и другом случае, как показывают полученные зависимости, при определенном объеме воздушной подушки в колпаке и при определенной площади проходного сечения выходного отверстия, теоретическая зависимость давления (напора) в колпаке от времени будет выглядеть так, как представлено на Рис.5. При этом время подъема давления (tw) и его спада (tu) составляет менее 0,1tH. Причем, в течение периода ty < tH происходит открытие

клапана 3, разгон воды и накопление энергии. Давление с погрешностью менее 0,5% за время tH практически постоянно. Таким образом, на выходе из насадки, один раз в течение времени tH должна периодически формироваться струя воды, характеризующаяся расходом воды с определенной скоростью VT.

При этом средний расход воды за время tH может значительно превышать значение, получаемое в «гидравлическом таране», а истекающая струя воды, согласно закону сохранения импульса системы, обязана создавать реактивную силу (поскольку клапан 3 закрыт). Таким образом, данная схема превращается в идеальный пульсирующий гидрореактивный движитель. Его эффективность, при отсутствии силы за время ty, как и для любой пульсирующей системы, будет определяться суммарным по времени импульсом силы. Это эквивалентно постоянному действию некоторой (несколько меньшей по величине) средней результирующей реактивной силы RTcp. Кроме того, сама по себе такая струя воды в течение времени tH, способна производить определенную работу. Это позволяет на выходе из колпака установить гидротурбину с последовательно соединенным электрогенератором. В результате, описанная схема превращается в источник электрического тока.

При этом электрогенератор должен находиться в герметическом контейнере, либо на поверхности воды, имея соединение с гидротурбиной посредством какого-либо вращающегося вала. Поскольку сравнительно малый период времени ty будет влиять только на время набора заданной угловой скорости гидротурбины и электрогенератора, то получаемая электрическая мощность определяется только к.п.д. гидроэлектроагрегата.

(Рис.6) Зависимость тяги от глубины

(Рис.7) Зависимость мощности от глубины

Откуда следует, что на глубинах ~450-650 метров имеется определенный максимум. При этом в диапазоне от 15 до 300 метров расчетная величина к.п.д. не превышает 69%.

Как видно, данная схема теоретически может обеспечить любую реактивную тягу и любую электрическую мощность. Для этого достаточно применение ускорительной и нагнетательной трубы определенной длинны и площади входного сечения. Например, при площади входного

сечения равной 3,6 м? на глубине 500 м расчетная средняя тяга составляет ~380 т, а возможная вырабатываемая электрическая мощность ~110 МВт. Однако, как, оказалось, изготовить такую схему, по причине отсутствия требуемой технологии производства (а также материалов с нужными свойствами), возможно только для глубины h > 15 метров.

Для глубины h > 15 метров реактивная сила может быть использована для движения любого типа подводных аппаратов, а ожидаемая электрическая мощность делает возможным создать электростанции любой промышленной мощности в генерирующей энергетике. В последнем случае целесообразно не увеличивать площадь входного сечения труб, а создать базовый

энергетический модуль оптимальной электрической мощности. При этом подводную морскую или бассейновую ГЭС требуемой мощности составлять из пакета таких модулей. Базовый модуль может быть горизонтального, либо вертикального исполнения. Вертикальное расположение модуля упрощает его использование в местах, где нет больших водных ресурсов, так как позволяет обойтись меньшим объемом воды. Однако вертикальный модуль при той же мощности требует несколько большей глубины.

В качестве примера, на Рис.8 приведена компоновочная схема горизонтального модуля, состоящего из нового водоподъемного устройства 1, гидротурбины 2 и генератора 3. На Рис.9 - компоновочная схема вертикального модуля, состоящего из водоподъемного устройства 6, гидротурбины 5, электрогенератора 4.

(Рис.9) Вертикальный модуль в подземном резервуаре

Вертикальный модуль при этом может быть, например, просто подвешен в подземном резервуаре 1 с водой на тросе 3.Важно, и то, что при определенном режиме работы новое водоподъемное устройство, так же как «гидравлический таран», способно нагревать проходящую через него воду. Расчеты показывают, что, например, вертикально расположенный единичный модуль при отсутствии мер к охлаждению воды может уже через 2 часа работы нагреть всю массу воды в подземном или наземном резервуаре до температуры +75С. Таким образом, данная схема превращается не только в источник электроэнергии, но и одновременно, без какого-либо последующего преобразования электроэнергии, в источник тепла.

Результаты теоретических расчетов и разработанная методика проектирования устройства подтвердились экспериментальными исследованиями. В 2003 году нами был разработан и изготовлен в Испании экспериментальный малогабаритный полупромышленный энергетический модуль,

состоящий из расчетной схемы горизонтального исполнения, гидротурбины и электрического генератора. Глубина его погружения ~50 метров. Этот модуль имел расчетную выходную электрическую мощность ~97,4 кВт. В качестве основных деталей (колпака, труб 2,7 и т.д.) схемы и приборов контроля давления в колпаке, почти полностью использовался набор элементов конструкции стандартного опреснителя морской воды представленного на Рис.10

(Рис.11) Гидроэлектрогенератор

Объем колпака, размер труб, арматура клапанов были выбраны из условий их совместимости при минимальных затратах на доработку. В качестве гидротурбины применялась реактивная гидротурбина производства голландской компании «Energi Teknikk, A/S» специально модернизированная на входной напор ~33 метра. Гидротурбина и электрогенератор в сборе показаны на Рис.11. В качестве электрогенератора использовался синхронный генератор переменного тока с номинальным напряжением ~6,0 кВ при номинальной мощности ~100 кВт с автоматической регулировкой частоты и напряжения. Для нагрузки применялось балластное омическое сопротивление от мощных ветроэлектрогенераторов. Все детали этого энергетического модуля, а также аппаратура регистрации давления в колпаке, независимый источник питания для нее, гидротурбина и электрогенератор были смонтированы в герметическом контейнере, имеющим в передней части фланцевое соединение для стыковки труб, а в верхней части - люк для выхода отработанной воды. Для доступа к клапанам (для обеспечения их ручной регулировки) в контейнере имелись дополнительные герметические люки. Конструкция этого энергетического блока обеспечивала стыковку ускорительных и нагнетательных труб любой длины и, в случае необходимости, быструю их замену. Внешний вид контейнера с данным энергетическим модулем представлен на Рис.12.

Результаты испытаний

Испытания проводись путем опускания данного контейнера на тросе с корабля на заданную глубину в Атлантическом океане. Было проведено несколько серий испытаний. В качестве независимых наблюдателей на всех испытаниях присутствовали представители трех авторитетных в Испании компаний. В результате, был получен устойчивый самоподдерживающийся режим, а обработка

осциллограммы избыточного давления в колпаке дала осредненные результаты, представленные на Рис.13.При этом избыточное давление в колпаке оказалось меньше теоретического на ~5,2%, время нагнетания меньше на ~4,3%, а время разгона до восстановления процесса больше на ~5,2%.

В то же время прямой замер вырабатываемого электрического напряжения показал значение напряжения 5,8±0,35 кВ, а прямой замер силы тока -15,96±0,46 А. При этом диаграмма получаемого электрического напряжения и силы тока не носила ступенчатый характер. Это соответствовало о

полученной электрической мощности равной 92,73±8,25 кВт, что по среднему значению меньше теоретического значения всего на ~ 4,8%.

Таким образом, новое водоподъемное устройство, представляющее, по сути, новый преобразователь

гравитационной энергии, способно простым способом вырабатывать любое промышленное количество экологически чистой и мощной электроэнергии, и потенциально способно заменить (по мощности) существующие тепловые и атомные электростанции.

В настоящее время широкое внедрение этого изобретения в энергетику в техническом плане не представляет проблем. При этом детальная экономическая оценка показывает, что при разработке и создании подобных энергетических модулей и (на их базе)

электростанций мощностью более 100 мВт, наиболее целесообразно использовать схему с вертикальным расположением модуля при единичной выходной мощности ~500

кВт. Такой промышленный модуль под названием «Подводный электропреобразователь гравитационной энергии» уже создан нами в Испании. Его внешний вид в сравнительном масштабе представлен на Рис.14. Пакет таких энергоблоков для электростанции любой мощности потребует резервуар, заполненный водой, площадью не более 5,5 м?/мВт и высотой 21 метр. Схема размещения такого одиночного модуля в подземном резервуаре представлена на Рис.15. Масса энергоблока при использовании электрогенератора «IFC4-Siemens» (Германия) и специально созданной для этих целей реактивной гидротурбины «PHY-500P» (Испания) при выходном напряжении электрического тока равным 6,3 кВ, составляет 6,2 т. Выходное напряжение - 6,3 кВ. Частота - 50 Гц. Длина - 8,1 м. Диаметр опорного основания 2 м.

(Рис.15) Вертикальный модуль 500 кВт в подземном резервуаре

Важно, что удельная себестоимость такого источника электроэнергии получается минимальной (из всех известных энергогенераторов).

Общие затраты на строительство электростанции с таким модулем не превысят стоимости строительства промышленного ветрогенератора.В заключение следует отметить, что результаты теоретических и экспериментальных исследований позволили авторам этой статьи и группе специалистов, участвовавших в разработке этого изобретения сделать несколько заявок на Европейские патенты и получить на него в 2005 году Евразийский патент.