Оборудование        10 декабря 2020        391         0

Что такое гидротаран, его особенности виды и применение

Испокон веков люди искали способы доставки воды из естественных источников к нужному месту. Гидротаран в этом отношении является одним из удачных изобретений. Он имеет несложное устройство и обладает другими преимуществами. При желании такое приспособление можно изготовить самостоятельно.

Что такое гидротаран

Несмотря на грозное название, прибор используется абсолютно в мирных целях, например для полива растений. Это насос определенной конструкции, способный поднимать на высоту воду из текущего потока. При этом не требуется подключение электричества или применение топлива. Главной действующей силой здесь является гидравлический удар.

Характеристики и особенности

Чтобы привести в действие гидротаран воды, необходим перепад высот в месте его установки. Такой, чтобы появилось течение. Поэтому подходящими природными объектами для размещения насоса являются ручьи, реки, водопады.

Что-такое-гидротаран-его-особенности-виды-и-применение-3

Насос гидротаран выглядит так

Приспособление может иметь разные габариты. Масса моделей отличается. Она бывает и 15, и 150 кг. Крупные модификации позволяют орошать сразу до 30 га. Существуют разновидности насоса. Можно услышать такие названия, как замкнутый гидротаран, подводный, Марухина, Рогозина.

Устройство и принцип работы

Итак, вода поднимается за счет происходящего в насосе гидроудара. Это явление, когда текущая на скорости жидкость резко останавливается, наткнувшись на препятствие, и давление в трубе мгновенно возрастает. Если посмотреть на схему гидротарана, можно увидеть нагнетательную трубу, расположенную под наклоном.

По ней самотеком движется жидкость от естественного источника. Вода встречает на пути отбойный клапан. Он закрывается, когда динамический напор жидкости доходит до определенного значения. Давление здесь кратковременно, но сильно увеличивается.

Это приводит к подъему воды и ее проходу через еще один клапан гидротарана – напорный. Жидкость попадает в пространство воздушного колпака, а затем по отводящей трубе транспортируется к месту назначения. Когда вода после удара устремляется в обратном направлении от отбойного клапана, тот открывается и цикл повторяется.

Нагнетательная труба достаточно длинная. Она может быть и 10, и 30 метров. Уровень воды в точке ее забора, наверху, и в районе отбойного клапана, внизу, должен иметь разницу от полуметра. От этого показателя зависит производительность насоса.

Что-такое-гидротаран-его-особенности-виды-и-применение-5

Плюсы и минусы

Преимущества этого агрегата очевидны:

  • Для его функционирования не требуются мускульные усилия. В конструкции нет двигателя, работающего на электричестве или бензине. А значит, отсутствуют дополнительные материальные затраты.
  • Простота применения. Насос-гидротаран достаточно установить один раз, и он будет исправно работать без особого присмотра и обслуживания.
  • Минимальные условия для приведения в действие такого насоса. Достаточен перепад уровней в несколько десятков сантиметров и небольшой расход воды. Причем она может накапливаться до совершения рабочего цикла. Способностью работать в таких условиях не могут похвастаться другие гидротехнические устройства, такие как турбины, водяные колеса.
  • Длительная служба. Ее обеспечивает незамысловатая конструкция с минимумом деталей. Устройство может эксплуатироваться до 20 лет или пока не пересохнет питающий водоток.
  • Несложная сборка. Смонтировать конструкцию можно, не обладая специальными навыками. Единственное, составные элементы должны быть высокопрочными.

Но, наряду с полезными качествами, насос этого типа имеет и существенные недостатки. Из-за них предпочтение чаще отдается электрическим и бензиновым аналогам. Минусов в работе гидротарана несколько.

Во-первых, поток, проходящий через нагнетательную трубу, должен иметь хорошую скорость, как минимум метр в секунду. Поэтому обязателен достаточный перепад высот. Значит, с помощью классического гидротарана не получится забирать воду из пруда, озера или реки с очень спокойным течением из-за незначительного уклона местности.

Что-такое-гидротаран-его-особенности-виды-и-применение-2

Установленный гидротаран в реке с уклоном

Во-вторых, за время гидравлического удара вода, находящаяся за отбойным клапаном, должна успеть уйти. Нужно, чтобы после открытия «заслонки» ничто не мешало новой порции жидкости как следует разогнаться. Только при высокой скорости потока клапан снова захлопнется и произойдет очередной гидравлический удар.

Если вода останется, разгон воды будет осуществляться гораздо дольше. Это приводит к потере жидкости, которая могла бы оказаться полезной, и снижению производительности установки. Важно, чтобы отбойный клапан располагался на достаточной высоте по сравнению с местом, куда после него стекает вода.

В-третьих, устройство гидротарана позволяет добывать воду исключительно за счет энергии потока, но в то же время наблюдаются значительные потери жидкости. Ее гораздо больше уходит, чем поднимается для использования по назначению.

В итоге количество получаемой жидкости может оказаться ничтожным. Для более эффективной работы агрегата необходимо правильно рассчитать длину и диаметр нагнетательной трубы, сечения клапанов и другие параметры. Требуется индивидуальная настройка под условия, в которых будет находиться установка.

В-четвёртых, воздух из колпака может растворяться в воде, нагнетаемой вследствие гидравлического удара. Причиной этому является повышенное давление. Необходима подкачка воздуха, которую технически сложно осуществить. Одно из решений – применение в роли такого колпака мембранного гидроаккумулятора.

В-пятых, принцип гидротарана действует только при больших размерах такого оборудования. Протяженность нагнетательной трубы в 10 и больше метров нужна для того, чтобы обеспечить мощный гидроудар после воздействия на отбойный клапан большой массы воды.

Линейные размеры насоса можно уменьшить, применив спиралевидную трубу, но вес не изменится. Нужно учитывать, что чем больше установка, тем толще стенки ее элементов, а сами детали массивней. Это требуется для обеспечения необходимой прочности конструкции.

Виды

Ученые предпринимают попытки устранить недостатки насоса в классическом исполнении. Например, ставится задача, как заставить работать гидротаран в стоячей воде, которая содержится в прудах, озерах и колодцах. Этим вопросом задались В. В. Марухин и В. А. Кутьенков. Они решили изменить существовавшую конструкцию – поставили отбойный клапан перед напорным, а место слива заглушили.

В этом случае отпадает необходимость обеспечивать выход всей воды из нагнетательной трубы. Появляется возможность погрузить устройство в стоячую воду. При этом сам пруд или озеро становится питающим резервуаром, а наклон нагнетательной трубы уже необязателен.

Что-такое-гидротаран-его-особенности-виды-и-применение-4

Гидротаран с одной ёмкостью большего объёма

Ее можно положить горизонтально, так как рабочее давление создается за счет глубины размещения насоса. Совсем убрать нагнетательную трубу в гидротаране Марухина нельзя. Ее назначение состоит в формировании направленного потока, обособленного от общей водяной массы и дающего гидроудар.

Авторы с помощью расчетов установили, что минимальная глубина, необходимая для работы такого оснащения, – 15 метров. Только при таких условиях будет действовать давление, которое заставит поток двигаться и обеспечит гидроудар.

Еще один изобретатель М. Н. Бурангулов представил научному сообществу свою версию подводного гидротарана – он отличается от аналогов повышенной производительностью. Гидравлический удар здесь используется максимально полно. Этот эффект достигается за счет особого устройства отбойного клапана.

Он состоит из двух дисков, один из которых жестко зафиксирован, а другой имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси. Здесь добавлены дополнительные конструкционные элементы – шток, поршень. В такой системе отбойный клапан мгновенно закрывается, что делает удар от водяного столба мощнее, а КПД насоса в целом увеличивается.

Гидротаран Рогозина – еще одна разновидность приспособления для сбора природной жидкости. Особенным успехом разработки изобретателя пользовались в СССР. Рогозин предложил объединить гидротаран с турбиной, к которой подключен электрогенератор. Водоподъемное устройство в этом случае становится также источником энергии.

Что-такое-гидротаран-его-особенности-виды-и-применение-1

Турбина, соединенная с гидротараном, работает при таком течении, при котором функционировать самостоятельно она не способна. Но здесь следует особое внимание уделять тому, чтобы проходящая через отбойный клапан вода тут же освобождала место для снова подступившей порции жидкости.

Как и где применяется

Гениальное в своей простоте изобретение предназначено для использования на сельскохозяйственных территориях и в частных хозяйствах. Оно пригодится там, где нет возможности применить водонапорное оснащение, работающее на электричестве или топливе. Задачи, которые позволяет решить гидротаран:

  • полив сельскохозяйственных культур;
  • озеленение неплодородных возвышенностей;
  • обеспечение питьевой водой людей и животных;
  • наполнение бассейнов и различных резервуаров;
  • тушение огня пожарными службами;
  • выработка электроэнергии – если позволяет сила водяного потока.
Что-такое-гидротаран-его-особенности-виды-и-применение-6

Гидротаран без электричества подаёт воду на высоту, за счёт гидроудара

Цена

Приобрести гидротаран можно, например, за 21 000 р. или за 28 000 р. Определяющими факторами являются габариты оборудования, материалы изготовления, особенности устройства. Зарубежные аналоги могут стоить дороже, но уступать в производительности. Оснащение этого типа также устанавливается на заказ, при этом цена гидротарана нередко договорная.

Гидротаран своими руками

Для самостоятельного изготовления устройства потребуется минимум деталей. Необходимо найти пластиковые трубы и пару клапанов. Диаметр этих элементов зависит от напора водотока. Кроме этого, понадобится пластиковая бутылка. Она будет играть в системе роль расширительного бака.

При изготовлении гидротарана своими руками следует ориентироваться на схему устройства. Для соединения элементов можно применить переходники. Проще же сделать резьбу на трубах и накрутить на нее клапаны. Один будет работать на выпуск жидкости, другой – на впуск. Бутылка герметично прикручивается к одному из отводов.

В заборной части находящейся под уклоном трубы целесообразно установить раструб, чтобы вода улавливалась лучше. Сделанный собственноручно или купленный агрегат поможет с пользой применять воду из находящегося поблизости природного источника. Человеческие усилия при этом будут сведены к нулю.

Как повысить эффективность установки

Производительность устройства напрямую зависит от силы возникающего гидроудара. А она, в свою очередь, определяется рядом факторов. В частности, тем, какие использованы трубы. Их стенки не должны быть эластичными. Иначе объем трубы в месте резкой остановки воды увеличивается, и сила гидроудара снижается.

Если полость, по которой движется жидкость, заполнена воздухом и он не успевает во время выйти, то также не стоит рассчитывать на максимально мощный гидроудар. Задержавшийся воздух выступает в роли амортизатора.

Давление в нем постепенно увеличивается, создается сопротивление движущейся воде, и та замедляет свой ход. Этот принцип оказывается полезным, если нужно защитить от повреждения обычный трубопровод. Но в случае с гидротараном воздух оказывается ненужным препятствием.

И еще два фактора, сдерживающих силу гидравлического удара, – недостаточная скорость движения потока и плавное его перекрытие. Стоит помнить, что при одинаковом расходе воды скорость уменьшается при увеличении диаметра трубы, и наоборот. Как перекрывается движение жидкости, зависит от работы клапана.

Таким образом, мощнейший гидроудар получается при использовании наиболее жесткой и прочной трубы, сильнейшем разгоне потока перед остановкой и резком его перекрытии клапаном. При соблюдении указанных условий гидротаран будет выполнять свое предназначение и обеспечит объект максимально возможным количеством воды.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *