Поднятие воды без насоса галилео. Особенности скважины без насосного оборудования. Водяной насос без электричества. Садовый насос без электричества и механики

Секвойи, растущие в Калифорнии, являются одними из самых высоких деревьев в мире. Они достигают в высоту 110 метров. Возраст некоторых деревьев составляет 2000-3000 лет! Трудно передать то неизгладимое впечатление, которое оставляет прогулка среди этих гигантов. Истина сотворения здесь явлена могущественно. Клетки дерева организованы так, чтобы составлять корни, ствол, кору, водяные колонны, ветки и листья. Дерево напоминает гигантскую химическую фабрику. В нем в безупречном порядке происходят чрезвычайно сложные химические процессы.

Поразительно то, что это огромное дерево вырастает из маленького семени весом около 5 грамм. Только подумайте: вся информация о развитии и организации этих гигантов заложена в их ДНК, в крошечном круглом семени. Семя выполняет все “указания”, находящиеся в его ДНК, и превращается в гигантскую структуру, ни с чем не сравнимую по внешнему виду и размерам, содержащую 2500 тонн древесины. Потрясающе, не так ли?

Гигантская секвойя “Генерал Шерман”.
Ее высота равна 83,8 м, а периметр ствола у основания составляет 34,9 м. Возраст дерева насчитывает 2500 лет. Это дерево считается самым большим живым организмом на Земле. Его вес вместе с корневой системой составляет 2500 т. Объем дерева – 17000 кубометров, что в 10 раз больше, чем объем голубого кита.

В Писании сказано: «Бог высок могуществом Своим, и кто такой, как Он, наставник? …Помни о том, чтобы превозносить дела Его, которые люди видят. Все люди могут видеть их; человек может усматривать их издали» (Иов 36:22,24-25). Действительно, все люди могут видеть дела Божьи.

В день через листья секвойя выделяет до 600 литров воды, поэтому она постоянно поднимает воду от корней к веткам, преодолевая силу гравитации. Как же это удается дереву, не имеющему механических насосов? 100 метров – это действительно впечатляющая высота, сравнимая с двумя 14-этажными домами. Оказывается, внутри ствола секвойи есть специальная система узких взаимосвязанных трубочек, называемая ксилемой. Эта сложная внутренняя ткань дерева служит для того, чтобы проводить воду от корней к листьям. Трубочки ксилемы образуют клетки, расположенные одна над другой. Все вместе они формируют невероятно длинную колонну, простирающуюся от корней через ствол к листьям. Чтобы “качать” воду, секвойя должна формировать в этой трубе беспрерывную колонну воды.

Дерево поддерживает воду на протяжении всей своей жизни. Вспомните, как сильный ветер гнет дерево и ветки. Однако благодаря тому, что проводящая трубка состоит из миллионов маленьких отрезков, состыкованных вместе, поток воды постоянно удерживается. Одна цельная трубка не выполнила бы этой задачи. Поскольку вода обычно не течет вверх, как же дереву удается качать ее на такую высоту? Корни «подтягивают» воду вверх, а действие капиллярности (способность воды немного подниматься по стенкам трубки) добавляет давления. Однако эта сила обеспечивает дереву поднятие воды лишь на 2-3 метра. Основная движущая сила – это испарение и притяжение между молекулами воды. Молекулы имеют позитивно и негативно заряженные частицы, благодаря чему они сцепляются между собой с огромной силой, которая, согласно экспериментальным измерениям, составляет 25-30 атмосфер (1 атмосфера равна нормальному атмосферному давлению на уровне моря). Этого достаточно, чтобы продавить подводную лодку времен Второй Мировой войны, плывущую на глубине 350 метров под водой. Секвойя же запросто поддерживает давление в 14 атмосфер наверху водяной колонки. Вода, испаряясь с листьев, порождает силу всасывания. Молекула воды испаряется с листка и благодаря силе молекулярного притяжения тянет за собой другие молекулы вокруг нее, что создает небольшое всасывание в водяной колонке и тянет воду от соседних клеток листка. Эти молекулы, в свою очередь, притягивают окружающие их молекулы. Цепочка движения продолжается к самой земле и двигает воду от корней к верхушке дерева подобно тому, как насос поднимает воду из колонки на поверхность.

Мы понимаем, что дерево само не могло придумать такую сложную систему, которая мудро использует физику воды и энергию Солнца. Мы воздаем всю Славу Богу, Создателю неба и земли. Деревья-гиганты свидетельствуют об историчности книги Бытие, которая открывает нам их истинное происхождение: «И сказал Бог: да произрастит земля зелень, траву, сеющую семя, дерево плодовитое, приносящее по роду своему плод, в котором семя его на земле. И стало так» (Бытие 1:11).

Д. Куровский

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.

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.

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.2 Разновидность колеса Архимеда – насос из трубки

Устройство является аналогом современных шнековых насосов, может иметь различные модификации: винт вращается вместе с цилиндром или имеет форму полой трубки, намотанной на шток.

Механик Монгольфье в 1797 придумал устройство, названное гидравлическим тараном. В нем используется кинетическая энергия воды, текущей сверху вниз.

Рис. 3 Принцип действия гидроударного водяного насоса

Принцип действия устройства основан на том, что при резком перекрытии водного потока в жесткой трубе вода через обратный клапан под давлением вытесняется в расположенный вверху гидробак. В его нижней части располагается штуцер, на который одевается выходной шланг для воды, идущий к потребителю. Обратный клапан не дает возможности воде вытечь обратно - таким образом происходит постоянное циклическое наполнение бака и непрерывный подъем и подача воды.

Запорный клапан устройства работает автоматически, поэтому присутствие человека и организации его работы кроме установки оборудования не требуется.

Рис. 4 Внешний вид промышленного гидроударного насоса

Следует отметить, что подобные устройства нет необходимости делать самостоятельно, они выпускаются промышленным способом в небольших объемах.

Родоначальником метода является немецкий горный инженер Карл Лошер, придумавший способ в 1797 году.

Рис. 5 Принцип действия аэролифтового насоса и его разновидности

Аэролифт (эрлифт) - разновидность струйного насоса, для подъема воды используется воздух. Устройство представляет собой полую вертикальную трубу, опущенную в воду, к нижней части которой подключен шланг. При подаче через шланг в трубу воздуха под давлением, его пузырьки смешиваются с водой, и полученная пена вследствие легкой удельной массы подымается вверх.

Воздух можно подавать при помощи обычного ручного насоса через ниппель, препятствующий его выходу обратно.

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.

Рис. 7 Принцип действия самодельного поршневого насоса

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.

Известно, что теоретически всасывающий насос не способен поднять воду с глубины более 8-9 метров. На практике это расстояние еще меньше – 6-7 м, а для создания достаточного напора в системе водоснабжения будет лучше, если зеркало воды находится на расстоянии 5 м от поверхности. Существует несколько способов решения проблемы подъема воды для насосной станции. Рассмотрим один из них.

Увеличение давления внутри скважины

Увеличение давление внутри скважины обусловит самопроизвольный подъем воды по трубе даже при отсутствии насоса. Если загерметизировать устье обсадной колонны оголовком и подать воздух в скважину при помощи компрессора, вода начнет подниматься вверх, испытывая отсутствие давления в водоподъемной трубе. Правда, специалисты предупреждают, что при таком способе добычи воды из , необходимо учитывать следующие факторы:

• глубину залегания водонасыщенного пласта;
• производительность водоносного горизонта;
• дебит скважины;
• особенности геологического строения участка.

В противном случае можно нарушить работу скважины, так как избыточное давление в обсадной колонне не позволит воде из водонасыщенного пласта поступать в скважину. То есть воздушная подушка между оголовком и зеркалом воды начнет толкать водяной столб вниз до полного его вытеснения из обсадной колонны обратно в водоносный пласт. Оптимальнее использовать компрессор в тандеме с насосной станцией. Даже незначительный рост давления в скважине увеличит мощность всасывания насоса.

Из недостатков такого способа доставки воды следует отметить шумную работу компрессорной установки. Учитывая, что сама насосная станция отличается повышенной шумностью, потребуется разместить оборудование в помещении с хорошей звукоизоляцией. Следует помнить еще одну особенность работы автоматической насосной станции: двигатель включается автоматически, как только давление в гидроаккумуляторе упадет ниже заданного.

Электропитанием управляет реле давления, на котором и выставляется уровень давления включения и выключения насоса. При выключенном двигателе вода расходуется из накопительного резервуара гидробака, и при уменьшении давления реле вновь включает насос. Отсюда следует, что насосную станцию и воздушный компрессор необходимо объединить в одну электрическую схему, чтобы по команде реле давления электропитание одновременно подавалось и на насос, и на компрессор.

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:

отбойный клапан;

возвратный клапан;

питающая труба;

отводящая труба;

воздушный колпак.

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.

Собственный участок земли может предоставить вам не только место под застройку, разведение огорода и сада, а ещё и чистую бесплатную воду в любом количестве. Для этого всего лишь понадобится грамотное бурение и обустройство скважины на нём.

В этой статье мы рассмотрим все необходимые для этого этапы.

Бурение

Бурение скважин – водой обеспечивать свой дом следует именно с этого этапа. Именно готовая шахта впоследствии оснащается всем необходимым оборудованием и создаётся стабильная водопроводная система .

Пробивка скважин под воду может осуществляться двумя способами: на песок и на глину. Разберём их особенности.

Водоносные горизонты

1. водоносный горизонт, характеризуются следующим образом:

• Малая глубина, около 10-20 м.

• Слабая производительность.
• Загрязнение сточными водами из-за отсутствия надёжной защиты.

Совет: для предотвращения попадания нечистот в скважину рекомендуется на начальном этапе выбирать место для её создания, которое наиболее удалено от возможных источников загрязнения.

• При долгом простое скважины происходит заиливание.

Совет: не следует бурить шахту до песчаника на даче, где вы бываете лишь в сезонное время.
Потому что за зиму она придёт в плачевное состояние и потребует капитального ремонта.

• Небольшой срок службы, примерно около десяти лет.
• Низкая цена реализации.
• Возможность бурения своими руками. Что позволяет ещё больше сэкономить.

1. Артезианская скважина обладает большим количеством положительных характеристик:

• Большая глубина, достигающая в некоторых регионах 300 м.

• Надёжная защита из глинистого слоя от внешних загрязнений.
• Низкая температура воды в скважине.
• Высокая производительность, достаточная для обеспечения множества точек водозабора.
• Отсутствие процесса заиливания.
• Долгий срок службы, достигающий пятидесяти лет.
• Высокая сложность и трудоёмкость процесса бурения.

• Высокая стоимость реализации. Потребуется множество труб и мощное оборудование.

Обустройство

При обустройстве шахты следует понимать в первую очередь, что такое зеркало воды в скважине. Так как такой термин вам будет не раз встречаться в общении с бурильщиками или продавцами водопроводного оборудования. А всё на самом деле просто, это поверхность грунтовых вод. Именно туда мы будем опускать погружной насос.

Для качественной работы скважины потребуются следующие компоненты:

Насос

Как поднять воду из скважины без электричества? На даче где нет проводки, можно использовать ручной штанговый насос. Обычно перекачка жидкости таким способом используется при добыче нефти, но и бытовой образец вполне может выручить в диких местах.

При наличии же проводки лучше использовать автоматизированные насосы:

1. Спиральные. Откачка воды из скважины осуществляется при помощи витков ротора-шнека. Отличаются такие аппараты малой производительностью и способностью перекачивать жидкость вперемешку с мусором.

1. Центробежные. Забор воды из скважины происходит по внутренней, имеющей спиралевидные дорожки, поверхности корпуса лопастями винта. Такой агрегат имеет очень высокую производительность при малых габаритах, но очень чувствителен к наличию песка в воде.

Совет: если при использовании центробежного насоса вода из скважины идет рывками, значит, её поверхность не достаёт до входного патрубка.
В таком случае требуется либо опустить прибор ниже, либо долить жидкость через выходное отверстие.

1. Вибрационные. Работают за счёт создания магнитного поля, которое приводит к открытию и закрытию входной мембраны с последующим нагнетанием внутреннего давления. Оно и выбрасывает Н 2 О к точке потребления. Низкая стоимость и малый расход электричества делают его бюджетным вариантом. Минусом является опасность разрушения шахты путём вибрации.

Совет: для защиты шахты от негативного воздействия вибронасоса следует делать её диаметр заведомо больше.

Инструкция по установке:

1. К выбранному аппарату подсоединяем металлопластиковую трубу. Спиральное соединение герметизируем с помощью льна и силикона.
2. Подключаем силовой кабель, пряча его в термоусадочную трубку.
3. К специальному ушку на корпусе крепим стальной трос.
4. Все три элемента соединяем хомутами в единую трассу.
5. Аккуратно погружаем прибор так, чтобы он оказался ниже уровня воды, но на метр выше дна. Это сведёт к минимуму попадание донного песка внутрь.
6. Трос сверху крепим к оголовку.

Кессон

Этот объект предназначен для размещения и защиты сопутствующего работе скважины оборудования и входа в неё.

Может быть из таких материалов:

• бетон;
• нержавеющая сталь;
• алюминий;
• пластик.

Для его монтажа копается котлован глубиной полтора метра шириной согласно габаритам контейнера вокруг шахты. Погружается внутрь и закапывается до выходного отверстия.

Совет: при наличии отапливаемого подвала можно поместить всю необходимую аппаратуру в нём.
Это позволит сэкономить семейный бюджет.

Гидроаккумулятор

Данный резервуар позволяет контролировать уровень давления по всей водопроводной системе, защищает от гидроударов и гарантирует наличие минимального количества воды в случае отключения водоснабжения. Располагается в кессоне.

Оголовок

Этот незатейливый элемент выполняет герметизацию шахты и защиту её от атмосферных осадков и всевозможного мусора. Также к нему пристёгивается верхний конец стального троса, который держит насос.

Обслуживание

Раз в год или по необходимости требуется чистить нижний фильтр, так как он постепенно засоряется песком и иным донным мусором, уменьшая дебет шахты.

Методы увеличения производительности скважин:

• Откачивание грязной воды другим глубинным насосом.
• желонкой.

• Заливание реагентами.

Вывод

Добыча воды на собственном участке — очень ёмкое и щепетильное дело. Но оно полностью того стоит. Преодолев все сложности, вы получите в своё распоряжение постоянный, бесплатный и чистый источник столь необходимой человеку влаги.

Основные работы заключаются в выборе водоносного горизонта, бурении к нему . Среди оборудования самым важным является глубинный насос. Различные модели имеют свои совокупности отрицательных и положительных качеств, поэтому следует внимательно изучить технические характеристики вашей шахты и возможности аппаратов, прежде чем принимать окончательный выбор.

Своевременная профилактика скважины значительно продлит её функционирование и обезопасит вас от употребления некачественной воды.

Видео в этой статье ознакомит вас с дополнительными материалами. Будьте внимательны на всех этапах обустройства скважины, и награда не заставит себя долго ждать!