Принцип работы насоса. Винт архимеда - гениальное изобретение

Архимедов винт в шведском посёлке

Схема архимедова винта

Архимедов винт , винт Архимеда - механизм , исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Он был одним из нескольких изобретений и открытий, традиционно приписываемых Архимеду , жившему в III веке до н. э. Архимедов винт стал прообразом шнека .

Принцип работы

Устройство состоит из наклоненной под углом к горизонту полой трубы с винтом внутри. Она была изобретена Архимедом примерно в 250 году до н. э. либо в Греции ранее. Винт можно представить, как наклонную плоскость , навёрнутую на цилиндр.

Винт вращается обычно с помощью ветряного колеса , либо вручную. В то время, как поворачивается нижний конец трубы, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по спиральной трубе во время вращения вала, пока наконец вода не выльется из вершины трубы, снабжая ирригационную систему.

Контактная поверхность между винтом и трубой не обязана быть идеально водонепроницаемой, потому что относительно большое количество воды черпается за один поворот по отношению к угловой скорости винта. Кроме того, вода, просачивающаяся из верхней секции винта, попадает в предыдущую секцию и так далее, таким образом, в машине достигается динамическое равновесие , что препятствует уменьшению механической эффективности.

«Винт» не обязан поворачиваться внутри неподвижной оболочки, он может вращаться вместе с нею как одно целое. Винт может быть герметично прикреплён с помощью смолы или другого связующего к оболочке либо отлит из бронзы как одно целое с оболочкой, как, по предположению некоторых исследователей, были сделаны устройства, орошавшие висячие сады в Вавилоне . Изображения древнегреческих и древнеримских водяных винтов показывают, что винт двигался человеком, наступавшим на внешнюю оболочку, чтобы вращать весь аппарат как единое целое, что требовало, чтобы корпус был жестко скреплён с винтом.

Применение

Издавна архимедов винт применялся для подъёма воды в оросительные каналы. Кроме того, это устройство также использовалось для отвоёвывании земли у моря в Голландии и других местах при создании польдеров . Участок моря перекрывался дамбой, и вода удалялась из него, начинался процесс осушения земли для использования в земледелии.

Архимедовы винты использовались в установках по обработке сточных вод, потому что они успешно справляются с разными мощностями потока и с суспензиями .

Тот же принцип можно увидеть в «пескалаторах» - архимедовых винтах, предназначенных для безопасного подъёма рыбы из прудов. Эта технология применяется в основном на рыбоводных заводах (рыбопитомниках), поскольку она позволяет транспортировать рыбу, не травмируя.

В автомобильной технике архимедовы винты могут применяться вместо колес. Принцип движения шнекороторного вездехода прост. Машина оборудована двумя или более соосными с направлением движения роторами - винтами Архимеда. При вращении они отталкиваются от кашеобразной или жидкой субстанции, по которой движется вездеход, и продвигают его вперед.

Шнекоходу не страшно ничего. Там, где вязнет болотоход с огромными бескамерными шинами, где из-за неровностей рельефа не может пройти судно на воздушной подушке, шнекоход будет медленно, но верно продираться вперед. Для спасательных операций в условиях, например, северных болот, он может стать незаменимым помощником. Кроме того, полые роторы-шнеки могут служить поплавками, превращая вездеход в амфибию. Основной недостаток - это полная неспособность шнекохода передвигаться по хотя бы чуть-чуть твердой поверхности. Как только шнек «чувствует» землю, машину начинает сносить в сторону и трясти. Вроде бы этого нетрудно избежать, сделав поворотной кабину вездехода. Пусть на шнеках он идет по оси X, а по дороге катится по оси Y. Но, увы, так сделать нельзя, потому что от качения шнеки будут попросту разрушаться, теряя присущие им свойства архимедова винта. А если сделать их сверхпрочными, шнекоход будет дробить асфальт или другое покрытие. Есть и еще один недостаток: крайне низкая скорость движения при высоких энергетических затратах. Именно невозможность существования шнекохода в качестве самостоятельной транспортной единицы и не позволило подобным вездеходам получить должное распространение. В том крайне узком сегменте, где без них не обойтись, делают просто: привозят шнекоход в кузове другой машины и спускают его на воду или грязь.

См. также

Ссылки

АРХИМЕДОВ ВИНТ - водоподъёмная машина, изобретённая Архимедом (3 в. до н. э.). А. в. пред­ставляет собой открытую с двух сторон цилиндри­ческую трубу (длиипй 4-6,5 м), по оси к-рой уста­новлен пал с винтовой поверхностью, образующей винтовой канал (см. рис.). Один конец А. в. опу­скается в жидкость, которая должна подниматься машиной, второй же конец устанавливается там, где жидкость должна выливаться. Ось А. в. распола­гается под углом к горизонту. При вращении винта жидкость ио трубе поднимается вверх и непрерыв­ной струёй выливается из верхнего отверстия. Дей­ствие А. в. основано на принципе наклонной пло­скости. А. в., по сравнению с обычным поршневым насосом, обладает тем преимуществом, что он дей­ствует удовлетворительно при подъёме загрязнён­ной, например илистой, воды, тогда как поршневые насосы удовлетворительно работают только при подъёме чистой поды. По сравнению с центробеж­ным насосом А. в. является сильно устаревшей машиной, поэтому в настоящее время для подъёма воды он употребляется очень редко. А. п. исполь­зуется в различных машинах для передвижения не­больших однородных твёрдых и сыпучих тел, для перемешивания вязких жидкостей и как составная часть различных вин­товых конвейеров, месильных машин и т. п.

Рис. 1. Архимедов винт: 1 - двигатель, 2 - винт, 3 - кожух.

Архимедов винт , винт Архимеда, механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Он был одним из нескольких изобретений и открытий, традиционно приписываемых Архимеду, жившему в III веке до н. э. Архимедов винт стал прообразом шнека.

Машина состоит из наклоненной под углом к горизонту полой трубы с винтом внутри. Она была изобретена Архимедом примерно в 250 году до н. э. либо в Греции ранее. Винт можно представить как наклонную плоскость, навёрнутую на цилиндр.

Винт вращается обычно с помощью ветряного колеса либо вручную. В то время, как поворачивается нижний конец трубы, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по спиральной трубе во время вращения вала, пока наконец вода не выльется из вершины трубы, снабжая ирригационную систему.

Контактная поверхность между винтом и трубой не обязана быть идеально водонепроницаемой, потому что относительно большое количество воды черпается за один поворот по отношению к угловой скорости винта. Кроме того, вода, просачивающаяся из верхней секции винта, попадает в предыдущую секцию и так далее, таким образом, в машине достигается динамическое равновесие, что препятствует уменьшению механической эффективности.

«Винт» не обязан поворачиваться внутри неподвижной оболочки, он может вращаться вместе с нею как одно целое. Винт может быть герметично прикреплён с помощью смолы или другого связующего к оболочке либо отлит из бронзы как одно целое с оболочкой, как, по предположению некоторых исследователей, были сделаны устройства, орошавшие висячие сады в Вавилоне. Изображения древнегреческих и древнеримских водяных винтов показывают, что винт двигался человеком, наступавшим на внешнюю оболочку, чтобы вращать весь аппарат как единое целое, что требовало, чтобы корпус был жестко скреплён с винтом.

Издавна архимедов винт применялся для подъёма воды в оросительные каналы. Кроме того, это устройство также использовалось для «кражи» земли у моря в Голландии и других местах при создании польдеров. Часть моря перекрывалась дамбой, и вода удалялась из огороженного участка, начиная процесс осушения земли для использования в земледелии. В зависимости от длины и диаметра винтов, более чем одна машина могли использоваться, чтобы успешно поднять ту же самую воду.

Архимедовы винты использовались в установках по обработке сточных вод, потому что они успешно справляются с разными мощностями потока и с суспензиями.

Тот же принцип можно увидеть в пескалаторах, которые являются архимедовыми винтами, предназначенными для безопасного подъёма рыбы из прудов и перевозки её в другое место. Эта технология в основном применяется на рыбоводных заводах (рыбопитомниках), где она предпочтительна для уменьшения грубого обращения с рыбой.

В автомобильной технике Архимедовы винты могут применяться вместо колес. При конструктивных изменениях винты устанавливаются соосно с валом. На таком транспорте легко можно преодолевать заболоченные местности. Автомобиль становится вездеходом.

АРХИМЕД

Архиме́д (287 до н. э.(-287) - 212 до н. э.) - древнегреческий математик, физик, механик и инженер. Сделал множество открытий в геометрии. Заложил основы механики, гидростатики, автор ряда важных изобретений.

Уроженец греческого города Сиракузы на острове Сицилия, Архимед был приближенным управлявшего городом царя Гиерона (и, вероятно, его родственником). Возможно, какое-то время Архимед жил в Александрии – знаменитом научном центре того времени. То, что сообщения о своих открытиях он адресовал математикам, связанным с Александрией, например Эратосфену, подтверждает мнение о том, что Архимед являлся одним из деятельных преемников Евклида, развивавших математические традиции александрийской школы. Вернувшись в Сиракузы, Архимед находился там вплоть до своей гибели при захвате Сиракуз римлянами в 212 до н.э.

Дата рождения Архимеда (287 до н.э.) определяется исходя из свидетельства византийского историка 12 в. Иоанна Цеца, согласно которому он «прожил семьдесят пять лет». Яркие картины его гибели, описанные Ливием, Плутархом и Валерием Максимом, различаются лишь в деталях, но сходятся в том, что Архимеда, занимавшегося в глубокой задумчивости геометрическими построениями, зарубил римский воин. Кроме того, Плутарх сообщает, что Архимед, «как утверждают, завещал родным и друзьям установить на его могиле описанный вокруг шара цилиндр с указанием отношения объема описанного тела к вписанному», что было одним из наиболее славных его открытий. Цицерон, который в 75 до н.э. был на Сицилии, обнаружил выглядывавшее из колючего кустарника надгробие и на нем – шар и цилиндр.

АРХИМЕДОВ ВИНТ

представляет собой приспособление для подъема воды снизу вверх. Нижняя часть установленного под наклоном цилиндра располагается в воде. Как правило, он располагается под углом 45°. Внутри него помещается спираль в форме самозавинчивающегося винта. При ее вращении - например, с помощью рукояти - вода, набранная в нижней части такого насоса, поднимается к верхней части цилиндра на на высоту до 4 м. Такой подъёмный винт предназначался для орошения прилегающих к Нилу зон и получил в Египте широкое применение.

На круглую поверхность наносят продольные и поперечные (охватывающие) линии. Потом берут гибкую просмоленную рейку и прибивают ее к бревну так, чтобы она проходила наискось через точки пересечения разметочных штрихов, т. е. шла по винтовой линии. Сверху на эту рейку набивают такую же, потом еще и еще, пока виток не станет достаточно высоким. Таким образом, рейки образуют собой винтообразные канальцы, т. е. настоящую натуральную имитацию улитки. К этим спиралям прибивают обшивку из досок, чтобы закрыть спиральные ходы, затем пропитывают ее смолой и обвивают железными обручами для того, чтобы она не могла лопнуть под влиянием воды. Выступающие концы бревна кладут на опоры так, чтобы один конец обшивки был в воде, а другой поднимался над тем местом, куда надо подавать воду. В установленном наклонно винте между витками и обшивкой образуются карманы, которые заполняются водой. Поскольку эти карманы при вращении "улитки" как бы бегут вверх, то и захваченная ими вода поднимается, пока не выплеснется. Сохранилась помпейская фреска, на которой изображена эта машина. Вращает ее человек, переступающий ногами по самой обшивке винта. На изготовление "улитки" уходит меньше дерева, чем на изготовление водоподъемного колеса, что важно для южных стран, где дерево - дефицитный материал. В Египте архимедову "улитку" можно найти и сейчас. Очень удобным оказался водоподъемный винт для откачки воды из шахт. Винты не занимали много места и хорошо вписывались в наклонные выработки. Историк Диодор, описывая испанские рудники, сообщает: "Горнорабочие встречаются иногда с подземными реками, быстрое течение которых они уменьшают, отводя их в наклонные рвы, и неутомимая жажда золота заставляет их доводить до конца свои предприятия. Самое удивительное заключается в том, что они могут целиком вывести всю воду на поверхность при помощи египетских винтов, кото рые изобрел Архимед Сиракузский... Они, таким образом, постепенно подымают воду вплоть до отверстия рудника и после осушения подземных галерей спокойно в них работают. Эта машина так искусно устроена, что с ее помощью можно поднять громадные массы воды и даже легко вывести целую реку из земных глубин на поверхность". Преимущества водоподъемного винта обеспечили ему широкое применение в течение многих столетий. Наброски архимедовых винтов имеются среди технических рисунков Леонардо да Винчи. Но по конструкции они отличаются от античных. Винт образуется спиральной трубой, надетой на стержень. "Это изобретение",- писал Галилей об архимедовом винте,- "не только великолепно, но просто чудесно, поскольку мы видим, что вода подымается в винте, беспрерывно опускаясь".

Речь в данной статье пойдет не о великом завоевателе или разрушителе, а о человеке, значительно поспособствовавшем развитию цивилизации. Им является древнегреческий ученый Архимед. Его гениальное изобретение - винт Архимеда.

Жил и трудился великий ученый во времена весьма отдаленные, год его рождения - 287 до н.э. Им сделано множество открытий. Основы гидростатики и знаменитый улучшения в системе рычагов, полиспаст, наконец, архимедов винт - всем этим мы обязаны великому греку. Достаточно только вспомнить его высказывание, дошедшее до нас через разделяющую бездну времени: “Дайте мне точку опоры, и я переверну весь мир”.

Что же собой представляет знаменитый винт Архимеда? Спираль, помещенная в цилиндр - вот что это такое. При вращении она захватывала жидкость и увлекала ее за собой. Зазоры между краями спирали и стенками цилиндра позволяли свободно вращаться валу. В итоге вода выливалась через верхний открытый конец. Таким образом, поместив один конец цилиндра в воду, а другой расположив выше под углом и вращая вал, жидкость подавали наверх. Вращать можно было как сам вал со спиралью внутри цилиндра, так и цилиндр вместе с валом.

Применялась подобная архимедова спираль для подъема воды при орошении территорий и для осушения шахт, трюмов кораблей, низин и заболоченных мест. Эффективность подобного устройства оказалась выше, чем существовавшего в то время водоподъемного колеса. Немаловажным достоинством было то, что подобным способом поднимали как чистую жидкость, так и ее смесь с землей, суспензию.

Как уже упоминалось, первоначально винт Архимеда применяли для подъема воды из низин, от реки наверх, на орошаемые поля. Благодаря подобной системе поливались поля в Египте, Греции, других местах. Впоследствии по такой методике стали откачивать воду из шахт. Наклонная конструкция как раз вписывалась в систему горных штреков. Благодаря использованию системы откачки воды с применением спирали, доступными оказывались многие ранее затопленные участки шахт. Среди испанских шахтеров, по отзывам историков, подобный метод осушения был чрезвычайно популярен.

С не меньшим успехом действовали голландцы по схожей методике осушения. Они огораживали дамбами участок моря и потом откачивали из него участка воду. Таким образом, они увеличивали свою территорию, отвоевывая землю у моря.

По мере развития техники идеи, связанные с винтом Архимеда, находили новые применения. Практически нет ни одной области промышленности, которая не использовала бы винты-саморезы. А ведь в их основе лежит тот же принцип.

Во многих других случаях с таким же успехом использовалось это техническое решение. Червячный редуктор - прообраз его создан великим ученым. Винтовой механизм тоже можно считать развитием идеи сиракузца. Сколько впоследствии было создано невозможно себе даже представить. Многие века человечество получало масло и вино, используя подобные устройства.

Шнек - это тоже видоизмененный винт Архимеда. Применяют его в самых разных областях- от обычной мясорубки до двигателей транспорта. Для преодоления болотистых мест, где невозможно использование колеса или гусеницы, используют вездеходы со шнековыми двигателями.

Шнековый бур применяют как для создания колодцев на приусадебных участках, так и скважин в промышленности. А корабли двигаются благодаря который является частью В основе всего этого лежит открытие гениального грека.

В настоящем материале было рассмотрено изобретение греческого ученого из г. Сиракузы - винт Архимеда, показано его практическое применение в прошлом и использование в современной технике.

Архимедов винт в шведском посёлке

Схема архимедова винта

Архимедов винт , винт Архимеда - механизм , исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Он был одним из нескольких изобретений и открытий, традиционно приписываемых Архимеду , жившему в III веке до н. э. Архимедов винт стал прообразом шнека .

Принцип работы

Устройство состоит из наклоненной под углом к горизонту полой трубы с винтом внутри. Она была изобретена Архимедом примерно в 250 году до н. э. либо в Греции ранее. Винт можно представить, как наклонную плоскость , навёрнутую на цилиндр.

Винт вращается обычно с помощью ветряного колеса , либо вручную. В то время, как поворачивается нижний конец трубы, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по спиральной трубе во время вращения вала, пока наконец вода не выльется из вершины трубы, снабжая ирригационную систему.

Контактная поверхность между винтом и трубой не обязана быть идеально водонепроницаемой, потому что относительно большое количество воды черпается за один поворот по отношению к угловой скорости винта. Кроме того, вода, просачивающаяся из верхней секции винта, попадает в предыдущую секцию и так далее, таким образом, в машине достигается динамическое равновесие , что препятствует уменьшению механической эффективности.

«Винт» не обязан поворачиваться внутри неподвижной оболочки, он может вращаться вместе с нею как одно целое. Винт может быть герметично прикреплён с помощью смолы или другого связующего к оболочке либо отлит из бронзы как одно целое с оболочкой, как, по предположению некоторых исследователей, были сделаны устройства, орошавшие висячие сады в Вавилоне . Изображения древнегреческих и древнеримских водяных винтов показывают, что винт двигался человеком, наступавшим на внешнюю оболочку, чтобы вращать весь аппарат как единое целое, что требовало, чтобы корпус был жестко скреплён с винтом.

Применение

Издавна архимедов винт применялся для подъёма воды в оросительные каналы. Кроме того, это устройство также использовалось для отвоёвывании земли у моря в Голландии и других местах при создании польдеров . Участок моря перекрывался дамбой, и вода удалялась из него, начинался процесс осушения земли для использования в земледелии.

Архимедовы винты использовались в установках по обработке сточных вод, потому что они успешно справляются с разными мощностями потока и с суспензиями .

Тот же принцип можно увидеть в «пескалаторах» - архимедовых винтах, предназначенных для безопасного подъёма рыбы из прудов. Эта технология применяется в основном на рыбоводных заводах (рыбопитомниках), поскольку она позволяет транспортировать рыбу, не травмируя.

В автомобильной технике архимедовы винты могут применяться вместо колес. Принцип движения шнекороторного вездехода прост. Машина оборудована двумя или более соосными с направлением движения роторами - винтами Архимеда. При вращении они отталкиваются от кашеобразной или жидкой субстанции, по которой движется вездеход, и продвигают его вперед.

Шнекоходу не страшно ничего. Там, где вязнет болотоход с огромными бескамерными шинами, где из-за неровностей рельефа не может пройти судно на воздушной подушке, шнекоход будет медленно, но верно продираться вперед. Для спасательных операций в условиях, например, северных болот, он может стать незаменимым помощником. Кроме того, полые роторы-шнеки могут служить поплавками, превращая вездеход в амфибию. Основной недостаток - это полная неспособность шнекохода передвигаться по хотя бы чуть-чуть твердой поверхности. Как только шнек «чувствует» землю, машину начинает сносить в сторону и трясти. Вроде бы этого нетрудно избежать, сделав поворотной кабину вездехода. Пусть на шнеках он идет по оси X, а по дороге катится по оси Y. Но, увы, так сделать нельзя, потому что от качения шнеки будут попросту разрушаться, теряя присущие им свойства архимедова винта. А если сделать их сверхпрочными, шнекоход будет дробить асфальт или другое покрытие. Есть и еще один недостаток: крайне низкая скорость движения при высоких энергетических затратах. Именно невозможность существования шнекохода в качестве самостоятельной транспортной единицы и не позволило подобным вездеходам получить должное распространение. В том крайне узком сегменте, где без них не обойтись, делают просто: привозят шнекоход в кузове другой машины и спускают его на воду или грязь.