Свежие комментарии

Промышленный водоструйный компрессор

Водоструйный насос — простейший, но очень полезный агрегат, позволяющий без лишних затрат получить сразу как разрежение на одном конце, так и повышенное давление на другом. Достоинства и недостатки известны — относительно небольшой КПД и необходимость в интенсивном потоке жидкости, но вместе с тем крайняя простота (изготовить его при нужде можно буквально на коленке, из подручных средств), несравненная надежность и нулевые усилия на обслуживание.

Применяется он обычно в лабораториях, где ставить большой механический насос дорого и невыгодно.
Но существует несколько трюков, позволяющих значительно (в 2-3 раза) поднять КПД насоса по сравнению с наивной конструкцией, поэтому и в промышленном масштабе водоструйный насос может быть с успехом применен, составляя достойную конкуренцию другим типам насосов…

В общем виде насос представляет из себя сопло, откуда струя жидкости выбрасывается с высокой скоростью, захватывая воздух из воздухозаборника и поступая в камеру смешения, где происходит дальнейшее сжатие и разделение жидкостно-воздушной эмульсии с выходом пузырьков сжатого воздуха, и выходной патрубок.

Усовершенствования, полученные эмпирическим путем, и направленные на увеличение как объема отсасываемого воздуха, так и его давления, таковы:

— желательно измельчить струю как можно сильнее и обеспечить как можно большую поверхность контакта движущихся частиц струи с воздухом, отсюда вывод, что много мелких сопел отсасывают больше воздуха, чем одно большое
— очевидно, что для использования давления водяного столба большой насос нужно делать вертикальным, причем камера смешения должна быть как можно большей высоты для получения как можно большего давления
-приемную воздушную камеру желательно выполнить в виде сужающегося конфузора для более устойчивой работы насоса при меньшем давлении струи
— диаметр камеры смешения должен быть точно подходящим под размер разлета струи, чтобы исключить потери на обратные турбулентные потоки эмульсии и обеспечить надежный захват инжектируемого воздуха струей
— стенки камеры смешения должны быть достаточно гладкими для уменьшения потерь на трение
— при выходе из трубы насоса для плавного торможение потока и уменьшения потерь на удар и кавитацию нужно предусмотреть расширяющийся диффузор, а внутри него по центру конусообразный разделитель потока

В результате получится нечто вроде этого:

vodostruy

Самым первым известным промышленным применением такого насоса стала каталонская водотрубная воздуходувка, которая также называлась водяным барабаном, или тромпой.

trompe1trompe2trompe3

Тромпа состояла из большого деревянного бассейна В объёмом около 10 м3, деревянного «духового» ящика С и двух (или более) вертикальных водопроводных труб АА, которыми ящики соединялись. Водопроводные трубы изготовлялись из чугуна или выдолбленных стволов деревьев, их длина составляла от 3,5 до 8 м.
Вверху в трубы вставлялись воронки из деревянных брусков с. Непосредственно под воронками в стенках труб проделывались небольшие отверстия е (с наклоном около 40…50°). Они имели диаметр около 7…8 см и служили для притока воздуха. Деревянный духовой ящик С имел в разрезе трапецеидальную или цилиндрическую форму. В верхней крышке ящика помещалась прямоугольная труба р для отвода воздуха. На некотором расстоянии от крышки труба с помощью уплотняющей манжеты из бараньей кожи r соединялась с соплом s, сделанным из железа или красной меди. В нижней части одной из боковых стенок духового ящика находилось отверстие n, служившее для выпуска воды. Размеры этого отверстия должен был быть таким, чтобы вода в духовом ящике постоянно оставалась на одном и том же уровне. Под нижними отверстиями водопроводных труб АА располагалась доска, или «скамейка» l, верхняя сторона которой закрывалась чугунной плитой, предохранявшей от разрушения дерево, постоянно подвергавшееся воздействию падающей с большой высоты воды.
Тромпа применялась в комплексе так называемым с каталонским сыродутным горном и водяным молотом особой конструкции. В таком виде процесс производства кричного железа оставался конкурентоспособным по отношению к более прогрессивной технологической схемой, включавшей доменную и пудлинговую печи, вплоть до середины XIX в. Специалисты характеризовали тромпу как «весьма остроумное и простое устройство, вполне способное производить ровное и непрерывное дутьё». Управление силой дутья было тоже очень простым — достаточно потянуть за ручку и поднять или опустить подвешенную над водяным отверстием бассейна пробку.
Несмотря на все её преимущества, примитивность конструкции не позволяла применять тромпу где-то еще кроме как в местности, имеющей достаточный естественный перепад высот — то есть в горах.
А как же быть на равнине?
Над этим вопросом в середине XIX века задумался Джозеф Палмер Фриззелл, известный канадско-американский инженер-гидравлик, работавший у того самого Джеймса Френсиса, который изобрел знаменитую гидротурбину своего имени.
Результатом раздумий и экспериментов стал патент, определивший конструкцию, которая не меняется вот уже полтора века.

taylor01

Конструкция в общем и целом, повторяла принцип тромпы за одним исключением. Труб было две: входная B, служившая собственно насосом, и выходная F, дававшая напор, позволяющий накапливать в подземном резервуаре D большое количество воздуха под серьезным давлением. Воздух этот по трубе подавался потребителю, а если резервуар переполнялся и воздух окончательно вытеснял воду из резервуара, излишек воздуха отводился по отдельной предохранительной трубке. Перепад высот между входным бассейном A и выходным G был совсем небольшой — для набора струей энергии, обеспечивающей устойчивую работу насоса, достаточно всего нескольких метров.
Но патент этот, видимо, остался малоизвестным, потому что в дальнейшем несколько инженеров независимо переоткрывали эту конструкцию с небольшими изменениями.
Самым плодовитым из переоткрывателей был канадец же Чарльз Хэвлок Тэйлор, который построил несколько таких насосов, снабжавших сжатым воздухом шахты в США и Канаде. Крупнейший гидравлический компрессор был построен им в местечке Ragged Chutes на реке Монреаль в 1910 году.

Ragged_chutes_plan

Компрессор Тэйлора имел сопла для подачи воды и подвода воздуха в виде множества керамических труб, камеру смешения в виде колодца высотой в 342 фута и снабжал все окрестные шахты сжатым воздухом давлением примерно в 10 атмосфер.

Выгляделядели эти сопла для подачи воды примерно так:

Несмотря на то, что все шахты давно закрыты, компрессор находится в исправном состоянии и выдает привлекающие туристов фееричные фонтаны из предохранительной трубки до сих пор, и за все время бессменной работы в режиме 24/7 его НИ РАЗУ не ремонтировали!

Гидравлический воздушный компрессор до безобразия прост, железобетонно надежен (хотя металла в своей конструкции может не иметь вообще) и при добросовестной постройке не требует абсолютно никакого обслуживания. Именно эти качества делают его идеальным для попаданца. По сути дела, требуется только выкопать два колодца, соединить их подземной галереей и вывести трубу к потребителю. Потенциально требуется только камень или известковый раствор для облицовки и несложная керамика. Максимальное давление, которое можно получить, зависит только от местной геологии и трудолюбия копателей колодцев.

Из-за того, что поток в реке, обычно служащей в качестве источника рабочей воды, постоянен, и из-за наличия подземного резервуара, служащего ресивером, никаких, даже самых маленьких, скачков давления в выходном потоке воздуха просто нет — он очень равномерный, что критично для некоторых приложений. По этому параметру водоструйный компрессор — чемпион.
Еще одно свойство такого компрессора, которое стоит упомянуть, состоит в том, что воздух из него выходит охлажденным и, как это ни странно для насоса, в котором рабочим телом служит поток воды, чрезвычайно сухим. Дело в том, что при сжатии каждого пузырька все водяные пары, находящиеся в нем, конденсируются на более холодных «стенках» пузырька, и таким образом воздух в нем осушается. Тепло сжатия воздуха и тепло конденсации полностью поглощаются окружающей водой.
При нахождении в подземном ресивере высокое давление воздуха также мешает испарению рабочей воды. В итоге поступающий к потребителю воздух имеет температуру воды в водоеме и не содержит никаких водяных паров.
Чем не бесплатный кондиционер!
Стабильность давления и полное отсутствие конденсата делают водоструйный компрессор очень удобным для разветвленных пневмосетей с заметными скачками давления и для доменного дутья.

75 комментариев Промышленный водоструйный компрессор

  • kraz

    Очень интересно!
    Тут есть статья про паровой инжектор, принцип действия тоже похож, это как бы продолжение идеи вашего насоса.
    Но вот про металлургию и шахты — очень полезные сведения, сейчас забытые! Спасибо!

    P.S. Тег «гидравлика» я выкинул, это слишком опосредовано.
    И не знаю, дописывать ли статью про диффузионный вакуумный насос для радиоламп?

    P.P.S. Надо бы свести в ряд все подобные насосы — струйный, водоструйный компрессор, паровой инжектор, диффузионный насос и молекулярный насос.
    Принцип действия их всех схож, но чем дальше, тем «нанотехнологичнее» (агент, увлекающий за собой воздух, становится меньше размером и быстрее скоростью).

  • xolmc

    А можно что-то добавить или изменить в статье после опубликования, если сразу забыл?

    • Nikotin

      Уточните, правильно ли понят принцип, керамисеские трубки находятся над поверностью воды? А водя для захвата воздуха — это то, что течет между трубками, или как?

      • xolmc

        Все точно так же, как и в маленьком лабораторном водоструйнике.
        Вода с большой скоростью проходит через сопла в камеру и дальше вниз по трубе, за счет своей энергии увлекает из камеры воздух.
        Трубки выведены из камеры в атмосферу — они обеспечивают дальнейшую подачу воздуха. Если вывести их в замкнутый объем, то он будет вакуумироваться.

  • Не очень понятно как устроенна Intake Head в последних двух схемах.

    • xolmc

      А я же написал вроде — много керамических труб. Или вас как раз конкретные размеры интересуют?

      • Непонятно как эти трубки действуют.

        • xolmc

          В смысле? Ровно точно также, как в маленьком насосе и в тромпе.
          Вода проходит через трубки-сопла, образует струи, которые захватывают воздух в приемной камере и увлекают его вниз в камеру смешения. Это создает в приемнике уменьшенное давление, благодаря которому через подводные трубы, выходящие в атмосферу, туда засасывается атмосферный воздух.

  • o.volya

    офигенно!
    самая маковка для попаданца!

  • LysenkoAA2

    Тромпа применялась в комплексе так называемым с каталонским сыродутным горном и водяным молотом особой конструкции. В таком виде процесс производства кричного железа оставался конкурентоспособным по отношению к более прогрессивной технологической схемой, включавшей доменную и пудлинговую печи, вплоть до середины XIX в.

    У вас нет данных — насколько тромпа эконмичнее связки водяного колесо-воздуходувные мехи? Или возможно ли построить тромпу для работы с доменной печью?

    • xolmc

      Если в смысле КПД, то тромпа не экономичнее. Тромпа проще и дешевле.
      То есть если посчитать полные затраты денег и времени на производство и обслуживание, каталонская система все еще была лучше до тех пор, пока не стали строить по-настоящему большие домны, и стало дешевле возить руду и железо туда-сюда, чем делать на месте.

      Тромпу для работы с доменной печью построить безусловно можно.
      Вопрос лишь в размерах того и другого — домне соответствующих размеров и производительности требуется обеспечить необходимый для оптимальной работы удельный поток воздуха в секунду.

    • xolmc

      Конечно, не хотелось бы раздавать авансы, но на самом деле тему доменного дутья для металлургии постараюсь затронуть в будущих статьях.

      Чем хорош такой компрессор, так это тем, что с помощью него довольно просто получить серьезное избыточное давление воздуха, для которого в других конструкциях уже требуется идти на какие-то нетривиальные технические ухищрения.
      А вот уже для того, чтобы это избыточное давление разменять на увеличенный поток воздуха, необходимый для домны, существуют очень простые, надежные и остроумные устройства, которые наш попаданец и может с успехом использовать.
      Но о них чуть позже 🙂

      • o.volya

        Холмс! А где обещанное? Про «разменять избыточное давление на объем»

        • xolmc

          Тема в принципе довольно сложная, и опыт статей по вихревикам показывает, что с кондачка как надо не напишешь, надо аккуратно и продуманно.
          К сожалению, пока времени сесть надолго нет. Придется чуток подождать.
          В общем и целом тема не секретная — если очень хочется разобраться, а ждать надоело, то можно погуглить — «air multiplier», «усилитель воздушного потока», «вихревой насос».

          • o.volya

            Поиск по «air multiplier» дает остроумный вентилятор от фирмы «Dyson», но наверно не то. Хотя принцип инжектора можно попробовать.

            А может проще не городить мега-шахту глубиной 100 метров ради 10 атмосфер, а сделать скажем пять шахт того же диаметра но глубиной 10-15 метров с общим ресивиром. И одну «выходную» шахту большого диаметра…

            Получится 1-1.5 атмосферы что для доменного дутья достаточно. Зато капзатраты меньше и скорость строительства выше.

            • dan14444

              То самое. Размен давления на поток.

            • xolmc

              Ну да, как раз этот вентилятор и реализует такой принцип. Причем он будет работать и на 10, и на 3, и даже на 1.5 атмосферы.
              Ролик кстати весьма забавный есть, как такими вентиляторами сделать широкий беструбный коридор (для отвода или подвода дыма, мелкой пыли или каких-то газов):
              http://www.youtube.com/watch?v=4WNcjkZ6d0w

              Есть еще одно интересное устройство с похожим действием — вихревой вакуумный насос.

              А какую тромпу строить — зависит от применения. Для домны и десяти метров может достаточно оказаться, но начиная где-то с 3 атмосфер становятся простыми доступными и прочие интересные конструкции типа холодильников и другой пневматики — прессов, молотов, насосов, двигателей, даже вот пневмопушку ниже обсуждали 🙂

              • o.volya

                Вот когда понадобится 10 атмосфер тогда и будет смысл зарываться под землю. А для домны или конвертера столько не надо. Домне хватит 1 атмосферы а конвертеру достаточно 1.5-2.5…

                Почему я запаниковал. Я погуглил технологии проходки и обустройства таких глубоких колоцев и приуныл. Без полноценного бетона такую шахту не построишь. А у попаданца скорее всего будет только гидравлическая известь или кирпичная кладка на «цемянке». А с такими материалами глубоко не закапаешься.

                Но идея все равно гениальная и стоит теперь у меня в голове на первом месте среди гениальных попаданческих идей 🙂 И Вам Холмс я глубоко признателен.

                • xolmc

                  Ну, 10 атмосфер — для попаданца действительно многовато 🙂
                  А вот примерно 3 (то бишь метров 30) — вполне.

                  Я не совсем понимаю, откуда проистекает ваш пессимизм по поводу глубоких колодцев — в древности и глубже шахты копали (те же Лаврионские рудники к примеру), и колодцы в замках тоже на приличную глубину рыли.
                  Без бетона там можно прекрасно обойтись — кирпично-каменной кладки вполне достаточно. Можно даже без цемянки — полная гидроизоляция там абсолютно ни к чему.

                  • o.volya

                    Скорость проходки шахт и темп рытья замкового колодца несравним с потребностями попаданца. Шахты в глубину нарастают годами. Под зАмками и в рудничном поле крепкие каменнные породы, а долины равнинных рек это сплошные осадочные породы, требующие особого подхода в проходке ствола.

                    В шахте и колодце кроме того отсутствует постоянный и интенсивный водоток. Который напрочь размоет кладку на нестойких к воде связующих и вся конструкция рухнет вниз. Не сразу. Но вечным такой компрессор назвать не получится.

                    Так что только вариант с бетонной шахтой имеет смысл рассматривать. Причем ещё можно сделать эту шахту монолитной. По мере подкопа и осаживания кольцевого бетонного шахтного ствола на верху в неподвижно закрепленную опалубку будут постоянно подливать бетонную смесь. Правда при опускании столь длинной трубы из бетона могут возникнуть сильные растягивающие усилия а бетон плохо работает на растяжение при отсутсвии арматуры. Так что 100 метровую шахту прийдется проходить не просто бетоном а железобетоном 🙂

                    И это реализм.

                    Кстати не подскажите приблизительный коэффициент подмешивания (или эжекции) водоструйного компрессора. А то я ещё не могу понять потребный размер системы.

                    • xolmc

                      Скорость проходки шахт и темп рытья замкового колодца несравним с потребностями попаданца. Шахты в глубину нарастают годами.
                      Так никто и не говорит, что колодец будет за день.
                      И никто не говорит, что попаданец будет его один копать по выходным 🙂
                      Вообще говоря, скорость роста колодца пропорциональна всего лишь количеству рабочих рук — специалист-руководитель из местных нужен всего один, и такие специалисты не сильный дефицит.

                      … долины равнинных рек это сплошные осадочные породы, требующие особого подхода в проходке ствола.
                      Я понимаю, что немного впадаю в демагогию, но — любые породы требуют особого подхода в проходке ствола 🙂
                      Вы же не считаете, что единственный способ выкопать колодец в равнинной местности — сделать стенки ствола из железобетонных колец? 🙂

                      В шахте и колодце кроме того отсутствует постоянный и интенсивный водоток. Который напрочь размоет кладку на нестойких к воде связующих и вся конструкция рухнет вниз. Не сразу. Но вечным такой компрессор назвать не получится.
                      Если вы о процессе рытья, то жидкий бетон ничем не отличается от жидкой известки. Если размоет известь, то размоет и бетон. Соответственно, просто вырыть яму и замазать стенки конечно в таком месте не получится, надо другое искать или чуть больше поморщить репу над констркцией 🙂
                      А если уже в процессе работы — то как вы представляете себе процесс этого размытия? В стволе колодца давление воды ведь в любом случае выше давления наружных грунтовых вод…

                      На самом деле, я хотел бы повторить, что колодец попаданцу нужен максимум метров 30. Ни к чему ему 10 атмосфер, трех хватит.
                      Можно вообще 15-20 метров — это если например, добавить водонапорную башню с гидротараном на входе и другую чуть ниже на выходе.

                      Вариант бетонных колодцев я вообще не рассматриваю.
                      Я думаю, будет что-то более традиционное, в древнеримском духе — например, сначала плотный сруб, а внутри него уже каменная шахта из плотно подогнанных гладких плит. Пустоту между стенками сруба и шахты залить известковым раствором с разнокалиберным наполнителем.
                      Короче, варианты есть.

                      Кстати не подскажите приблизительный коэффициент подмешивания (или эжекции) водоструйного компрессора.
                      Прошу прощения, но честно говоря, лень считать 🙂 Да и некогда особо подробно прожекты прорабатывать. Если есть желание повозиться и посчитать реальный агрегат самому, могу порекомендовать только какой-то из множества доступных в сети отличных советских учебников по струйным аппаратам, а также патент Тэйлора — US0892772

                    • Draft

                      Тридцать метров в мягкой почве — это очень серьезно.
                      Если использовать деревянный сруб (дубового хватит на десяток лет) — то соотношение ширины к глубине квадратного колодца можете принять за 0,3 — 0,5(насчет кирпичного или железобетонного не знаю).
                      Сам не строил, но помогал и видел.
                      Может, если у нас есть длинные герметичные трубы, сделать сифон, опустить в реку (если в горах) и сливать воду через насос ниже по течению?

                    • Draft

                      Впрочем, если речка горная, то вопрос укрепления стенок стоит не так остро.

  • Serg

    Holmc, Отличная статья о красивом инженерном решении гидравлического воздушного компрессора для практически равнинной местности ! Xolmc еще статью про антибиотики обещал — Ждемс ! 😉

    • xolmc

      Будет, будет обязательно. В планах и набросках есть еще несколько интересных статей. Но не все сразу 🙂
      Просто эта статья нужна в качестве предварения к другим, которые будут на такой компрессор ссылаться. Поэтому я подумал и решил начать именно с него.

      • Serg

        Ждемс остальные статьи 😉 Было бы неплохо еще какую нибудь оригинальную статейку в раздел «военное дело» ( а то там давно ничего нового не появлялось ). Сумашедшая мысль, а если применить компрессор Тэйлора не для наддува домны 😉 — в принципе даже такое небольшое давление в 10 атм, которое обеспечивает компрессор Тейлора попаданец мог бы использовать для обороны ( Для примера 10 атм, калибр 125 мм, масса снаряда 5 кг, V=62,3 m/c, энергия порядка 9777 Дж )

        • xolmc

          Про домну напишу.
          А вот насчет военного дела — пока наверное вряд ли. Как-то уж чересчур по-назгуловски…

        • 2:5080/205

          Если нет пороха, то пневматика неплохо стреляет. Высоких скоростей не добиться, но тяжелые предметы и на относительно низкой скорости неплохо крушат. А потом, пневматика позволяет пулять всякими наколеночными взрывчатками, которые рвутся в стволе нормальной пушки, как раз за счет «мягкого» ускорения. Снаряды с динамитом, например, весьма удивляли противника, а зафлегматизировать нитроглицерин настолько, чтоб он не рвался при пушечном выстреле вряд ли возможно.

          • Serg

            Для попаданца пневматика может дать немало плюсов-это и мягкий разгон снаряда с чувствительной взрывчаткой и малая толщина(и соответствеено малая металлоемкость) ствола при почти полном отсутствии износа ствола и слабый звук и отсутствие дыма при выстреле из ручного стрелкового оружия. Кстати, на счет скорости — натолкнулся в сети на ролик вывод на сверхзвук шарика от пинпонга при выстреле из пневматики. Так же стоит отметить, что минусов у пневматики так же хватает.

            • xolmc

              Возможно, возможно.
              Меня пока только отпугивает относительная сложность и требуемая точность таких агрегатов…
              А так я не спорю, что вопрос интересный, можно бы поисследовать.

              • Hludens

                точность страшное слово при массовом производстве, а для вундервафли оно легко преодолимо за счет времени…

                • Serg

                  Hludens, это точно — пневматика для попаданца это именно вундервафля, да и то только на первое время до создания нормального огнестрельного оружия. Причем наибольшая точность необходима при создании многоступенчатого насоса высокого давления для схем с PCP. Так что это не массовый продукт и о массовом произведстве речь вряд ли пойдет.(Ну если только попаданец не захватит Австрию и не станет эксплуатировать по полной программе самого Жирардони 😉 Чем не сюжет для попаданца, «банды австрийских пограничников на пневматических пулеметных тачанках(привод насоса высокого давления от колеса тачанки) гоняют армию Наполеона» 😉 Извиняюсь, опять фантазия разыгралась.. 😉

                  • 2:5080/205

                    Я в ручную пневму не верю. Если бы было ТАК эффективно, технологию б не забросили. ОО тоже подвергалось гонениям по началу, но что-то не исчезло, как пневма.
                    А вот полустационарный пулемет — весьма. Причем видится мне простым, барабан плотно пригнанный, с одной стороны в него пули подаются, с другой из него в ствол выдувает, одна камора глухая, для кратковременного прекращения стрельбы. Для долговременного — кран закрыть.
                    Вообще можно пулять хоть камнями, главное ствол подлиннее — тогда была эффективна такая штука, как праща. Если доститчь ее невысоких параметров — вполне уже пойдет, остальное сделает скорострельность.

                    • Hludens

                      Боюсь что тут вопрос не в забрасывании технологии.
                      Пневма имеет высокие требования к механике при не самых выдающихся боевых параметрах.
                      в момент своего появления она уже имела конкурентов которые били ее по простоте и мощности (огнестрел, арбалет). Поэтому ею и занимались только энтузиасты. В настоящий момент она занимает странную нишу развлекательного оружия (цена выстрела крайне мала в сравнении с огнестрелом) и спецального охотничьего (обход законов запрещающих охотится именно с огнестрельным но не запрещающих охотится вовсе). Ну и любители есть на всякое дело 🙂

                      Говорить о боевой пневме можно только при полном отсутствии порохов но при высоком развитии механики. т.е. не в исторический период.

                    • Cyberax

                      Mythbuster’ы пробовали такое сделать. Результат получился не очень — как-то он стреляет, но приникающая способность у пуль никакая.

                    • Муравей

                      Я делал ручную пневму в гараже, сначала развлекался, а затем стрелял по мышам. На входе компрессор (нормальный, 8 атм с ресивером), далее через длинный шланг просто стальная некалиброванная трубка от какого-то теплообменника. Клапаном работает тот же шланг, его можно пережимать. Собственно гвозди от 80 до 150 улетали в горизонт, а в пределах метров 30 о снижении траектории можно было и не думать. Миллиметры какие-то. В обычное дерево сотка впивается на четверть своей длины. Дсп бытовые пробивает напрочь. Бочки металлические гвоздь пролетает навылет (это которые 200л). А мышей пригвождает к полу, причем судя по всему начальная скорость (примерно в трех метрах прицельная дальность по мышам была) такова, что у мыши гидроудар во все тело, у нее кровоизлияние со всех отверстий. Соответственно, быстрая и гуманная смерть. Вот масштабируется ли оно — вопрос. Тут и длина ствола критична, и ресивер уже не 50л нужен, да и клапан хитрый. Обтюрацию в случае гвоздя выполняет слегка обточенная на наждаке шляпка.
                      В общем, тут надо думать. В любом случае, без компрессора и ресивера пневма это следующий шаг.

              • Serg

                Holmc, наверное не столько поисследовать, сколько окунуться в историю ;). Я там на форуме в разделе «новая статья-какие темы статей интересуют?» нацарапал краткий обзор по истории пневматики. Если сможешь эту сборную солянку превратить во что-то удобочитаемое — буду только рад т.к. не писатель я, а читатель 😉

                • xolmc

                  Статью посмотрел — очень интересно. На мой взгляд — картинок и характеристик добавить, и будет отличная статья.
                  Я наверное лучше написать не смогу, тем более что в теме боевой пневматики разбираюсь слабо 🙂
                  К том же пока есть другие планы…
                  Возможно, чуть позже можно будет совместную статью сделать, если так и не соберешься.

                  • Serg

                    Я лучше подожду — дорабатывай статью смело т.к. у меня ни слога ,ни стиля — не писатель я однако, а читатель 😉

            • 2:5080/205

              Какой нафиг ролик — до упора «разогнанная» пневматическая винтовка выводит на сверхзвук полуграммовые пульки. Колпачок может, вероятно, и менее разогнанная. Т.к. это весьма плохо по многим причинам, приходится юзать в таких монстрах тяжелые пульки. А там длина «патронника» (для многозарядных) роляет, бо массу пульки набирают за счет длины, калибр ограничен законодательно %-)

            • 2:5080/205

              Дыма нет, а звук… Ну не огнестрельный бабах, но мощная пневматика весьма звучит. Чтоб не пугать граждан, весьма желателен глушитель. Насчет ствола таки да, нагара нет — при должном уходе будет служить вечно. Главное преимущество — не надо химии, не надо селитры. Также скорострельность может быть весьма высокой, а на обтюрацию можно если не совсем положить, то «не заморачиваться» слишком. Крепостные орудия можно питать от магистрали. В общем, до бездымного пороха и массового производства пневматика могла бы неслабо повоевать.

              • mx

                Михаил, фундаментальная проблема — энергетическая. В порохе энергия запасена компактно, в пневматике — нет.

  • Кстати, выходит что давление воздуха будет пропорционально глубине залегания воздушной камеры. Каждые 10 метров — 1 атмосфера.

    • xolmc

      Именно так. Тут с давлением примерно как с нефтью — чем глубже копаешь, тем больше получается 🙂

    • VildWeasel

      ну насколько я понял, это пропорция для какой то отдельной установки, на мой не далекий от инженерии взгляд, тут используется принцип ,,чем больше скорость потока- тем меньше давление в нем,, у воздушно капельного потока в трубе с дырками скорость потока больше, чем у воздуха снаружи, поэтому воздух в эти самые дырки засасывает. в таком насосе атмосферы будут зависеть 1)от скорости падения воды/высоты шахты, 2) от общего потока воздушно капельной смеси, 3) от площади соприкосновения с воздухом. Лучше использовать тонкие трубки у них поверхность больше. И высота шахты зависит только от количества воды которое ты можешь использовать, можешь сотни тонн сливать- можно и двух метровую, если десятки придется 10 метров, а можно и 50тиметровую- скорость падения воды больше- меньше давление в воздушно капельной смеси- больше воздуха втянет

      • xolmc

        Факторов, которые влияют на производительность, там действительно много.
        А вот на выходное давление влияет только один — высота шахты.

        • VildWeasel

          глупость, чес слово, если у тебя под рукой озеро воды и вагон перфорированых трубок можешь двухметровой шахтой обойтись

          • vashu1

            Можно поподробнее, а то пока как глупость звучат ваши слова?

            • xolmc

              Нет, я не спорю — чисто теоритически на самом деле это возможно. (см. например патент US2077482)
              Но тогда чудовищное усложнение и удорожание конструкции просто убивает саму идею на корню.

              • vashu1

                Понятно, многоступенчатый фонтан Герона с возможностью резета. Трубы и клапаны, работающие под такими давлениями это конечно не айс для попаданца.

          • Keincross

            Обойтись для чего? Для подсоса воздуха в трубку — несомненно. Для создания произвольного давления — не выйдет. Водоструйный компрессор большую часть времени работает в устоявшемся режиме, потому и прост, и долговечен. А в устоявшемся режиме давление прямо зависит от высоты шахты. Перебор не получится чисто физически. Например, оно не может превысить давление водяного столба в отводной трубе, ведь тогда воздух начнет просачиваться и повышать давление дальше не получится. Еще и нестабильность в работе получим, что только добавит проблем.

            Вот производительность уже напрямую от количества проходящей воды зависит. На малом потоке воды он и воздуха под давлением мало будет давать. Помудрив с конструкцией и снизив потери можно увеличить коэффициент производительности, но умножать его все равно придется на массу прошедшей воды. И тут уже вагон трубок будет не лишним.

  • o.volya

    компрессор указанный в статье на карте гугл:
    http://wikimapia.org/#lang=ru&lat=47.275866&lon=-79.672540&z=17&m=b&search=Ragged%20Chutes

    • xolmc

      Спасибо за ссылку. Я читал, что вообще говоря это место довольно популярно у туристов.

  • o.volya

    Кстати на входе в этот агрегат мы имеем сабильное разрежение, которое можно использовать например для сушки пиломатериалов (вакуумная сушка сокращает время в 2-3 раза)
    А на халявных 10 атмосферах при сухом воздухе, может нормально работать пневматический аналог паровой машины для распиловки тех же лесоматериалов…

    • xolmc

      Да много где применить можно.
      В том и ценность.
      Отбойные молотки питать, например, как это в реальности делали, или даже пневмомолот учинить…

  • old_xpen

    Mr.xolmc, а если использовать, как перепад высот дно и поверхность водоема? Будет ли это работать с данной конструкцией и с теми придумками, о которых Вы пишете в более поздних статьях?

  • m.sche

    Немного непонятно, трубы для подачи воздуха находятся над поверхностью воды? воздушно-водяная смесь получается уже в head shaft? Под схемой компрессора Тейлора вы пишете, что предохранительная трубка использовалась для стравливания вытесняющего воду воздуха, то почему «фееричные фонтаны»? И как эта предохранительная трубка работала, клапан под расчётно-максимальное давление? А вообще штука потрясающая, стыдно признаться, до сих пор до конца не понял how it works.

    • xolmc

      Ну да, трубы подачи воздуха одним концом все время над поверхностью, а другим подведены в камеру забора, через которую постоянно бьют струи воды и увлекают этот воздух вниз.
      Все абсолютно так же, как и в обычном водоструйнике.

      Предохранительная трубка работает элементарно.
      Она опущена в воду и находится как раз на минимально допустимом для работы её уровне. Как только сжатый воздух при избыточном повышении давления вытеснит воду ниже трубки, она соединит ресивер с атмосферой, и сжатый воздух стравится туда, выбрасывая остаток воды, стоявший в нижнем конце трубки — поэтому и получится высокий фонтан, как при выдохе кита. Десять атмосфер — это не шутки!
      Как только давление в ресивере упадет, вода снова поднимется и наполнит конец трубки.

  • letbur

    А что если для того, чтобы добиться высокого давления, использовать скважину? Их бурить проще, чем рыть колодец — нет опасности что похоронит рабочих, можно бурить когда скважина заполнена водой. Использовать метод ударно-канатного бурения. Обсадную трубу придется делать из дерева или из глины, или из железа. Я бы предложил внутреннюю трубу сделать из стали и использовать для прокачки воздуха, а внешнюю — для выхода отработанной воды.

    >>дубового хватит на десяток лет
    Прикол в том, что для гниения дерева требуется влага и кислород. Если одного не хватает, то дерево не гниет. То есть подводная часть дубового колодца служит 60 лет, надводная — 20 лет. В нашем случае лучше сделать все дерево подводным.

    • xolmc

      Там кроме скважин нужна еще довольно протяженная подземная часть. В нижнем дифузоре желательно устройство для плавного разделения потока, потом нужен подземный ресивер, в котором пузыри постепенно всплывают из воды — в него же выведена предохранительная трубка, без которой запустить конструкцию слабореально.
      Если как-то решить эту проблему — можно и скважинами.
      Например, одну прямую покороче и поуже, другую полого наклонную, подлиннее и пошире (она же послужит подземным ресивером). Если скважины встречаются в плотной породе (например, на русской равнине как раз где-то на 30 метрах проходит слой известняка), то почему бы и нет.
      Правда, тут очень точно бурить придётся…
      Как-то так.

      • Keincross

        Как вариант — сначала выходную часть и ресивер копать/строить насухую, потом входную скважину пробурить в мокром виде прямо из водоема. И под конец завести на жерло входной шахты камеру забора. Под водой даже многотонную конструкцию передвинуть реально.

        Либо найти подходящее место для плотины, выстроить всю конструкцию (включая бурение шахты) рядом с руслом по-сухому, а замыкать плотину уже потом. Заодно и вопрос с перепадом высот решится.

        • xolmc

          Возможно, возможно.
          Остроумных вариантов конструкции много есть. В том числе и уже запатентованых.

          Но я как-то с осторожностью подхожу — тут просто выше товарищи пытались намекать, что даже вырыть колодец в тридцать метров уже для попаданца слабореально 🙂

          • Keincross

            А это уже от грунта сильно зависит. И от наличия рабсилы/инструмента.

            На мягких почвах возле равнинной реки — затраты будут расти по экспоненте с каждым метром глубины. Первые метра три в одну каску можно одолеть, а потом только вычерпывать просочившуюся воду надо ставить отдельных рабочих. А крепить «плывущие» стенки колодца — отдельная морока. При современной механизации и наличии готовых кольцевых блоков из железобетона — решается сравнительно просто. Хотя тоже денег требует. А в древности затраты сильно выше выходят.

            Совсем другое дело — каменистые грунты возле горных рек. Ковырять тяжело и на первом метре, но заметно меньше проблем с оседанием грунта, колодец может вообще без крепи стоять. Да и перепады высот там приличные, на нижнем участке может вообще получиться штольня до ресивера, которую проложить заметно проще. А потом пробурить пару скважин, а штольню завалить или даже залить бетоном. Сливать через нее нецелесообразно, на выходе тоже должен быть столб воды, создающий давление. Именно по нему определяется рабочее давление компрессора.

            Вообще, в горных районах целые подземные лабиринты выстраивали без механизации. Почитайте, что такое среднеазиатский кяриз. И до какой глубины они доходят. А ведь вырыто мускульной силой, инструменты и крепь далеки от высоких технологий. Там главное — терпение.

            Отдельная проблема с вентиляцией колодца при копании — дышать в яме/шахте тоже чем-то надо. И свет нужен, а огонь может сожрать не меньше кислорода, чем работники. Хотя, если экспериментальный малый компрессор уже построили — он может и снабжать новую шахту воздухом.

            • onosamo

              Со светом можно решить проблему по принципу перископа — два больших начищенных листа металла над шахтой перенаправят лучи вниз.

  • VildWeasel

    вы путаете, я не говорил, что это проще и дешевле, как минимум понадобится больше труб. Я говорил, что можно создать насос любой высоты и мощности было бы время силы и материал. Если он необходим в горах, где сложно выдолбить шахту, можно уменьшить высоту.

    • xolmc

      Просто ваш пассаж про давление с толку сбивает.
      В горах-то как раз шахту строить и не надо — там естественный перепад уже есть.

  • rey

    возможно, будет интересно еще вот это рассмотреть: ru.wikipedia.org/wiki/Гидротаранный_насос , хотя по изяществу/ мощностям/ технологической доступности, конечно, не сравнится.

  • Yrt

    Любой глубины шахта без проблем проходиться с помомщью чугунных литых тюбингов еще и механический рыхлитель моно приспособить для облегчения копания

  • Константин

    Считается, что тромпу изобрел Джамбаттиста делла Порта (1535-1615). Однако А. Лукас в книге «Материалы и ремесленные производства Древнего Египта» утверждает, что ее знали еще в Древнем Египте (впрочем без ссылок на первоисточник). Отнюдь не исключено — подобных примеров хватает: так, в Древнем Египте умели волочить тончайшую проволоку, а в средневековой Европе тупо ковали — и это при том, что спрос на кольчуги был огромным!

  • Сергей

    Путь к вакуумной пушке

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>