Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕЛИОРАЦИИ
Посмотреть оригинал

Гидравлический таран

Гидравлический таран как водоподъемное устройство был известен еще в XVIII в. В то время человек мог воспринимать это устройство как чудо, которое позволяет поднимать воду вверх без помощи человека и механических приспособлений.

В настоящее время интерес к гидравлическому тарану объясняется расширением реставрационных работ в старинных садах и парках, где нередко применялся гидравлический таран.

Принцип работы гидравлического тарана основан на использовании явления гидравлического удара, представляющего собой резкое изменение давления в жидкости, вызванное мгновенным изменением скорости ее течения в напорном трубопроводе (например, при быстром перекрытии трубопровода запорным устройством).

Увеличение давления Ар, Н/м2, при гидравлическом ударе в соответствии с теорией знаменитого русского математика и механика Н. Е.Жуковского можно определить по формуле

где р — плотность жидкости, кг/м3; щ — средняя скорость в трубопроводе до закрытия задвижки, м/с; vt — средняя скорость в трубопроводе после закрытия задвижки, м/с; с — скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода, м/с.

При абсолютно жестких стенках величина с равна скорости звука в жидкости а. В воде а = 1 400 м/с. В трубах с упругими стенками величину с определяют расчетным путем.

При очень большом увеличении давления гидравлический удар может вызвать разрушение стенок напорного трубопровода со всеми вытекающими отсюда последствиями, что неоднократно и случалось в действительности. Для предупреждения таких случаев на трубопроводах устанавливают различные предохранительные устройства в виде уравнительных резервуаров, воздушных клапанов, вентилей и др.

Однако разрушительные явления можно заставить работать на благо человека, что и было сделано еще в XVIII в. путем создания гидравлического тарана. В гидравлическом таране повышение давления в жидкости используется для ее подъема путем периодически искусственно создаваемых гидравлических ударов. Одну из совершенных конструкций гидравлического тарана разработал в 1927 г. наш соотечественник инженер Д.Ц.Трембовельский.

Схема гидравлического тарана представлена на рис. 10.7. В период разгона воды при кратковременном открытии клапана 4 вручную в подводящей трубе 2 под действием подпора формируется

Схема гидравлического тарана

Рис. 10.7. Схема гидравлического тарана:

/ — нижний питающий резервуар с водой из естественных или рукотворных источников; 2, 6 — трубопроводы; J, 4 — клапаны; 5 — напорный колпак; 7 — верхний приемный бак или парковое сооружение; р — усилие, необходимое для открытия клапана; И — высота падения воды; Н — высота подъема воды поток воды со средним расходом Q, который сбрасывается через тот же клапан 4. Когда силовое воздействие воды уравновешивает вес клапана, он поднимается. Быстрое закрытие клапана 4 вызывает внезапную остановку движущейся воды и, как следствие, гидравлический удар. В свою очередь, резкое повышение давления открывает клапан 3, через который вытекает некоторое количество воды со средним расходом q < Q. В рабочем периоде вода по трубопроводу 6 поступает в верхний бак 7, преодолев напор Я > И.

Сжатый воздух, находящийся в напорном клапане 3, выравнивает подачу воды по трубопроводу. В конце второго периода давление в клапанной коробке (где установлен клапан 4) становится немного меньше, поэтому клапан 4 закрывается, а клапан 3, наоборот, открывается, что обеспечивает автоматическое повторение описанного цикла действия гидравлического тарана.

Коэффициент полезного действия (КПД) гидравлического тарана зависит от напоров воды и для соотношения H/h = 1 (см. рис. 10.7) равен 0,92. Если же соотношение Н/h увеличить до 20, то КПД уменьшится до 0,26.

Гидравлический таран применяется в основном там, где имеется запас природной воды, значительно превышающий то потребное количество, которое поднимается на необходимую высоту.

Еще одним условием применения гидравлического тарана является возможность расположения самой установки ниже уровня воды в источнике.

Такие условия обычно возникают на сильно пересеченной местности: в предгорьях, на склонах глубоких речных долин или больших оврагов.

Гидравлические тараны в свое время получили распространение в сельском хозяйстве для водоснабжения небольших объектов, а также в ландшафтной архитектуре как для решения вопросов локального водоподъема, так и для приведения в действие фонтанов.

По данным изысканий, проведенных Институтом геоэкологии РАН, гидравлические тараны использовались для приведения в действие фонтанов в Лефортове — выдающемся памятнике садово-паркового искусства начала XVIII в. Лефортовский парк — первый в России регулярный парк, заложенный Петром Великим. На территории парка при раскопках обнаружены древние фонтаны в нишах грота Растрелли, а также в центральной нише плотины Венеры.

Применению гидравлических таранов способствовало то обстоятельство, что обильный источник воды — Анненгофский канал на водах р. Синички — располагался на 9... 12 м выше уровня устройства фонтанов.

  • 1. Что такое гидропластика ландшафта и какова ее роль в ландшафтной архитектуре?
  • 2. Какие мелиоративные и гидротехнические комплексы вы знаете и что в них входит?
  • 3. Что такое фонтан и как он функционирует?
  • 4. Как классифицируются фонтаны?
  • 5. Каковы особенности расчета фонтанных струй?
  • 6. Как классифицируются водопады?
  • 7. Каковы особенности регулирования стока в искусственных водопадах?
  • 8. Что такое гидравлический прыжок и как его можно использовать в гидропластике ландшафта?
  • 9. Что такое гидравлический удар и гидравлический таран и каковы пути использования последнего в гидропластике ландшафта?
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы