Воду поднять трудно. С помощью одних лишь рук
много воды не поднимешь. Зачерпнешь пригоршню воды — и
все.
Вниз вода сама течет. А видано ли, чтобы
ручей сам собой побежал в гору? Даже в сказках об этом не сказывают.
Но сказка сказкой, а дело делом. Вода,
текущая вверх, теперь для нас не диковинка. Кто не знаком с водопроводом? Будь
вы и на пятом, и на двадцатом этаже, вода по трубам поднимется к вам и послушно
хлынет из крана, стоит только открыть его. Легко руками кран открывать, а не
воду поднимать...
Правда, если подумать
хорошенько, можно догадаться, как с помощью одних только рук поднять вверх
много воды.
Вспомните о бобрах. Устраивают они плотины на
небольших речках и ручьях: перегораживают поток, уровень воды поднимается. Только
не всякую воду поднимет плотина.
Вода ведь не только падает с неба дождем или
находится на земле. Есть еще подземная вода — чистая, холодная, не
замерзающая зимой.
Чтобы добыть подземную воду, нужны машины.
Сначала люди придумали для подъема воды самые
простые механизмы.
Вам не встречался журавль? Не тот, что летает, а тот, что с места не сходит, есть не
просит, только воду пьет, а напиться не может. Обыкновенный деревенский журавль
у колодца, помогающий поднимать подземную воду.
Устроен он просто: столб с поперечиной
наверху. Поперечина может качаться, подобно доске-качалке. На одном ее конце —
груз, а на другом — ведро. Опускаешь
ведро в колодец — груз поднимается. Вынимаешь
ведро — груз опускается. Он уравновешивает ведро, наполненное водой, и
облегчает его подъем.
Такое нехитрое, но полезное сооружение было
изобретено очень давно: пять или шесть тысяч лет назад. С помощью журавлей
поднимали в Древнем Египте воду из реки Нила на поля.
И все-таки от простых механизмов проку мало.
Зачерпывай, поднимай, выливай воду и снова опускай ведро, бадью или ковш,
зачерпывай воду, поднимай...
Говорят, знаменитый греческий механик Архимед
придумал очень удобное приспособление для подъема воды: трубу, а в ней — винт.
Рукояткой вращаешь винт, его лопасти загребают воду и увлекают ее вверх по трубе.
Первые архимедовы винты появились более двух
тысяч лет назад. До сих пор подобные
водоподъемники используются людьми. Только теперь
винт вращают машины. Винт сделали совсем коротким, зато вращать его стали
очень быстро. Чем быстрей он вращается, тем сильнее гонит он воду по трубам и
тем выше ее поднимает. Такой насос называют центробежным.
А вот вам загадка: может ли вода воду поднять?
Оказывается — может.
Люди давно научились строить большие колеса с лопастями и
ставить их там, где на реке быстрина или водопад. Поток воды ударяет в лопасти
и вращает колесо.
С помощью водяного колеса поднимали в бадьях тяжелую
руду из шахт.
В шахтах скапливается много подземных вод, как и в
колодце. Чтобы ее откачать, надо... Ну конечно же, надо наливать воду в бадью и
поднимать ее в бадье с помощью водяного колеса. И получится: вода воду
поднимает.
Одна беда: много воды одной бадьей не выкачаешь.
Вот если бы сразу использовать много бадей!
Что ж, и такую машину придумали. Для нее потребовалось
два колеса: одно наверху, другое внизу, на дне шахты. Между ними натянута
цепь (примерно так же, как натянуты цепи на велосипедах). А к ней приделаны
кожаные мешки или металлические черпаки. Вращаются колеса, движется цепь, кожаные
ведра или черпаки поползут сначала вниз, а оттуда, зачерпнув воду, — вверх
бесконечной чередой.
А может ли воду поднять воздух?
Да, может. И даже — разными способами.
Прежде чем поговорить о воздушных водоподъемниках,
проделаем простой опыт.
Нальем полный стакан воды. Прикроем
его сверху листом обыкновенной бумаги. Придерживая одной рукой бумагу, чтобы
она не упала, быстро перевернем стакан.
Сделать это лучше всего над ванной, раковиной или тазом.
Для безопасности. Но все равно, если отпустить лист бумаги, он не упадет. Он
будет висеть, словно приклеенный накрепко. И вода над ним тоже будет висеть.
Чтобы она пролилась вниз, придется оторвать бумагу от стакана с некоторым усилием.
Что же удерживает лист бумаги и воду над ней? Воздух!
Ведь мы находимся не в безвоздушном космическом
пространстве. Вокруг нас воздух. Он совсем легок. В нем плавают облака. И
воздух и плавающие в нем облака давят на нас и на все вокруг.
Мы привыкли к давлению воздуха и не замечаем его. Однако
сила, этого давления достаточно велика. Ее вполне хватает на то, чтобы удерживать
воду в перевернутом стакане.
Сила давления воздуха применяется в некоторых насосах,
которые используются как водоподъемники.
Вообще-то любой насос можно использовать для подъема воды,
даже велосипедный. Но чтобы поднять больше воды, надо чтоб насос был большой:
большая труба, а в ней — большой поршень. Поршень движется вверх и тянет за
собой воду.
Вернее сказать, что поршень не тянет за собой воду, он
ведь не магнит, а вода — не железо. Когда поршень поднимается, под ним создается
безвоздушное пространство. Давление воздуха толкает сюда воду. Вот и всасывается
она в это пустое пространство.
Подобные насосы называются вакуумными. Потому что вакуум
— это безвоздушное пространство. Оно-то и работает в этом насосе. Выходит,
что работает в вакуумном насосе воздух, которого нет. Хитро придумано!
Правда, давление воздуха невелико. А значит, и сила его
невелика: хватает только на то, чтобы поднять столб воды высотой не больше девяти
метров.
Есть
еще один способ подъема воды с помощью воздуха.
Надо
поставить ветряной двигатель. Ветряк.
Дует ветер, вращает лопасти ветряка. А к
ветряку можно приспособить архимедов винт, или бадью, или мотор,
вырабатывающий электричество. Одним словом, использовать ветряк так же, как
водяное колесо.
Хорошая штука — ветряк, да ненадежный работник
— ветер. То разбушуется, того и гляди, весь ветряк вдребезги разнесет и по полям
развеет. То затихнет, успокоится, замрет совсем, как самый последний лодырь и
лежебока.
Самое лучшее — использовать искусственный
ветер.
Для этой цели служит компрессор. В нем работают насосы, которые накачивают воздух в
железный бак. Они накачивают его с такой силой, что воздух сжимается, как
джинн, закупоренный в сосуде. Сжатый воздух способен выдувать воду с больших
глубин. Делается это с помощью эрлифтов.
Лифт — это подъемник. «Эр», или «аэр», — это воздух.
Значит, эрлифт — воздушный
подъемник.
Совсем нетрудно сделать эрлифт, хотя и совсем
маленький. Возьмите бутылку из-под молока. Поставьте ее в раковину. Наполните
бутылку водой, но не доверху. А теперь всуньте в бутылку трубочку или
макаронину и подуйте в нее. Вода в бутылке забурлит, вздуется и польется через
край. Примерно так работает и эрлифт. В нем одна труба — тонкая — вставлена в
другую. Обе они опущены в воду. В тонкую трубу из компрессора подается сжатый
воздух. Он вырывается из тонкой трубы в толстую и выдавливает отсюда воду так
же, как выдувается вода из бутылки.
И все-таки самая удивительная водоподъемная машина придумана не
людьми. Ее придумала природа.
Взгляните на дерево. Древесный ствол — необыкновенный насос. Он работает
бесшумно, без копоти и пыли, поднимая подземную воду к самым высоким своим ветвям.
Гигантские деревья достигают стометровой
высоты. Значит, они поднимают воду на сто метров!
Испытайте свои силы, попробуйте придумать
такой насос.
Прежде придется хорошенько выяснить, как
устроено дерево. И теперешние насосы надо будет изучить обстоятельно.
Вот бы построить бесшумный и мощный насос!
Если с такой задачей справилась природа, то нам стоит у нее поучиться, выведать
ее секреты.
Водоподъемные машины нам очень нужны.
Шахту заливает подземная вода. Как быть?
Установить насосы и выбросить воду на поверхность!
В строительном котловане скопилось после
дождей целое озеро. Не беда! Насосы опустят свои шланги-хоботы в залитый
котлован и начнут наперебой выхлебывать воду. Словно стадо слонов на водопое.
Невелик насос, а ненасытен: не успокоится, пока всю воду не высосет.
Нужна нам чистая подземная вода? Пробурили
скважину, поставили эрлифт: пожалуйста, бьет из земли искусственный родник!
У нас в груди работает сердце. Оно качает без
устали кровь, проталкивает ее по каналам сосудов, по крупным артериям и венам,
по малюсеньким, как волоски, сосудикам-капиллярам.
Сердце — насос жизни.
А в городе постоянно работают водяные
насосы. Они выкачивают воду из земли или речек и подают ее в дома, на заводы и
фабрики.
Сеть водопроводов, словно
кровеносная система, опутывает весь город. Насосы, как тысячи сердец, работают
день и ночь, давая людям, животным, растениям и машинам воду.
|