Насос Гемфри — это один из тех «легендарных» насосов, которые вспоминают попаданцы.
Якобы им можно не только воду качать, но и построить, к примеру, двигатель для корабля, в котором насос будет работать водометом.
Ну да, построить можно. Но… давайте разберем его подробнее…
Главная идея этого насоса — отсутствие движущихся деталей. Ну, почти отсутствие, клапана необходимы. Энергию дает сжигаемый газ (можно угольную пыль в некоторых случаях).
Тут мы видим две камеры, в камере А происходит сжигание газа (у нее сверху впускной и выпускной клапаны), а в камере В находится всасывающий водяной клапан.
При сгорании газовой смеси в верхней камере столб воды в трубе получает импульс от расширившихся газов в сторону верхнего резервуара.
При этом в камере А создается разрежение, потому что вода некоторое время продолжает двигаться. В этот момент впускной клапан засасывает воду в камеру В и открывается клапан сверху для впуска воздуха для продувки.
Столб воды начинает делать обратное движение и отработавшие газы вместе с воздухом для продувки выталкиваются вверх, вода доходит до выпускного клапана и закрывает его. Часть воздуха остается в верхней части в сжатом состоянии и этот воздух толкает воду опять в сторону верхнего резервуара. Опять возникает разрежение, которое используется уже не для засасывания воды, а для засасывания смеси воздуха и газа.
Теперь нужно подождать, пока вода опять начнет сжимать уже газовоздушную смесь и при максимальном сжатии — поджечь ее. Все пойдет опять.
Как видите — насос имеет четыре такта, почти как ДВС, только вместо поршня — вода.
Если правильно подобрать расположения клапанов, то вода сама будет их открывать-закрывать и все будет работать без вмешательства.
Но при запуске такого насоса все получается сложнее — нужно раскачать столб воды и это делается сжатым воздухом, который быстро впускается через открываемый от руки выпускной клапан.
Сложного ничего, но посмотрим на плюсы и минусы такого насоса.
Плюсы:
1. Насос позволяет прокачивать просто гигантские объемы воды, там счет идет на десятки кубометров.
2. Насос очень прост, ломаться нечему, может работать десятилетиями.
3. Можно использовать газ от газогенератора, тут нет никакого осмоления или закоксовывания.
Минусы:
1. Компрессия задается высотой столба воды. А ограничения на высоту столба тоже присутствуют, она не может быть слишком большой. Как следствие — низкая компрессия и низкое КПД. Тут требуются точные расчеты и много экспериментов чтобы это КПД было заметно.
2. Насос подает давление не постоянно, а импульсами, при этом импульсы раскачивают давление туда-сюда. Тут даже фонтан не запитать от такого насоса, нужно еще промежуточный бак.
3. Давление у такого насоса невелико. Потому что компрессия невелика. То есть — он может подавать воду на сравнительно небольшую высоту.
4. Для такого движка требуется газ. Или, возможно, другое мелкодисперсное топливо, дрова тут не покатят, это не паровик. Где будет брать газ попаданец — бог весть. Напоминаю — газогенератор это отдельная и очень непростая технология (я про баллонное оборудование и не заикаюсь). А подача угольной пыли — та еще задача, она ведь должна вспыхнуть до того, как упадет в воду, и я слабо представляю, какие технические ухищрения нужно изобрести, чтобы оно вообще заработало. То есть в энциклопедии указано, что можно построить насос на угле, но ни одной схемы не представлено, все газовые. Я подозреваю, что ни одного промышленного насоса Гемфри на угле не существует.
Кроме того — если топить такой насос угольной пылью, то все продукты горения останутся в воде. Поэтому для прокачивания технологических жидкостей — это не решение, жидкость будет «грязной».
Видно, что такой насос — отличное решение для подъема воды в оросительный канал. И… все.
Можно ли поставить такой насос на корабль?
Да, можно, но не такой (с накопительным баком), а самый примитивный, где вспышка газа выталкивает воду за один такт.
Но толку от него не будет — степень сжатия у него настолько мала, что КПД паровоза будет голубой мечтой. Если кто думает, что это мелочи, то напоминаю, что от степени сжатия зависит также и мощность. И еще рекомендую вспомнить, что на корабле нужно будет где-то приткнуть еще и газогенератор…
P.S. Почему-то в русской википедии нет статьи о насосе Гемфри.
Для поднятия на большую высоту поставить каскад насосов. Если приспичит — можно и на топливо разориться.
Топливо. Газогенератор на автомобиль — да, очень сложно, ибо либо легированные стали, либо керамика, либо и то, и другое. Но стационарный на каменном угле мне кажется более реальным. И неравномерности расхода нет, на что пеняли мобильной установке. Работает себе и работает.
Вопрос — насколько сложно в такой установке получить синтез-газ в достаточном количестве простой паровой конверсией: C + H2O → CO + H2. Если уголь есть, отчего бы и нет? Вопрос без подвоха, я действительно не знаю, насколько это реализуемо.
А если в трубу, ведущую в верхний резервуар, вставить поршень, то можно и крутить чего-нибудь, а не только воду качать.
Да, каскад можно. И это укладывается в единственное предназначение насоса Гемфри — оросительные системы.
И поршень не вставить, тут весь смысл в водяном поршне.
А если есть технологии, чтобы этот поршень все-таки сделать (и газогенератор), то с насосом Гемфри возиться незачем, можно сразу паровик строить.
Ну почему же «единственное»…
Предположим, попаданец оказался рядом с выходом горючего газа, а удобной гидроэнергии рядом нет… Вполне можно насос вмастрячить, и от него уже крутить чегой-нить. Такие места даже в реале есть :).
Данный насос убирает проблему точной обработки, а энергию можно снимать как обычную гидро. КПД хренов, но и делается топором и бетоном. А низкая компрессия позволяет зажигание вообще внешним сделать.
Да, такое может быть. Но все равно — получится только насос для поднятия большого количества воды.
И, кстати, в описанном четырехтактном насосе КПД не настолько низкое, столб воды при движении дает вменяемое сжатие (но не как у ДВС все-таки).
Более того, можно подумать над компрессией гидроударом — а это уже десятки атмосфер.
А это уже компрессия как в двигателе Дизеля. Достатоный нагрев воздуха, чтоб при впрыске солярке в конце такта сжатия она загорелась произойдёт? Или вода охладит?
То есть при впрыске солярки. Очепятка.
А ничего, что это и есть ДВС? Только очень специфической конструкции и назначения, сращенный в одно неразделимое целое с насосом.
А что мешает подать газ в топку паровой машины, или в турбовальный двигатель?
Синтез-газ получить можно. Справится ли попаданец? Вот в чём вопрос. Причём, генератор тоже надо питать топливом. И какой водяной столб Вы будет раскачивать на судне, если воду сразу выбросить с сопло? Бак там не просто так, это часть двигателя, используемая вместо маховика, это всё таки ДВС, если маховик убрать, не заменяя, то он не будет работать.
Я имею в виду не водяной поршень в центре насоса (камерах А-В), а вставить его в вертикальную трубу, ведущую в верхний резервуар — пусть вверх вниз болтается, коленвал крутит.
Согласен, если можно сделать поршень — нужно делать паровик.
И ещё — не вижу проблемы сделать аналогичную хрень на угле или даже дровах.
На угле и дровах он работать не будет. Это ДВС и работать он может только на газе, тумане, или пыли. Крупные же куски топлива не получится ни так закинуть в цилиндр, чтоб не сбросить при этом давление, ни достаточно быстро сжечь.
И более того — вполне можно сделать паровик с гидрозатвором вместо поршня. Бетонный. Высокого давления. О как!
И если этот девайс использовать как водомёт с паровым приводом — мы избавляемся и от поршня и от вала с винтом. Интересно может получится.
Неинтересно получится. Будет жрать три куба дров в час и давать мощность в половину киловатта.
С чего бы вдруг? Будет стандартная мощность паровика. Котёл-то отдельный и внешний. В камеру насоса подаётся уже пар.
В камеру подается уже пар и его использование в ней будет ничтожно.
Близко к тому, чтобы просто выпускать пар в воду.
С чегой-та? Давление пара перегоняется в давление воды, а это совсем другой импульс. Если потом ещё разменять давление воды на объём — совсем хорошо будет.
А нафига он там нужен?
В смысле, ограничений по давлению — нет. Хоть сотню атмосфер накачивай.
Кстати, а что, если сделать водно-реактивный двигатель? Пузырь горючего газа с окислителем задувается в трубу и поджигается. Вся труба под водой. Пых и вода из трубы вылетает, далее труба вновь заполняется забортной и мы готовы повторить цикл. Сейчас такое нафиг не надо, но в древности колхозить винт или даже колесо, чтобы грести… возможно, такая штукенция будет проще.
Примерно это и обсуждается выше. Нужна компрессия. Причём ТНВД мало — надо и воздух сжать. Так что гидроудар или внешний пар вместо ДВС.
При каком давлении поджигать будете? Соответственно объём топлива и окислителя. Думаете паропульсиры просто так все с топками под котлами?
А, еще… водно-реактивная авиация. Сейчас есть такая игрушка, но ведь можно же запускать вполне приличный летательный аппарат на шланге. Вес насоса не роляет, он на лодке-корабле, хоть гребцами крути ручку. В воздухе только груз, шланг, сопла. А наблюдатель на стометровой высоте весьма пользителен в бою. Еще оттуда можно из пулемета по врагу полупить, а то и вообще огнесмесью двинуть. Относительно мелкая «черепаха», с которой взлетает хрень и начинает поливать твои триеры огнем как из шланга. Хотя, почему «как»?
Угу, конная авиация… Шланг высокого давления, длиной в сотни метров… Хорошая трава.
А над этим всем летают планеры и сбрасывают торпеды Бреннана.
Судя по тех информации о Jetlev давления в шланге не мегабольшие — порядка 5 атм, шланг толщиной 10 см. Хотя конечно мощность запитывающего движка — до 200 лс и только 10 м высоты(хотя это только изза ограничений безопасности, в несколько раз увеличить элементарно) 🙁
С огнеметной смесью штука слишком опасная для тебя самого. Я думаю, надо распылять отходы из гальюна — один пролет и враг деморализован.
Давление водяного столба на 100 метров уже само по себе 10 атмосфер даст.
И? В водопроводе с хорошим напором из крана идет 5-7 атм.
Шланг на 10-15 попаданцу посилен, хоть и не тривиален(в котле проблема что он должен во-первых держать давление при заметно высоких температурах, когда прочность металла начинает быстро падать, во вторых обеспечивать большую площадь теплоотдачи, в третьих делать это долго — тут ничего из этого нет)
Затык в высокой мощности мотора, хотя если сварганить бак Примова http://vpl54.narod.ru/UT_nasosy.html из заклепанной пушки…
Мне идея нравится, особенно в огнеметном варианте и с раскраской под дракона 🙂
У Вас тоже эта трава есть? 🙂
Попаданческая технология… с шлангом на десятки атмосфер и сечения в дециметр минимум… Поднимаем синтез серьёзных пластиков (даже качественной резины, вероятно, будет недостаточно), и стальной оплётки… Йа-йа, натюрлихь!
Вы заразились от краза давлениебоязнью? А ведь когда то предлагали гнать аммиак Габером в пушечных стволах в 18 веке…
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:G3rJEdrhUWoJ:ognetushitel.com.ua/ognetushiteli/poroshkovye-ognetushiteli/view/category/virtuemart_category_id/orderby/category_name+&cd=4&hl=en&ct=clnk&gl=ru&client=firefox-a
>> Материал изготовления – брезент или синтетическая ткань. … Минимальное давление, которое должны выдерживать [пожарные рукава] – 1 МПа (10 атмосфер).
Тут — http://e-science.ru/forum/index.php?showtopic=44746 для брезентового 40 см насчитали предельное давление 40 атм, но конечно для шланга с мягкими стенками между предельной и реальной большая разница.
Гм… да, некоторые вещи, которые считал очевидными — многим совсем неочевидны…
1) Где попаданец возьмёт «синтетическую ткань» или даже брезент современного качества?
2) Даже на современном брезенте так летать — сон разума. Не, гидроджет сильно извратившись сделать можно… но предлагается ж не поднятие тушки на несколько метров, а о разведывательный или хуже того — боевой аппарат! Сотни метров гибкого шланга сечением в десятки дециметров, и на давление от 15-20 атм. минимум. Про вес самого шланга пока помолчим…
А теперь реализуйте это на лучшем из доступного попаданцу — парусине. 🙂
(поскольку если доступно что-то лучшее — то такие извращения уже точно не нужны)
СотнИ метров и 20 атм минимум это уже ваши измышления. Десятки дециметров это вообще круто. Даже если дециметры заменить на сантиметры это еще одно измышление — гидроджет обходится одним дециметром.
Я писал только о том что 10 метров гидроджета можно улучшить в разы и даже 2:5080/205 писал о одной сотне метров.
Штука извращенчески вундервафельная, не спорю, исключительно психологическая, но дико эффектная.
>> 1) Где попаданец возьмёт «синтетическую ткань» или даже брезент современного качества?
У вас есть данные что современный брезент качественно превосходит продукт из прошлого и простое удвоение-утроение толщины никак не поможет?
— Измышления? Для упомянутой высоты в 100м — шланга потребуется соответственно отклонению от вертикали. Тут вроде к соседним судам бомбить летать собирались? Так что сотнИ, сотнИ.
— 1 дм3? для гидроджета, на высоте в 5-10м — возможно. При одной голой тушке пилота, копеечной высоте (вес шланга) и давлении, доступном с современными материалами. Добавляем эти 3 множителя — и что в итоге? Боюсь, что десятков маловато окажется.
— Данных по прочности парусины по сравнению с брезентом пожарного рукава не имею, но одни ручные швы вызывают ну очень большие сомнения.
«Не взлетит», и это очевидно.
А вот если урезаем осетра до голого «психологического эффекту» — причём не военного… то да, гидроджет на голую тушку с высотой полёта метров в 5-10 — возможно, реализуем и на парусине. Но речь была немножко не об этом :).
>> При одной голой тушке пилота, копеечной высоте (вес шланга) и
А нам кроме тушки ничего и не надо, фаненый щиток с намалеваной мордой дракона и второй тонкий шланг для огнемета. Если подожгли своих то тут же тушим полетными движками Ж)
>> давлении, доступном с современными материалами.
Про «невероятные» давления в гидроджете я уже писал.
>> одни ручные швы вызывают ну очень большие сомнения
Если не ошибаюсь, в средневековье паруса шили из лоскутов, с учетом концентрации усилия у углов там нагрузки на швы сравнимые.
А мне вот интересно, почему сейчас такие гидросамолеты не строят, а все ограничивается высотой в районе 10-12 метров и весом одного человека?
Что, недоросли еще современные технологии или как? 😀
>> сейчас такие гидросамолеты не строят, а все ограничивается высотой в районе 10-12 метров и весом одного человека
Потому что при наличии дешевых движков с вертолетом/самолетом в серьезных делах конкурировать не может, а для развлечения скучающих бездельников 10 метров достаточно, а выше бездельник убиться может?
Полеты на сотни метров на таком малореальны, а вот попаданческий 30 метровый огнедышащий дракон — вполне. И выглядеть он будет один в один как восточные драконы, что наводит на размышления 🙂
Я бы попробовал модернизировать таким образом воздушный шар, для обороны крепости. Водяной шланг поставляет рабочее тело для перемещения/тушения своих, огнеметной смесью греем воздух в баллоне и врагов. Требования к мощности резко снижаются. Заодно решаем проблему с импульсным характером струи из бака — шар может и подождать пока бак перезарядят. Один шар, два брезентовых рукава, телега с заклепанной пушкой, газогенератором и водой — усе.
Хи-хи… огнесмесь тоже по парусиновому рукаву подаём? Или завод СК строим?
Я вот ещё не пойму — имея шланги и насосы высокого давления — классические огнемёты делать религия не позволяет? На кой хрен там гидроджет (гм…) или воздушный шар (реально — для наблюдения)?
Если наземную установку можно делать без гибких элементов и ограничений по весу, поднимая давление на порядок на том же уровне технологий?
>> классические огнемёты делать религия не позволяет
Можно, но так красивее 🙂
Уточню. шланг диаметром 10 см, длинной 100 метров наполненный водой?
10 см столб воды в шланге весит 785 грамм…
1 метр 7,85 кг.
100 метров 785 кг.
это малость солиднее чем тушка пилота по весу???
Это немного поднимает требования к летательному аппарату, нет?
Раз вес в 10 раз вырос то и мощность надо поднимать, а следовательно и поток воды по трубе делать быстрее или трубу толще…
vashu1, при всем уважении но ты похоже малость просчитался…
Все верно, именно вес шланга дает главное ограничение. Но на сотню я не подписывался.
>> Я писал только о том что 10 метров гидроджета можно улучшить в разы
20-30 метров. Пилот с установкой — 100 кило, еще 76 кило десяти метров шланга, те 180-200 — и там есть запас мощности на маневрирование. До 20 метров я думаю только на этом запасе можно дотянуть, ну а до 30 метров еще 76 кило — форсировать на треть тоже реально.
Ну и схема с воздушным шаром 🙂
Десять больше. Чем выше взлетаешь, тем большее давление в шланге должен преодолевать насос, а его ещё должно хватить на работу сопел. Так что выше некоторой высоты если насос с ней справляется, то взлетать и садиться от такого насоса без приличного регулятора — не риск, а самоубийство. А если ещё учесть качество попаданческих сопел, то высота эта меньше: сейчас переборщивший с насосом и не поставивший регулятор пилот может быть убит только перегрузкой, а попаданца убьют осколки.
И кстати, ставим вторую камеру сгорания, мудрим с клапанами — и проблема компрессии решена даже без гидроудара. Мне определённо нравится гидравлика вместо поршня — вполне попаданческие стационарные и даже судовые силовые установки. Железный ДВС — для слабых духом; только бетон, только хардкор! :).
Глупости (если только рядом нет тающего ледника). Чтобы эта штуковина работала, сначала каким-то образом придётся наполнить напорный резервуар «гигантским количеством» этой самой воды. Вёдрами таскать будете?
Глупости (если только рядом нет тающего ледника). Чтобы эта штуковина работала, сначала каким-то образом придётся наполнить напорный резервуар «гигантским количеством» этой самой воды. Вёдрами таскать будете?
Угу. А британцы глупые не знали, что им нужен ледник и построили в начале 20го века насосную станцию недалеко от Лондона из четырех «глупых» по мнению некоего роджера насосов производительностью в полмиллиона с гаком кубометров в день. Дебилы были, наверное.
И австралийцы в Кобдогле использовавшие полвека насосную станцию с насосами Генри тоже были дебилы, а сейчас в музее этот насос регулярно запускают тоже дебилы, у которых на континенте тоже нет ледников. Да.
А скорее всего наоборот, это просто роджер дебил.
Интересно. Гибрид паропульсира с двигателем внутреннего сгорания. А газ сжимается? А цикл Дизеля в нём возможен?
Не. Торпедоносец Бернада со шлангом от такого насоса — это только историков с ума сводить, которые потом этот бой «раскопают». Делайте уж сразу пнемвопараприробаллистические пушки. Нневмоорудие, но баллон заполняется не воздухом, а гремучим газом, выделяемым путём электролитического разложения воды. Зарядили орудие, залили воду в баллон, начали её разлагать так, чтоб и водород, и кислород начали скапливаться в баллоне, вода начала вытекать, запираем клапан и продолжаем разлагать воду, давление растёт за счёт выделения газа прямо в баллоне, потом открываем боевой клапан и одновременно подрываем газ искрой, получается много горячего пара, давление растёт ещё больше, пар выходит через боевой клапан, толкая снаряд. Ударная волна будет. Только попасть надо в странный технологический мир без своего огнестрела, но не уступающий нашему двадцатому веку.
То есть пнемвопаропиробаллистические. Три в одном: заранее сжатый газ, пар и сжигание метательного заряда. То есть орудие и пневматическое, и пиробаллистическое (огнестрельное) и паровое.
Пнемвопарапиробаллистические. Очепятка.
Пневмоорудие. Очепятка.
Вариант для цикла Стирлинга
https://en.wikipedia.org/wiki/Fluidyne_engine
http://web.ornl.gov/~webworks/cppr/y2001/rpt/27113.pdf
http://www.iedu.com/Solar/Engines/Fluidyne/
И еще пара забавных извращений
https://en.wikipedia.org/wiki/Thermoacoustic_heat_engine
http://sci-hub.io/10.1007/s12541-014-0422-x
https://www.scribd.com/document/147785416/Experimental-Investigations-on-a-Standing-Wave-Thermoacoustic-Engine#page=52
http://www.enu.kz/repository/2010/AIAA-2010-3066.pdf
http://www.thermofluidics.co.uk/technology/nifte-pump/
https://www.youtube.com/watch?v=plkCA5EAoGI
Для попаданца может быть интересна Sondhauss tube, буддисты и прочие любители загадочного воя оценят…
Опять же, звуки из водопроводных труб объяснять удобно )
Тут на ум забавное техническое решение пришло 🙂
Если НГ сравнительно дешево прокачивает гигантские объемы воды, то дополняем его подземной тромпой и получаем стабильный поток воздуха для разных нужд. Т.к. вода возвращается в тот же самый источник, то получаем полностью замкнутый цикл.
Так же для водоснабжения делаем отвод для гидротарана, который гонит воду в водонапорную башню.
Вполне рабочее решение для равнинных водоёмов, где приток воды идет из донных родников или талых вод 🙂
Appropriate Technology Technology with a Human Face by P. D. Dunn
p115
Since 1969 at Reading we have been developing a smaller version of the Humphrey pump for use in developing countries.
the performance of the latest, a six inch diameter cylinder pump, is as follows:
head horizontal pipe output fuel efficiency (net)
6.5m 25m 6 l/s methane 10 per cent
6 литров на 6.5 метров = 400 Вт
даже с весом в полтонны это 1 лс на тонну, уже удельная мощность паровика низкого давления с КПД в 2-3 раза лучше и без требований по точности
—
в книге есть еще интересные вещи, вроде станков/сх машин/самодельных бетонных барж
+ Field Guide to Appropriate Technology by Barrett Hazeltine, Christopher Bull
Водомет не эффективен для медленного судна, а турбина для отбора мощности и винт это дополнительный гемморой.
Study of a vibrating propulsion system for marine vessels 10.1016/j.ijnaoe.2016.09.011
движение судна за счет вибрации — рассматриваются режимы до 20 узлов, КПД до 39 процентов(4.36 m/s).
Ставим насосы на аутриггеры — они за счет вибрации и ассиметричной формы создают тягу. Устройство проще некуда и КПД до 0.4*0.2 = 8 процентов — лучше чем у первых паровиков.
Линейный ДВС https://habr.com/ru/company/macloud/blog/563164/
//Ставим насосы на аутриггеры — они за счет вибрации и ассиметричной формы создают тягу.
нам бы схемку, аль чертеж…
//движение судна за счет вибрации
мое богатое воображение пасует перед этой фразой…
https://www.youtube.com/watch?v=9NHVmOchAgI