Není tolik věcí, které mohou fungovat samostatně, bez vnějšího zdroje energie, a Volavčina fontána mezi nimi zaujímá zvláštní místo. Jeho hlavní výhodou je, že funguje díky přírodním zákonům přírody, bez vynaložení vnější energie.
Ve skutečnosti není všechno tak úplně ono – nejedná se o perpetum mobile a už vůbec ne o zdroj volné energie. Taková fontána potřebuje pravidelné „dobíjení“ – v závislosti na designu může být vyžadováno každých 15-50 minut. V zásadě se jedná o jednoduchý postup, který bude vyžadovat, aby osoba prohodila několik nádob. Právě nezávislá tvorba dělá Heronovu fontánu zajímavou, o jejíž nezávislé produkci budeme hovořit v tomto článku. Spolu s webem Dream House pochopíme jeho design, prostudujeme si princip fungování a odpovíme na otázku, jak vyrobit tento zázrak vlastníma rukama?
Jak udělat fotografii Volavky fontány
Volavčí fontána: jak to funguje
Použijeme-li chytré termíny, provoz fontány Volavka je založen na principu hydropneumatiky – práci na tlačení vody vzhůru v proudu vykonává vzduch a samotná kapalina. To se přirozeně neobejde bez gravitace, díky které se ve fontánovém systému vytvoří potřebný tlak. Tato fontána se skládá minimálně ze tří nádob.
- Miska. Říkejme tomu výchozí bod – start, od kterého kapalina začíná svůj pohyb v systému Volavky. Jedná se o obyčejnou otevřenou nádobu vyrobenou jako miska nebo talíř. Z ní proudí voda tenkou trubičkou do prázdné nádoby umístěné na samém dně fontány.
- Spodní prázdná nádoba. Slouží ke dvěma účelům. Voda proudící z mísy nejprve stlačí vzduch v ní obsažený a tím vytvoří tlak nutný k vytlačení vody proudem vzhůru. A za druhé se v něm shromažďuje voda, která vytváří tento tlak (tedy voda, která stéká dolů). Zde zůstává až do dalšího dobití fontány.
- Horní nádoba – po nabití obsahuje vodu. Právě tato kapalina je vytlačována ven v podobě tenkého pramínku vody. Vytlačuje se díky stlačenému vzduchu – tlaku vzniklému ve spodní baňce. Tento vzduch vstupuje do horní baňky tenkou trubicí a vytlačuje odtud kapalinu, která vylévající se jako fontána znovu vstupuje do misky, odkud opět proudí do spodní baňky.
Fountain of Heron: princip fungování
Jak jste pochopili, taková fontána bude fungovat, dokud se kapalina v horní nádobě nespotřebuje – po kterém je nutné dobití, díky čemuž tento systém nemá nic společného s perpetuum mobile nebo nekonečným zdrojem energie. Dobíjení Heronovy fontány je poměrně jednoduché – místo prázdného kontejneru instalovaného nahoře je nainstalována plná baňka (ta, která byla spodní), která se zase umístí místo plné nádoby. Po dobití bude třeba fontánu spustit – do horní misky budete muset přidat trochu vody.
Jak vidíte, vše je docela jednoduché a ani princip výroby Heronovy fontány vlastníma rukama není výjimkou. Ve své základní verzi je sestaven z plastových lahví a průhledných trubek – samozřejmě budete potřebovat misku, montážní konstrukci a různé drobnosti, se kterými se budeme zabývat, když studujeme otázku, jak vyrobit fontánu Volavka s vlastní ruce?
Jak vyrobit Heronovu fontánu: prvky sestavy
Princip fungování fontány Volavka je tedy jasný, nyní zbývá pochopit složitosti a možnosti její montáže. Existuje několik různých provedení.
- Vnitřní fontána Volavka. Výhoda takové fontány spočívá ve dvou věcech: za prvé je velmi skladná a za druhé je sestavena tak, aby se voda nedostala do kontaktu s okolním vzduchem. Nestříká a veškerá akce se odehrává v jednom průhledném těle, rozděleném do sekcí, které jsou navzájem propojeny trubičkami. Další důležitou výhodou takového fontánového systému je navíc jednoduché dobíjení – stačí instalaci převrátit jako přesýpací hodiny, počkat, až se voda nalije do požadované nádoby, a vrátit ji zpět. Jakmile to uděláte, fontána začne znovu fungovat. Výrobně se jedná o velmi složitou konstrukci – lze sestavit, ale předtím je vhodné procvičit si na zjednodušené verzi. Zároveň pochopíte princip fungování – to vám dá příležitost k vlastnímu návrhu.
V principu se jedná o celý systém Volavčí fontány. Jediné, co je zde potřeba dodat, je upřesnit pár detailů. Za prvé, celý systém musí mít mimořádnou těsnost – mělo by být jen několik otevřených míst (odtok z mísy a trysky fontány). No, a za druhé, výška trysky této fontány přímo závisí na vzdálenosti mezi horní a spodní nádobou – toto celé si budete muset upravit sami podle svého uvážení.
Jak vyrobit Heronovu fontánu: co lze zlepšit
Říká se, že neexistuje žádná hranice dokonalosti a téměř cokoli lze modernizovat do nekonečna – není to tak úplně pravda, ale přesto je možnost vylepšení jakéhokoli produktu téměř vždy k dispozici. Volavčí fontána v tomto ohledu není výjimkou – lze v ní zmodernizovat mnoho věcí.
- Úplně první věcí je zvýšit průtok vody. Již jsme si řekli výše, že záleží na vzdálenosti mezi horní a dolní nádobou – sami chápete, že tuto vzdálenost nemusí být možné zvětšit do nekonečna (nebo alespoň do nezbytného okamžiku). Je zde jeden trik – pokud správně spárujete dva takové systémy nádob a trubek, pak se výška trysky minimálně zdvojnásobí. Obecně platí, že budete potřebovat ne jednu, ale dvě lahve plné vody a dvě stejně prázdné, spojené k sobě trubičkami v sérii – plnou, prázdnou, pak zase plnou a zase prázdnou. Plné plechovky nahoře, prázdné plechovky dole – to nejde jinak.
Fotografie Jak funguje fontána Volavka
Obecně platí, že navzdory skutečnosti, že obecně je Heronova fontána velmi promyšleným produktem, stále existuje prostor pro její vylepšení a zdá se, že tomuto místu se meze nekladou. Na závěr tématu zbývá dodat, že podle výše popsaného principu je možné vyrobit poměrně velké množství různých systémů, od malých experimentálních modelů fontán až po obrovské pracovní modely. U poslední jmenované ale nastává problém s dobíjením, který se bez pumpy či jiných důmyslných moderních zařízení řeší velmi, velmi obtížně.
Všechny moderní fontány jsou instalovány s čerpacím zařízením. Nebo ne všechny? Samozřejmě ne, protože existuje několik způsobů, jak zajistit, aby voda tekla a dokonce i tryskala bez jednotek nucené akce. Tyto metody lze využít i při stavbě Volavčiny venkovské fontány z lahví, která bude fungovat bez čerpadla.
Pokud je výška konstrukce velká, můžete získat dobrý tlak
Jak zajistit, aby voda proudila bez vnějšího rušení
Pokud jste navštěvovali školní hodiny fyziky, měli byste si být již vědomi toho, jaká síla usnadňuje, aby se něco pohnulo. Samozřejmě mluvíme o gravitaci nebo jinými slovy o gravitační síle.
Pro její aktivaci je třeba věc zvednout do určité výšky a uvolnit. Totéž se děje s vodou. Pokud se nádrž s ním zvedne nad zem a otevře se zátka, tak za chvíli vyteče.
Gravitace bude původní motor, který spustí naši fontánu.
- Nyní připojíme trubku k naší hypotetické nádobě, která půjde dolů – tam nasměrujeme vodu přísně do určitého bodu.
- Pokud je tato trubka dole ohnutá směrem nahoru, pak z ní začne tlakem vylétávat voda. Zde je v zásadě nejjednodušší struktura fontány.
- Čím výše nádrž na vodu stoupá a čím širší je průměr potrubí, tím silnější bude tlak. Tlak je v tomto případě vyjádřen výškou vodního sloupce.
Podobným způsobem můžete uspořádat fontánu pro vaši daču, pokud existuje nějaký zdroj, ze kterého bude hlavní nádoba neustále doplňována.
Můžete například použít stream. V tomto případě byste se kromě zásobování měli starat také o odvodnění.
Vzhledem k tomu, že potoky se zdaleka nevyskytují v každé oblasti a ani rysy reliéfu nemusí odpovídat, nemá cenu uvažovat o podobném způsobu uspořádání fontány.
K naplnění nádrže ale můžete použít i jiné zdroje – stejný letní vodovod. Někde daleko se do ní však čerpá voda i čerpací technikou.
Jak tedy vyrobit neustále běžící fontánu bez čerpadla? K tomu samotná gravitace nestačí. Řešení problému spočívá v jeho společném působení s tlakem. Podle tohoto principu funguje prastará fontána Volavka.
Volavčí fontána – recirkulační systém bez elektřiny
Heron Alexandrijský byl řecký mechanik a matematik, který žil v druhé polovině XNUMX. století našeho letopočtu. Tento vědec je postaven na roveň nejskvělejším vynálezcům lidstva v celé jeho historii.
Mezi vynálezy inženýra patří: první automatické dveře, samonabíjecí kuše, parní turbína, první počítadlo kilometrů a mnoho, mnoho dalšího.
Tento vynálezce byl známý vytvořením mnoha zařízení, která pracují s vodou. Patří k nim i známá fontána bez čerpadla.
Schéma a princip fungování Volačkové fontány
Klasická fontána Volavka se skládá ze tří nádob spojených v určitém pořadí trubkami. Níže je schéma interakce těchto cév.
První nádoba (č. 1) může být otevřená – často se tak vyrábí.
Trubička z ní vede do hermeticky uzavřené nádoby (č. 2). Sahá téměř až na dno.
Další trubice pochází z víka této nádoby. Neměl by se dotýkat vody, proto je zkrácen. Trubice sahá do další uzavřené nádoby (č. 3) a končí přesně pod zátkou.
Další trubice také prakticky dosahuje na dno třetí nádoby. Jeho druhý konec jde ven a je to potrubí, ze kterého bude proudit proud.
Vše funguje podle následujícího principu:
- Třetí nádoba (druhá hermeticky uzavřená baňka nebo č. 3) musí být zcela naplněna vodou. To lze provést předem, před utěsněním.
- Poté se do otevřené nádoby (č. 1) nalije trochu vody.
- Tato voda začne proudit do první uzavřené láhve (č. 2), čímž vznikne uzavřený okruh.
- Voda teče dolů vlivem gravitace. To způsobí zvýšení tlaku vzduchu v nádobě, který se přes řetěz přenese do třetí nádoby (č. 3) a vytlačí z ní vodu. Tím se vyprázdní a do uzavřené baňky číslo jedna (č. 2) nateče voda.
Je snadné pochopit, že jakmile dojde voda v poslední nádobě, fontána přestane fungovat. To je důležitá chyba slavného vědce, která mu neumožňuje vytvořit věčné zařízení.
Ale problém lze vyřešit. Aby bylo možné získat vylepšenou fontánu Volavka, je třeba návrh, kupodivu, zjednodušit.
Zbavíme se třetí nádoby, která je ve skutečnosti zcela zbytečná. Okruh se bude skládat z jedné uzavřené a jedné otevřené nádoby a dvou kusů trubic různých průměrů.
Pro udržení stabilního tlaku v systému je nutné, aby odtoková trubka měla o něco větší průměr než výstup, kterým bude proudit proud.
Nádoby jsou tedy spojeny trubkami. Po té krátké, která nedosáhne k vodě, bude voda stékat z misky dolů. Po dlouhém, sahajícím téměř ke dnu, bude kapalina stoupat zpět a opět doplní hladinu vody v misce. V důsledku toho je řetězec zcela uzavřen.
Chcete-li spustit Heronovu věčnou fontánu, nalijte do láhve vodu, aby byla dlouhá trubice zcela zakryta. Poté do misky nalijeme trochu vody a zařízení začne pracovat.
Pokud se nic nestane, musí být vzduchový uzávěr ze systému odstraněn. K tomu můžete nasát vzduch z výstupní trubky fontány.
Volavčí fontánu ze dvou lahví lze sestavit jako první test, než se pokusíte postavit něco vážnějšího.
Vše je extrémně jednoduché. Je dokonce navrženo vyrobit perpetum mobile na tomto principu. K tomu je podél proudu vody umístěna turbína, která je poháněna kapalinou.
Ve skutečnosti lze schéma dále zjednodušit. Na fotografii je perpetum mobile, který vynalezl Robert Boyle.
Nádoba ve tvaru kužele na základně je připojena k hadici. Pokud v něm vytvoříte tlakový rozdíl odsáváním vzduchu stejným způsobem, jako to dělají řidiči při vypouštění benzínu z nádrže auta, začne voda v nádobě stoupat nad jeho hladinu. Uzavřený je také okruh a fontána poběží neomezeně dlouho.
Video: princip fungování fontány na pozemku programu Galileo
Závěr
Dnes získané znalosti lze použít při vytváření poměrně velkých fontán pro letní sídlo, protože princip fungování se nebude lišit.
