0 просмотренных постов скрыто
Увлажнитель с дополнительным резервуаром, технические вопросы
Задача: прикрутить дополнительную ёмкость к увлажнителю воздуха, не выходя за приемлемый бюджет.
Преамбула: В хозяйстве дома есть увлажнитель воздуха, на 3 литра, работал долго и праведно, пока не задолбали наливать в него воды каждый вечер. Потом был куплен новый, побольше, поумнее, с контролем влажности, в результате чего первый освободился для моих экспериментов. Так как наливать воду в увлажнитель хоть и не каждый день, а через день все ещё муторно, то было решено изобразить что-то, что позволило бы избежать регулярной обязанности по наполнению устройства. После взгляда на стоимость увлажнителей, которые можно подключать напрямую к водопроводу было решено вспомнить физику, в частности сообщающиеся сосуды, и придумать что-то своими силами.
Для начала была отброшена после эксперимента идея просто соединить увлажнитель и резервуар шлангом.
Причина:
-резервуар увлажнителя стоит на базе негерметично, вода не выливается через край из-за того, что база имеет воздушный затвор, в котором при определенном уровне воды перекрывается поступление воздуха в ёмкость увлажнителя, а атмосферное давление перекрывает поток лишней воды. При добавлении доп резервуара на 50 литров оказалось, что он имеет недостаточно жёсткие стенки, вес воды сдавливает их и та пересиливает штатный затвор.
По размышлению было принято решение избавиться от штатного резервуара, заглушив магнитный датчик его установки, вынести затвор в небольшую отдельную ёмкость.
Но тут встаёт два вопроса:
1) Правильно ли я понимаю принцип такого затвора?
2) Есть ли ещё какие-то подводные камни, которые я мог не учесть в реализации?
Идея: добавить промежуточный резервуар (уравнитель), где будут установлены три отвода: первый соединит по низу уравнитель и основной резервуар для обеспечения притока жидкости, второй и третий уйдут от уравнителя на одной высоте. При заполнении промежуточного резервуара идущий из него в основной резервуар верхний отвод будет перекрываться жидкостью, что будет отсекать поступление новой воды, при расходе жидкости увлажнители затвор будет открываться и промежуточный резервуар заполняться заново.
из мыслей как его улучшить только то, что отвод на увлажнитель можно сделать снизу промежуточного резервуара, а высоту уровня заполнения поддерживать за счёт перевернутого U-образного изгиба этого отвода, что позволит откалибровать систему на величину деформации резервуара при оттоке жидкости. Ещё в связи с тем, что ёмкость резервуара форму вытянутого параллелепипеда, то имеет смысл размещать её боком, чтобы уменьшить высоту перепада уровня жидкости при её расходе из резервуара.
Показать полностью
1
Вопрос по перевёрнутому сосуду
Добрый день. Возник вопрос - как рассчитать давление в перевёрнутом сосуде? Считать от уровня жидкости? По какой формуле?
Как получить энергию от взаимодейстия тонущих или всплывающих тел с обтекающей их жидкостью, которая двигается в стороны, вниз или наверх?
"заранее представьте себе всплывающий промокший деревянный брусок c выдолбленной с чашей в верхней своей части. Просто всплыв даже с небольшой глубины, он поднимет некоторое небольшое количество жидкости над водой, и потом она может уйти через открывшееся сливное отверстие в этой чаше. Сколько таких чаш он подвинет в сторону или под себя через сливное отверстие, всплывая с в разы большей глубины? При этом, если чаша будет больше результатирующей между силой Архимеда и весом бруска, брусок все равно всплывёт, но просто медленнее"
Всплывая, например, с большой глубины, любое тело раздвинет над собой, сместит в сторону и потом под себя объём жидкости, во много раз превосходящий собственный. При этом собственный вес этой жидкости может быть во много раз больше, чем результатирующая веса самого тела и силы Архимеда, действующей на это тело, в результате которой оно же и всплывает.
То есть, по идее, это насколько большой объём работы совершается кубиком, если он всплывает на высоту, большую в 100 раз чем он сам, при том, что больше плотность кубика, или меньше, конечный результат будет одинаковым и он так и так все равно выспылвет, просто раньше, или позже.
И объем воды, или другой жидкости, который над ним и который он раздвинет, следовательно тоже будет в 100 раз больше, чем он сам. И каждая еденица объёма жидкости над ним к тому же ещё и находится под давлением едениц объёма жидкости над ней.
Сдвигая жидкость по сторонам,, вес которой тяжелее, чем результатирующая сила, благодаря которой кубик всплывает, кубик ещё и подвигает в сторонуот себя объёмы воды, которая не особо то и сжимаемая, туда, где есть уже и другие объёмы воды, а те, в свою очередь, двигают следующие. И все из них к так же находятся под давлением.
Не сильно верится, что при этом не происходит передача энергии, потенциальной или кинетической, от одних объёмов жидости к другим, и что её нельзя каким-то образом снять и передать дальше.
Так же само наличие жидкости над всплывающим предметом замедляет ео всплытие, и так же погружение в случае, если предмет тонет, а значит, тут тоже замешана некая энергия.
Есть даже такой термин, ПРИСОЕДИНЕННАЯ МАССА - фиктивная масса (или момент инерции), к-рая присоединяется к массе (или моменту инерции) двужущегося в жидкости тела для количеств. характеристики инерции окружающей его жидкой среды. При неустановившемся поступат. движении тела (см. Нестационарное движение)в идеальной жидкости (в отличие от установившегося движения) возникает сопротивление жидкости, пропорциональное ускорению движения тела и обусловленное увлечением среды, окружающей тело; коэф. пропорциональности и представляет собой П. м. Физ. смысл П. м. заключается в том, что если присоединить к телу, движущемуся в жидкости, дополнит. массу, равную массе жидкости, увлекаемой телом, то закон его движения в жидкости будет таким же, как в пустоте.
Взято отсюда - ПРИСОЕДИНЕННАЯ МАССА
Но если есть влияние, значит и не всё там так фиктивно?
Вот ещё интересная статья Коткина Г. Всплывающий воздушный пузырек и закон Архимеда// Квант
и это очень даже отличается от того, что мы проходили в школе.
Вот картинки оттуда, показывающие движение воды вокруг всплывающих тел
Далее цитата " Пузырек взаимодействует с движущейся, а не с неподвижной водой. По-видимому, и сила, действующая со стороны воды на пузырек, зависит от ускорения самой воды. Закон Архимеда, записанный в обычном виде , неприменим к пузырьку, движущемуся ускоренно! "
тогда если у жидкости есть ускорение, то значит есть и энергия.
Отсюда получилась следующая идея:
- ограничив область всплытия стенками сосуда и сделав отверстие для тока основного количества жидкости, можно добыть какую-то энергию за счёт перемещения масс жидкости сверху тела вниз при подёме тела и перемещения масс жидкости снизу тела вверх при опускании тела, протекающих через это отверстие.
Так же изменив форму и добавив желоба в вертикальных поверхностях, можно снять энергию с жидкости, стекающей с краёв тонущего или всплывающего тела к её центру.
Так же при обтекании тела жидкостью образуются завихрения, и они тоже несут какую-то энергию, которую тоже хотелось бы хоть как-то использовать.
Ниже представлена модель девайса, которую можно было бы опробовать.
Механизм представляет из себя ёмкость с жидкостью (1) в виде прямой вертикальной трубы (1), установленной на прочное основание (3).
Сверху труба (1) закрыта крышкой (5).
Внутри трубы (1) установлен двигающийся по направляющим (4) балласт (2).
Внутренняя поверхность трубы (1), вдоль которой двигается балласт (2), имеет форму цилиндра, и её боковая поверхность она должна быть абсолютно прямой и максимально гладкой.
Балласт (2) также имеет форму цилиндра, с одинаковыми и ровными поверхностями снизу и сверху, его боковая поверхность ровная и гладкая, и расположена параллельно и на минимальном расстоянии от внутренней поверхности трубы (1).
Общий вес балласта (2) и всего, что на нём закреплено должен быть таким, чтобы они был лишь немного тяжелее жидкости такого же объёма.
Балласт (2) подвешен на верёвке (12), перекинутой через блок (6) и проходящей через шкив двигателя (8).
С другой стороны на верёвке (12) подвешен груз (7).
Масска груза (7) такая, что если её вычесть из масы балласта (2) и всего, что на нём закреплено, то масса балласта (2) и всего, что на нём закреплено, станет чуть меньше, чем масса жидкости такого же объёма.
Внутри балласта (2) вмонтирована роторная генераторная установка (9), в виде прямой и ровной трубы, с установлеными внутри роторами для отбора энергии потока.
Сами верхняя и нижние части выполнены в форме чаши, с сильно загнутыми краями (15), в которых сделаны каналы (14) для сбора стекающей жидкости. (или выдавливаемой жидкости)
Снизу и сверху в каналах (14) на балласте установлены генераторные установки (10,11) для сбора части энергии потока истекающей жидкости, а так же вихревых потоков жидкости внутри трубы (1), идущих вдоль балласта (2).
Так же с обоих сторон балласта посередине установлены воронки (13).
Внутри балласта (2) вмонтирована роторная генераторная установка (9), в виде прямой и ровной трубы, с установлеными внутри роторами для отбора энергии потока.
Далее сам процесс , когда балласт (2) двигается вверх под воздействием веса груза (7)
доходит до своей верхней точки
и далее, опускается вниз после того, как мотор (8) поднимает груз (7) наверх и он болше не тянет балласт (2) вверх и не помогает ем всплывать.
и снова приходит в исходное положение
при этом ни больший вес груза (7), ни количество генераторных установок, ни их расположение и форма, ни диаметр трубы (9) с роторами не влияет на конечный результат. Балласт (2) так и так всплывет и потом погрузится.
То есть напрашивается вывод, что сам процесс всплытия ии погружения балласта (2) происходит за счёт давления жидкости, сила Архимеда это тоже выражение давление жидкости, а не за счёт перемещения масс или объёмов жидкости вверх или вниз.
А вот именно движение балласта (2) и приводит к перемещению масс жидкости.
При этом давление столюа жидкости постоянно и зависит лишь от глубины, на которую погружен балласт (2). То есть насколько велика или мала ни была бы результирующая всех сил, конечный результат - всплытие погружение будет одинаковым. :)
И при движении вверх, большая часть жидкости в итоге пройдёт через роторы, а потом точно так же при движении вниз.
Интересно, что Вы думаете по этому поводу?
Показать полностью
8
Гидростатическая ГЭС с большим поплавком внутри. Пока не работает
для тех, кто читал и приниал обсуждение в прошлых постах - список внесённые изменений:
- другие картинки и чуть другие буквы в описании механизма и процесса.
- поплавок таки должен быть максимально лёгким, допустим 0,1 от плотности рабочей жидкости
- можно и нужно снять энергию так же от всплытия большого лёгкого поплавка, полностью погруженного в рабочую жидкость, и дать ему это сделать выше, чем было показано в прошлых версияхе и до того, как опустится поршень. А это сразу абсолютный выигрышь в КПД, но
тогда возвращается влияние силы архимеда на поршень - FAIL
найдено - BardMaliwan
- поршень опускается с уже долитой жидкостью под поплавком, и в процессе доливается уже совсев совсем немого жидкости просто для поддержки максимальной высоты столба жидкости
- ход пружины и объём доливаемой жидкости мог быть тоже больше, как и высота всплытия поплавка или жёсткость пружины, но это всего лишь пример, чтобы удобнее было смотреть и легче считать.
...что будет, если вовнутрь сосуда, установленного на Гидрстатические весы Паскаля, поместить большой и лёгкий поплавок и закрепить его за отпадающую подставку? И потом отсоединить от подставки?
Для начала читателю нужно будет вспомнить, что такое гидростатическое давление и сила Архимеда, гидростатический парадокс Паскаля и собственно гидростатические весы Паскаля.
Если высота столба жидкости одинаковая и площадь дня сосудов одинаковая, то давление жидкости на дно сосудов будет одинаковым, даже если масса жидкости в них разная.
Если давление жидкости на пластинку Д на этих весах будет больше, чем воздействие веса груза Г через коромысло, то подставка отпадёт от сосуда и часть жидкости вытечет прежде, чем груз Г снова сможет прижать пластинку Д к нижней части сосуда С.
Далее мы напомним читателю, как примерно выглядели бочка с трубкой из опыта Паскаля.
И напомним, что давление на дно сосуда зависит лишь от высоты столба жидкости и площади дна этого сосуда и никак не зависит от формы бочки над дном или ширины той самой трубки.
Далее перейдём непосредственно к описанию механизма:
В гидростатических весах Паскаля отпадающую пружину заменим двигающимся поршнем, снизу закреплённым на жёсткой пружине.
Нижнюю чась пружины закрепим на жёстком основании, а внутри пружины через техническое отверстие в основании установим рычаг, одним своим концом соединённый с поршнем, а другим концом уходящим наружу из механизма и соединящимся где-то там либо с приводом генератора, либо с другими механизмами, чтобы снимать с нашего механизма усилие и совершать полезную работу.
Так же в верхнюю крышку механизма поместим механизмы приводов генераторов, чтобы снимать усилие от всплывающего поплавка.
Устройство механизма показано на рисунке 1.
1. - Труба, она же корпус сосуда, по которому двигается поршень.
2. - Поршень
3. - Жёсткая пружина
4. - Поплавок
5. - Крышка сосуда
6. - Основание
7. - Рычаг
8. - Направляющие для поплавка.
9, - Фиксаторы для скрепления поплавка с поршнем.
10. - Внешняя ёмкость с жидкостью.
11. - Фиксаторы поршня в нижнем положении в трубе.
12. - Привод генераторов или механизмы со встроенными генераторами
13. - Рычаги
14. - Генераторная турбина
15. - Клапан
16. - Ограничители
20. - Бак для слива жадкости
21. - Клапан
22. - Генераторная турбина
23. - Клапан
24. - Генераторная турбина
25. - Бак для слива жадкости
26. - Клапан
27. - Генераторная турбина
28. - Клапан
29. - Генераторная турбина
31. - Клапан
32. - Генераторная турбина
33. - Электрический насос
34. - Трубка
35. - Трубка
36. - Клапан
37. - Генераторная турбина
38. - Электрический насос
Размер поплавка максимально большой, чтобы при этом он мог поместиться в сосуде и не упираться в его стенку.
Чтобы поплавок не касался стенок сосуда и двигался строго вертикально, в поршне закреплены направляющие, проходящие через поплавок и верхнюю крышку сосуда.
Так же на направляющих есть ограничители высоты всплытия поплавка.
Если снова вспомнить опыт Паскаля с бочкой и тонкой трубкой, то большой широкий и при этом очень лёгкий полый поплавок превращает бочку в тонкую трубку, только в виде трубки будет уже узкое пространство между внешней боковой поверхностью поплавка и внутренней поверхностью сосуда, в котором двигается поршень.
А маленькое пространство между поршнем и поплаком будет бочкой.
В начале, как показано на рисунке 1, поплавок скреплён фиксаторами с поршнем, но поршень и поплавок не плотно прилегают друг к другу и потому между ними сохраняется минимальная прослойка жидкости.
Поплавок полностью находится в жидкости, и сила Архимеда, действующая на него, так же воздействует на поршень и тянет его вверх. Вниз же на поршень давит высота столба жидкости в сосуде и собственно вес поплавка, который во много раз меньше веса жидкости в его объёме.
В этот момент пружина находится в состоянии покоя и удерживает на весу поплавок, поршень и жидкость.
Но поршень уже заранее зафиксирован фиксаторами относительно сосуда.
При этом так как поплавок почти такой же большой, как и сосуд, в котором он находится, получается, что сила Архимеда почти уравновешивает давление столба жидкости на поршень.
F(c) = pghS
F(a)= pgV
P=mg
Для удобства рачётов примем, что высота поплавка к высоте от поршня до уровня жидкости во внешнем сосуде относится как 100 к 101
Площади нижних и верхних граней поплавка относятся к площади верхней поверхности поршня как 100 к 101
Плотность поплавка относится к плотности жидкости как 1 к 10
Рабочая жидкость - масло, по вязкозти схожее с применяемым в двигателях внутреннего сгорания автомобилей или гидравлическая жидкость.
рисункок 2, открываются заливные клапана, соединяющие сосуд с внешней ёмкостью.
Одновременно снимается фиксация поршня с поплавком и поплавок всплывает под воздействием силы Архимеда.
F = F(a) - P
И на поршень уже не действует сила Архимеда, действующая на поплавок и масса поплавка, а всего просто столб жидкости.
F(c) = pghS
Встроенные в поплавок рычаги двигают привода генераторных механизмов или генераторов, встроенные в верхнюю крышку - Рисунки 3,4
При всплытии поплавка, замедляемом механизмом привода генераторов, рабочая жидкость начинает уходить под него, и чтобы уровень рабочей жидкости не падал, жидкость из внешней ёмкости в открытые клапана должна поступать с достаточной скоростью.
Это нужно, чтобы жидкость оставалась между боковой гранью поплавка и стенкой сосуда и высота столба жидкости, а так же действие силы Архимеда не уменьшилось просто так.
Далее, рисунок 4, поплавок упирается в ограничители на направляющих.
Для удобства расчётов примем, что поплавок поднялся на 1/10 от своей высоты.
Далее, рисунок 5, когда уровень рабочей жидкости в сосуде снова выровнялся с уровнем жидкости во внешнем сосуде, т.е стал максимальным, снимается фиксация с поршня.
Далее, рисунок 6, под давлением столба жидкости, который к тому же возрастает, пружина, удерживающая поршень, прогибается и поршень опускается вниз.
Но так как пружина жёсткая, то он пружина прогнётся лишь незначительно.
Для удобства расчётов примем, что поршень опустился на 1/10 от высоты поплавка.
При движении вниз поршень так же толкает рычаг, закреплённый за него снизу, и этот рычаг делает полезную работу, к примеру вращает привод генератора или передаёт усилие на любой другой механизм.
При движении поршня вниз, дополнительная жёсткость пружины возрастает от нуля до максимального значения вместе со сжатием, а высота столба жидкости, а значит сила его давления на поршень, изменяется лишь незначительно и было изначално уже большим.
Потому, чем ниже опускается поршень, тем меньше должно быть усилие, снимаемое с рычага, от самого максимального в начале и до нуля в конце, когда пружина прогнулась на максимальную величину.
Жёлтым цветом показано усилие, в идеальном механизме, без учёта потерь на трение, нагрев и тд, которое нужно полностью забрать из механизма для достижения максимального КПД.
Справа же усилие, которое пойдёт на сжатие пружины и при возвращении пружины в исходное состояние и следовательно при подъёме поршня обратно так же позволит нам получить энергию или выполнить другую полезную работу.
Рисунок 7 - Жидкость из внешней ёмкости заполняет пустоты между стенками сосуда и полавком, возникшие при движении поршня вниз. Чем быстрее жидкость заполняет эти пустоты. тем меньше недополученной энергии от механизма будет в результате чуть более низкой высоты столба жидкости, даящего на поршень.
Внимание!!! Как видно из рисунков 4, 7 и 8, высота столба жидкости за счёт поступления дополнительной жидкости увеличилась лишь немного, и поступление внешней жидкости в механизм не является главной действующей силой, а больше нужной для поддержаия нужной высоты столба жидкости, хотя, тоже какое-то влияние на прогиб пружины несомненно оказывает.
Если бы пружина была ещё жёстче, то соответственно долив дополнительной жидкости был бы ещё меньше, но для наглядности рисунков оставим все так, как есть.
Как только поршень достиг своей нижней точки, он тут же фиксируется фиксаторами. Таким образом пружина останется сжатой при снятии нагрузки с поршня.
Далее, рисунок 9 - сразу же после фиксации поршня открывается заливной клапан верхнего бокового бака и начинается слив рабочей жидкости.
При этом каждый раз сливающаяся жидкость приводит в движение свою небольшую генераторную турбинку.
Когда уровень жидкости опускается ниже, чем распложен впускной клапан верхнего бокового бака, рисунок 10, открывается заливной клапан нижнего бокового бака и продолжается слив жидкости.
Когда уровень жидкости опускается ниже, чем распложен впускной клапан нижнего бокового бака, рисунок 11, открывается заливной клапан верхнего насоса и дальше продолжается слив жидкости.
Одновременно с открытием клапана включается электрический насос, закачивающий жидкость во внешнюю ёмкость. Насос использует часть энергии, произведённой механизмом.
Далее, Рисунок 12, с падением уровня жидкости в ссосуде, поплавок так же начинает опускаться, выдавливая из под себя жидкость.
Как только поплавок опускается на поршень, рисунок 13, происходит их фиксация между собой.
Одновременно с этим уровень жидкости опускается ниже, чем распложен впускной клапан верхнего насоса, открывается заливной клапан нижнего насоса и дальше продолжается слив жидкости до тех пор, пока она полностью не будет слита.
Одновременно с открытием клапана включается электрический насос, закачивающий жидкость во внешнюю ёмкость. Насос использует часть энергии, произведённой механизмом.
Как только жидкость полностью слита, открываются фиксаторы, ужерживающие поршень в нижнем положении.
Далее, рисунок 15, сжатая пружина пружина толкает поршень вместе с поплавком вверх, так же двигая рычаг, закреплённый снизу за поршень, и рычаг совершает полезную работу, к примеру вращает привод генератора или передаёт усилие на любой другой механизм.
Важно, чтобы нагрузка на этот рычаг была достаточной, чтобы полностью использовать всю энергию сжатой пружины.
Как только поршень достигает своего изначального положения, как на рисунке 1, он фиксируется фиксаторами.
Далее, рисунок 17, открывается выпускной клапан нижнего бокового бака и рабочая жидкость заливается обратно в сосуд.
Далее, рисунок 18, открывается выпускной клапан верхнего бокового бака и рабочая жидкость заливается обратно в сосуд.
Далее, рисунок 19, открывается клапана, соединяющий внешнюю ёмкость с сосудом и недостающая часть рабочей жидкости заливается обратно в сосуд
В результате, рисунок 1, сосуд с поршнем и поплавком снова полный.
На этом цикл заканчивается и начинается следующий, аналогичный предыдущему.
Ниже показано видео в движении:
Показать полностью
24
1
Вопрос для всех любителей физики, будет или не будет работать? Гидростатический парадокс + буй или поплавок, исправленное продолжение
Внесённые изменения:
- поплавок сделан максимально тяжёлым, примем, что его плотность равна 0,9 к плотности рабочей жидкости
- добавлен насос в верхнем сливном баке и трубка для отвода жидкости во внешнюю ёмкость
Внимание!!! интересуют комментарии только по существу, от тех, кто хотябы попробовал разобраться и дочитал статью до конца, а не от звёзд умников, определяющих годность статьи по названию.
Что будет, если вовнутрь сосуда, установленного на Гидрстатические весы Паскаля, поместить большой и лёгкий поплавок и закрепить его за отпадающую подставку? И потом отсоединить от подставки?
Для начала читателю нужно будет вспомнить, что такое гидростатическое давление и сила Архимеда, гидростатический парадокс Паскаля и собственно гидростатические весы Паскаля.
Если высота столба жидкости одинаковая и площадь дня сосудов одинаковая, то давление жидкости на дно сосудов будет одинаковым, даже если масса жидкости в них разная.
Далее мы напомним читателю, как примерно выглядели бочка с трубкой из опыта Паскаля.
И напомним, что давление на дно сосуда зависит лишь от высоты столба жидкости и площади дна этого сосуда и никак не зависит от формы бочки над дном или ширины той самой трубки.
Далее перейдём непосредственно к описанию механизма:
В гидростатических весах Паскаля отпадающую пружину заменим двигающимся поршнем, снизу закреплённым на жёсткой пружине.
Нижнюю чась пружины закрепим на жёстком основании, а внутри пружины через техническое отверстие в основании установим рычаг, одним своим концом соединённый с поршнем, а другим концом уходящим наружу из механизма и соединящимся где-то там либо с приводом генератора, либо с другими механизмами, чтобы снимать с нашего механизма усилие и совершать полезную работу.
Устройство механизма показано на рисунке 1.
1. - Труба, она же корпус сосуда, по которому двигается поршень.
2. - Поршень
3. - Жёсткая пружина
4. - Поплавок
5. - Крышка сосуда
6. - Основание
7. - Рычаг
8. - Направляющие для поплавка.
9, - Фиксаторы для скрепления поплавка с поршнем.
10. - Внешняя ёмкость с жидкостью.
11. - Фиксаторы поршня в нижнем положении в трубе.
12. - Генераторы
13. - Демпферы
14. - Генераторная турбина
15. - Клапан
16. - Электрический насос
17. - Трубка
20. - Бак для слива жадкости
21. - Клапан
22. - Генераторная турбина
23. - Клапан
24. - Генераторная турбина
25. - Бак для слива жадкости
26. - Клапан
27. - Генераторная турбина
28. - Клапан
29. - Генераторная турбина
30. - Бак для слива жадкости
31. - Клапан
32. - Генераторная турбина
33. - Электрический насос
34. - Трубка
Примем, что отношение площади поверхности поршня к нижней грани поплавка будет 101 к 100.
Примем, что отношение высоты части сосуда между поршнем и верхней крышкой в момент, когда пруджина находится в состоянии покоя - рисунок 1 - будет к высоте поплавка как 101 к 100.
Размер поплавка максимально большой, чтобы при этом он мог поместиться в сосуде и не упираться в его стенку.
Чтобы поплавок не касался стенок сосуда и двигался строго вертикально, в поршне закреплены направляющие, проходящие через поплавок и верхнюю крышку сосуда.
Примем, что плотность поплавка равна 0,9 к плотности рабочей жидкости
Если снова вспомнить опыт Паскаля с бочкой и тонкой трубкой, то большой широкий и при этом очень лёгкий полый поплавок превращает бочку в тонкую трубку, только в виде трубки будет уже узкое пространство между внешней боковой поверхностью поплавка и внутренней поверхностью сосуда, в котором двигается поршень.
А маленькое пространство между поршнем и поплаком будет бочкой.
В начале, как показано на рисунке 1, поплавок скреплён фиксаторами с поршнем, но поршень и поплавок не плотно прилегают друг к другу и потому между ними сохраняется минимальная прослойка жидкости.
Поплавок полностью находится в жидкости, и сила Архимеда, действующая на него, так же воздействует на поршень и тянет его вверх. Вниз же на поршень давит высота столба жидкости в сосуде и собственно вес поплавка, который во много раз меньше веса жидкости в его объёме.
В этот момент пружина находится в состоянии покоя и удерживает на весу поплавок, поршень и жидкость.
При этом так как поплавок большой, и занимает почти все пространство над поршнем, получается, что сила Архимеда почти уравновешивает давление столба жидкости на поршень.
И столбом жидкости выше уровня верхней крышки сосуда нужно пренебречь, в реальной модели его можно сделать максимально близким к нулю, просто на рисунке он есть какой он есть.
Далее, рисунки 1,2, снимается фиксация поршня с поплавком и поплавок всплывает, сразу же упираясь в верхнюю крышку.
И на поршень уже не действует сила Архимеда, действующая на поплавок, так как он отсоединён от порншня.
Одновременно со снятием фиксации открывается клапан между внешней ёмкостью и сосудом, и дополнительная жидкость поступает в механизм. Это нужно, чтобы жидкость оставалась между боковой гранью поплавка и стенкой сосуда и высота столба жидкости не уменьшилась.
При движении вниз поршень так же толкает рычаг, закреплённый за него снизу, и этот рычаг делает полезную работу, к примеру вращает привод генератора или передаёт усилие на любой другой механизм. При этом, чем ниже опускается поршень, тем меньше должно быть усилие, вплоть до нуля, снимаемое с рычага, чтобы пружина прогнулась на максимальную величину.
В результате давление на поршень, а значит и пружину увеличивается, и поршень двигается вниз, сжимая пружину. Но так как пружина жёсткая, то он пружина прогнётся лишь незначительно и лишь небольшая часть доплнительной жидкости поступит в сосуд - рисунок 3.
Внимание!!! Как видно из рисунка 3, высота столба жидкости за счёт поступления дополнительной жидкости увеличилась лишь немного, и поступление внешней жидкости в механизм не является главной действующей силой, а больше нужной для поддержаия нужной высоты столба жидкости, хотя, тоже какое-то влияние на прогиб пружины она несомненно оказывает.
Примем, что пружина прогнулась на 1/10 от высоты поплавка.
Если бы пружина была ещё жёстче, то соответственно долив дополнительной жидкости был бы ещё меньше, но для наглядности рисунков оставим все так, как есть.
Далее, рисунок 4, поршень фиксирутся фиксаторами в своём нижнем положении.
И сразу же открывается заливной клапан верхнего бокового бака и начинается слив жидкости.
С падением уровня жидкости в сосуде поплавок, плотность которого примерно равна 0,9 от плотности жидкости, начинает опускаться, и выдавливать из под себя жидкость вверх вдоль граней сосуда.
Одновременно с открытием клапана в верхнем сливном баке включается электрический насос, закачивающий жидкость во внешнюю ёмкость. Насос использует часть энергии, произведённой механизмом
С падением уровня жидкости в сосуде поплавок, плотность которого примерно равна 0,9 от плотности жидкости, продолжает опускаться, и выдавливать из под себя жидкость вверх вдоль граней сосуда
Как только поплавок опускается на поршень , рисунок 5, он фиксируется фиксаторами с поршнем.
Когда уровень жидкости оускается ниже, чем распложен впускной клапан верхнего сливного бака, открывается заливной клапан среднего бокового бака и продолжается слив жидкости.
Затем, рисунок 6, когда уровень жидкости оускается ниже, чем распложен впускной клапан среднего сливного бака, открывается заливной клапан нижнего бака и завершается слив жидкости.
Одновременно с открытием клапана включается электрический насос, закачивающий жидкость во внешнюю ёмкость. Насос использует часть энергии, произведённой механизмом.
Далее, рисунок 8, окрываются фиксаторы. удерживающие поршень и сжатую пружину.
А насос в это время продолжает выкачиваться жидкость из нижнего бака во внешнюю ёмкость
Далее, рисунок 9, сжатая пружина пружина толкает поршень вместе с поплавком вверх, так же толкая рычаг, закреплённый снизу за поршень, и рычаг делает полезную работу, к примеру вращает привод генератора или передаёт усилие на любой другой механизм.
Важно, чтобы нагрузка на этот рычаг была достаточной, чтобы поплавок ударяясь в демпферы верхней крышки не разрушал механизм. Но и такой, чтобы поршень смог достичь своего верхнего положения.
Далее, рисунок 9-1, открывается сливной клапан среднего бака и рабочая жидкость заливается обратно в сосуд.
Далее, рисунок 10, открывается сливной клапан верхнего бака и рабочая жидкость заливается обратно в сосуд.
Далее, рисунок 11, открывается клапан, соединяющий внешнюю ёмкость с сосудом и ещё часть рабочей жидкости заливается обратно в сосуд, чтобы он был полный.
В результате, рисунок 1, сосуд с поршнем и поплавком снова полный.
На этом цикл заканчивается и начинается следующий, аналогичный предыдущему.
Ниже показано видео в движении.
Показать полностью
20
1
Ответ на пост «Вопрос для всех любителей физики, будет или не будет работать данный механизм? Гидростатический парадокс + буй или поплавок»1
Изучение этого любопытного механизма привело меня к интересной задаче
Имеется сосуд, на дне которого находится подпружиненный поршень. В сосуд поставлен легкий(плотность ~0), брусок так, что он почти плотно прилегает к стенкам сосуда, но не касается их. Брусок соединен прочной нитью с поршнем.
Так же в сосуд наливается жидкость плотностью ρ.
В сосуде есть выступы, которые не дают бруску поднятся выше уровня воды.
Вопрос: насколько опустится уровень воды(и опустится ли), когда нить будет обрезана, а так же насколько изменится энергия всей системы.
Считать все параметры системы известными.
Показать полностью
Вопрос для всех любителей физики, будет или не будет работать данный механизм? Гидростатический парадокс + буй или поплавок1
Внимание!!! интересуют комментарии только по существу, от тех, кто хотябы попробовал разобраться и дочитал статью до конца, а не от звёзд умников, определяющих годность статьи по названию.
Что будет, если вовнутрь сосуда, установленного на Гидрстатические весы Паскаля, поместить большой и лёгкий поплавок и закрепить его за отпадающую подставку? И потом отсоединить от подставки?
Для начала читателю нужно будет вспомнить, что такое гидростатическое давление и сила Архимеда, гидростатический парадокс Паскаля и собственно гидростатические весы Паскаля.
Если высота столба жидкости одинаковая и площадь дня сосудов одинаковая, то давление жидкости на дно сосудов будет одинаковым, даже если масса жидкости в них разная.
Далее мы напомним читателю, как примерно выглядели бочка с трубкой из опыта Паскаля.
И напомним, что давление на дно сосуда зависит лишь от высоты столба жидкости и площади дна этого сосуда и никак не зависит от формы бочки над дном или ширины той самой трубки.
Далее перейдём непосредственно к описанию механизма:
В гидростатических весах Паскаля отпадающую пружину заменим двигающимся поршнем, снизу закреплённым на жёсткой пружине.
Нижнюю чась пружины закрепим на жёстком основании, а внутри пружины через техническое отверстие в основании установим рычаг, одним своим концом соединённый с поршнем, а другим концом уходящим наружу из механизма и соединящимся где-то там либо с приводом генератора, либо с другими механизмами, чтобы снимать с нашего механизма усилие и совершать полезную работу.
Устройство механизма показано на рисунке 1.
1. - Труба, она же корпус сосуда, по которому двигается поршень.
2. - Поршень
3. - Жёсткая пружина
4. - Поплавок
5. - Крышка сосуда
6. - Основание
7. - Рычаг
8. - Направляющие для поплавка.
9, - Фиксаторы для скрепления поплавка с поршнем.
10. - Внешняя ёмкость с жидкостью.
11. - Фиксаторы поршня в нижнем положении в трубе.
12. - Генераторы
13. - Демпферы
14. - Генераторная турбина
15. - Клапан
20. - Бак для слива жадкости
21. - Клапан
22. - Генераторная турбина
23. - Клапан
24. - Генераторная турбина
25. - Бак для слива жадкости
26. - Клапан
27. - Генераторная турбина
28. - Клапан
29. - Генераторная турбина
30. - Бак для слива жадкости
31. - Клапан
32. - Генераторная турбина
33. - Электрический насос
34. - Трубка
Размер поплавка максимально большой, чтобы при этом он мог поместиться в сосуде и не упираться в его стенку.
Чтобы поплавок не касался стенок сосуда и двигался строго вертикально, в поршне закреплены направляющие, проходящие через поплавок и верхнюю крышку сосуда.
Если снова вспомнить опыт Паскаля с бочкой и тонкой трубкой, то большой широкий и при этом очень лёгкий полый поплавок превращает бочку в тонкую трубку, только в виде трубки будет уже узкое пространство между внешней боковой поверхностью поплавка и внутренней поверхностью сосуда, в котором двигается поршень.
А маленькое пространство между поршнем и поплаком будет бочкой.
В начале, как показано на рисунке 1, поплавок скреплён фиксаторами с поршнем, но поршень и поплавок не плотно прилегают друг к другу и потому между ними сохраняется минимальная прослойка жидкости.
Поплавок полностью находится в жидкости, и сила Архимеда, действующая на него, так же воздействует на поршень и тянет его вверх. Вниз же на поршень давит высота столба жидкости в сосуде и собственно вес поплавка, который во много раз меньше веса жидкости в его объёме.
В этот момент пружина находится в состоянии покоя и удерживает на весу поплавок, поршень и жидкость.
При этом так как поплавок большой, но лёгкий, получается, что сила Архимеда частично почти уравновешивает давление столба жидкости на поршень.
Далее, рисунки 1,2, снимается фиксация поршня с поплавком и поплавок всплывает, сразу же упираясь в верхнюю крышку. И на поршень уже не действует сила Архимеда, действующая на поплавок, так как он отсоединён от порншня.
Одновременно со снятием фиксации открывается клапан между внешней ёмкостью и сосудом, и дополнительная жидкость поступает в механизм. Это нужно, чтобы жидкость оставалась между боковой гранью поплавка и стенкой сосуда и высота столба жидкости не уменьшилась.
При движении вниз поршень так же толкает рычаг, закреплённый за него снизу, и этот рычаг делает полезную работу, к примеру вращает привод генератора или передаёт усилие на любой другой механизм. При этом, чем ниже опускается поршень, тем меньше должно быть усилие, вплоть до нуля, снимаемое с рычага, чтобы пружина прогнулась на максимальную величину.
В результате давление на поршень, а значит и пружину увеличивается, и поршень двигается вниз, сжимая пружину. Но так как пружина жёсткая, то он пружина прогнётся лишь незначительно и лишь небольшая часть доплнительной жидкости поступит в сосуд - рисунок 3.
Внимание!!! Как видно из рисунка 3, высота столба жидкости за счёт поступления дополнительной жидкости увеличилась лишь немного, и поступление внешней жидкости в механизм не является главной действующей силой, а больше нужной для поддержаия нужной высоты столба жидкости, хотя, тоже какое-то влияние на прогиб пружины несомненно оказывает.
Если бы пружина была ещё жёстче, то соответственно долив дополнительной жидкости был бы ещё меньше, но для наглядности рисунков оставим все так, как есть.
Далее, рисунок 4, поршень фиксирутся фиксаторами в своём нижнем положении.
И сразу же открывается заливной клапан верхнего бокового бака и начинается слив жидкости.
Затем, рисунок 5, открывается заливной клапан среднего бокового бака и продолжается слив жидкости.
Затем, рисунок 6, открывается заливной клапан нижнего бака и завершается слив жидкости.
Одновременно с открытием клапана включается электрический насос, закачивающий жидкость во внешнюю ёмкость. Насос использует часть энергии, произведённой механизмом.
Чем больше производительность насоса, тем меньшего объёма будет нижний бак и тем выше будет его дно относительно положения поршня и тем на меньшую высоту нужно будет поднимать жидкость.
Поплавок опускается на поршень и фиксируется фиксаторами- рисунок 7.
Далее, рисунок 8, окрываются фиксаторы. удерживающие поршень и сжатую пружину.
Далее, рисунок 9, сжатая пружина пружина толкает поршень вместе с поплавком вверх, так же толкая рычаг, закреплённый снизу за поршень, и рычаг делает полезную работу, к примеру вращает привод генератора или передаёт усилие на любой другой механизм.
Важно, чтобы нагрузка на этот рычаг была достаточной, чтобы поплавок ударяясь в демпферы верхней крышки не разрушал механизм. Но и такой, чтобы поршень смог достичь своего верхнего положения.
Далее, рисунок 9-1, открывается сливной клапан среднего бака и рабочая жидкость заливается обратно в сосуд.
Далее, рисунок 10, открывается сливной клапан верхнего бака и рабочая жидкость заливается обратно в сосуд.
Далее, рисунок 11, открывается клапан, соединяющий внешнюю ёмкость с сосудом и ещё часть рабочей жидкости заливается обратно в сосуд.
В результате, рисунок 1, сосуд с поршнем и поплавком снова полный.
На этом цикл заканчивается и начинается следующий, аналогичный предыдущему.
Ниже показано видео в движении.
Так будет, или не будет работать? Ждём Ваших аргументированных комментариев !!!
Показать полностью
16
1