Меню ≡ ╳

Информационный центр "центральный дом знаний".

Проектирование

16.03.2019

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Строительный Университет

Р еферат на тему: "Архимедов винт"

Выполнил: Сартаков С.M.

План

Введение

1. Принцип работы архимедова винта

2. Применение

3. Применение в электротехнике в наши дни

Введение

Архимедов винт - механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Он был одним из нескольких изобретений и открытий, традиционно приписываемых Архимеду, жившему в III веке до н. э.

1. Принцип работы архимедова винта

Устройство состоит из наклоненной под углом к горизонту полой трубы с винтом внутри. Она была изобретена Архимедом примерно в 250 году до н. э. либо в Греции ранее. Винт можно представить как наклонную плоскость, навёрнутую на цилиндр.

Винт вращается обычно с помощью ветряного колеса, либо вручную. В то время, как поворачивается нижний конец трубы, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по спиральной трубе во время вращения вала, пока, наконец вода не выльется из вершины трубы, снабжая ирригационную систему.

Контактная поверхность между винтом и трубой не обязана быть идеально водонепроницаемой, потому что относительно большое количество воды черпается за один поворот по отношению к угловой скорости винта. Кроме того, вода, просачивающаяся из верхней секции винта, попадает в предыдущую секцию и так далее, таким образом, в машине достигается динамическое равновесие, что препятствует уменьшению механической эффективности.

"Винт" не обязан поворачиваться внутри неподвижной оболочки, он может вращаться вместе с нею как одно целое. Винт, может быть герметично прикреплён с помощью смолы, или другого связующего к оболочке, либо отлит из бронзы, как одно целое с оболочкой, как, по предположению некоторых исследователей, были сделаны устройства, орошавшие висячие сады в Вавилоне. Изображения древнегреческих и древнеримских водяных винтов показывают, что винт двигался человеком, наступавшим на внешнюю оболочку, чтобы вращать весь аппарат как единое целое, что требовало, чтобы корпус был жестко скреплён с винтом.

Архимедов винт рабочим органом которого являются укреплённые на валу несколько витков винтовой поверхности (архимедовой спирали) с наружным диаметром D = 0,3-2,0 м. Будучи погружён одним концом в водоисточник, винт, вращаемый живым или механическим двигателем (часто ветровым), захватывает воду из источника и продвигает её по винтовой поверхности вверх. Архимедов винт, по конструкции бывает закрытый и открытый. Закрытый винт плотно вставляется в цилиндр, который вращается с ним. Он устанавливается под углом около 25° к горизонту; при понижении уровня воды в источнике нижний конец винта м. б. опущен, и угол наклона увеличен до 45°. Открытый винт помещается в неподвижном открытом железном, бетонном или деревянном лотке, соприкасаясь с его дном; угол наклона не больше 30°. Архимедов винт поднимает

Q=мЧnЧzЧq міводы в 1 мин.

(здесь q - ёмкость 1 винтовой лопасти; м - степень её наполнения водой; z - число ходов винта; n - число оборотов винта в 1 мин.). Длина винта

где Н - высота подъёма в м.

Обычно подаётся от 36 до 2 460 л/сек, но в единичных мощных установках до 30 м 3/сек. Архимедов винт успешно подаёт и грязную воду. Он часто применяется при орошении (Египет) и осушении (БССР, Голландия). архимед винт орошение осушение

2. Применение

Издавна, архимедов винт, применялся для подъёма воды в оросительные каналы. Кроме того, это устройство также использовалось для отвоёвывания земли у моря в Голландии и других местах при создании польдеров. Участок моря перекрывался дамбой, и вода удалялась из него, начинался процесс осушения земли для использования в земледелии.

Архимедовы винты использовались в установках по обработке сточных вод, потому что они успешно справляются с разными мощностями потока.

3. Применение в электротехнике в наши дни

Многие столетия люди использовали Архимедов винт для орошения, чтобы поднимать воду в каналы из водоемов, расположенных ниже. Пару десятилетий назад инженеры обнаружили, что винт можно использовать и при обратном вращении.

Если для подъема воды винт должна вращать внешняя сила, то в данном случае он устанавливается в водный поток и вращается течением воды. В результате Архимедов винт, оказался удачной конструкцией для мини-гидроэлектростанций на ручьях и небольших речках. Мощность таких источников энергии скромная, но достаточная для нужды небольшой деревни. Плюсом является минимальное воздействие на окружающую среду: не создается плотины и затопления выше нее, а рыбы могут без вреда проплывать через Архимедов винт, тогда как лопатки плотины служат им серьезным препятствием.

Такие генераторы уже действуют в Европе, например, в Великобритании, где созданы микро-гидроэлектростанции Torrs Hydro и Settle Hydro, а еще один генератор, построенный по заказу Елизаветы II, снабжает электроэнергией Виндзорский замок

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Расчет мембранного аппарата. Определение количества мембранных элементов, составление балансовых схем по движению воды и компонента, подбор насосного оборудования для обеспечения требуемого рабочего давления при подаче воды в мембранный аппарат.

контрольная работа , добавлен 06.05.2014

Этапы проектировочного расчёта винта. Анализ схемы для расчета винта на износостойкость. Основные особенности проверки обеспечения прочности и устойчивости винта принятыми размерами. Приведение расчета винт-гайки. Рассмотрение параметров резьбы винта.

контрольная работа , добавлен 27.08.2012

Расчет передачи винта гайки скольжения. Определение числа витков резьбы гайки. Расчет тела гайки на прочность, а также выбор подшипника. Проверка стержня винта на прочность по приведенным напряжениям. КПД резьбы скольжения. Расчет проушины и штифтов.

курсовая работа , добавлен 25.02.2012

Определение размеров винта и гайки. Проверка соблюдения условия самоторможения. Конструирование дополнительных элементов передачи винт-гайка. Выбор размеров поперечного сечения ключа. Расчет тисы для закрепления деталей на столе фрезерного станка.

контрольная работа , добавлен 26.10.2012

Проблемы воды и общий фон развития мембранных технологий. Химический состав воды и золы ячменя. Технологическая сущность фильтрования воды. Описание работы фильтр-пресса и его расчет. Сравнительный анализ основных видов фильтров для очистки воды.

курсовая работа , добавлен 08.05.2010

Анализ конструкторской документации на обтекатель втулки винта. Оценивание производственной технологичности конструкции обтекателя втулки винта по качественным критериям. Выбор и обоснование типа производства. Разработка схемы сборки, а также увязки.

курсовая работа , добавлен 13.01.2014

История создания скреперов, их назначение, применение и классификация. Устройство рабочего органа и технологические схемы работы. Определение конструктивных параметров ковша и тяговый расчет. Техническая и эксплуатационная производительность оборудования.

курсовая работа , добавлен 07.11.2014

Выбор средств технологического оснащения и расчет показателей механизации и автоматизации технологического процесса ремонта гребного винта. Модернизация старого оборудования и замена на новые технические устройства. Подготовка судна к сварочным работам.

курсовая работа , добавлен 10.12.2014

Особенности воды, её химические и физические свойства, определение жёсткости и методы ее устранения. Неблагоприятное воздействие жесткой воды на техническое и промышленное оборудование, а также на ткань, посуду, продукты питания и кожу человека.

курсовая работа , добавлен 16.05.2009

Плоскость вращения втулки несущего винта. Определение момента сопротивления вращения несущего винта и мощности потребной для создания заданной тяги. Расчет диаметра зоны обратного обтекания. Определение суммарной осевой скорости движения несущего винта.

Мы в общем обрисовали жизнь изобретателя, его научные и изобретательские достижения. В этой статье мы постараемся перечислить изобретения Архимеда с более детальными пояснением.

Представляем список изобретений Архимеда для быстрой навигации:

Улучшение рычага

«Будь в моем распоряжении другая земля, на которую
можно было бы встать, я сдвинул бы с места нашу.»
(с) Архимед

Архимед, конечно, не был тем, кто изобрёл рычаг, так как это достаточно простое приспособление, но он был тем, кто теоретически описал принципы его работы и, понимая эти принципы, смог его развить и усовершенствовать. Также он объяснил принцип многоступенчатой передачи.

В своей работе «О равновесии плоскостей или центрах тяжести плоскостей» Архимед пишет следующее:

Тела одинакового веса, которые равноудалены от центра, будут находиться в равновесии, но если расстояние у одного из них изменить, то равновесие нарушится в пользу того тела, которое находится на более удалённом расстоянии от центра.
Если взять два тела одинакового веса, которые равноудалены от центра, и добавить к одному из них дополнительный вес, то равновесие нарушится в пользу большего веса.

Принцип рычага и математическое соотношение

Червячная передача

Многие исследователи-историки полагают, что Архимед также сумел изобрести червячную передачу. Учитывая, что Архимед изобрёл винт, поднимающий воду, стоит ли сомневаться, что он мог догадаться и до этого изобретения. Позже описывал винт со специальным полузнком, который скользил вдоль винта по его резьбе. Но для эпохи Герона этот механизм кажется устаревшим, так как в его время уже существовали винты и гайки. Возможно, что Герон описал именно изобретение Архимеда, прочтя какие-то из его сочинений, которые не дошли до нас.

Соединительный шкив

Шкив — это колесо, вдоль которого может быть установлен канат или цепь. Человек, тянущий с одного конца верёвку, может поднять вес на другом конце верёвки. Колесо шкива выполняет роль точки опоры, уменьшая силу, необходимую для подъёма груза. Архимед изобрёл целую систему шкивов, чтобы поднимать и перемещать грузы

Систему шкивов можно продолжить усложнять, чтобы получить больший выигрыш в силе.

Последовательное усложнение системы шкивов и расчёты для них показывают, что можно достигать уменьшения необходимой силы в 4 раза.

Царь Хиерон, услышав о том, что Архимед может сдвигать любые тяжёлые предметы с места не поверил ему и попросил доказать. Время было удачным, так как в Сиракузах как раз имелась проблема с огромным кораблём (корабль звался в честь города), который не могли вывести из гавани. Надо отметить, что корабль был потрясающе красив и в длину достигал 55 метров. По словам Плутарха, Архимеду удалось вывести корабль из гавани Сиракуз, используя сложную систему рычагов и шкивов.

Винт Архимеда

«Эврика!»
(с) Архимед

Также это изобретение иногда называют «улиткой Архимеда» или водяным винтом. Устройство предназначено для подъёма воды, к примеру, для орошения полей. Винт Архимеда представляет из себя спираль, которая вращалась внутри трубы, перенося воду на винтовых лопастях вверх. Вращение спирали задавалось вращением специальной ручки сверху. Саму ручку мог вращать как человек, так и рогатый скот или лошади, а в более поздние времена можно было использовать водяное колесо или ветряную мельницу.. Помимо воды при помощи винта на верх можно транспортировать гранулированные материалы, такие как зола или песок.

Пожалуй, это одно из самых древнейших приспособлений, известных для подъёма воды. Винт до сих пор используется в небольших электростанциях и даже на фермах. Начиная с 1980 года в штате Техас в США используется восемь винтов Архимеда диаметром около 3.6 метра для борьбы с ливневым стоком. Винт приводится в действие двигателем мощностью 551 киловатт и может выкачать до 500 тысяч литров воды в минуту.

Винт Архимеда, использующийся в Техасе в США

Главным преимуществом винта Архимеда является то, что попадание мусора в механизм не приводит к нарушениям работы устройства. К примеру, при помощи винта можно даже поднимать рыбу вместе с водой, при этом винт будет продолжать работать.

Подробное объяснение принципа работы винта Архимеда:

Огромный винт Архимеда, установленный на гидроэлектростанции:

А на этом видео винт Архимеда изготовили из лего:

Железная рука или коготь Архимеда

Коготь Архимеда был оружием, которое изобретатель придумал во время осады его родного города Сиракуз. Город приходилось оборонять от флота Римской империи, поэтому необходимо было разработать эффективные методы для потопления флота прямо с крепостных стен.

Точный дизайн устройства нам не известен, но мы примерно понимаем принципы, на которых он был основан. Если вы внимательно прочли про изобретение шкивов и рычага, то понять принцип когтя будет несложно.

Принцип работы когтя Архимеда

Коготь Архимеда представлял из себя систему шкивов, верёвок и балок. На одном конце верёвки был крюк, который забрасывался на вражеский корабль и зацеплялся под брюхо корабля. На обратной стороне верёвки за стеной уже были наготове быки и люди, которые начинали тянуть верёвку. В результате многотонные корабли переворачивали или бросали на камни, рассеивая флот и экипаж противника вокруг стен.

Жалкий римский флот ничто против разума Архимеда!

В наше время целых две группы людей попробовали построить коготь Архимеда и затопить корабль. Предлагаем посмотреть обе попытки и убедиться, что устройство было работоспособным.

Катапульты, баллисты и скорпионы

Картина, изображающая осаду Сиракуз.

Во время осады Сиракуз Архимед построил артиллерию, которая могла охватить целый ряд диапазонов. Пока атакующие корабли находились на большом расстоянии, он стрелял из катапульт и баллист, забрасывая корабли противника огромными камнями и брёвнами. Если корабли приближались к крепостным стенам для штурма, то их встречал целый поток стрел из «скорпионов» (небольших катапульт, метающих стальные дротики). Кстати, стоит отметить, что именно Архимед предложил сделал бойницы, что было инновацией в фортификации того времени. Из небольших проёмов лучники успешно обстреливали наступающих римлян. Таким образом, подойти к стенам Сиракуз у римлян не удавалось, а если они и подходили, то несли огромные потери.

Правда с исторической точки зрения Архимед не был тем, кто первым изобрёл все эти сооружения, но он явно вносил в них свои модификации (например, улучшал точность) и успешно использовал для обороны.

Поджигающие зеркала

Ну вот это изобретение для своего времени точно поражает любую фантазию. Архимед догадался до того, чтобы сжигать вражеские корабли при помощи солнца. В некоторых статьях это изобретение даже называют «лучи смерти». Как это было организовано?

Римляне встали недалеко от города со своими 60 квинкверемами. Архимед был достаточно образован в плане оптики, чтобы изготовить выпуклые зеркала. Предположительно это было не одно зеркало, а целая система зеркал, направляющиеся в одно место, чтобы фокусировать лучи. Система скорее всего состояла из 24 зеркал, которые были объединены в одну раму и вращались при помощи шарниров, меняя углы поворота.

Принцип работы зеркал

На самом деле до конца непонятно, для чего именно использовал зеркала Архимед. Вполне вероятно, что он не сжигал ими флот, а лишь ослеплял лучников на кораблях. Также существует версия, согласно которой при помощи катапульт на корабли забрасывались специальные снаряды, которые потом при помощи зеркал поджигались, так что можно было подумать, что это зеркала жгут корабли. И ещё есть версия, что зеркала использовались лишь для наведения катапульт.

В 1973 году греческий учёный Ионнис Саккас заинтересовался вопросом возможности сжигания флота при помощи зеркал, поэтому он поставил эксперимент. 60 греческих моряков держали 70 зеркал, каждое из которых имело медное покрытие и было размером 1.5 метра на 1 метр. Зеркала направлялись на фанерный макет корабля, удалённый на 50 метров. Зеркала спокойно подожгли макет, что доказало практическую возможность поджигания флота при помощи зеркал.

В 2005 году Разрушители мифов повторили опыт, правда несколько иначе. Они использовали выпуклые зеркала в количестве 500 штук и с меньшей площадью. Сжечь парус на макете им удалось лишь через 1 час, поэтому их эксперимент показал, что сжигание флота с зеркалами не очень убедительно.

Одометр

Одометр Архимеда

Аристотель создаёт одометр примерно в 330 г. до н.э. Это устройство позволяло измерять пройденное расстояние, что было незаменимо при создании карт или при строительстве больших сооружений.

Принцип работы одометра прост. Колёса вращаются и приводят в движение две шестерни. Через определённые расстояния шестерни высвобождают небольшой шарик, который падает в специальную ёмкость. В конце пути можно подсчитать шарики и узнать, какой путь ты проделал.

В итоге римляне взяли Сиракузы при помощи подкупа. Предатели им открыли ворота, а Архимеда убили. Цицерон позже описывал возвращение римлян в Рим, говоря, что среди военных трофеев оказался и красивый механический планетарий, изобретённый Архимедом. Планетарий демонстрировал движение пяти планет и затмения. Эта реконструкция показывала ежедневное движение звёзд вокруг Земли, затмения Солнца и Луны и их движение по эклиптике.

АРХИМЕДОВ ВИНТ - водоподъёмная машина, изобретённая Архимедом (3 в. до н. э.). А. в. представляет собой открытую с двух сторон цилиндрическую трубу (длиипй 4-6,5 м), по оси к-рой установлен пал с винтовой поверхностью, образующей винтовой канал (см. рис.). Один конец А. в. опускается в жидкость, которая должна подниматься машиной, второй же конец устанавливается там, где жидкость должна выливаться. Ось А. в. располагается под углом к горизонту. При вращении винта жидкость ио трубе поднимается вверх и непрерывной струёй выливается из верхнего отверстия. Действие А. в. основано на принципе наклонной плоскости. А. в., по сравнению с обычным поршневым насосом, обладает тем преимуществом, что он действует удовлетворительно при подъёме загрязнённой, например илистой, воды, тогда как поршневые насосы удовлетворительно работают только при подъёме чистой поды. По сравнению с центробежным насосом А. в. является сильно устаревшей машиной, поэтому в настоящее время для подъёма воды он употребляется очень редко. А. п. используется в различных машинах для передвижения небольших однородных твёрдых и сыпучих тел, для перемешивания вязких жидкостей и как составная часть различных винтовых конвейеров, месильных машин и т. п.

Рис. 1. Архимедов винт: 1 - двигатель, 2 - винт, 3 - кожух.

Архимедов винт , винт Архимеда, механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Он был одним из нескольких изобретений и открытий, традиционно приписываемых Архимеду, жившему в III веке до н. э. Архимедов винт стал прообразом шнека.

Машина состоит из наклоненной под углом к горизонту полой трубы с винтом внутри. Она была изобретена Архимедом примерно в 250 году до н. э. либо в Греции ранее. Винт можно представить как наклонную плоскость, навёрнутую на цилиндр.

Винт вращается обычно с помощью ветряного колеса либо вручную. В то время, как поворачивается нижний конец трубы, он собирает некоторый объём воды. Это количество воды будет скользить вверх по спиральной трубе во время вращения вала, пока наконец вода не выльется из вершины трубы, снабжая ирригационную систему.

«Винт» не обязан поворачиваться внутри неподвижной оболочки, он может вращаться вместе с нею как одно целое. Винт может быть герметично прикреплён с помощью смолы или другого связующего к оболочке либо отлит из бронзы как одно целое с оболочкой, как, по предположению некоторых исследователей, были сделаны устройства, орошавшие висячие сады в Вавилоне. Изображения древнегреческих и древнеримских водяных винтов показывают, что винт двигался человеком, наступавшим на внешнюю оболочку, чтобы вращать весь аппарат как единое целое, что требовало, чтобы корпус был жестко скреплён с винтом.

Издавна архимедов винт применялся для подъёма воды в оросительные каналы. Кроме того, это устройство также использовалось для «кражи» земли у моря в Голландии и других местах при создании польдеров. Часть моря перекрывалась дамбой, и вода удалялась из огороженного участка, начиная процесс осушения земли для использования в земледелии. В зависимости от длины и диаметра винтов, более чем одна машина могли использоваться, чтобы успешно поднять ту же самую воду.

Архимедовы винты использовались в установках по обработке сточных вод, потому что они успешно справляются с разными мощностями потока и с суспензиями.

Тот же принцип можно увидеть в пескалаторах, которые являются архимедовыми винтами, предназначенными для безопасного подъёма рыбы из прудов и перевозки её в другое место. Эта технология в основном применяется на рыбоводных заводах (рыбопитомниках), где она предпочтительна для уменьшения грубого обращения с рыбой.

В автомобильной технике Архимедовы винты могут применяться вместо колес. При конструктивных изменениях винты устанавливаются соосно с валом. На таком транспорте легко можно преодолевать заболоченные местности. Автомобиль становится вездеходом.

водоподъемная машина, изобретение которой приписывается Архимеду. А. в. представлял собой цилиндрич. трубу длиной 4 - 6 м, по оси которой был установлен деревянный вал с тремя винтовыми ленточными лопастями, прикрепл. к валу. Один конец А. в. опускался в воду, второй направлялся туда, куда нужно было подавать ее. Эффект подъема воды достигался попеременным зачерпыванием воды тремя параллельными лопастями, делившими горловое водозаборное отверстие цилиндра на три сектора. При повороте вала вода, захвач. первым витком, поднималась во второй и т. д. Предотвращение обратного стока воды обеспечивалось равномерным и непрерывным вращением вала А. в. Остатки водоподъемной эстакады А. в. найдены в одном из др. рудников в Испании, где эта установка, несмотря на очевидную ненадежность, использовалась в производств, целях. А. в. применялись также для снабжения питьевой водой и орошения.

рис. 1. Схема винтовой спирали. Справа: поперечный разрез.

рис. 2. Ось со вспомогательными линиями для установки винтообразных гибких лопастей.

рис. 3. Эстакада архимедовых винтов на руднике Санта Барбара (Испания). Угол наклона 25, длина 7 м, высота хода 1,85 - 2,10 м

Введение

Для термина «Винт» см. другие значения.

Анимация работы архимедова винта

Архимедов винт в шведском посёлке

Схема архимедова винта

Шнекороторный Fordson в 1926

Архимедов винт , винт Архимеда - механизм, исторически использовавшийся для передачи воды из низколежащих водоёмов в оросительные каналы. Он был одним из нескольких изобретений и открытий, традиционно приписываемых Архимеду, жившему в III веке до н. э. Архимедов винт стал прообразом шнека.

1. Принцип работы

Машина состоит из винта внутри полой трубы. Она была изобретена Архимедом примерно в 250 году до н. э. либо в Греции ранее. Винт можно представить как наклонную плоскость, навёрнутую на цилиндр.

Современные архимедовы винты, используемые для осушения польдеров в Голландии.