Винтовка Архимеда — механизм для подъёма воды¶

Винтовка Архимеда (лат. cochlea, «улитка»; также винтовой насос, спиральный насос, архимедова винтовка) — простейший водоподъёмный механизм, приписываемый древнегреческому учёному Архимеду (около 287—212 до н. э.). Представляет собой полый цилиндр (или трубу), внутри которого помещён винт (спираль), вращающийся вокруг оси. При вращении винта вода поднимается по спирали вверх и сливается через верхний конец трубопровода. Механизм широко применяется для подъёма воды с небольшой высоты, а также для транспортировки сыпучих и жидких материалов.

¶История

Согласно античной традиции, винтовой насос был изобретён Архимедом во время его пребывания в Египте. По преданию, он создал механизм для осушения ирригационных каналов и подъёма воды из Нила. Древнеримский писатель Витрувий в трактате «Десять книг об архитектуре» (I век до н. э.) описал конструкцию винтового насоса и приписал её Архимеду. Плиний Старший в «Естественной истории» также упоминал механизм как изобретение Архимеда.

В эпоху Средневековья винтовая винтовка получила распространение в исламском мире, где использовалась для орошения полей и подъёма воды из колодцев. В Европе механизм стал известен в XII—XIII веках и применялся в горнодобывающем деле, а также для осушения шахт и болот.

В XVI—XVIII веках винтовой насос использовался в гидротехническом строительстве, в частности при осушении польских болот и в системах водоснабжения. В XIX веке с распространением паровых и электрических насосов винтовой механизм утратил былое значение, однако сохранил применение в ряде отраслей.

¶Устройство и принцип работы

Винтовка Архимеда состоит из следующих основных элементов:

• Корпус — полый цилиндр или труба, внутри которой размещается винт.
• Винт (спираль) — витая лента или лопасть, закреплённая на оси и образующая спиральную поверхность.
• Ось — центральный вал, вокруг которого вращается винт.
• Входной и выходной патрубки — для подачи и отвода воды.

Принцип работы основан на том, что при вращении винта вода захватывается витками спирали и поднимается вверх по наклонной плоскости. Каждый виток винта образует замкнутую камеру, заполненную водой, которая перемещается вверх при вращении. Вода поднимается на высоту, ограниченную числом витков винта и углом наклона.

КПД винтового насоса зависит от угла наклона винта, скорости вращения и диаметра корпуса. Оптимальный угол наклона винта составляет 15—30°, что обеспечивает наилучший подъём воды. Скорость вращения обычно не превышает 100 об/мин, так как при большей скорости вода не успевает заполнять витки.

¶Применение

Винтовка Архимеда находит применение в следующих областях:

• Ирригация — подъём воды из рек, каналов и колодцев для орошения полей.
• Горнодобывающая промышленность — осушение шахт и подъём руды.
• Водоснабжение — перекачка воды в системах водоснабжения.
• Коммунальное хозяйство — перекачка сточных вод и жидких отходов.
• Пищевая промышленность — транспортировка жидких и полужидких продуктов.
• Сельское хозяйство — подъём воды для полива и поения животных.

В современном мире винтовой насос используется в основном в малых гидротехнических сооружениях, а также в качестве учебного пособия по истории науки и техники.

¶Разновидности

Существует несколько разновидностей винтового насоса:

• Вертикальная винтовка — винт расположен вертикально, вода поднимается по вертикальному цилиндру.
• Горизонтальная винтовка — винт расположен горизонтально, вода перемещается по горизонтальному цилиндру.
• Наклонная винтовка — винт расположен под углом к горизонту, что обеспечивает оптимальный подъём воды.

Также существуют винтовые насосы с несколькими винтами, что увеличивает производительность механизма.

¶Интересные факты

• Винтовка Архимеда является одним из самых древних водоподъёмных механизмов, известных человечеству.
• Механизм получил широкое распространение в Древнем Риме, где использовался для осушения рудников и подъёма воды из колодцев.
• Винтовой насос является одним из символов инженерного дела и изображается на многих памятниках и гербах.
• Архимед, по преданию, сказал: «Дайте мне рычаг, и я подниму Землю» — эта фраза связана с его работами по механике, включая винтовой насос.

¶Источники

• Витрувий. Десять книг об архитектуре.
• Плиний Старший. Естественная история.
• Архимед. О винте, приписываемом Архимеду.
• История техники. Том 1. — М.: Наука, 1962.
• Башмаков И. Е. Винтовой насос Архимеда. — М.: Наука, 1972.