В этой статье мы расскажем о том, что такое фонтан Герона. Это водяное устройство было известно еще 2000 лет тому назад. Тем не менее в наши дни мало кто задумывается о том, как оно работает. Ведь сейчас в продаже имеется много домашних фонтанчиков самого разного вида. Но особенность этого фонтана в том, что он работает безо всякого двигателя, и его можно сделать своими руками.
Не надо покупать
Любители самоделок будут рады узнать, что это устройство можно смастерить быстро и просто. Как сделать фонтан Герона? Для начала надо подготовить материалы и разобраться в принципе его работы. Простой фонтан Герона своими руками сделать совсем несложно. Да и состоит он всего из двух емкостей для воды, трубок и чаши. Все эти предметы соединяются между собой и, благодаря существующей на Земле гравитации, происходит выталкивание струи воды над поверхностью чаши. Также действует фонтан Герона в полном соответствии с законами гидропневматики.
Деталировка (подробное описание) фонтана
Бассейн
Небольшие чаши изготавливаются из самых разнообразных материалов и по различным технологиям – композитные, пластиковые, металлические и даже деревянные. Что до больших сооружений, для них существует единая технология – ЖБИ конструкции. К слову, проектируя большие архитектурные формы, Вам не обойтись без помощи профессионалов. Только опытные проектировщики смогут обеспечить корректное положение всех составляющих, скрывая технические моменты архитектурными дополнениями.
Насосная станция
В данном случае, речь идёт о помещении для насоса, установленного вне пределов водного бассейна. По технологии, это должно быть подземное помещение, расположенное ниже уровня воды в фонтане. Желательно, оборудование собственной системы канализации и отвода воды, в случае возникновения аварийной ситуации.
Насадки и дополнения
Поскольку фонтанная насадка не всегда есть произведение искусства, но является неизменной частью в создании единой композиции, некоторые типы распылителей могут инсталлироваться в другие архитектурные и ландшафтные формы. Данный элемент тесно связан со всей структурой (мощность насосной станции, диаметры труб, общая архитектурная структура).
Насос
Насос для фонтана — это «сердце». Именно он определяет функциональность всей формы и обеспечивает корректное исполнение заданных параметров. В частности, обеспечивает стабильное давление в системе, позволяющее гарантировать целостность водной композиции.
Фильтрующий элемент
Фильтр – важнейшая составляющая, позволяющая продлить срок эксплуатации насосной станции и фонтанных насадок. Дабы продлить срок службы самого фильтра, а также увеличить интервалы между плановыми очистками, рекомендуется увеличить общую площадь водозабора.
Фитинги
В миру – «гильзы». Специальные втулки, позволяющие завести трубопровод через дно или боковые стенки бассейна. Выполняются из материалов, устойчивых к коррозии (нержавейка, томбак и т.д.), что позволяет вмуровывать их непосредственно в бетон. Для бассейнов из пластика, применяются специальные зажимные фланцы.
Всасывающий трубопровод
Часть трубопровода, обеспечивающая подачу воды из кессона к насосной установке. Выбор диаметра трубы, осуществляется путём расчётов и подбирается в соответствии с производительностью насоса, при этом скорость проходящего потока не должна превышать 2м/с.
Задвижка
Запорная арматура, предназначенная для отсечки воды на всасывающий или питающий трубопровод в период проведения ремонтных работ.
Питающий трубопровод
Обеспечивает подачу воды от насоса к фонтанным насадкам. Диаметр трубопровода рассчитывается для насосной установки и должен обеспечивать стабильный проток воды, со скоростью движения до 2м/с.
Распределитель
Узел распределения. Обеспечивает перенаправление водного потока к отдельным фонтанным насадкам.
Дренажная арматура
Система водоотвода, позволяющая контролировать уровень воды в фонтане, обеспечивая отток дождевых вод, а также обеспечивает полное опорожнение бассейна на период зимних заморозков.
Донный слив, оборудованный системой грязеочистки
Сливная канализация, работающая в паре с дренажом. Предназначена для аварийного или сезонного спуска воды. Оборудована фильтром, который предотвращает засорение системы канализации.
Арматура для автоматического контроля уровня воды
Встраивается в боковую стенку бассейна и позволяет, как добавлять, так и отводить воду.
Арматура для закачивания воды
Монтируется в нижней точке бассейна. Предназначена для закачивания воды. Отличается высокой надёжностью, что подтверждено сертификатом европейского стандарта DIN 1988.
Переливной трубопровод
Переливная станция, позволяющая организовать эффективное водоотведение в случае атмосферных осадков. Может использоваться, как для бассейнов, так и для фонтанов. В случае применения в общих бассейнах, диаметр трубы должен быть не менее 100 мм.
Переливной трубопровод с арматурой
Переливная конструкция, оборудованная системой обратной подачи воды, что позволяет использовать её для контроля уровня, как в случае его повышения, так и в случае понижения.
Сливной трубопровод
Система слива, оснащённая грязевым фильтром. Может использоваться, как в фонтанах, так и в общих бассейнах, при условии, что диаметр трубы будет не менее 100 мм. Предназначается для планового или аварийного спуска воды.
Трубопровод подачи
Система для пополнения воды в фонтанах. Используется в паре с автоматической системой контроля уровня воды. Встроенный фильтр, позволяет очищать закачиваемую воду от механических и органических включений.
Электромагнитный клапан
Запорная арматура, совмещённая с системой автоматического контроля уровня воды. Предназначена для закачивания чистой воды.
Фитинг для кабельного ввода
Герметичная вставка, предназначенная для прокладки кабельно-проводниковой продукции сквозь стенки или дно чаши фонтана.
Защитная труба для кабеля
Защитный элемент, позволяющий предотвратить механические повреждения силового кабеля. Облегчает монтаж, демонтаж и обслуживание кабельно-проводниковой продукции.
Клеммная коробка
Пост разводки и подключения кабельно-проводниковой продукции. Предназначен для обслуживания силовых и оперативных сетей.
Шина защиты кабеля
Дополнительный защитный элемент, предупреждающий повреждение кабельно-проводниковой продукции.
Подводная подсветка
Набор для оборудования освещения водной толщи в ночное время суток. В паре со светофильтрами, позволяет создавать поистине феерические композиции, способные поражать воображение.
Система электронного управления
Система автоматического контроля, оборудованная на базе единого управляющего блока. В её состав включены все необходимые устройства, обеспечивающие корректную эксплуатацию фонтана при отсутствии вмешательства со стороны человека. В частности, установлена система защиты электрооборудования, оборудована автоматическая система управления основными процессами (слив, долив, аварийное откачивание воды), а также системы освещения и распределения водных потоков.
Детали
Каждая емкость фонтана служит для определенной цели. Фонтан Герона начинается с чаши. Она представляет собой миску, наполненную водой, из которой отходит тонкая трубка, направленная в нижнюю емкость. Именно по ней вода начинает свое движение. Эта емкость пуста. В ней накапливается вода, которая, поднимаясь вверх, создает давление воздуха, поднимающегося по тонкой трубке, и попадает в верхнюю емкость, наполненную водой. Отсюда воздух выталкивает воду, которая движется по трубке в чашу с водой и создает струю, что видна над поверхностью жидкости. Фонтан Герона может работать очень долго, но емкости приходится менять местами. Потому что нижняя постепенно наполняется водой, а верхняя — воздухом, а значит, перестает создаваться нужное давление.
В чем секрет
Возможно, вы удивитесь, прочитав сейчас о том, как можно сделать фонтан своими руками. Ведь в этой модели используется пластмасса, а 200 лет назад ее еще не изобрели. Все просто. Греческий изобретатель использовал стеклянные емкости. Для начала он провел эксперимент. Налил воду в стеклянную бутылку, затем заткнул ее пробкой, в которой проделал отверстие. В это отверстие он вставил трубку, доходящую до дна бутылки. Поставив эту конструкцию на солнце, Герон принялся наблюдать за ней. Солнце начало нагревать бутылку, и вода устремилась по трубочке вверх. Причем, чем сильнее грело солнце, тем больше вытекало воды. Тогда Герон взял увеличительное стекло и направил его на бутылку, чтобы усилить действие солнечных лучей. Нагретая вода высокой струей вырвалась по трубке из бутылки. Это натолкнуло Герона на мысль о том, что вода может двигаться по кругу, поднимаясь из бутылки и возвращаясь в нее. Тогда он стал думать над тем, как сделать так, чтобы вода самостоятельно возвращалась обратно в емкость.
Как сделать фонтан Герона: особенности сборки
Итак, принцип действия фонтана Герона понятен, теперь остается разобраться с тонкостями и вариантами его сборки. Различных конструкций существует несколько.
- Закрытый фонтан Герона для помещений. Преимущество такого фонтана заключается в двух вещах: во-первых, он весьма компактный и, во-вторых, он собирается так, что вода не контачит с окружающим воздухом. Она не разбрызгивается, и все действие происходит в одном прозрачном корпусе, разделенном на секции, которые соединены друг с другом трубками. Мало того, еще одним из немаловажных преимуществ такой системы фонтана является элементарная перезарядка – все, что для этого необходимо сделать, это перевернуть установку как песочные часы, дождаться пока вода перельется в нужную емкость и перевернуть его назад. Как только вы это сделаете, фонтан заработает снова. В изготовлении в технологическом плане это весьма сложная конструкция – собрать можно, но перед этим желательно потренироваться на упрощенном варианте. Заодно и поймете принцип работы – это даст возможность вносить в конструкции свои дополнения.
Фонтан Герона фото
- Классический открытый фонтан Герона. Самая простая система, на которой и нужно тренироваться – как и говорилось выше, она легко собирается из пластиковых бутылок. Единственное, что здесь сложно, это сделать основание – саму стойку фонтана. В принципе, этот момент можно решить посредством пары обычных недорогих пластиковых тазиков и резьбовой шпильки – один тазик будет выступать в качестве опоры, а второй в роли чаши фонтана. В последней необходимо сделать пару отверстий – одно для установки форсунки (через нее будет изливаться струйка), а второе для слива воды. После этого на стойке подвешиваются две пластиковые бутылки, в крышках которых также просверливается по паре отверстий. Дальше все нужно соединить трубками по схеме, приведенной ниже. То есть от сливного отверстия трубка опускается в нижнюю бутылку (на самое ее дно), из нее вторая трубка прокладывается в верхнюю бутылку (оба ее конца должны расположиться под верхом бутылок). И последняя трубка, опущенная в самый низ верхней бутылки, подсоединяется к соплу фонтана.
В принципе, это и вся система фонтана Герона. Единственное, что здесь необходимо добавить, так это уточнить несколько деталей. Во-первых, вся система должна иметь исключительную герметичность – должно присутствовать всего несколько открытых мест (слив из чаши и сопло фонтана). Ну и, во-вторых, высота струи этого фонтана напрямую зависит от расстояния между верхней и нижней емкостями – все это дело придется самостоятельно настроить по своему усмотрению.
Что дальше
Изобретатель придумал поместить внутрь одного сосуда еще два. Третий сосуд был пустым, а второй — наполненным водой. Вода поступает в третий сосуд, создавая давление воздуха, от которого она поднимается вверх по трубке, расположенной в середине третьего сосуда. Из второго сосуда вода начинает движение в третий, расширяясь при нагревании солнечными лучами. В итоге зрители видят бьющую струю фонтана над поверхностью чаши. Первый свой фонтан Герон разместил в храме. В то время это было похоже на чудо, потому что никто не мог объяснить, как работает этот фонтан, ведь не было видно ни механических устройств, ни труб, с помощью которых могла бы закачиваться вода.
Перемещение воды
Перемещение воды – важный вопрос, требующий серьёзного и профессионального подхода. В данном случае, вариантов может быть несколько, от наиболее простых – имитация естественных родников или ручейков, до сложных архитектурных форм – колокол или каскад. В данном случае всё определяется типом выбранной фонтанной насадки, которая и формирует общий водный поток. Однако не стоит забывать о таком немаловажном моменте, как «привод» — насосная станция, которая обеспечивает достаточное давление в системе при использовании тех или иных типов распылителей.
Наиболее простой, но менее эффективный вариант – погружной насос, оборудованный непосредственно в самом фонтане. Преимущества – простота монтажа, недостаток – низкая производительность. Более сложный, но и более производительный тип установок – центробежная насосная станция. Устанавливается в специально отведённых местах, обычно – вблизи кессона. Несмотря на то, что данный проект будет значительно дороже его эффективность в разы выше, что позволяет реализовывать достаточно сложные проекты.
Итак, подведём итог. Фонтан – водный резервуар, насосы для фонтана и насадки для фонтана. Всё остальное, не что иное, как оболочка и полезные дополнения, позволяющие реализовать эстетическую и технологическую стороны проекта.
В наши дни
Изобретение Герона до сих пор интересно нашим современникам. Особенно оно удивляет детей, которые еще не знакомы с законами физики. Современные изобретатели постепенно совершенствуют проект Герона. Добавляют к нему что-то новое, улучшают его свойства и, конечно же, придумывают что-то свое. Например, можно увеличить высоту струи, если соединить между собой несколько емкостей, тогда давление суммируется и выталкивает струю воды на дальнее расстояние. Еще придумывают различные способы перезарядки фонтана. Хорошо бы было сделать так, чтобы человеку не пришлось принимать участие в этом процессе.
В наше время даже школьник может смастерить Геронов фонтан своими руками. Как сделать его — вы прочитали в нашей статье. Можно декорировать это изобретение и установить у себя на даче или в квартире, удивляя гостей.
Ручьи и водопады
Нимфей легко превращается в фонтан-водопад, поз. 2. Для него нужен особый, небольшого напора и высокой производительности, насос. К сожалению, переделать для водопада бытовой погружной насос не получится, придется покупать фирменный дорогой.
Нимфеи чаще всего пускают каскадами, и предела выдумке тут не просматривается, поз. 3-7. Но самое распространенное выполнение нимфея – фонтан-ручей, поз. 8. Тут как раз есть где умельцу руки приложить к насосно-фильтровому хозяйству. Впрочем, к насосам для фонтанов мы еще вернемся.
Нимфей практически не брызгается и, при малых размерах и надлежащем исполнении, не переувлажняет весь воздух в комнате. Зона свежести нимфея довольно четко отграничена и, чем он меньше, тем резче граница. Поэтому нимфеем часто делают настольный комнатный фонтан, поз. 9.
Примечание: если фонтан-нимфей с каскадом или ручьем делается из камня, нужно избегать естественных сланцеватых пород – они не водостойки, особенно на течении, и, вследствие трещиноватости и пористости, подвержены морозобою зимой. Фонтаны «под сланец» нужно набирать из колотых плит (лещади) гранита, габбро, гнейса, лабрадорита и др. водостойких пород с собственным влагопоглощением до 1%
Интересный гибрид
Фонтаны-валуны
Фонтаны-валуны на рис. справа условно можно назвать хладоувлажнителями. Благодаря тому, что течение воды в тонкой пленке на полированной поверхности круглого, т.е. с наибольшим отношение площади поверхности к объему, камня, замедляется, удлиняется время ее контакта с воздухом и, соответственно, испарение. Но площадь водяной пленки много меньше общей площади поверхности брызг струи, поэтому фонтаны-валуны освежают очень экономно. Размеры их зоны свежести больше, чем у нимфея, а граница зоны более размыта. Расход воды на испарение при этом также несколько больше, но много меньше, чем у брызжущего фонтана. В целом, садовый фонтан-валун более подходит для краев с жарким сухим летом и недостатком воды, поэтому их часто можно видеть в средиземноморских странах; земля там очень дорога, и выкроить место для пруда при тамошнем среднем доходе трудно.
