К сожалению, такие машины могли поднимать воду не более чем на 10 метров. Ведь подъем воды в них происходил, в сущности, под действием атмосферного давления.
Между тем имелось множество шахт, где нужно было откачивать воду с глубины 30 м и более. Можно, конечно, было поставить целую цепочку таких машин, но это сложно.
Рис. 2. Повторяем опыт маркиза Ворчестера.
Принципиально по-иному за это дело взялся в том же году Д. Папен. Он построил водоподъемную машину, в которой холодную воду из сосуда вытеснял пар, полученный в отдельном паровом котле. Теоретически, имея достаточно высокое давление, ее можно было бы поднять на очень большую высоту. Но необходимое для этого давление пара еще получать не умели, поскольку не умели делать достаточно прочные паровые котлы.
К этой идее вернулся в 1871 г. американец Генри Холл, создавший «пульсометр» — насос, состоящий из двух камер, в которые поочередно подавался то пар, то сжатый воздух. Поток его управлялся клапанами и поочередно выдавливал из них воду. Пульсометры отличались надежностью, работая без присмотра десятками лет.
Нередко сжатый воздух в пульсометры давали компрессоры, работавшие от двигателей внутреннего сгорания. При этом топливо сгорало в цилиндрах двигателя и создавало давление, которое двигало его поршень. Далее эта сила через механизмы двигателя и компрессора передавалась на поршень, сжимавший воздух. На всех этих этапах возникали громадные потери. Неудивительно, что англичанину Л.Н.Гемфри пришла мысль создать насос, в котором давление вспышки топлива непосредственно действовало на воду. В нем вода, подобно поршню ДВС, совершала возвратно-поступательное движение и сжимала смесь топлива с воздухом. Ее поджигали электрической искрой, и происходил взрыв.
Рис. 3. Охлажденная бутылка способна поднимать воду на значительную высоту.
Рис. 4. Пульсометр мог работать десятки лет без присмотра.
Насосы Гемфри обладали дешевизной, простотой и надежностью, но имели слишком большой расход топлива и поэтому не прижились.
В начале 1980-х годов советский инженер Г.П. Примов раскрыл причину низкого КПД насосов Гемфри. Она заключалась в очень низкой степени сжатия горючей смеси. Из-за этого она при расширении отдавала в форме механической работы лишь незначительную часть своего тепла.
Изобретатель понял, что повысить степень сжатия насоса Гемфри невозможно, и пошел иным путем. К прочному стальному баллону объемом около кубометра он присоединил необходимую арматуру и примерно на 6/7 наполнил его водой. В оставшуюся седьмую часть он закачал от обычного компрессора смесь воздуха и топлива под давлением 7 атм. После этого он при помощи свечи зажигания воспламенил эту смесь. Когда она сгорела, давление в баллоне поднялось до 30 атм, изобретатель открыл кран брандспойта, и из него вырвалась струя длиною около 1 км. Мощность ее примерно в 10 раз превышала мощность компрессора и составляла около 500 л.с.
Для того чтобы получить такую струю при помощи насосов, работающих от дизеля, понадобилась бы установка весом около 20 т. Бак Примова можно было увезти на небольшом грузовичке. Компрессор же был самый обыкновенный, который мы часто видим при ремонте дорог. Вот так завершилась более чем трехсотлетняя эпопея создания водяного насоса без подвижных частей.
Рис. 5. Аппарат Примова развивал мощность в 400 кВт.
А. ВАРГИН
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Плывут по небу облака
Всем хорошо известно, что планета Земля обладает магнитным полем, которое легко обнаружить обычным компасом. Но у Земли есть еще и электрическое поле, направленное сверху вниз, от ионосферы, заряженной положительно, к поверхности, заряженной отрицательно. Ионосфера проводит электричество, поскольку в ней много свободных электронов и ионов, создаваемых солнечным излучении ем, космическими лучами и другими факторами.
Земля тоже неплохой проводник, а вот воздух над ее поверхностью — диэлектрик. Таким образом, мы живем как бы между обкладками большого сферического конденсатора размером во весь Земной шар, заряженного до разности потенциалов более 300 000 В.
У поверхности Земли есть небольшой ионный ток, направленный сверху вниз. Его плотность, измеренная чувствительными приборами, составляет несколько пикоампер на квадратный метр. По всей же поверхности Земли этот ток достигает тысяч ампер. Современной науке еще не совсем ясны механизмы генерации атмосферного электричества: по одной из теорий отрицательный заряд к Земле переносят молнии, ведь в каждый момент на Земле бушует около двух тысяч гроз. Перед грозой и в других случаях активной электризации в атмосфере напряженность поля сильно возрастает.