Отворите главни мени
Princip rada Arhimedovog vijka
Arhimedov vijak

Arhimedov vijak je naprava koja se često tokom istorija upotrebljavala za premeštanje vode u kanale za natapanje. To je jedan od izuma koji se pripisuje grčkom misliocu Arhimedu iz 3. veka pne, iako postoji i druga teorija po kojoj su za ovaj izum zaslužni stanovnici Vavilona pre Arhimeda, a postoji i pretpostavka da su se čuveni vrtovi Vavilona natapali pomoću ovog tipa sisaljke. Osim toga, Arhimedov vijak je jedna od prvih poznatih pumpi koje se spominju.

Садржај

Princip rada i upotrebaУреди

 
Još jedan primer primene Arhimedovog vijka
 
Moderni Arhimedovi vijci su i danas u upotrebi. U Holandiji se ponegde koriste za isušivanje.

Ova mašina je jednostavne konstrukcije, sastoji se od vijka smeštenog unutar cevi. Vijak se okreće pokretan vetrenjačom, snagom čoveka ili stoke. Okretanjem vijka, tečnost se kreće po obodu vijka prema gore, sve dok ne dođe do vrha, gde se izliva iz cevi prema krajnjem odredištu. Poželjno je da između vijka i cevi bude što manji zazor, kako bi se smanjila propuštanja iz višeg u niži nivo. Gubici su takođe manji ako je veća brzina okretanja vijka.

Implementacija Arhimedovog vijka može biti ostvarena na dva načina. Kod prve izvedbe se vijak okreće unutar cevi koja je statična, a kod druge se vijak i cilindar okreću zajedno, te ne postoji relativno kretanje između vijka i cevi. Istorijski izvori govore o upotrebi drugog sistema u starom veku u Grčkoj i Rimu, a postoje i naznake da se upotrebljavao u Vavilonu za vreme Nabukodonosora drugog. Tu se upotrebljavao ljudski rad pri okretanju kućišta u kojem je bio kruto spojeni vijak.

Danas se Arhimedov vijak upotrebljava za navodnjavanje, ali i za isušivanje, kako to prikazuje slika desno. Česta je upotreba i u kanalizacijskim sistemima, jer je vijak skoro neosetljiv na krute nečistoće i menjanje količina koje prebacuje. Takođe, Arhimedov vijak je česta pojava u pokretnim trakama, u ribogojilištima, transportu žitarica, ...

Dimenzije Arhimedovog vijkaУреди

 
Glavne dimenzije Arhimedovog vijka
d = unutarnji prečnik cevi
D = vanjski prečnik vijka
β = ugao nagiba uređaja
H0 = najveća moguća visina dizanja
H1 = najmanja visina dobave
H2 = najveća visina dobave
H3 = srednja visina dobave
J = broj nezavisnih navoja
L = dužina navoja
S = uspon vijka

IstorijaУреди

Izum vijčane pumpe se obično pripisuje Arhimedu,[1] prilikom njegove posete Egiptu. Moguće je da ova tradicija odražava činjenicu da je ovaj aparat bio nepoznat Grcima pre helenističkih vremena i da su ga tokom Arhimedovog života uveli nepoznati inženjeri.[1] Slike grčkih i rimskih vijaka za vodu pokazuju da ih pokreću ljudska gazišta na spoljašnjem kućištu tako da se ceo uređaj okreće kao jedan komad, što zahteva da je kućište fiksno pričvršćeno na vijku.

Neki istraživači su pretpostavili da je ovo bio uređaj koji se koristio za navodnjavanje Visećih vrtova Vavilona, jednog od sedam čuda antičkog sveta. Stefani Dali interpretira klinasti natpis asirskog kralja Senaheriba (704–681. pne) kao opis livenja vijaka za vodu od bronze nekih 350 godina nanije.[2] Ovo je u saglasnosti sa klasičnim piscem Strabonom, koji opisuje da su viseći vrtovi bili navodnjavani vijcima.[3]

Nemački inženjer Konrad Kieser je opremio Arhimedov vijak mehanizmom za pokretanje u svom Belifortisu (1405). Ovaj mehanizam je brzo zamenio drevnu praksu rada cevi gaženjem.[4]

UpotrebeУреди

Vijak se uglavnom koristio za transport vode do sistema za navodnjavanje i za iscrpljivanje vode iz rudnika ili drugih niskih područja. Korišćen je za dreniranje zemljišta koje je bilo ispod nivoa mora u Holandiji i na drugim mestima u stvaranju poldera.

Arhimedovi vijkovi se koriste u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda jer se dobro podnose različite brzine protoka i prisustvo suspendovanih čvrstih materija. Pužni konvejer u snegočistaču ili žitnom elevatoru je esencijalno Arhimedov vijak. Mnogi oblici aksijalno-protočnih pumpi u osnovi sadrže Arhimedov vijak.[5][6]

Isti princip se takođe sreće u pescalatorima, koji su Arhimedovi vijci dizajnirani da bezbedno podižu ribe iz ribnjaka i njihov transport do druge lokacije. Ova tehnologija se primarno koristi u mrestilištima riba, gde je poželjno da se minimizuje fizičko rukovanje ribom.

U uspešnoj stabilizaciji kosog tornja u Pizi 2001. godine korišten je Arhimedov vijak. Male količine dubljih slojeva zemlje zasićenih podzemnom vodom uklonjene su daleko od severne strane tornja, i težina samog tornja je korigovala zakošenost.

Arhimedov vijak se koristi u čokoladnim fontanama.[7]

ReferenceУреди

  1. 1,0 1,1 Oleson 2000, стр. 242–251
  2. ^ Stephanie Dalley, The Mystery of the Hanging Garden of Babylon: an elusive World Wonder traced, (2013), OUP ISBN 978-0-19-966226-5
  3. ^ Dalley, Stephanie; Oleson, John Peter (2003). „Sennacherib, Archimedes, and the Water Screw: The Context of Invention in the Ancient World”. Technology and Culture. 44 (1): 1—26. doi:10.1353/tech.2003.0011. 
  4. ^ White, Jr. 1962, стр. 105, 111, 168
  5. ^ Rama S.R. Gorla; Aijaz A. Khan (2003). Turbomachinery Design and Theory (illustrated изд.). CRC Press. стр. 59. ISBN 9780203911600. 
  6. ^ S M Yahya (2005). Turbines Compressors and Fans (3 изд.). Tata McGraw-Hill Education. стр. 9. ISBN 9780070597709. 
  7. ^ Exploring the physics of chocolate fountains

LiteraturaУреди

  • P. J. Kantert: "Manual for Archimedean Screw Pump", Hirthammer Verlag 2008, ISBN 978-3-88721-896-6.
  • P. J. Kantert: "Praxishandbuch Schneckenpumpe", Hirthammer Verlag 2008, ISBN 978-3-88721-202-5.
  • Oleson, John Peter (1984), Greek and Roman mechanical water-lifting devices. The History of a Technology, Dordrecht: D. Reidel, ISBN 90-277-1693-5 
  • Oleson, John Peter (2000), „Water-Lifting”, Ур.: Wikander, Örjan, Handbook of Ancient Water Technology, Technology and Change in History, 2, Leiden, стр. 217—302 (242—251), ISBN 90-04-11123-9 
  • Nuernbergk, D. and Rorres C.: „An Analytical Model for the Water Inflow of an Archimedes Screw Used in Hydropower Generation", ASCE Journal of Hydraulic Engineering, Published: 23 July 2012
  • Nuernbergk D. M.: "Wasserkraftschnecken – Berechnung und optimaler Entwurf von archimedischen Schnecken als Wasserkraftmaschine", Verlag Moritz Schäfer, Detmold, 1. Edition. 2012, 272 papes, ISBN 978-3-87696-136-1
  • Rorres C.: "The turn of the Screw: Optimum design of an Archimedes Screw", ASCE Journal of Hydraulic Engineering, Volume 126, Number 1, Jan.2000, pp. 72–80
  • Nagel, G.; Radlik, K.: Wasserförderschnecken – Planung, Bau und Betrieb von Wasserhebeanlagen; Udo Pfriemer Buchverlag in der Bauverlag GmbH, Wiesbaden, Berlin (1988)
  • White, Jr., Lynn (1962), Medieval Technology and Social Change, Oxford: At the Clarendon Press 

Spoljašnje vezeУреди