Парабола форма струи фонтана

Фонтан. Виды и устройство. Работа и форма струи. Особенности

Фонтан – природное или искусственное явление, представляющее собой истечение жидкости струей вертикально вверх или с небольшим уклоном в сторону, что вызвано в результате оказания на нее давления. Природные фонтаны также называют гейзерами. Искусственно созданные являются, как правило, декоративными строениями, устанавливаемыми с целью украшения ландшафта или интерьера.

Как устроен и работает фонтан

Схематически строение и принцип действия фонтана можно описать как устройство с резервуаром, из которого вода подается под давлением на распыляющую ее форсунку. В результате формируется видимая струя определенной формы направленная горизонтально вверх или с уклоном. Бьющая вода после потери инерции от выталкивающих ее сил падает обратно вниз, и собирается в чаше устройства. Оттуда она снова стекает в резервуар, где повторно подается под давлением через форсунку. Это непрерывный процесс, происходящий одновременно. Часть объема воды выталкивается в струю, и сразу же возвращается обратно до того как жидкость закончится.

Это механизм круговорота воды. В качестве резервуара в ней может использовать бассейн, емкость или целый водоем. Если жидкость забирается из изолированной емкости, то в результате испарения объем в ней постепенно снижается. В конечном счете, это приведет к остановке фонтана. В связи с этим емкость нуждается в периодическом доливании жидкости.

Для обеспечения подачи воды в конструкции фонтана предусматривается насос. Он прокачивает воду из резервуара на форсунку. Насос работает за счет электроэнергии. Описанная конструкция фонтана является упрощенной. Многие устройства существенно сложнее. К примеру, их насос может иметь систему программного управления. За счет этого обеспечивается синхронизация силы бьющей струи с музыкой или яркой цветной декоративной подсветкой.

Отличия между проточными и циркуляционными фонтанами

Циркуляционный фонтан по сути является классическим. Он предусматривает перекачку воды по кругу циркуляционным насосом. Это закрытая система, обычно не оснащаемая стоком. Поскольку в ней постоянно прокачивается один и тот же объем воды, то она достаточно быстро становится грязной. Она не является питьевой. Иногда такие системы предусматривают подключение к канализации. Это обеспечивает удобное и быстрое осушение резервуара и чаши. Это необходимо при подготовке фонтана к зимовке.

За счет циркуляции одного и того же объема воды обеспечение работы циркуляционного фонтана обходится существенно дешевле. После наполнения, все затраты сводятся только к периодическому доливанию объема для компенсации испарения, а также оплате электроэнергии потребляемой насосом. Более сложные устройства также потребляет электричество на обеспечение подсветки и музыкального сопровождения.

Проточные более дорогостоящие в плане обеспечения работы. Они проталкивают через форсунку свежую воду. При этом использованная жидкость отводится в канализацию или водоем. Такое решение чаще всего используется для организации работы питьевых фонтанов. Те прокачивают чистую воду, которую можно пить. Как правило, сила струи в таких устройств небольшая. За счет этого с них можно удобно и безопасно пить, соблюдая гигиенический режим.

Проточные фонтаны могут забирать воду из подземного источника, находящегося в непосредственной близости. Это может быть естественный ключ, скважина, колодец. Чаще всего они просто подсоединяются к централизованному водопроводу.

Системы дополнительного оснащения фонтана

Внедрение в работу фонтанов современных технологий и различных физических принципов позволяет корректировать их работу. В результате зрелищность от работы фонтана многократно возрастает.

В зависимости от технического решения, примененного в конструкции, кроме обычных классических фонтанов, также существуют более сложные:

• Цветомузыкальный.
• Авангардный.
• Шутиха.
• Швейцарский.
• Без брызг.
• С генератором тумана.
• С ДУ.

Цветомузыкальный фонтан является достаточно дорогостоящим и сложным устройством. Высота и подсветка его струи корректируется автоматикой, которая управляется программным обеспечением. Перепады высоты столба воды, цвета и яркости подсветки связываются с музыкальным сопровождением. Таким способом оснащают много городских фонтанов. Однако в таком режиме они, как правило, работают в вечерние часы, так как в дневное время цветная подсветка остается невидимой.

Авангардные используют эффект зависшего потока воды. Для этого используется стекло высокой прозрачности. Широкая струя подается на него и отбившись спокойно стекает. За счет этого создается впечатление, что из фонтана бьет широкая тонкая полоса воды, которая в один момент застыла. Движение в ней выдает только легкая рябь. Это менее затратная в плане реализации конструкция, которую можно использоваться в домашних садовых фонтанах.

Шутиха – это развлекательный контактный фонтан. Струи воды в нем бьют в разные стороны, причем постоянно меняют направление в произвольном порядке. Как правило, он устанавливается на площадях и городских парках. Обычно устройство не имеет выступающей надземной чаши. За счет этого в зону разбрызгивания можно без проблем подойти. Шутиха плескает в желающих, меняет силу и направление струи. За счет этого служит развлечением в жаркие дни. Проект такого фонтана достаточно дорогостоящий в реализации.

Швейцарские фонтаны отличаются от обычных тем, что в качества их чаши и резервуара используется целый водоем. Это может быть искусственное сооружение, река, озеро и т.д. Под водную гладь устанавливается насос. Он забирает воду прямо из водоема и выталкивает ее через форсунку. В результате над водой появляется высокая струя. Поскольку оборудование спрятано, то все выглядит как природное явление. Однако в ветреную погоду при достаточно сильных волнах форсунка все же просматривается. Для удешевления системы форсунки могут изначально располагаться слегка выше уровня воды в водоеме. За счет этого возможно использовать менее мощное насосное оборудование. Насос может закрепляться к каркасу, установленному на дно водоема. Если оно слишком глубоко, то подобные фонтаны делаются плавающими.

Фонтан без брызг работает практически по такому же принципу, как и авангардный. Данное устройство не рассчитано на контакт, так как в его системе просматриваются прозрачные стеклянные нити или трубки. Подаваемая насосным оборудованием струя под небольшим давлением заворачивается и стекает обратно по стеклу. За счет этого она не разбрызгивается. Часто такие устройства проектируются так, чтобы вода подавалась по прозрачной трубке, после чего стекала вниз по ее внешним стенкам. Это создает визуальный обман. Со стороны кажется, что поток берется ниоткуда с воздуха и падает сверху вниз, а не выталкивается изначально со стороны чаши. Достаточно ярким представителем подобных фонтанов является «магический кран». В нем на вершине трубки подачи закрепляется водопроводный кран. За счет этого кажется, что вода течет из него, хотя тот не подсоединен к видимым трубам.

Фонтан с генератором тумана оснащается ультразвуковым оборудованием. Оно создает мельчайшие капли, за счет чего основная струя окутывается туманом. Это смотрится очень эффектно. Густой туман перекрывает распыляющее оборудование, полностью скрывает техническую составляющую фонтана.

Домашние садовые фонтаны могут дополнительно оснащаться пультом дистанционного управления. За счет этого их можно включить беспроводным способом, не подавая питание на насос вручную. Также такие устройства часто предусматривают возможность изменения подсветки, силы бьющей струи или автоматических режимов.

Виды фонтанов в зависимости от формы бьющего потока

Обычные фонтаны могут оснащаться разными типами распыляющих форсунок. За счет этого меняется форма струи.

В зависимости от того, какой формы поток формируется, различают следующие основные разновидности фонтанов:

• Струйный.
• Колокол.
• Тюльпан.
• Рыбий хвост.
• Тиффани.
• Полусфера.
• Кольцо.

В струйном используется сужающая трубу насадка. За счет этого поток на выходе сужается и выходит наружу под более высоким давлением. За счет этого создаются невысокие тонкие струи. Как правило, они направлены вертикально вверх или с легким уклоном в центр чаши.

Струя колокол формирует полусферу. Она спадает практически сплошным колоколом. Струя этого типа невысокая. Обычно используются в садах или как центральная фигура в больших городских фонтанах.

Тюльпан — очень похоже на колокол, но за счет немного другого наклона при распылении вода распадается на брызги, не достигнув чаши. В результате формируется подобие цветка.

Струя рыбий хвост подразумевает разделение основного потока на несколько тонких. Те создают в них купол из решеток. Форма такого фонтана практически как у полусферного, но поверхность воды не является сплошной.

Тиффани – это сложная струя, сочетающая в себе одновременно колокол и рыбий хвост. Причем на форсунке формирующей полусферу подается более высокое давление.

Фонтан со струей полусфера имеет форму созревшего одуванчика. Это достигается за счет каркаса распылителей, формирующих шар. При включенном фонтане они практически не заметны.

Кольцо предусматривает наличие распылителя в виде трубы сваренной в кольцо. По ее периметру ввариваются отдельные выходы, каждый из которых оснащается сужающим соплом. Как следствие при подаче воды формируется множество струйных потоков выставленных по кругу, и направленных в центр чаши. За счет этого создается визуальное сходство с кольцом.

Источник

Справочник | Инженерные системы

Вы здесь

Устройство фонтанов

Фонтан — важное декоративное украшение любого водоема. Его оформление, композиция и высота струи могут быть самими различными, но всегда наличие фонтана «оживляет» водоем. Помимо этого, фонтан имеет большое значение для всего животного мира в водоеме. Создается движение воды, она обогащается кислородом, причем это обогащение тем больше, чем выше струя фонтана. Происходит своего рода аэрация воды. Решение, какой фонтан должен украсить данный водоем, зависит от многих факторов. Здесь и форма водоема, и наличие растительности, и мощность водяного насоса, характер дна и многое другое. Конечно, лучше всего будут смотреться фонтаны в водоемах правильной геометрической формы. И находиться фонтан должен по центру пруда (бассейна). Если в водоеме имеется растительность, то падающая струя фонтана должна находиться на расстоянии не менее 50 см от ближайшего растения, чтобы не повредить его. Формы фонтанов могут быть самыми различными. Все зависит от формы насадки, которая вами приобретена. Их великое множество. На рис. 1 представлен наиболее распространенный тип фонтана — фонтан струйного типа.

Рис. 1. Фонтан струйного типа: 1 — напорная труба поверхностного насоса; 2 — насадка фонтана; 3 — падающая струя фонтана; 4 — расстояние от падающей струи до ближайшего растения (не менее 50 см)	Рис. 2. Фонтаны и насадки: а — «колокол»; б — «полушарие»; в — «тиффани»; 1 — вид насадки сверху; 2 — вид насадки сбоку
	Рис. 2а. Фонтаны и насадки: а — «тюльпан»; б — «рыбий хвост»; 1 — вид насадки сверху; 2 — вид насадки сбоку

Принцип прост — на трубу навинчивается насадка, представляющая сужающееся сопло, которое формирует тонкую вертикальную струю воды. В принципе можно обойтись и без насадки, достаточно трубы малого диаметра. Главное здесь — давление (напор) воды. Чем больше напор, тем выше струя. Если вместо сужающегося сопла ввинтить другую насадку, изображенную на рис. 2, то можно получить фонтан «колокол». Насадка представляет собой трубу высотой 0,5—1,0—1,5м (в зависимости от конкретных условий), на выходном конце которой закреплены два диска, один над другим между этими дисками имеется регулируемый зазор, с помощью которого можно добиться различной толщины водного слоя. Обычно эти диски бывают сферической формы с загибом вниз. При правильной регулировке зазора между дисками можно получить сплошную водную пленку, формирующую красивую полусферу. В домашних условиях изготовить такую насадку не представит особого труда.

Следующий тип фонтана, который предлагается вашему вниманию — «полушарие». Это уже сложная конструкция, представляющая собой много насадок типа «колокол», но меньших размеров. Расположение этих насадок должно быть таким, чтобы формируемая ими пленка воды составляла своего рода стенки полушария. Все насадки должны быть расположены в строгом соответствии относительно друг друга. В домашних условиях осуществить это весьма затруднительно. Поэтому такие насадки надо приобретать в торговой сети. Фонтан «тиффани» можно рассматривать как комбинированный вариант фонтанов «колокол» и «рыбий хвост» (см. рис. 2а). Но в этом случае давление воды в узле «колокол» будет больше давления воды в узле «рыбий хвост». Понятно, что насадку для фонтана «тиффани» надо приобретать в готовом виде. Обеспечить разность напора воды в двух узлах, а тем более их регулировку, в домашних условиях невозможно.

На рис. 2а представлен тип фонтана «тюльпан», формируется он, как и фонтан «колокол», тоже двумя дисками, которые позволяют получить тонкую пленку воды. Но в данном случае сплошная пленка воды должна выходить не горизонтально, а под углом вверх (30—40°). Похожий принцип можно наблюдать при выходе пламени в горящей камфорке газовой плиты. Но камфорка имеет вырезы для формирования отдельных струй горящего газа, а в случае с насадкой «тюльпан» таких вырезов нет. В домашних условиях насадку для такого фонтана сделать можно. Конечно, слесарные навыки необходимы. Насадка «рыбий хвост» предусматривает в какой-то мере тот же принцип, что и «тюльпан», но вода выходит не в виде пленки, а в виде отдельных струй вверх под углом 30—40° (рис. 2а).

На рис. 2б изображены фонтаны «кольцо» и «одиночный распылитель». Для изготовления фонтана «кольцо» потребуется труба, которой придана форма кольца. Оба конца изогнутой трубы замыкаются на подводящую напорную трубу. На равном расстоянии друг от друга в изогнутой трубе высверливаются отверстия, через которые вода будет струями вырываться вверх. Очень важно, чтобы отверстия были одинакового диаметра. Чтобы струи получались ровными и красивыми, хорошо ввернуть в каждое из таких отверстий насадку в виде направляющего сопла (как у фонтана струйного типа — рис. 1).

Фонтан «одиночный распылитель»» (рис. 2б) в основе имеет тот же принцип, что и «рыбий хвост». Но если у последнего струи редкие и направлены под углом 30—40°, то у «одиночного распылителя» количество струй больше, они тоньше и направлены вверх под углом 15—20°. Напор также будет большим, т.е. фонтан будет более высоким. Если взять за основу принцип построения фонтана «одиночный распылитель» и усложнить его, а именно — на крайние концентрические отверстия дать малый напор, на средние отверстия — средний напор, а на центральное отверстие — большой напор, то можно получить фонтан «ярусный распылитель» (рис. 2в).

Рис. 2б. Фонтаны и насадки: а — «кольцо»; б — «одиночный распылитель»	Рис. 2в. Фонтаны и насадки: а — «ярусный распылитель»; б — «распылитель-вертушка»; 1 — большой напор; 2 — средний напор; 3 — малый напор; 4 — вращающийся диск
	Рис. 3. Фонтан с изменяющейся подсветкой: а — насадка для преобразования фонтана струйного в фонтан «колокол»; 1 — место установки насадки

Можно добиться разности струй и за счет разности диаметра выходных отверстий при одинаковом общем давлении (напоре). Еще одно интересное решение представлено на рис. 2в (вариант б) — это «распылитель-вертушка». Если принудительно вращать насадку, то боковые струи фонтана, направленные вертикально вверх, будут закручиваться в причудливые спирали. Но здесь важно соблюсти пропорцию между напором воды и скоростью вращения насадки. Механизм этот довольно сложный и лучше всего приобретать его в готовом виде. Особенной привлекательностью обладают фонтаны с подсветкой в вечернее и ночное время. Тем более, если цвета все время как бы «переливаются». Как этого добиться, показано на рис. 3.

К погружному насосу подсоединяется вращающаяся подвеска (диск) состоящая из прозрачных стекол различной расцветки. Сейчас все больше входят в моду фонтаны с декоративной облицовкой. В готовом виде такие фонтаны предлагаются торговой сетью. Материалом для декоративной облицовки служит керамика, искусственный камень, бронза, стекловолокно. Такие сборные фонтаны обычно имеют комплект насадок, позволяющих формировать желаемую форму струи (струй). Фонтаны с облицовкой выполняются в двух модификациях — для установки на дно водоема и для закрепления на дополнительных конструкциях.

Очень популярны так называемые «фонтаны-ключи» и «камни-ключи». Принцип заключается в том, что труба фонтана с насадкой не выступают над поверхностью водоема, а углублены на определенное расстояние. Путем регулировки мощности струи добиваются такой высоты возникающего столба воды, который наиболее правдоподобно имитирует бьющий со дна водоема родник. Причем на формирование столба воды влияет не только напор струи, но и глубина погружения трубы (рис. 4 и 5).

Принцип работы композиции «камень-ключ» в своей основе очень прост (рис. 6). Можно взять большой природный камень, просверлить в нем отверстие диаметром не менее 25 мм и вставить в это отверстие снизу шланг, подсоединенный к напорной трубе. Обязательное условие — наличие крана, с помощью которого можно регулировать напор воды, добиваясь эффекта ключа, который бьет из отверстия в камне. В торговой сети сейчас имеется широкий выбор таких композиций.

Источник