Водная система фонтанов петергофа

Жизнь, мощь и силу петергофским фонтанам и каскадам дает фонтанный водовод — замечательное создание русской гидротехники XVIII — первой половины XIX века. Пруды и каналы водовода органически вписаны в композицию Лугового, Колонистского и Английского парков. Из фонтанного водовода наполняются водоемы Александрии и Александрийского парков.

Уже почти 300 лет фонтанный водовод служит источником питьевой воды для населения. Но самая главная его роль, отраженная в названии, — нести и накапливать воду для действия фонтанного ансамбля.
История сооружения и совершенствования фонтанного водовода неразрывно связана с основанием и развитием всей петергофской резиденции. Первоначально, в 1715-1718 годах, Петр предполагал соорудить Большой каскад и несколько фонтанов и снабжать их водой, накопленной в бассейне вблизи Верхнего сада. Наполнять этот бассейн должны были две речушки из соседнего Охотного болота. После того как архитектор Леблон представил свой «Водяной план», Петр решил вместо большого бассейна сделать три регулярных пруда в Верхнем саду, получивших позднее название Квадратных и Нептуновского.

Пока шло строительство верхнесадских прудов, Петр неутомимо искал новые источники водоснабжения. Они были обнаружены в августе 1720 года вблизи Ропшинской возвышенности, в 24 километрах от Верхнего сада. Петр сразу же оценил все преимущества, которые дает естественный наклон местности к морю. В отличие от Марли и Версаля, где соорудили дорогостоящие водовзводные (т. е. поднимающие на высоту воду) устройства, он решил пустить воду самотеком по каналу. В январе 1721 года началась прокладка Ропшинского канала шириной более шести и глубиной более двух метров. Строителем водовода был первый русский инженер-гидравлик В. Туволков. Канал по топкой болотистой местности прокладывали солдаты Нарвского, Выборгского, Псковского и Петербургского гарнизонов. Число ежедневно работающих порой превышало две тысячи человек.

Одновременно с устройством главного канала Туволков решил использовать воду нынешнего Английского пруда, где создал огромное водохранилище. Летом 1721 года он проложил от Английского пруда Верхнесадский канал (позднее — канал Гольца) и наполнил водой Квадратные пруды. Прошло немного времени, и 8 августа того же года торжественно пустили воду по Ропшинскому каналу. Два канала, составившие основу водоводной системы, позволили приступить к созданию водной декорации Нижнего парка.

Фонтанное строительство в 1730-1740 годах сказалось и на водоводной системе. Для снабжения водой каскада Драконов и всех водометов восточной части Нижнего парка на верхней террасе вырыли Красный пруд, а для фонтанов Верхнего сада и «Самсона» проложили от Бабигонского пруда (ныне в Луговом парке) три деревянные трубы. Быстро выходившие из строя деревянные трубы в 1755-1769 годах заменили чугунными.

Важнейший период развития фонтанного водовода — 1825-1854 годы, когда от Ропшинских высот был проложен новый канал протяженностью более пяти километров и устроено девять прудов-водохранилищ. Главная роль здесь принадлежит инженеру М. Пилсудскому, с 1741 года на протяжении 33 лет руководившему «фонтанными работами».
С середины XIX века система фонтанного водовода в основном не изменялась. Длина всех каналов составляет 40 километров. Площадь 18 прудов-водохранилищ — около 100 гектаров, с объемом более 1 миллиона 300 тысяч кубометров. Для регулирования поступающей с Ропшинских высот воды построено 22 шлюза (из них 6 — двойные).
В годы Великой Отечественной войны фонтанный водовод получил тяжелейшие повреждения. Возрождение его потребовало значительных усилий, мастерства, опыта, энтузиазма. Восстановленный в основных своих частях, водовод обеспечивает ежедневное бесперебойное действие каскадов и фонтанов даже в самые засушливые годы. Но уникальный памятник требует бережного отношения и постоянной реставрации, которая проводится поочередно, отдельными участками.

Путь воды к фонтанам начинается от множества мелких источников, питающих несколько крупных ручьев, стекающих с Ижорской возвышенности. Глядинский и Хабанский ручьи образуют Фабричную речку, от которой тянется Старо-Петергофский (Ропшинский) канал; Леволовский и Святой ручьи сливаются в Ново-Петергофский, который, в свою очередь, отдает воду Старо-Петергофскому каналу. Вблизи деревни Низино устроен Шинкарский шлюз со сбросом воды в речку Стрельну. От этого шлюза вода идет по каналу, который в этой части называется Петергофским и заканчивается Самсоновским бассейном. Здесь происходит разветвление системы на три части. От Петергофского канала через пруды и протоки вода направляется в Английский пруд, а из него в Верхнесадский канал. От Самсоновского водоема по Ольгинскому водоводу она течет к Верхнему саду и Нижнему парку. Собранная в прудах-резервуарах на верхней террасе вода по подземным трубам устремляется к четырем группам фонтанов и каскадов Нижнего парка.

Источник

Культура Петербурга

ВНИМАНИЕ! Из-за введенных ограничений в работе организаций возможны изменения. Перед покупкой билетов и посещением проверяйте актуальную информацию на официальных сайтах организаций и мероприятий!

null 300 лет фонтанам Петергофа

Май в Петергофе — время весеннего праздника фонтанов. В 2021 году он запланирован на 22 мая и будет посвящён 300-летнему юбилею уникального петергофского фонтанного водовода. Кто придумал и создал систему, которая безотказно работает уже три столетия, приводя в действие великолепный фонтанный комплекс?

Фонтаны в Петергофе: история строительства

Идея создать в России роскошную водную феерию появилась у Петра ещё в конце XVII века. Задумку царь привёз из поездки по Европе, где его поразили сады с фонтанами в Англии, Голландии, Германии и Австрии. А вот французский Версаль Пётр Алексеевич ещё не видел, когда мысль о строительстве фонтанного комплекса уже прочно поселилась в его голове.

Пётр знал, что существует два способа создания фонтанов: с помощью специальных технических насосов или на основе естественного давления, обеспеченного перепадом высот. Его выбор пал на второй вариант, поскольку первый представлялся слишком затратным — хотя именно насосы обеспечивали работу фонтанов в знаменитом Версале.

В 1717 году Пётр I наконец посетил Францию — Версаль, Трианон, Сен-Клу и Марли. Царь изучал техническую сторону вопроса, глубоко погружался сам и искал специалистов, которые смогли бы осуществить его мечты по созданию фонтанов в Петербурге.

Первыми такими специалистами стали:

Жан Батист Леблон — французский зодчий, «генерал-архитект» Санкт-Петербурга, знаток садового и фонтанного искусства, который по заказу Петра Великого составил «Водяной план»;
Василий Григорьевич Туволков — первый русский инженер-гидравлик, ставший строителем уникального водовода.

В 1720 году, когда уже активно строились пруды Верхнего Сада, Пётр I продолжал поиски новых источников водоснабжения. Они нашлись в совершенно случайной поездке Петра к Ропшинским высотам. Здесь, у деревень Забродье, Хабино и Глядино, были обнаружены подземные водяные ключи, а Петергофская мыза, находившаяся к западу от Стрельны, имела, как выяснилось, перепад воды от источников до парка почти в два раза больше Стрельнинской. Проведя расчёты и посоветовавшись со специалистами, царь приказал остановить работы в Стрельне и кинуть все силы на Петергоф.

В начале 1721 года начинается прокладка Ропшинского канала: ширина 6 метров, глубина — 2. Ежедневно над строительством работало больше 2000 человек. Устраивая главный канал, Туволков решил использовать нынешний Английский пруд в качестве водохранилища: он проложил Верхнесадский канал и наполнил водой Квадратные пруды. Общая протяжённость созданного к лету водовода составляла 40 километров.

Первый пуск воды по Ропшинскому каналу состоялся 8 августа 1721 года.

«Вода дошла до Петергофа к следующему утру, к 6-ти часам и тогда же пущены были все фонтаны и каскад», — писал голштинский дворянин Фридрих Берхгольц, присутствовавший на празднике пуска фонтанов.

Так осуществилась мечта Петра I — в России появилась огромная фонтанная природная система. Которой, впрочем, предстояло ещё развиваться и развиваться.

В следующем столетии от Ропшинских высот был проложен ещё один канал, устроено 9 прудов-водохранилищ. Больше 30 лет работами по строительству водовода руководил Мечеслав Пилсудский — инженер-капитан, с 1857 по 1874 годы — управляющий петергофскими фонтанами.

Водопроводящая фонтанная система Петергофа была окончательно сформирована во второй половине XIX века и с тех пор существенно не менялась.

Длина всех каналов составляет около 40 километров, площадь прудов-водохранилищ — около 100 гектаров. Водоподводящую систему образуют 40 водных элементов: 18 прудов, 12 каналов, 10 ручьёв и рек. Кроме 150 фонтанов Петергофа это 140 гидротехнических сооружений (мостов, дамб, шлюзов), а также сам «путь воды» длиной 27,4 километра. В фонтанной системе Петергофа отсутствуют насосные станции, а вода течёт исключительно за счёт естественного перепада высот между Ропшинской возвышенностью и уровнем, на котором находятся фонтаны Верхнего и Нижнего парка.

Ежедневно в высокий сезон через знаменитые фонтаны Петергофа проходит около 100000 кубометров воды.

Фонтаны Петергофа сегодня

Больше 150 фонтанов и каскадов в Нижнем парке — то, за чем ежегодно в бывшую императорскую резиденцию приезжают тысячи человек. Фонтаны — визитная карточка Петергофа и главное украшение роскошного дворцово-паркового ансамбля на берегу Финского залива.

Самые крупные фонтаны Петергофа

«Самсон» и Большой каскад

Грандиозная водная феерия — первое, что видят гости Петергофа, войдя в Нижний парк. В Большом каскаде 64 фонтана, 225 скульптур и большой грот. Центральная фигура — Самсон, раздирающий пасть льва. Строительство этой фонтанной группы велось больше 20 лет по эскизам самого Петра I.

Каскад «Шахматная гора»

Каскад спускается со склона в восточной части Нижнего парка. Сливные ступени стилизованы под шахматную доску, а по обеим сторонам водного потока стоят статуи 10 античных богов.

Римские фонтаны

Роскошные Римские фонтаны находятся у подножья «Шахматной горы». Они — сама элегантность. Фонтаны выполнены в виде двухъярусных чаш из разноцветного мрамора, отделаны золотыми гирляндами, раковинами и венками, вода мощными струями бьёт вверх и срывается вниз уступами. Такие же фонтаны украшают площадь Святого Петра в Риме.

Каскад «Золотая гора»

Ещё одна «гора» находится в западной части парка, недалеко от дворца Марли. Скульптурная группа, расположенная вдоль ступеней, изображает героев древнегреческой трагедии. Сливные ступени отделаны позолотой, поэтому работающий каскад создаёт ощущение льющего со склона золота. Надо ли говорить, что в солнечную погоду «Золотая гора» просто бесподобна?

Фонтаны-шутихи

Любимая детская (и не только!) забава в Петергофе. Принцип работы основан на внезапности: водяные струи начинают бить неожиданно — и далеко не все гости могут выйти сухими из воды.

«Львиный каскад»

Монументальная фонтанная группа расположена на аллее, ведущей к Эрмитажу. 14 колонн из тёмного сердобольского гранита, 12 вазонов из белоснежного каррарского мрамора и бьющие вверх струи воды — великолепное зрелище! Каскад украшают два бронзовых льва, из пастей которых также льётся вода, и фигура нимфы Аганиппы.

Чаши — большие Французский и Итальянский фонтаны

Парные фонтаны «Чаши» установлены среди цветущих клумб и газонов по обе стороны от Самсона. В каждом круглом бассейне диаметром 25 метров — по большой мраморной чаше весом 17 тонн. Мощные струи фонтанов, поднимающиеся высоко вверх, гармонируют с Большим каскадом. Фонтаны названы в честь мастеров, которые их монтировали: с восточной стороны — Французский, а с западной — Итальянский.

Фонтан «Солнце»

Фонтан оформлен в виде позолоченной колонны и находится в центре водоёма в Нижнем саду. Струи воды, словно солнечные лучи, бьют из 187 отверстий, расположенных по кругу. Колонну в окружении дельфинов приводит в движение колесо.

Фонтан «Тритон»

Скульптура Тритона возле Оранжереи символизирует победу России над шведской морской эскадрой. Мощная струя воды бьёт на 8 метров вверх, вырываясь из пасти морского дьявола, с которым сражается Тритон. Завершают облик фонтанной группы черепахи, из которых также бьёт вода. Проект этого фонтана разработал Бартоломео Растрелли.

Фонтаны «Адам» и «Ева»

Парные фонтаны расположены на аллее, которая соединяет Морской канал и дворец Монплезир. Проект разработал Пётр I (первый фонтан открыли ещё при жизни царя). Мраморные фигуры установлены на постаментах в центре восьмигранных бассейнов, высота водных струй достигает 7 метров и превращается в крупные капли, красиво осыпаясь в бассейн.

Петергоф летом 2021 года

Открытие фонтанов в Петергофе в текущем сезоне состоялось 24 апреля. Весенний праздник фонтанов ожидается 22 мая. Фонтаны Нижнего парка работают ежедневно, с 09:00 до 20:00. Подробнее о режиме работы, покупке билетов и действующих льготах — на официальном сайте ГМЗ «Петергоф».

Узнать больше о знаменитом петергофском водоводе можно на экскурсии «Гроты Большого каскада»: гости оказываются в самом центре водной феерии и могут изнутри изучить работу фонтанной системы.

Материал подготовлен редакцией портала «Культура Петербурга»

Источник

Фонтаны Петергофа. Движущая сила работы фонтанов

На южном побережье Финского залива, всего в 29 км от Санкт-Петербурга находится удивительный город – Петергоф. Он возник в начале ХVIII века как летняя парадная резиденция Петра I. Петергоф завоевал мировую славу красотой дворцов, парков, а главное фонтанов. В Петергофе очень хорошо и приятно. Под сводами тенистых аллей веет прохладой. А фонтаны там очень красивые. В некоторых из них вода вырывается стремительно густым напором. В других – тоненькими струйками переплетается между собой. Самый знаменитый фонтан – «Самсон, раздирающий пасть льва». Из пасти побежденного льва вырывается двадцатиметровый водяной столб. Фонтан, у которого очень мощная струя – «Менажерный». Фонтан, который поворачивается под действием воды – «Солнце». Очень красивые фонтаны «Римские» и «Пирамида». А самые веселые фонтаны, собирающие много народу – это фонтаны-шутихи. На одном из них надо искать волшебный камешек. Наступишь на один из них – польется вода. Другой фонтан-шутиха «Скамейка». Сядешь на скамейку, и на тебя польется вода.

Гуляя по парку Петергофа и любуясь фонтанами, у меня возник вопрос: Какая сила заставляет работать эти фонтаны? Как люди смогли создать это удивительное чудо?

Чтобы ответить на эти вопросы, я решила провести исследование, целью которого:

1. Разобраться, как работают фонтаны;

2. Сделать модель петергофского фонтана.

3. Сформировать простейший путеводитель для тех, кто никогда не был в Петергофе.

Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи:

1. Познакомиться с давлением как движущей силой работы фонтанов:

Понять, что такое давление;

Рассмотреть историю исследования давления;

Провести опыты, доказывающие существование давления;

Определить, в каких случаях и как человек может создавать давление и противостоять высокому или низкому давлению.

2. Рассмотреть систему снабжения фонтанов водой в Петергофе и сделать реконструкцию карты петергофского водовода;

Теоретическая часть

История фонтанов

История появления фонтанов

Настоящие фонтаны появились примерно 2 тысячи лет назад.

Древние греки думали, что чудесное создание природы – родники, дарят людям добрые волшебницы – нимфы. Живительные струйки направляли по желобам в бассейны, выложенные мозаикой, строили беседки и гроты – мраморные пещеры, около которых так хорошо отдыхалось.

В Древнем Риме, где умели строить длинные мощные водопроводы, нимфеи стали сооружать вдали от источников искусственно. Появилась первая и самая древняя разновидность фонтана – струя, свободно падающая из отверстия в стене или колонне на зеркальную гладь бассейна.

Семь столетий люди строили фонтаны по принципу сообщающихся сосудов. Но устройства, работающие по принципу сообщающихся сосудов, постепенно стали отходить в прошлое. С 17 века фонтаны стали приводить в действие с помощью насосов. Сначала это были простые механические насосы, потом качать воду их заставляли паровые установки, и, наконец, появились электрические насосы.

Геронов фонтан

Обычная форма фонтана приписывается древнему механику Герону. Геронов фонтан состоит из трех сосудов: верхнего открытого А, и двух шарообразных В и С, герметически замкнутых. Сосуды соединены тремя трубками, расположение которых показано на рисунке. Когда есть в А немного воды, шар В наполнен водой, а шар С – воздухом, фонтан начинает действовать: вода переливается по трубке из А в С, вытесняя оттуда воздух в шар В; под давлением поступающего воздуха вода из В устремляется по трубке вверх и бьёт фонтаном над сосудом А.

Когда же шар В опорожнится, фонтан перестанет бить. Такова старинная форма геронова фонтана.

Уже в наше время один школьный учитель из Италии упростил устройство геронова фонтана и придумал такие видоизменения его, которые каждый может устроить при помощи простейших средств. Вместо шаров он использовал аптечные склянки; вместо стеклянных или металлических трубок взял резиновые. Верхний сосуд не надо продырявливать: можно просто ввести в него концы трубок.

В таком видоизменении прибор гораздо удобнее к употреблению: когда вся вода из банки В перельется через сосуд А в банку С, можно просто переставить банки В и С, и фонтан вновь действует; не надо забывать, разумеется, пересадить также наконечник на другую трубку.

Другое удобство видоизмененного фонтана состоит в том, что он дает возможность произвольно изменять расположение сосудов и изучать, как влияет расстояние уровней сосудов на высоту струи.

История фонтанов Петергофа

В первой четверти 18 века как летняя царская парадная резиденция возник Петергоф. Мировую славу Петергоф завоевал красотой дворцов, парков, а главное фонтанов и каскадов.

Загородная царская парадная резиденция, богата украшенная фонтанами, каскадами и дворцами, была задумана Петром I после Полтавской битвы. Место для строительства резиденции было выбрано рядом с маленькой усадьбой на южном берегу Финского залива, впоследствии названной старым Петергофом. В одном из документов петровского времени говорится: «26 мая 1710 года царское величество изволило рассмотреть место сада и назначить дело плотины, грота и фонтанов петергофскому строению»

За прототип петергофского парка был взят Версаль – летняя резиденция Людовика XIV, в котором ПетрI побывал в 1717 году. Однако, Петергоф превосходит Версаль по пышности и богатству оформления, по оригинальности технических идей.

Петергоф называют столицей фонтанов. Он отличается не только красотой, но и уникальностью системы подачи воды. Вода в фонтаны поступает самотеком, благодаря понижению местности к морю.

Система снабжения фонтанов водой в Петергофе

Система снабжения фонтанов водой в Петергофе уникальна. В 20 км от города находятся Ропшинские высоты, поднимающиеся над уровнем моря на 100 метров. На их северных склонах бьет много родников, которые используются для заполнения искусственных прудов — водохранилищ. Богаты родниками деревни Забродье, Глядино, Хибино.

Путь воды к фонтанам начинается от множества мелких источников, питающих несколько крупных ручьев, стекающих с Ижорской возвышенности. Глядинский и Хабанский ручьи образуют Фабричную речку, от которой тянется Старо-Петергофский канал; Леволовский и Святой ручьи сливаются в Ново-Петергофский, который, в свою очередь, отдает воду Старо-Петергофскому каналу. Вблизи деревни Низино устроен Шинкарский шлюз со сбросом воды в речку Стрельну. От этого шлюза вода идет по каналу, который в этой части называется Петергофским и заканчивается Самсоновским бассейном. Здесь происходит разветвление системы на три части. От Петергофского канала через пруды и протоки вода направляется в Английский пруд, а из него – в Верхнесадский канал. От Самсоновского водоема по Ольгинскому водоему она течет к Верхнему саду и Нижнему парку. Собранная в прудах-резервуарах на верхней террасе вода по подземным трубам устремляется к четырем группам фонтанов и каскадов Нижнего парка. [6. 222]

Первый канал (Старо-Петергофский) длиной в 24 км, шириной более шести и глубиной более двух метров был прорыт по проекту талантливого русского инженера-гидравлика Василия Туволкова в 1721 году, устроен водовод, сделаны шлюзы и сооружена самая оригинальная в мире система питания фонтанов без использования насосов, действующая по принципу сообщающихся сосудов.

Одновременно с устройством главного канала Туволков решил использовать воду нынешнего Английского пруда, где создал огромное водохранилище. Он проложил от Английского пруда Верхнесадский канал (позднее канал Гольца) и наполнил водой Квадратные пруды.

Летом 1721 года состоялся пробный пуск воды на большом каскаде и заработал один фонтан. Первый большой праздник в новой загородной резиденции состоялся 15 августа 1723 года в ознаменовании ее официального открытия, хотя еще не все намеченные работы были завершены. ПетрI лично показывал «господам чужестранным министрам» свой приморский рай. По свидетельству очевидцев, «особенно хороши были фонтаны, изобилующие водой».

Фонтанное строительство в 1730-1740 годах сказалось и на водоводной системе. Для снабжения водой каскада Драконов и всех водометов восточной части Нижнего парка на верхней террасе вырыли красный пруд, а для фонтанов Верхнего сада и «Самсона проложили от Бабигонского пруда (ныне в Луговом парке) три деревянные трубы. Быстро выходившие из строя деревянные трубы в 1755-1769 годах заменили чугунными.

В 1825-1854 годах от Ропшинских высот был проложен еще один канал протяженностью более пяти километров, устроено девять прудов-водохранилищ. Главная роль принадлежит инженеру МПилсудскому, 33 года руководившему «фонтанными работами»

Три столетия фонтанная система Петергофа совершенствовалась, но принцип ее действия остался тот же. Сейчас общая длина каналов водовода превысила 50 км. 18 прудов, вмещающих около полутора миллионов кубометров воды, обеспечивают действие 173 фонтана и 4 каскада. Для регулирования поступающей с Ропшинских высот воды построено 22 шлюза (из них 6 двойных). Общая площадь специально вырытых прудов – хранилищ, превышает 70 га.

В годы Великой Отечественной войны фонтанный водовод получил тяжелейшие повреждения. Восстановленный водовод обеспечивает ежедневное девятичасовое бесперебойное действие каскадов и фонтанов даже в засушливые годы. [6. 215]

Давление как движущая сила работы фонтанов

Что такое давление

Известно, что человек с тяжелой ношей глубже проваливается в снег, чем человек без ноши, а на лыжах – так и вовсе не проваливается. Если на влажный песок поставить столик и нагрузить его гирей, ножки стола буквально утонут в песке. А вот перевернутый столик, даже с грузом, в песок почти не вдавливается.

С давлением человек сталкивается постоянно. Когда мы рисуем, кончик карандаша давит на бумагу, книга лежит на столе и давит на стол, дом, в котором мы живем, оказывает давление на землю, даже, когда мы ходим, оказываем давление на землю.

Что такое давление?

Обратимся к справочной литературе. В детской энциклопедии мы можем прочитать:

«Давление – это сила, приложенная к единице площади».

Поэтому, вес человека, распределенный на площадь его подошв, — это давление. Сила, с которой нажимает наперсток, приложенная к площади кончика иглы, — это давление.

Значит, основными характеристиками давления являются сила и площадь, на которую эта сила действует. Чем больше площадь опоры, тем меньше давление. И, наоборот, с уменьшением площади опоры при неизменной силе давление возрастает. Поэтому, в зависимости от того, чтобы грунт мог выдержать давление возводимого здания, увеличивают площадь нижней части фундамента.

Давление можно увеличивать, уменьшая площадь соприкосновения. Так, например, остро оттачивают лезвие режущих и острие колющих инструментов (ножей, ножниц, резцов, пил, игл), и тогда при помощи малой силы создается нешуточное давление.

И наоборот, если увеличить площадь опоры, то давление уменьшится. Тяжелые машины (танк, гусеничный трактор), имея большую площадь опоры, запросто преодолевают болота.

Понятие давления жидкости

В основе работы фонтанов лежит принцип действия сообщающихся сосудов.

Сообщающиеся сосуды это сосуды, имеющие между собой сообщение. В жизни они встречаются довольно часто: чайники, кофейники и т. д. Свободные поверхности покоящейся жидкости в сообщающихся сосудах любой формы находятся на одном уровне. Вода, налитая в лейку или чайник, заполняет носик этих сосудов, и их расширенную часть до одинаковой высоты. Это происходит потому, что одинаковые столбы одинаковой жидкости производят одинаковое давление. Если жидкость в сообщающихся сосудах находится на разных уровнях (этого можно достичь, если поставить между сообщающимися сосудами перегородку или зажим и долить жидкость в один из сосудов), то создается так называемый напор жидкости. Напор – это давление, которое производит вес столба жидкости высотой, равной разности уровней. Под действием этого давления жидкость, если убрать зажим или перегородку, будет перетекать в тот сосуд, где ее уровень ниже, до тех пор, пока, уровни не сравняются.

Естественным напором обладает вода, падающая с высоты, например, в горных речках. Другой пример, плотина. Чем она выше, тем больше будет напор воды, поднятой плотиной.

Даже небольшим количеством воды можно создать очень большое давление. В 1648 году это очень убедительно продемонстрировал Паскаль. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа дома, вылил в эту трубку всего кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали и она треснула.

Понятие давления воздуха

Что представляет собой атмосферное давление? Так как воздух имеет массу и вес, он оказывает давление на соприкасающуюся с ним поверхность. Подсчитано, что столб воздуха высотой от уровня моря до верхней границы атмосферы давит на площадку в один квадратный сантиметр с такой же силой, как гиря в 1кг33г. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, на все имеющиеся на ней предметы, называется атмосферным давлением. Человек не чувствует этого давления, так как оно уравновешивается внутренним давлением воздуха, находящимся в его теле.

Атмосферное давление убывает при подъеме на высокие горы, растет при опускании в шахты, и поэтому его обычно измеряют на определенном уровне – на уровне моря. Здесь на 1см. кв поверхности давит сила тяжести около 1 кгс Отсюда пошло обозначение: техническая атмосфера – это 1кгс/см. кв.

А если спуститься под воду? Там давление возрастает. Ведь плотность воды в тысячу раз больше плотности воздуха. На каждые 10м глубины давление возрастает приблизительно на одну атмосферу и на глубине 10км уже достигает примерно 1000атм. В толще Земли давление возрастает еще сильнее. В центре Земли оно достигает несколько миллионов атмосфер.

Опыты, доказывающие существование давления

В мае 1654 года Отто фон Герике – немецкий физик, желая убедить всех в существовании атмосферного давления, произвел знаменитый опыт с магдебурскими полушариями. Для эксперимента были подготовлены два металлических полушария, одно из которых имело трубку для откачивания воздуха. Полушария сложили вместе, между ними поместили уплотнительное кожаное кольцо, пропитанное расплавленным воском. Затем с помощью насоса откачали воздух из полости, образовавшейся между полушариями. Полушария были снабжены прочными железными кольцами, в каждое из которых впрягли по восьмерке лошадей. По команде упряжки попытались рвануться вперед и разорвать соединенные полушария, но ничего не вышло. Когда же в полость впустили воздух, полушария распались сами собой, безо всякого внешнего усилия.

Какая же сила сжимала «магдебурские полушария»? Этой силой было давление атмосферного воздуха. Чем больше воздуха выкачивали из полого шара, тем сильнее снаружи сжимались полушария. Оставаясь постоянным, атмосферное давление тем больше превышало давление внутри шара, чем меньше там оставалось воздуха. Проникнуть же внутрь шара воздуху мешало пропитанное воском кожаное кольцо. Опыты с магдебурскими полушариями позволили доказать, что существует давление воздуха и вакуум (пространство без воздуха).

Любопытно, что магдебурские полушария имеются у каждого человека: головки в бедренных костей удерживаются в тазовом суставе атмосферным давлением.

Приборы для измерения давления

Первый прибор для измерения атмосферного давления – барометр — придумал итальянский физик Э. Торричелли. Он наполнил ртутью стеклянную трубку, длиной около метра, запаянную с одного конца, а затем открытый конец трубки опустил в стакан с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, и верхний ее конец остался пустым, без воздуха. На поверхность ртути в стакане действует атмосферное давление. Оно передается к открытому нижнему концу трубки и не дает оставшейся в ней ртути вылиться. Если на трубку нанести деления через каждый миллиметр, то по высоте столбика ртути в трубке можно определить, какое сейчас атмосферное давление. С тех пор атмосферное давление измеряют в миллиметрах ртутного столба.

Ртутный барометр, изобретенный учеником Галилея Э. Торричелли, обладает большой точностью, но имеет ряд существенных недостатков: во-первых, в нем используется жидкая ртуть, пары которой вредны для организма человека; во-вторых, барометр изготовлен из стекла, а значит, непрочен, и, в третьих, этот барометр слишком громоздок и неудобен в работе. Поэтому на практике для измерения давления используют металлический барометр, называемый анероидом (безжидкостным).

Для измерения давлений больше или меньше атмосферного служат манометры. Манометры бывают жидкостные и металлические. Действие одного жидкостного манометра основано на свойстве сообщающихся сосудов и законе Паскаля. Такой манометр состоит из U – образной трубки, в которую наливают какую-либо жидкость. Жидкость устанавливается в обоих коленах на одном и том же уровне, так как на ее поверхность действует только атмосферное давление.

Способы создания давления в технике. Насосы

Еще с древней цивилизации были известны всасывающие насосы. С их помощью можно было поднять воду на значительную высоту. Вода удивительно послушно следовала за поршнем такого насоса.

Древние философы задумывались о причинах этого и пришли к такому глубокомысленному заключению: вода следует за поршнем потому, что природа боится пустоты, поэтому между поршнем и водой не остается свободного пространства.

Рассказывают, что один мастер построил для садов герцога Тосканского во Флоренции всасывающий насос, поршень которого должен был затягивать воду на высоту более 10 м. Но как ни старались засосать этим насосом воду, ничего не получалось. На 10м вода поднималась за поршнем, а дальше поршень отходил от воды, и образовывалась та самая пустота, которой природа боится.

Когда с просьбой объяснить причину неудачи обратились к Галилею, он ответил, что природа действительно не любит пустоты, но до определенного предела. Ученик Галилея Торричелли, очевидно, использовал этот случай как повод для того, чтобы поставить в 1643 году опыт с трубкой, наполненной ртутью. Взяв трубку высотой более 76см, Торричелли создал пустоту над ртутью и таким образом доказал существование атмосферного давления. Этим опытом Торричелли разрешил недоумения мастера Тосканского герцога. Действительно, ясно, на протяжении скольких метров вода будет покорно следовать за поршнем всасывающего насоса. Это движение будет продолжаться до тех пор, пока столб воды площадью 1см. кв. не станет равным по весу 1кг. Такой столб воды будет иметь высоту 10м. Вот почему природа боится пустоты, но не более чем до 10м. [4. 182]

Насос – устройство для перемещения жидкостей. Иногда насосами называют устройства для накачивания велосипедных, автомобильных и футбольных камер. Правильнее их называть компрессорами. Насосы огромных размеров перекачивают нефть, воду, химические продукты. Без насосов не мог бы работать ни один завод, ни одна фабрика. Насосами оборудованы пожарные автомобили и суда.

Практическая часть

Давление в технике

По литературным источникам было проведено исследование жизненных ситуаций, в которых человек создает давление и противостоит высокому или низкому давлению.

Человек противостоит высокому или низкому давлению Человек создает давление

Давление Ситуация Давление Ситуация

Подводная лодка погружается в воду на Присоски (мыльницы)

Батискаф погружается в воду на 11000м Ствол орудия

Космическая станция, искусственный 100000 атм. Получение искусственного алмаза спутник с человеком

38200Па Альпинист на горной вершине пик 2 атм. Водопровод

На Эвересте (8848м)

Водолаз Фонтаны Петергофа

Человек на лыжах Острый нож

Схема работы старинного и современного фонтанов

Старинный фонтан работает таким образом: вода из водоема, который находится выше, чем сам фонтан, подается в фонтан по трубе. Высота струи воды должна достигать поверхности водоема. Но из-за потерь, которые создаются благодаря изгибам и трению воды в трубе, струя фонтана ниже чем полный напор воды.

В современном фонтане водоем может быть на уровне фонтана и ниже него. Давление создается с помощью насоса, который качает воду из водоема и направляет в фонтан. В современном фонтане, так же как и в старинном, струя фонтана ниже, чем полный напор воды из-за потерь.

Модель фонтана, в которой напор реализован за счет перепада высот.

1. через некоторое время фонтан перестает работать, так как вся вода перетекает вниз.

2. некуда уходить уходящей вниз воде.

Решить проблему недостатка воды можно непрерывно подливая воду в верхний бачок. Проблему слива можно решить подставив внизу большую емкость, например ведро. Недостаток такого решения заключается в том, что всё время приходится контролировать уровень воды в верхнем и нижнем бочках.

Также можно построить модель Геронова фонтана. Но Геронов фонтан имеет, как настольная модель недостаток так как все время приходится менять пузырьки местами.

Проблему подачи воды можно решить, поставив устройство для перекачивания воды из нижнего бака в верхний бак.

У этого варианта решения проблемы есть недостаток необходимости подачи в электродвигатель насоса электроэнергии. Но эту проблему решить легко, поэтому выбран способ решения проблемы – поставить устройство для перекачивания воды из нижнего бака в верхний бак.

Так как подвод электроэнергии уже осуществлен и насос уже есть, можно соорудить фонтан в верхнем баке, работающий по принципу всех современных фонтанов.

Необходимо решить задачу: равенство расходов от верхнего бака к нижнему и от нижнего бака к верхнему.

Можно рассмотреть три случая:

1) G1>G2 – по трубе от верхнего бака течёт больше воды, чем от нижнего бака. Это значит, что в баке В вода будет переливаться , а в баке А вода закончится и фонтан в баке В бить не будет.

2) G2 >G1 — по трубе от нижнего бака течёт больше воды, чем от верхнего бака. Это значит, что в баке А вода будет переливаться , а в баке В вода закончится и фонтан в баке В бить не будет.

3) G1=G2 – по трубам вода будет течь равномерно. Это значит, что вода нигде не будет переливаться и фонтаны будут бить в обоих баках сколько угодно долго.

Способы уравнивания расходов:

1) Поставить регулирующий кран.

2) Поменять напряжение питания электродвигателя насоса.

3) Менять высоту баков до тех пор, пока расходы не уравняются.

Реализация способов уравнивания расходов.

Для реализации уравнивания расходов выбран способ «менять высоту баков до тех пор, пока расходы не уравняются». Расходы были выровнены при высоте верхнего бака 93 см, а нижнего – примерно 50 см. Такая высота не устраивает, так как:

Такая высота слишком большая для настольного фонтана;

Трудно подобрать крепеж такой высоты.

Высоту можно уменьшить:

Уменьшить напряжение питания электродвигателя насоса.

Выбран первый вариант – поставить сопротивление, так как его легче реализовать.

Реконструкция карты Петергофского водовода

По литературным источникам на карте окрестностей Санкт-Петербурга были найдены Ропшинские высоты и находящиеся на них деревни Глядино, Забродье, богатые родниками. От Ропшинских высот проведены Петергофский канал, обозначен Шинкарский пруд вблизи деревни Низино, на котором устроей шлюз, Самсоновский водоем, от которого вода течет по Ольгинскому водоему к Верхнему саду и Нижнему парку, Английский пруд, от которого вода поступает в Верхнесадский канал, а от него в пруды-резервуары.

В ходе исследования мы узнали, что такое давление, как человек научился создавать давление разными способами и противостоять ему. Я смогла ответить на главный вопрос: что является движущей силой работы фонтанов и, пользуясь знаниями, смогла создать декоративный фонтан. Был составлен простейший путеводитель с описанием фонтанов Петергофа, сделана презентация «Фонтаны Петергофа», подготовлена фотовыставка фонтанов.

Описание фонтанов Петергофа

Так писал о Петергофе знаменитый поэт П. А. Вяземский.

Возник Петергоф в начале ХVIII века как летняя парадная резиденция Петра I на южном побережье Финского залива, всего в 29 км от Санкт-Петербурга. Здесь Петр I предполагал принимать заморских гостей и царских особ, поражая их пышностью и прославляя Россию как могучую морскую державу.

Приятно прогуляться под тенистыми сводами крытых аллей Верхнего сада, украшением которого являются аккуратно подстриженные вечнозеленые кипарисы, вдоль центральной аллеи в четыре ряда выстроенные липы, обширные газоны, по углам украшенные небольшими декоративными растениями.

Мировую славу Петергоф завоевал красотой дворцов, парков, а главное, фонтанов и каскадов.

Большой Дворец

Самое крупное архитектурное сооружение — Большой петровский Дворец желтого цвета с белыми колоннами, разделяющий Верхний сад и Нижний парк.

Дворец Марли

Самый скромный из всех петровских дворцов Нижнего парка – Дворец Марли. Перед Дворцом Марли располагается большой квадратный пруд. Вода в пруду очень чистая, поэтому в нем отражается все до мельчайших подробностей. По сравнению с прудом, Дворец кажется очень маленьким.

Петергоф называют столицей фонтанов.

Фонтаны Петергофа удивительно разнообразны. В некоторых из них вода под могучим напором стремительно взлетает ввысь пенистым столбом, в других серебристые струи распадаются в стороны красивыми букетами или переплетаются, образуя водяные корзины, в третьих прозрачная пелена воды колоколом стекают в бассейны, в четвертых бурлящие потоки воды нетерпеливо вырываются из пасти морских чудовищ, — и чем дольше гуляешь по парку, любуясь фонтанами, тем сильнее растет восхищение неистощимой фантазией и великолепным мастерством людей, создавших это водяное чудо.

Большой каскад

Самое грандиозное фонтанное сооружение в мире – Большой каскад. В XVIII веке его называли «Большой грот с каскадами». На гроте и под аркадами, по сторонам водопадных уступов, на гранитных бортах ковша установлено 250 скульптур и декоративных украшений. И здесь же из 64 фонтанов взлетают к небу более 140 искрящихся пенистых струй. Бурные потоки Большого каскада ниспадают в полукруглый ковш (бассейн), в центре которого на скале – знаменитая скульптурная группа «Самсон, разрывающий пасть льва».

Фонтан «Самсон, разрывающий пасть льва»

Фонтан «Самсон, разрывающий пасть льва» — один из самый знаменитый фонтанов мира. Этот фонтан установлен в 1734 году в честь двадцатипятилетия со дня Полтавской победы. Сюжет фонтана находит объяснение в исторических событиях Северной войны. Полтавская победа произошла 27 июня 1709 года в день Святого Самсония. Образ Самсона – один из самых распространенных общенародных символов русской державы, её армий и Петра I, а Швеция и её король Карл XII обычно изображен художниками в виде льва, который был частью шведского герба.

Фонтан «Самсон, разрывающий пасть льва» самый мощный фонтан Петергофа. Двадцатиметровый водяной столб вырывается из пасти побежденного льва. Восемь фонтанов, бьющих из пастей золоченых дельфинов, резвящихся у ног Самсона, создают красочную водяную феерию.

Автором этой скульптурной композиции был скульптор Б. К. Растрелли.

В годы Великой Отечественной войны скульптурная группа «Самсон» была похищена фашистами, и отыскать ее в Германии не удалось. Скульпторы В. Симонов и Н. Михайлов воспроизвели ее по фотографиям и заново отлили в 1947 году. А в 1956 году по оригиналу XVIII века были восстановлены все восемь дельфинов.

Большой каскад с морем связывает Морской канал. По обеим сторонам канала в 22 круглых чашах устроены фонтаны, струи которых поднимаются на четырехметровую высоту. Поэтому аллея вдоль канала получила название Аллеи фонтанов.

Фонтаны «Адам» и «Ева»

По оформлению оба водомета одинаковы. Их отличают только статуи. Скульптура Адама заняла место посреди бассейна фонтана, сооруженного по проекту Н. Микетти, в октябре 1722 года. Через четыре года архитектор Т. Усов построил такой же фонтан с фигурой Евы.

Шестнадцать струй вокруг мраморной статуи, расположенной в центре бассейна, составляют прозрачный букет фонтана. Бассейны этих фонтанов имеют восьмигранную форму по числу аллей.

Фонтан «Менажерный»

Фонтан получили название «Менажерный» из-за экономного расхода воды. Менажерный — значит «экономный». Особенностью «Менажерного» фонтана является мощный, толщиной до 30 см в диаметре, пятнадцатиметровый столб воды. На самом деле, впечатление толстой мощной струи достигается за счет множества тонких трубочек, плотно прилегающих друг к другу.

Менажерные фонтаны были созданы по чертежам архитектора Микетти в 1722-1724г. г. В годы войны бассейны фонтанов были повреждены, а гидротехническое устройство уничтожено. Восстановлены фонтаны в 1949 году под руководством А. П. Смирнова.

Фонтаны «Тритоны с водяными колоколами»

На аллее, идущей параллельно Марлинскому пруду, расположены четыре небольших фонтана. Для каждого из них имеется фигурный бассейн, где мальчик-тритон, стоящий на коленях, держит над головой большую чашу. Над ней из трубочки бьет вода, образуя колокол. Падая, она закрывает фигуру тритона прозрачной пеленой. Поэтому фонтан называется «Тритон – колокол». В фонтанах «Тритоны с водяными колоколами» используется вода, поступающая по подземным трубам от Менажерных водометов.

Фигурки мальчиков-тритонов были отлиты в Англии по рисунку Браунштейна в 1721 году и установлены в парке в 1732 году скульпторами Земцовым и Суалемом.

В 1941 году скульптуры были похищены оккупантами и только в 1954 году заменены бронзовыми скульптурами.

Фонтаны «Римские»

Одни из самых красивых и оригинальных – «Римские» фонтаны.

«Римские» фонтаны созданы в 1739 году по проекту архитекторов И. Бланка и И. Давыдова. Эти фонтаны похожи на водометы у собора Святого Петра в Риме, отсюда их название.

От «Римских фонтанов» открывается вид на каскад «Шахматная гора». Он расположен на склоне.

Фонтан «Пирамида»

Украшением пирамидного сада является фонтан «Пирамида». Это один из самых красивых и оригинальных фонтанов. Замысел принадлежит архитектору Н. Микетти, проект – М. Земцову (1724). Но и участие самого Петра I подтверждается документально. Водяная пирамида образуется специальным распределительным устройством. В семь разных по объему квадратных камер подается одинаковое количество воды, этим самым вызывается различное давление, подымающее струи семью ярусами. Из бассейна вода стремительно стекает по четырем боковым каскадам в обводной ров.

Вода в «Пирамиду» поступает из Пирамидного пруда по трубе, имеющей на стыке с фонтаном семь ответвлений для каждого из семи уменьшающихся по периметру камер квадратной чугунной коробки. Коробка плотно прикрыта массивной бронзовой плитой с отверстиями, в которые вставлено 505 трубочек. Струи, отрегулированные отдельными ключами, поднимаются из каждой камеры на определенную высоту. Семь ярусов пенящихся струй создают восьмиметровую водяную пирамиду, напоминающую памятники, которые воздвигались в честь побед русской армии и флота.

Фонтан «Солнце»

Один из очень красивых фонтанов – фонтан «Солнце».

История создания фонтана «Солнце» восходит к петровским временам. В 1718-1710 г. г. в восточной части нижнего парка по проекту архитектора Ж. Б. Леблона был создан большой водоем для лебедей и другой водоплавающей птицы. Пруд получил название Менажерного, так как находился на территории Менажерии – зверинца. В 1721-1723 г. г. в центре пруда под руководством И. Браунштейна и П. Суалема был сооружен фонтан. При его сооружении Петр I неоднократно давал указания, внося изменения в проект, и по праву может считаться соавтором создателей этого фонтана. В первозданном виде фонтан просуществовал около 50 лет. Потом он неоднократно видоизменялся. В 1770-е годы под руководством архитектора Ю. Фельтена на цилиндрическом постаменте установлена бронзовая вращающаяся колонна, завершенная золочеными параллельно скрепленными дисками со 187 отверстиями в их ребрах, из которых подобно лучам солнца бьют фонтанные струи. Под этим водяным солнцем «греются» шестнадцать дельфинов, также выбрасывающих искрящиеся струи воды. «Солнце» — единственный водомет, приводящий в движение водяным колесом (турбиной) через зубчатую передачу. Вода на турбину подается по специальной магистрали.

Фонтаны-шутихи

Самые веселые фонтаны – это фонтаны – шутихи. На одном из них надо искать волшебный камешек. Наступишь на один из них – польется вода. Другой фонтан – шутиха «Скамейка». Сядешь на скамейку, и на тебя польется вода. Около фонтанов – шутих всегда собирается много народу. На этих фонтанах бегают не только дети, но и взрослая толпа. Всем очень весело.

Фонтан «Зонтик»

В 1796 году Ф. Броуэром был создан «Зонтичный фонтан» (или «Китайский зонтик»), сейчас его называют просто фонтан «Зонтик». Массивный столб поддерживает кровлю, напоминающую купол зонта или шляпку огромного гриба (в XIX веке его называли «Грибком»). Из 164 отверстий по краям зонта неожиданно начинают бить струи воды. После войны фонтан восстановлен в 1949 году.

Фонтан «Дубок»

Напротив фонтана «Зонтик» находится фонтан – шутиха «Дубок». Около «Дубка» большие тюльпаны и две фигурные скамьи. Из металлических листьев «Дубка», из чашечек тюльпанов, из-за спинок скамей внезапно вырываются сверкающие струи, вызывая восторг посетителей.

«Дубок» был сделан в 1735 году по рисунку скульптора Растрелли. После войны от ветвистого «дубка» уцелело только несколько веток с листьями. По сохранившимся рисункам 1828 года и по проекту, разработанному в 1947 году под руководством А. А. Оля, мастераП. В. и П. П. Лаврентьевы заново создали волшебное дерево – металлический ствол, 500 трубчатых ветвей и пять тюльпанов. Полый ствол наполняется водой от корня до верхушки и до кончика каждой ветки, откуда вырываются струи.

Источник