Архив Галактики

Идея нереализованного проекта о воде

rat's blog / 16.05.2016

В этом году успешно завершаю в одном из инженерных классов факультатив о Воде и её свойствах. Грядет защита ученических проектов на следующей неделе. Я решила под конец все детские проекты объединить одним сценарием. Почему пишу об этом отдельно? А было не очень-то просто объединить одним сценарием разные темы проектов, которые связывала только «вода». Получилось, что я подстроилась под учеников, а не они под мои проектные темы. Темы были выбраны учениками ещё в октябре, а сценарий я написала только в мае. Удачно ли написан сценарий, определю при окончательной защите проектов школьниками.

Но я сейчас хочу написать не о том, что реализовано, а совсем наоборот, о том, что не удалось реализовать. Ещё в сентябре этого учебного года, я запланировала различные направления экспериментов с водой по разным темам, но тему, о которой хочу написать, никто из учеников не выбрал, поэтому и не стали проводить эксперименты и делать макеты. А тема интереснейшая. Пишу в надежде, что кто-нибудь из педагогов заинтересуется и «докопается» до сути и до воды в прямом и переносном смысле этого слова.

Началось все с того, что я наткнулась в Интернете на статью о колодцах «Великого шелкового пути». Большинство из них сейчас заброшено. Но загадка их до сих пор не разгадана… Их называют величайшими в истории человечества инженерными сооружениями.



Они располагались вдоль всего пустынного пути на расстоянии в 12-15 км друг от друга. В каждом из них количество воды было достаточно для того, чтобы напоить караван в 150 - 200 верблюдов. А вода в таком колодце добывалась…. вы не поверите… прямо из воздуха, благодаря конструкции самих колодцев. Технологический секрет инженеров древности остаётся неразгаданным и по сей день. Создателями колодцев называют китайцев и их инженеров, живших в VII в., во время правления династии Тан. «Сам колодец был наполовину своей высоты вкопан в грунт. Путешественники спускались за водой по лестницам на отмостки (а таких спусков было несколько), и черпали воду. В центре углубления для скопившейся воды возвышалась аккуратно выложенная высоким конусом груда камней (конденсатор?!). Арабы свидетельствуют, что и скопившаяся вода, и воздух были на удивление холодными, хотя снаружи колодца стояла убийственная жара. Высота здания колодца, включая его вкопанную часть, составляла 6-8 м при диаметре здания в основании не более 6 м, но в колодце возникало и устойчиво работало вихревое образование. Охлаждающий эффект вихря использовался с очень высоким КПД. Конусная груда камней действительно исполняла роль конденсатора. Ниспадающий «холодный» осевой поток вихря отнимал тепло камней, охлаждал их. Водяной пар, содержащийся в ничтожных количествах в каждом удельном объёме воздуха, конденсировался на поверхностях камней. Таким образом, в углублении колодца шёл постоянный процесс накопления воды. «Горячий» периферийный поток вихря выбрасывался наружу через входные проёмы лестничных спусков в колодец. Только этим можно объяснить наличие сразу нескольких спусков внутрь. Благодаря большой инерционности вращения вихревого образования, колодец работал круглосуточно. Вода добывалась и днём, и ночью, при этом никаких видов энергии, кроме солнечной, не использовалось. Вполне возможно, что ночью колодец работал даже интенсивнее, чем днём, поскольку температура воздуха пустыни после захода солнца падает на 30-40С, что сказывается на его плотности и влажности."



Впоследствии, только в конце 1931 г. французский инженер Джозеф Ранке, изучая вихри и циклоны, возникающие в трубе, заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ, подаваемый в циклон. Уже в конце 1931 г. Ранке подаёт заявку на изобретенное устройство, названное им "вихревой трубой". Но получить патент ему удаётся только в 1934 г., и то не на родине, а в Америке (Патент США № 1952281).

Заманчиво и в наше время получать пресную питьевую воду в засушливых районах почти даром, используя только энергию ветра и солнца. Предполагают, что все дело в конструкции крыши колодца. Она была сделана так, чтобы образовывались вихревые потоки.
Вот бы смастерить вместе со школьниками уменьшенную модель такой конструкции на основе «вихревой трубки» Ранке. А обдувать можно феном или ветродуйным обогревателем. И проверить, действительно ли можно добыть воду таким образом? Или, вернее, подумать над конструкцией колодца, что в ней можно изменить, чтобы приспособить к нашим будням? Провести серию опытов по реконструкции установки. Возможно, найдётся юный гений, который улучшит конструкцию древних мастеров?

А установки такие уже есть, например, омским изобретателем было найдено комплексное технологическое решение. Изобретенная им установка по извлечению влаги из атмосферного воздуха, помимо основной своей задачи, позволяет удалить из воздуха частицы пыли, даже самой мельчайшей фракции.



Подобный ученический проект о колодцах Великого шелкового пути, если ещё сделать действующую модель колодца, мог бы быть интересным своей практической составляющей, а также исторической ретроспективой. Он может быть представлен в виде целого представления со стихами Лермонтова, например, «В песчаных степях аравийской земли три гордые пальмы высоко росли»… Это может быть и костюмированное представление под восточные мелодии. В общем, фантазия плюс изобретательство, плюс исторические и литературные источники, могут превратить этот инженерный проект в грандиозный STEAM-проект. За это могли бы взяться и учителя физики, истории, технологии, МХК. Да любой неравнодушный учитель-энтузиаст.