Arhimēda skrūve

Arhimēda skrūve ir senlaicīga ūdens pacelšanas ierīce, kuras nosaukums atsaucas uz sengrieķu zinātnieku Arhimēdu no Sirakūzām (287–212 p.m.ē.). Šī ierīce tika izmantota ūdens pacelšanai no zemākiem līmeņiem uz augstākiem, piemēram, apūdeņošanas kanālos vai ūdens izsūknēšanai no kuģu tilpnēm.

 Vēsture 
Lai gan ierīces izgudrojums bieži tiek piedēvēts Arhimēdam, pastāv liecības, ka līdzīgas ierīces tika izmantotas Senajā Ēģiptē un arī Divupē jau pirms 3. gadsimta p.m.ē., galvenokārt upju ūdens pacelšanai apūdeņošanas vajadzībām. Vēlāk tā lietota arī senās Grieķijas un senās Romas saimniecībā. Arhimēds aprakstīja to 234. gadā p.m.ē., saglabājušajos darbos neapgalvojot, ka būtu tās autors vai veicis kādus uzlabojumus. Tomēr bieži tiek apgalvots, ka viņš kaut kādā veidā to uzlabojis.

Daži vēsturnieki uzskata, ka Arhimēda skrūve bija neatņemama Babilonas gaisa dārzu apūdeņošanas sastāvdaļa, kas ir viens no septiņiem senās pasaules brīnumiem. Asīrijas karaļa Sanheriba uzraksti no 704. līdz 681. gadam pirms mūsu ēras apraksta ierīces, kas atgādina bronzas ūdens skrūves, tādējādi piešķirot šai hipotēzei ticamību. Arī grieķu vēsturnieks Strabons atzīmēja skrūvju izmantošanu dārzos, uzsverot to vēsturisko nozīmi.

 Darbības princips 
Arhimēda skrūve sastāv no spirālveida skrūves (helikoīda), kas ievietota cilindriskā caurulē un novietota slīpumā pret horizontu. Kad skrūve tiek griezta, parasti ar manuālu spēku vai ar dzīvnieku palīdzību, mūsdienās - ar motoru, ūdens tiek "iesprostots" starp skrūves vijumiem un pacelts augšup pa cauruli, līdz tas izplūst augšējā galā. Šis mehānisms ļauj efektīvi pārvietot ūdeni no zemāka līmeņa uz augstāku.

Sākotnējais dizains sastāvēja no spirālveida caurulēm, kas bija aptītas ap cilindru. Cilindram griežoties, ūdens no upes tika pacelts apūdeņošanas grāvjos.

Laika gaitā tika veikti uzlabojumi, piemēram, spirālveida rievas iekļaušana masīvā koka cilindrā, kas pēc tam tika pārklāta ar dēļiem vai metālu, lai uzlabotu izturību un efektivitāti.

Viena no galvenajām skrūves tehniskajām iezīmēm ir tās spēja efektīvi darboties arī tad, ja blīvējums starp skrūvi un korpusu nav ūdensnecaurlaidīgs. Kamēr ūdens kustība uz augšu pārsniedz noplūdi, ierīce ir efektīva. Konstrukcijas varianti ietver skrūves, kas ir sapludinātas ar to korpusiem, kur abi griežas kopā, un skrūves, kas izgatavotas no bronzas vai hidroizolētas ar piķi, lai novērstu noplūdes. Bieži tiek lietots 45 grādu leņķis.

Skrūves efektivitāte sakņojas tās vienkāršajā dizainā. Skrūve griežas cilindra iekšpusē ar minimālu berzi; spirālveida asmenim griežoties, tas rada nepārtrauktu plūsmu, kas ir pastāvīgāka un mazāk turbulenta salīdzinājumā ar citām metodēm. Šī vienmērīgā darbība ne tikai nodrošina efektivitāti, bet arī samazina nodilumu un nolietojumu, palielinot ierīces ilgmūžību.

 Mūsdienu pielietojums 
Mūsdienās Arhimēda skrūves joprojām tiek izmantotas dažādās jomās:

 Notekūdeņu attīrīšanas iekārtās: tās nebojājoties spēj efektīvi pārvietot ūdeni ar dažādu plūsmas ātrumu un cietvielu saturu.
 Mazo hidroelektrostaciju turbīnas: apgrieztā darbībā uz leju ūdens plūsma liek skrūvei griezties, ģenerējot elektrību. Šādas turbīnas ir piemērotas vietām ar nelielu ūdens kritumu un mērenu plūsmas ātrumu. Lēnuma un relatīvā saudzīguma dēļ tās lieto pacelšanai arī zivju inkubatoros.
 Graudu un citu beramkravu transportēšana: skrūvju konveijeri tiek izmantoti rūpniecībā, lai pārvietotu graudus, pulverus un citus beramus materiālus.

 Saistība ar citiem mehānismiem 
Arhimēda skrūves princips ir iedvesmojis citus mehānismus:

 Skrūves tipa konveijeri: tiek izmantoti rūpniecībā beramkravu pārvietošanai.
 Kuģu skrūves tiek lietotas kuģu kustībai. Par godu tam pirmais tvaikonis ar skrūves piedziņu 1839. gadā tika nosaukts SS Archimedes.
 Pacelšanas spirālveida konveijers ražošanā, ko lieto stingrām no tā nekrītošām kravām, ir vertikāls.

 Vēsturiskā nozīme 
Arhimēda skrūve ir viens no senākajiem hidrauliskajiem mehānismiem, kas demonstrē senās inženierijas un mehānikas attīstību. Tās vienkāršība, efektivitāte un daudzpusība ir nodrošinājusi tās pielietojumu cauri gadsimtiem līdz pat mūsdienām.

 Atsauces 

 Ārējās saites 

Kategorija:Tehnika