Творческая работа по теме "Мир фонтанов"

• 1 слайд

  Отраслевая (региональная) техническая олимпиада для старшеклассников
  Научно–практическая конференция
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Выполнил ученик 10а класса
  Заборовский Сергей
  
  
  Нижнеудинск 2013-2014гг
  Мир фонтанов
  

• 2 слайд

  Цели работы
  1.Изучить литературу по данной теме
  2.Узнать какие бывают разновидности фонтанов
  3.Изучить принцип действия фонтанов
  4.Изучить историю фонтанов
  5.На практике сделать фонтан в домашних условиях
  
  

• 3 слайд

  Уже в древности люди задумывались о том, как создать искусственные водоемы, особенно интересовала их загадка бегущей воды.
  
  Слово фонтан – латино-итальянского происхождения, происходит оно от латинского «фонтис», что переводится «источник». По смыслу это означает струю воды, бьющую вверх или под напором вытекающую из трубы.
  
  

• 4 слайд

  Люди всегда трепетно относились к воде. Жизнь на земле без воды была бы просто невозможна. В большинстве религий вода считается символом очищения и новой жизни. Созерцание воды умиротворяет человека, настраивает его на философский лад и дарит положительные эмоции.
  

• 5 слайд

  Говорят, есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно – огонь, вода и звезды. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Да и не зря говорят, что вода – «очищает», «омывает», не только тело, но и душу.
  
  

• 6 слайд

  Первые фонтаны возникли в Древнем Египте о чем свидетельствуют изображения на древних надгробиях. Изначально они использовались не столько для красоты, сколько для полива выращиваемых культур и декоративных растений.
  

• 7 слайд

  Ландшафтной и архитектурной основой фонтанов и садов в Европе послужили персидские сады. В средние века сады появлялись при монастырях и подобно персидскому саду делились на четыре части – для цветов, трав, овощных культур и фруктовых деревьев. В середине сада был расположен колодец или фонтан – место уединения, размышления и молитвы для послушников монастыря.
  

• 8 слайд

  Первый фонтан в России
  Петергоф появился как ответ на создание Парижского Версаля, в начале XVIII столетия. Петр I лично принимал участие в проектировке и формировании облика Петергофа. Он решил доказать Европе, что Российской империи тоже есть, чем удивить. Первые фонтаны начали закладываться уже на начальных этапах строительства.
  

• 9 слайд

  Так же есть водные фонтаны природного происхождения – фонтанирующие струями родники.
  В природе существуют гигантские фонтаны горячей воды и пара. Они называются гейзерами. Их можно часто встретить рядом с вулканами.
  
  

• 10 слайд

  Современный город нельзя представить без фонтана.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Светомузыкальный фонтан  Верхняя чаша фонтанной композиции
  в городском парке г. Альметьевска. санатория "ЯН" Альметьевского района РТ.
   
  
  
  

• 11 слайд

  Разновидности искусственных фонтанов:
  Уличные, площадные фонтаны
  Ландшафтные фонтаны
  Цветомузыкальные фонтаны
  Интерьерные, комнатные фонтаны
  
  

• 12 слайд

  Какая польза от фонтана?
  Расслабление и снятие напряжения.
  Совершенный фонтан - ваш первый шаг на новый уровень релаксации и осознания. Ваша цель - достичь высшего ощущения умиротворенности, спокойствия и безмятежности. Есть много фонтанов, которые способны избавить вас от напряжения.
  Ученые доказали, что когда человек слышит, звук падающей воды, у него восстанавливается психоэмоциональное состояние и повышается работоспособность.
  
  

• 13 слайд

  Благоустройство и декор.
  Фонтан может стать ярким центром, притягивающим взгляды людей к себе и увеличивающим красоту любого помещения. Он служит функциональным декоративным изделием, которым можно наслаждаться, одновременно созерцая и слушая. Фонтаны часто помещают в сады, холлы, офисы, комнаты ожидания, лобби, гостиные и спальни.
  
  Естественное увлажнение воздуха.
  Еще одна польза от фонтанов - при недостатке влажности они моментально восстановят баланс в любом помещении. Мало того, что они издают успокаивающие звуки журчащей воды вместо неприятного жужжания, но также и не способствуют образованию плесени и грибков. Фонтаны оживят ваши комнатные растения, и облегчат аллергии и сухость кожи, связанные с недостатком влаги в воздухе зимой.
  
  

• 14 слайд

  Интерьерные, комнатные фонтаны
  Размещение фонтана в своем жилище становится центром интерьера жилого помещения, красивый фонтан обычно превращается в любимое место для отдыха всей семьи. Ведь нет ничего более умиротворяющего, чем спокойное созерцание льющейся воды.
  
  

• 15 слайд

  Практическая часть.
  Моя практическая работа заключается в том чтобы сделать домашний фонтан своими руками, из подручных средств.
  Для того, чтобы построить модель фонтана, мне потребовались: резервуар с водой, две помпы (для аквариума), керамическую башню и несколько камней (для декора).
  
  

• 16 слайд

  В процессе работы я решил сделать поющий фонтан с подцветкой. И изготовил имитатор пения птиц с мембраной(реагирующей на постороние шумы). А для подцветки взял несколько диодов и установил внутри керамической башни.
  

• 17 слайд

  В итоге получился вот такой фонтан:
  

• 18 слайд

  Сегодня, как и во все времена, нашей актуальной задачей является охрана природы и бережное отношение к ней. Фонтаны помогут нам в этом.
  И не только в этом: использование приборов из подручных средств придает эффективность обучению и развитию творческих способностей.
  Самое главное :физика– это не страшно, физика– это интересно!
  
  

• 19 слайд

  Спасибо за внимание!!!
  

Отраслевая (региональная) техническая олимпиада учебных заведений ОАО «РЖД»

Научно–практическая конференция

Секция «Физика»

Автор:

Заборовский Сергей Владимирович

школа-интернат №26

ст. Нижнеудинск

ученик 10 «А» класса

Руководитель:

Прокушева Наталья Анатольевна

учитель физики высшей

квалификационной категории

Консультант:

Бакулин Леонид Николаевич

учитель трудового обучения высшей

квалификационной категории

Нижнеудинск, 2013

Содержание

Введение. 3

I. Теоретическая часть. 4

1.История фонтанов. 4

1.1 Первые фонтаны.. 4

1.1.1 Появление фонтанов в Европе. 5

1.1.2 Первые фонтаны в России. 6

1.2 Начало романтизма. 7

1.3 Современные фонтаны.. 7

2.Классификация фонтанов. 8

3.Давление как движущая сила работы фонтанов. 11

3.1 Фонтан Герона. 11

3.2 Механика жидкостей. 13

3.2.1 Уравнение Бернулли для стационарного. 13

течения несжимаемой жидкости. 13

3.2.2 Функционирование фонтанов. 14

3.3 Домашние фонтаны.. 17

3.3.1 Конструкция домашних фонтанов. 17

3.3.2 Дополнительные устройства для домашних фонтанов. 19

II.Практическая часть. 20

1. Как самому сделать фонтан?. 20

2. Уход за домашними фонтанами. 22

Заключение. 23

Список литературы.. 24

Приложения. 25

Введение

Летят алмазные фонтаны

С веселым шумом к облакам,

Под ними блещут истуканы…

Дробясь о мраморны преграды,

Жемчужной, огненной дугой

Валятся, плещут водопады.

А. С. Пушкин. “Руслан и Людмила”

Есть три вещи, на которые можно смотреть бесконечно – огонь, вода и звезды. Созерцание воды – будь то таинственная глубина ровной глади, или прозрачные струи, торопящиеся куда-то как живые – не только приятно для души, но и благотворно для здоровья. Есть в этом что-то первобытное, отчего человек всегда стремится к воде. Не зря дети могут часами играть даже у обычной дождевой лужи. Воздух у водоема всегда чист, свеж и прохладен. Наверное, каждый замечал, насколько легче дышать возле воды, как исчезают усталость и раздражение. Наверное, именно в этом скрывается причина возникшей в последние годы популярности различных фонтанов, в том числе и комнатных.

Во время каникул, бывая вместе с семьей в разных городах нашей Родины, я заметил, что достопримечательностями многих из них являются не только архитектурные здания, памятники знаменитым людям, но и фонтаны, разные по своей красоте и строению. Мне стало интересно, как они устроены? Какие бывают фонтаны? Когда появился первый фонтан? Так родилась идея моего проекта. В процессе знакомства с литературой, мне захотелось самостоятельно изготовить действующий фонтан. В нашем маленьком городке, к большому сожалению, пока нет красивых фонтанов. Правда в городском парке попытались ликвидировать этот пробел и несколько лет назад в канун «Дня города» установили нечто похожее на фонтан. Но как далеко ему до тех, которые я видел в Иркутске, Красноярске, не говоря уже о фонтанах Петергофа. Сначала я решил попробовать свои силы в изготовлении небольшого комнатного фонтана.

Цель проекта: изготовить действующий фонтан с подсветкой.

Задачи:

·        познакомиться с историей фонтанов;

·        узнать какие бывают разновидности фонтанов;

·        изучить принцип действия фонтанов.

I.     Теоретическая часть

1.История фонтанов

Знакомясь с сегодняшними фонтанами, хочется обратиться в прошлое, к истории возникновения фонтанов. Слово фонтан – латино-итальянского происхождения, происходит оно от латинского «фонтис», что переводится «источник». По смыслу это означает струю воды, бьющую вверх или под напором вытекающую из трубы. Есть водные фонтаны природного происхождения – фонтанирующие небольшими струями родники. Именно такие природные источники привлекали внимание человека с древнейших времён и заставляли задуматься, как использовать это явление там, где это необходимо людям.

1.1 Первые фонтаны

Первые фонтаны возникли в Древнем Египте, о чем свидетельствуют изображения на древних надгробиях. Изначально они использовались не столько для красоты, сколько для полива выращиваемых культур и декоративных растений. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда (приложение А.1).

Подобные фонтаны использовались в Месопотамии и Персии, славившимися своими прекрасными садами. Здесь на Востоке они получили еще большую популярность. По определенным канонам персидский восточный сад должен был отражать четыре сущности – воду, цветы, растения и музыку, что можно видеть на старинных изображениях и ковровых рисунках. Мусульманские сады были окружены террасами из разноцветной плитки, брызги фонтана, отражаясь от них, создавали необыкновенную игру света и тени. Позже по их подобию были построены сады в Толедо, Гранаде и других городах. В садах другого типа единство создавали – вода, цветы, деревья, свет и тень. Ярким примером такой ландшафтной архитектуры являются сады Тадж Махала в Индии (приложение А.2) и сады Шалимара. В таких садах важным акцентом являются полноводные источники, сбегающие с гор, где у подножия их русла искусственно поворачивают, создавая водоемы и водопады. Большое значения фонтаны имели в Китае и Японии. Широко известен японский сад Киото, в создании которого участвовали монахи буддисты. Каждый элемент этого сада несет в себе особое значение и вызывает у посетителей определенное настроение и состояние души (приложение А.3).

1.1.1 Появление фонтанов в Европе

Ландшафтной и архитектурной основой фонтанов и садов в Европе послужили персидские сады. В средние века сады появлялись при монастырях и подобно персидскому саду делились на четыре части – для цветов, трав, овощных культур и фруктовых деревьев. В середине сада был расположен колодец или фонтан – место уединения, размышления и молитвы для послушников монастыря. Но в основном, как и в Древнем мире, в эпоху Средневековья фонтаны использовались как источники водоснабжения – для полива и питья.

Только с началом Эпохи Возрождения фонтаны в Европе становятся частью архитектурного ансамбля, его ярким акцентом, а порой главным элементом. Римский стиль стал главенствующим. На помощь к природным источникам пришли насосы и вместо подземных ключей на римских холмах забили фонтаны. Примером итальянского ренессанса служит вилла Ланте (приложение А.4). Постепенно новые веяния в архитектуре распространились по всей Европе.

Наибольший рассвет ландшафтно-паркового искусства был достигнут во Франции в XVII веке. Его венцом стал Версаль – король регулярных парков, являющийся основой для создания подобных дворцово-парковых ансамблей во всем мире.

1.1.2 Первые фонтаны в России

В России настоящей столицей фонтанов считается Петергоф – резиденция Петра I, ныне Петродворец. Петергоф появился как ответ на создание Парижского Версаля, в начале XVIII столетия. Петр I лично принимал участие в проектировке и формировании облика Петергофа. Он решил доказать Европе, что Российской империи тоже есть, чем удивить, и в 1723 г. Петергоф был открыт. Это был настоящий музей под открытым небом. В первых фонтанах можно найти одно отличие – в них большее внимание придавалось водным струям. Т.е. на первом месте в фонтане была именно вода, которая била, образуя узоры и композиции. Эти фонтаны были очень бедно украшены. Их количество тоже было небольшим. Но вскоре комплекс стал развиваться в быстром темпе. Фонтаны, построенные позднее, уже отличаются наличием декоративных элементов. В них преобладают скульптурные композиции, которые дополняются водными струями. Ранние фонтаны были тоже украшены и дополнены и стали гармонировать с новыми сооружениями. Разрабатывались лучшие насосы и другие устройства. Фонтаны были выполнены так качественно, что и сегодня работают с использованием оборудования еще того времени (приложение В.1). Одно из главных украшений Петергофа – фонтан-монумент «Самсон, раздирающий пасть льва». Из львиной пасти вырывается мощная 20-метровая струя воды (приложение В.2)

1.2 Начало романтизма

В конце XVII века с приходом «романтизма» претерпело изменение и ландшафтное искусство. В моду вошли парки в «английском стиле», когда все наиболее приближено к «дикой» природе, без шика и помпезности. Тенденции эти коснулись и строительства фонтанов. Теперь в парках сооружались источники, стилизованные под естественные, вокруг них высаживались растения, в том числе экзотические, все делалось для того, чтобы достичь эффекта «дикой природы».

1.3    Современные фонтаны

Современные фонтаны соревнуются в высоте. Лидером является Фонтан короля Фахда в Джидде, пожертвованный городу королем Саудовской Аравии Фахдом бин Абдул Азизом в 1985 году. Вода Красного моря поднимается на высоту 260 метров. Проект фонтана предусматривает высоту 285 метров, а в хорошую погоду его высота может достигать 312 метров. Это выше Эйфелевой башни (300 м.). Поэтому неудивительно, что фонтан является ориентиром, видным издалека (приложение А.5). Его уникальность состоит не только в размерах, но и в том, что он использует морскую воду, что, естественно, создает дополнительные проблемы из-за морской соли и песчинок. Пресная вода используется только лишь для охлаждения электромоторов насосов, а также в системе кондиционирования воздуха насосной станции. Для того чтобы внешний вид фонтана сочетался с окрестностями, насосная станция и электрическая подстанция размещены на глубине 20-30 метров под водой. Только лишь для насосной станции высотой с пятиэтажный дом было использовано 7000 тонн бетона. Сама станция вмещает 3 огромных многоступенчатых центробежных насоса мощностью по 3 МВт каждый и 18 вспомогательных осевых насосов. Расход каждого из основных насосов – 2250 тонн/час. Два из них работают постоянно, а третий является резервным. Возможности строительства фонтанов постоянно развиваются. Совершенствуются традиционные технологии и внедряются новые, создаются новые форсунки и системы освещения, невиданные ранее перспективы дает использование электронного оборудования, художники разрабатывают новые стили и творчески применяют традиционные.

2.Классификация фонтанов

Фонтан – устройство, в котором вода бьет из источника, попадает в чашу какого-либо вида и, как правило, используется вновь. Существуют разные классификации фонтанов: по условиям эксплуатации — ландшафтные (на открытом воздухе) и интерьерные (в помещениях); по расходу воды — малые (пропускающая способность 0,8-2 литра/секунду), средние (до 50 л/с) и большие (свыше 50 л/с); по архитектурно-скульптурному оформлению – декоративные, скульптурные, каскады, водопады. Кроме того, фонтаны бывают статические, цветодинамические и музыкальные.

Изюминка фонтанов бьющих вверх – насадка, меняющая форму струи. Вода может выплескиваться строго вертикально, распыляться ярусами или создавать более сложные фигуры – полушарие, купол, «рыбий хвост», «гейзер» и т.д. Водопады и каскады тоже позволяют играть «водной картиной»: вода может обрушиваться лентой, стекать тонкими пересекающимися жгутами, задающими определенный рисунок, или падать полым внутри цилиндром.

Чаще всего используются распылители следующих видов (рис. 1):

а) одиночный: мелкие вертикальные струи с выбросом воды на определенную высоту;

б) ярусный: мелкие вертикальные струи выбрасывают воду на разную высоту и формируют при этом несколько ярусов;

в) распылитель-вертушка: струя воды при вращении образует несколько спиралевидных потоков;

г) «водяная струя»: выброс воды производится горизонтально из отверстия в декорированной стене на определенном расстоянии от поверхности земли (водоема, пола и т. п.);

д) «рыбий хвост»: при выбросе воды образуется несколько вертикальных струй, расходящихся веером и образующих почти сплошную ниспадающую стену;

е) «гейзер»: при выбросе образуется струя воды с большим количеством воздушных пузырьков.

Рисунок 1. Виды форсунок фонтана: а – одиночный распылитель; б – ярусный распылитель; в – вертушка; г – «водяная струя»; д – «рыбий хвост»; е – «гейзер».

На рисунке 2 показаны ещё несколько видов форсунок:

ж) «тюльпан»: поток воды под напором поднимается вверх, формируя воронку, расширяющуюся сверху, и, ниспадая по кругу, образует тонкий водяной купол;

з) кольцо: вертикальный выброс воды происходит из отверстий, расположенных по окружности, на одинаковую высоту;

и) полушарие: форсунка представляет собой шарик, от которого отходит большое количество трубочек, из которых выбрасывается вода, образуя тем самым полушарие;

к) «колокол»: верхняя часть форсунки имеет форму диска, из-под которого вытекает вода, и, ниспадая, образует тонкий водяной купол;

л) «Тиффани»: основной принцип работы совпадает с функционированием форсунки - «колокола». Различие состоит в том, что под куполом распылитель имеет несколько отверстий, из которых выбрасываются струи воды одинаковой высоты, создавая изящный рисунок.

Рисунок 2. Виды форсунок фонтана (продолжение): ж – «тюльпан»; з – кольцо; и – полушарие; к – «колокол»; л – «Тиффани»

Городские фонтаны различаются разнообразием архитектурных форм, а также различием в композиции создаваемых водяных струй.

Основные типы фонтанов бывают:

1) декоративно оформленные природные родники;

2) фонтаны с одной или несколькими струями, падающими на поверхность водоема;

3) фонтаны с одной или несколькими чашами, стоящими в центре водоема, и с одной, или несколькими струями, падающими в верхнюю чашу;

4) каскады фонтанов в виде многоступенчатых переливов воды.

Разнообразие фонтанов создается с помощью различных комбинаций их типов и видов распылителей. Наиболее часто используются простые классические формы, в то время как передовые современные дизайнеры отдают предпочтение оригинальным и уникальным разработкам.

3.Давление как движущая сила работы фонтанов

Для водоснабжения фонтанов могут быть использованы: ручьи, родники, речки, бассейны, пруды, резервуары, городской водопровод и другие водоемы.

3.1 Фонтан Герона

Фонтаны, столь излюбленные в XVII – XVIII вв., обязаны своим существованием знаменитому греческому механику Герону Александрийскому, ученику Ктесибия, жившему в I –II в. н. э. Работы Герона по физике и механике – единственные в этой области, которые сохранились с античного времени. Именно Герон прямо указал на то, что расход, или норма, распределяемой воды зависит от ее уровня в водохранилище, от поперечного сечения канала и скорости воды в нем. Придуманный Героном Александрийским остроумный прибор, служит одним из образцов знаний древних (за 200 лет до Р. X.) в области гидростатики и аэростатики. Прибор состоит из трех сосудов, помещенных прямо один над другим и сообщающихся между собой; два нижние закрытые, а верхний имеет форму открытой чаши, в которую наливается вода, а также и в средний сосуд, через отверстие в дне чаши, потом закрываемое (рис.3).

Рисунок 3. – Фонтан Герона

По открытой трубке, идущей от дна чаши почти до дна самого нижнего сосуда, вода течет из чаши вниз и, сжимая находящийся там воздух, увеличивает тем его упругость. Нижний сосуд сообщен со средним посредством открытой трубочки, начинающейся в верхнем дне его и идущей до верхнего два среднего сосуда, так что находящийся здесь над поверхностью воды воздух также сжимается. Производя давление на воду, воздух заставляет ее подниматься из среднего сосуда по особой трубке, проведенной почти от его дна в верхнюю чашу, где из конца этой трубки, возвышающейся над поверхностью воды, и бьет фонтан. Столб воды от ее поверхности в чаше до ее поверхности в нижнем сосуде производит давление, поднимающее другой столб воды от ее поверхности в среднем сосуде до вершины струи фонтана.

Оба столба были бы равной высоты, если бы трение жидкости, движущейся в трубках, и другие причины не уменьшали бы высоты фонтана. Вода фонтана, падающая в чашу, течет из нее по трубке в нижнее отделение прибора, где уровень воды постепенно повышается и потому высота давящего столба, измеряемая от названного уровня до уровня воды в чаше, постепенно уменьшается; уровень же воды в среднем сосуде, по мере расходования воды фонтаном, понижается. По этим двум причинам высота фонтана постепенно убывает, и, наконец, движение воды прекращается.

3.2 Механика жидкостей

Механика жидкостей представляет собой один из наиболее тесно связанных с практикой разделов механики. Вопросы гидростатики интересовали еще ученых античности, а гидравлика как часть инженерии стала развиваться задолго до того, как было дано объяснение основным закономерностям, которые характеризовали движение и равновесие жидкостей. В XYII веке задачами гидравлики занимались Г.Галилей, Э.Торричелли,  Б.Паскаль, Э.Мариотт, И. Ньютон. Однако в это время было создано лишь учение о равновесии жидкостей. Эффекты, возникающие в движущейся жидкости, и описывающие их законы были установлены в основном в XYIII веке. Ученым, заложившим основы гидростатики и давшим имя этому разделу механики, является швейцарский математик Д.Бернулли (1700–1782). Закон, который он открыл, носит его имя: «При увеличении скорости течения жидкости или газа давление уменьшается, и, наоборот, уменьшение скорости потока вызывает увеличение давления».

3.2.1 Уравнение Бернулли для стационарного

течения несжимаемой жидкости

Уравнение Д.Бернулли представляет собой следствие закона сохранения энергии для частицы жидкости, движущейся вдоль трубки тока. Оно следует из того, что работа сил давления должна равняться увеличению суммы кинетической и потенциальной энергии частицы; ведь силы давления представляют внешние силы по отношению к рассматриваемой частице.

Пользуясь уравнением Бернулли легко определить скорость весомой жидкости, вытекающего из сосуда. Пусть жидкость вытекает из сосуда, имеющего сбоку отверстие. При истечении вся жидкость в сосуде придет в движение. Заметим, что так будет всегда, когда течение всех частиц идеальной жидкости начинается из одинакового состояния, и тогда постоянная уравнения Бернулли имеет одинаковое значение не только для данной трубки тока, а для всего пространства текущей жидкости, занятого частицами, вытекающими при одинаковых условиях. Это еще более упрощает анализ течения.

Так как диаметр, отверстия мал по сравнению с высотой жидкости в сосуде, то будем считать давление во всем поперечном сечении струи одинаковым и ровным окружающему давлению Р0. Тогда и скорость течения в струе для всех трубок тока можно считать одинаковой и равной V. Это так называемая формула Торричелли. Скорость истечения весомой жидкости из отверстия в сосуде равна той скорости, которую получит тело, падая с высоты, равной разности высоты и свободной поверхности (h0-h). Отметим, что величина скорости совершенно не зависит от направления к горизонту вытекающей струи. Поэтому, если направлять струю вертикально вверх, то частицы жидкости, как и всякое тело, должны подняться на высоту уровня свободной поверхности жидкости.

3.2.2 Функционирование фонтанов

Развитию фонтанов способствовало изобретение древнегреческими механиками закона сообщающихся сосудов, используя который, патриции устраивали фонтаны во дворах своих домов. Семь столетий люди строили фонтаны по принципу сообщающихся сосудов.

Старинный фонтан работает таким образом: вода из водоема, который находится выше, чем сам фонтан, подается в фонтан по трубе (рис.4). 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.

Рисунок 4. – Схема работы старинного фонтана

С начала XYII века фонтаны стали приводить в действие с помощью механических насосов, которые постепенно заменили паровые установки, а затем и электрические насосы (рис.5).

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.

Рисунок 5. – Схема работы современного фонтана

Для фонтанов с небольшим расходом воды обычно применяется прямоточная система, т.е. вода сбрасывается в водосточные ливневые колодцы, бассейны, пруды, водотоки и пр. При большом водопотреблении устраивают замкнутую систему водооборота, т.е. вода из фонтанов поступает в специальный резервуар, а из него насосом вновь подастся для питания фонтана (рис.6).

Рисунок 6. – Схема модели фонтана с насосом

При замкнутой системе водооборота учитываются потери воды на унос ветром, испарение из бассейна и чаши и др.

Бассейн и фонтанные чащи следует устраивать такой конструкции, чтобы было возможно полное удаление воды перед зимними холодами, поэтому они имеют уклон к приемному отверстию водоотвода. Расположение насосных агрегатов может быть в колодце непосредственно у фонтана или в другом удобном месте, а в некоторых случаях они могут питаться от городского водопровода по прямоточной схеме.

3.3 Домашние фонтаны

На сегодняшний день установлено, что возрос спрос на домашние фонтаны и водоемы. Некоторые люди покупают их лишь потому, что это новая современная тенденция. Другие же просто любят наслаждаться красотой водной стихии, не выходя из дома. Домашние водоемы служат средством для поддержания влажности воздуха в стабильном состоянии. Так же установка в квартире домашнего водоема дает новые возможности, чтобы поэкспериментировать со своим интерьером.

3.3.1 Конструкция домашних фонтанов

Все комнатные фонтаны используют замкнутый гидроцикл. Владельцу достаточно, залив необходимое количество воды, подключить устройство к электросети, после чего вода будет циркулировать по кругу. Конечно, не вечно, ведь она испаряется, и время от времени вам придется пополнять свой источник. В зависимости от конкретной модели и габаритных размеров интерьерных фонтанов, общий объем воды в них может колебаться от 0,5 до 300-500 литров.

Конструкция фонтана включает 3 основные составляющие: накопительный резервуар, электрический насос и элементы декоративного оформления.

Накопительный резервуар – емкость, в которой находится основное количество воды (исключая ту ее часть, которая вытолкнута насосом наверх и еще не вернулась обратно) обычно имеет форму чаши. Резервуар может быть керамическим, стеклянным, металлическим, каменным, из полимербетона или стеклопластика. Основное требование, предъявляемое к накопительной емкости, – водостойкость материала.

Насос погружного типа располагают в накопительной емкости. Его задача – поднимать воду на определенную высоту, откуда она самотеком спускается или даже срывается в свободное падение. Насос может быть центробежным или электромагнитным, рассчитанным на напряжение 220 В. Его мощность в небольших комнатных фонтанчиках составляет обычно 5, 6 или 12 Вт. Чем выше нужно поднять воду и чем больше ее объем, а также чем более интенсивный поток вы создаете, тем более мощный насос необходимо выбирать. Так, модель Micra итальянской фабрики SICCE мощностью 6 Вт предназначена для подъема воды на 60 см, а устройство Idra того же производителя имеет мощность 25 Вт и поднимает тот же объем воды на высоту 220 см. В обиходе эти насосы обычно называют помпами.

Поскольку погружные насосы рассчитаны на работу в воде, многие модели снабжены функцией автоматического отключения – она срабатывает, когда уровень воды слишком низок и насос «оголяется». Теоретически для фонтанчиков можно использовать аэраторы воздуха для аквариумов – их не обязательно погружать полностью. Многие модели насосов снабжены механическими фильтрами (это может быть даже обычная поролоновая губка), которые призваны предохранять прибор от загрязнения.

Декоративное оформление – это все то, что делает водный аттракцион внешне приятным, нарядным. Имеются в виду миниатюрные скалы, архитектурные сооружения, камни, скульптура, абстрактные элементы, фитодекор.

По декоративному исполнению водные устройства принято делить на две основные группы. Первую огромную группу составляют композиции, имитирующие в миниатюре природные пейзажи или архитектурные сооружения. Микроландшафтом могут служить опушка леса, склонившаяся к самой воде ива, романтический грот, горное озеро с водопадом, группа скал, бегущий по ущелью ручей или тропические заросли. Почти все «скальные» части композиции производятся из полимербетона или другого искусственного камня, растения же могут быть как искусственными, так и живыми или консервированными. Микроархитектурные композиции имитируют различные архитектурные и скульптурные объекты: развалины античного храма, египетские статуи, избушку на курьих ножках в дремучем лесу, мосты, морские раковины, мельницы, вращаемые водой, кувшины, замки. Популярны и “детские” сюжеты – это гномы, лягушки, прыгающие дельфины, играющие щенки и котята, купающиеся в корыте утки. Вторая группа – это абстрактные композиции, не имеющие ярко выраженного «сюжета». Они более сдержанны и лаконичны, не перегружены мелкими деталями. «Вращающийся куб»; шар, приводимый в движение бьющей вверх струей воды; «китайские» колокольчики. В абстрактных композициях часто используют стекло и металл. За удивительную притягательность – на такие фонтаны можно, не отрываясь, смотреть часами – их частенько называют медитативными.

Большинство комнатных фонтанов – настольные, высотой 30 – 40 см и диаметром 20 – 30 см. Они порой имеют дополнительные функции – служат подставкой для ручки, оснащаются встроенными часами или светильником. В зоомагазине можно купить даже питьевую миску–водопадик Deluxe Fresh Large Purifying Pet Fountain для собак и кошек. Находясь в движении, вода в ней постоянно обогащается кислородом и не застаивается.

3.3.2 Дополнительные устройства для домашних фонтанов

Когда говорят о дополнительных устройствах для водных аттракционов, обычно имеют в виду различные светильники и диффузоры. Диффузор – устройство, разделяющее воду на очень мелкие частицы, в результате чего образуется холодный пар (его еще называют дымом или туманом). Расщепление воды происходит за счет вибрации керамической пластины (мембраны) с ультразвуковой частотой. Один диффузор может содержать одну, две, три или даже пять таких мембран – в зависимости от этого изменяется интенсивность образования холодного пара. Диффузоры очень капризны. Оставшись в рабочем состоянии всего на минуту без воды, они могут выйти из строя. Правда, большинство моделей оснащены датчиками, отключающими прибор после понижения воды до определенного уровня.

Образовавшийся туман некоторое время «висит» в воздухе, а потом испаряется и частично оседает – обратно в чашу и на окружающие поверхности. Поэтому небольшое пространство около фонтана будет немного увлажняться, при длительной работе – вплоть до образования лужицы воды. Если добавить в воду несколько капель эфирных масел, комната очень скоро наполнится благоуханием.

II. Практическая часть

1. Как самому сделать фонтан?

Изготовить фонтан самостоятельно не очень сложно. Конечно, речь не идет о том, чтобы заниматься производством всех комплектующих от начала до конца. Обязательно придется купить погружной насос – они продаются в аквариумных магазинах, в больших хозяйственных комплексах. Чашей может оказаться и самая обычная миска, и более изысканная форма, купленная в керамической мастерской. При желании можно дополнительно приобрести комплект декоративных насадок, позволяющих менять рисунок струй воды, а также диффузор и подсветку. Самостоятельно можно сделать и фонтан, и водопад, и каскад. В первом случае достаточно чаши и насоса с насадками. В остальных нужно возводить конструкцию (например, из камней), с которой вода будет падать.

Для того чтобы построить модель фонтана, мне потребовались: резервуар с водой, две помпы (для аквариума), керамическая башня и несколько камней (для декора). Я решил сделать поющий фонтан с подсветкой. Для подсветки взял несколько диодов и установил внутри керамической башни (рис.7).

Рисунок 7. Подсветка фонтана

Затем изготовил имитатор пения птиц с мембраной (рис.8-1,8-2), реагирующей на посторонние шумы. Я решил, что весь фонтан будет работать от одной сети, и сделал, из старого зарядного устройства к телефону, источник питания, который дает напряжение в 4,5В (рис.8-3). Этого хватает, чтобы постоянно работали два компрессора и небольшой динамик.

  

Рисунок 8-1.Схема имитатора пения птиц   Рисунок 8-2.Вид имитатора пения птиц

Рисунок 8-3 Источник питания из зарядного устройства

В итоге получился неплохой двух струйный фонтан (рис.9). При использовании насадки, которую я планирую изготовить самостоятельно, струи фонтана можно изменить.

Рисунок 9. Проектный продукт

2. Уход за домашними фонтанами

Не стоит заливать слишком горячую воду и тем более кипяток. Во избежание заклинивания ротора и выхода насоса из строя рекомендуется периодически чистить внутренние части двигателя. Загрязненные известковым налетом насосы и диффузоры можно очищать лимонной кислотой или белым уксусом (в концентрациях, применяемых в пищевых целях). Не рекомендуется использовать химические моющие средства или растворители. Чаще всего портятся от попадания в лопасти ротора различных твердых частиц (песчинок, соринок, волос, кристаллов соли и др.). Для предотвращения такого загрязнения перед насосом устанавливают фильтр механической очистки. Уезжая на долгое время, не забудьте отключить все электрические элементы фонтана (насос, подсветку, диффузор) от сети и слить воду.

Заключение

В современных фонтанах значительную роль играют передовые технологии, новые изобретения. Идеи искусства получили новое воплощение – соединив в себе задумки архитекторов, художников и специалистов высокотехнических областей. Новым веянием стала фееричная игра цвета, искусство освещения, сочетание музыки, света, динамики (приложение Г). Прогресс не стоит на месте, кто знает, какими станут фонтаны уже к середине этого столетия.

Но вместе с этим, сегодня, как и во все времена, актуальной задачей является охрана природы и бережное отношение к ней. Изготовление приборов из подручных средств помогут нам в этом.

Если немного поработать над дизайном изготовленного мною фонтана, то получится не хуже заводских, цены, на которые на порядок выше. Например, напольный фонтан-водопад Золотой каскад (рис.10) стоит 38.900,00 рублей.

Рисунок 10. Фонтан-водопад «Золотой каскад»

И так, задачи, поставленные на первом этапе, решены. Я уже горю желанием попробовать сделать ландшафтный фонтан у себя на даче, и сделать для него автомат управления вибронасосом (приложение Д). А самое главное, я понял: физика – это не страшно, физика – это интересно!

Список литературы

1.«Энциклопедический словарь юного физика» Сост. В. А. Чуянов – 2- е М.: 2.Педагогика, 1991 год- 336 стр. иллюстрированный.

3.Д. А. Кючарианц и А. Г. Раскина "Сады и парки дворцовых ансамблей 4.Санкт- Петербурга и пригородов".

5.Ф. Бублейников, И. Веселовский «Физика и опыт», М. Просвещение, 1970г.

6.Опыты в домашней лаборатории М.,1980г.

7.Лаборатория «Кванта». (Часть 1)/-М.: Бюро Квантум, 2000.- 128 с.

(Приложение к журналу «Квант» № 3/ 2000).

8.«Элементарный учебник физики», под ред. Академика Г. С. Ландсберга

т.1; М., АОЗТ «Шрайк», 1995г.

9.http://www.mirfontanov.ru/index.php

10. http://hydroprof.ru/tekhnologii/

11. http://www.stroitehnadzor.ru/

12. http://shema2005.narod.ru/62/6201.htm

Приложение А

Рисунок А. 1 – Первые фонтаны в Древнем Египте

        

Рисунок А. 2 – Сады Тадж Махала                 Рисунок А. 3 – Японский сад Киото

 

Рисунок А. 4 – Вилла Ланте                        Рисунок А.5 – Фонтан короля Фахда

Приложение В

Рисунок В.1 – Петергоф

Рисунок В.2 – Фонтан «Самсон»

Приложение Г. – Фонтанное искусство

        

      

 

Приложение Д – Автомат управления вибронасосом