Маючи земельну ділянку під город у нашій кліматичній зоні, для отримання хорошого врожаю необхідний регулярний полив. Але за відсутності власної свердловини з водою або колодязя, за встановлених розцінок на воду полив з громадського водопроводу обходиться досить дорого. Адже поливати доводиться практично кожен день, протягом двох, двох з половиною місяців, приблизно по одному кубометру води на день. Дізнавшись, що побутові глибинні насоси споживають приблизно 0,5 кВт (і це — по максимуму) електроенергії на один кубометр піднятої зі свердловини води, провівши нескладні обчислення, порівняно з отриманням власної води, вивів цифри з досить відчутною економією.
А ще, застосовуючи різні фільтри, зокрема й вугільні, можна досягти досить доброї якості води для побутових цілей: для приготування їжі і навіть для пиття без кип’ятіння.
І в результаті «виникає можливість» монтажу домашнього (автономного) водопостачання. Найбільш раціональним варіантом вважав самостійне буріння свердловини під воду з власноручним виготовленням установки (можна було замовити буріння): адже так не тільки дешевше, але й набагато цікавіше.
Вивчив відповідну літературу на цю тему, зупинившись на найпростішому методі (на мій погляд) ударно-канатного буріння. У якомусь джерелі було описано, що таким методом ще в незапам’ятні часи китайці бурили свердловини навіть у камені на глибину 1,5 км, добуваючи сіль. Нам же на таку глибину бурити було не потрібно. Нагадаю, що для буріння свердловини на глибину понад 50 м потрібна ліцензія від відповідної організації і подальша реєстрація свердловини.
Рухаючись від простого до складного, спочатку вирішив виготовити частину робочого інструменту: ложку і жолонку (інструмент для забору ґрунту зі свердловини при бурінні) і спробувати пройти хоч кілька метрів без механізмів.
Для буріння у сирому ґрунті необхідна ложка, це і є основний робочий інструмент для проходження суглинку. Прообразом цього інструменту послужила ложка Шитца, тільки зробити конічний стакан не представлялося можливим, тому деталь була виготовлена зі звичайної циліндричної труби. В принципі, ніяких утруднень така конструкція стакана в роботі з буріння у мене не викликала, але можна було зробити і ще простіше. Наприклад: взяти трубу меншого діаметра (107 мм), залити її наполовину бетоном — для потяжіння, а другу половину використати як стакан.
Моя ложка складається з двох частин: стакана (тільки дно у нього вгорі) і штанги. Стакан виготовлений з труби діаметром 130 мм, нижня кромка його заточена (знята фаска) по внутрішній стороні. На боках стакана, у верхній його частині, є два невеликі симетричні вікна (отвори) — для виходу повітря зі стакана при входженні останнього в ґрунт. Друга труба -штанга – має діаметр 58 мм, вона більш довга і її внутрішня порожнина залита бетоном для потяжіння. До верхнього кінця штанги приварена скоба для кріплення до неї мотузки через карабін (щоб не закручувалася). Ложка має вагу 24,5 кг.
1 – щогла; 2 – п’ята щогли (труба 130×10); 3 – лапа (2 шт.); 4 – трикутна основа (куточок № 7); 5 – опорні куточки, приварені до щогли (3 шт.); 6 – наварений стопор; 7 – блок шківів (від сільгосптехніки); 8 – рама приводу (труба 50×50); 9 – барабан; 10 – електродвигун; 11 – редуктор
Технологія роботи ложкою проста. З висоти близько двох метрів кидаємо ложку у вологий ґрунт. Ложка, врізавшись у ґрунт, заглиблюється на кілька сантиметрів і при підйомі захоплює заклинений у ній ґрунт. На поверхні цей ґрунт видаляється, цикл повторюється знову. Для більш зручного видалення ґрунту з ложки я використовував саперну лопатку, попередньо звужуючи її, обрізавши при цьому приблизно по три сантиметри з кожного боку. Діаметр свердловини при роботі з такою ложкою виходить близько 200 мм, і це надлишково, оскільки обсадні труби використовуються в основному діаметром 100-110 мм.
Але якщо зробити ложку з труби меншого діаметра, наприклад 107 мм, як було запропоновано вище, то і стрілу можна виконати коротшою, що особливо важливо при роботі в тісних приміщеннях.
1 – стакан (труба Ø130); 2 – штанга (труба Ø58); 3 – сережка (дріт Ø8)
Продовжуючи «черпати» ґрунт і заглиблюючись, доходимо до настільки вологого ділянки, де ґрунт починає «висковзувати» зі стакана, оскільки він там майже рідкий. Тут необхідно використовувати інший інструмент — жолонку.
Жолонка виготовлена з тієї ж труби діаметром 150 мм, що й ложка. У нижній частині вона має двохлопатевий інерційний клапан з гумовим ущільнювачем для підняття розрідженого водою ґрунту.
1 – корпус (труба Ø150); 2 – двохлопатевий клапан; 3 – сережка (дріт Ø8)
Корпус двохлопатевого інерційного клапана має такий самий зовнішній діаметр, що й жолонка — 150 мм, тільки товщина стінки у нього 10 мм (надалі, щоб не шукати відповідну трубу з товстими стінками або не замовити корпус токарю, просто всередину труби вставив виготовлене з прутка діаметром 7 мм кільце, приварив його і обточив кутовою шліфувальною машинкою). Нижня внутрішня кромка корпусу (труби) клапана заточена (виконана фаска) для кращого входження жолонки в ґрунт. Лопаті вирізані зі сталевого листа товщиною 4 мм. В результаті при скиданні жолонки в свердловину лопаті, потрапляючи в розріджену ґрунтову масу, відкриваються, пропускаючи розріджений ґрунт, а при початку витягування жолонки клапани закриваються.
Піднявши жолонку, вміст виливають через її верхній отвір. Процедура повторюється до очищення свердловини або виробки зумпфа. Вага такої жолонки з клапаном склала 17,3 кг, а без клапана — 11,3 кг.
1 – корпус (труба Ø110); 2 – клапан; 3 – сережка (дріт Ø8)
Другу жолонку я виготовив меншого діаметра, для того щоб можна було порівняти продуктивність, а також різницю в об’ємі витягнутого зі свердловини ґрунту. А так як в основному для обсадки свердловин використовується недорога поліетиленова труба зовнішнім діаметром 107 мм, а свердловина більшого діаметра для домашніх потреб потрібна дуже рідко, витягнутого ґрунту буде набагато менше, тому краще використовувати цей діаметр — об’єм робіт значно зменшиться.
Як видно з рисунка, клапан другої жолонки простіший у виготовленні через менший діаметр використовуваної труби.
Для проходження твердих порід застосував важкий лом. Плита кришиться ломом і з додаванням води «вибирається» жолонкою. Однак мені такий шар, на жаль, (а швидше, на щастя), не траплявся.
1 – обойма (труба Ø150×10); 2 – лопать клапана (сталь, лист s4, 2 шт.); 3 – гумова прокладка лопаті клапана (гума, s3, 2 шт.); 4 – шарнір (2 шт.); 5 – вісь шарніра (2 шт.); 6 – заклепка (4 шт.)
Виготовивши таке нескладне пристосування і придбавши довгу капронову мотузку (її довжину з невеликим запасом можна встановити, опитавши сусідів про глибину їх пробурених свердловин), встановивши треногу зі шківом, закріпленим на вершині цієї треноги, спробував «пробурити» ґрунт. Але через те що інструмент входив досить щільно, його було утруднено виймати (відривати від ґрунту), і робота з буріння ставала дуже важкою. Скорочувати ж глибину входу інструменту в ґрунт шляхом зниження ваги інструменту не мало сенсу, оскільки заглиблення ложки було оптимальним і становило близько п’яти сантиметрів. Відриваючи від липкого ґрунту інструмент кожен раз і піднімаючи його раз за разом, досить швидко втомишся.
Тоді для полегшення роботи було вирішено зробити з підручних матеріалів простий підйомник. Зібравши все те, що було відповідне на той момент у гаражі, і докупивши недостатні деталі, зібрав саму бурову установку.
1 – обойма (труба Ø110×10); 2 – клапан (сталь, лист s4); 3 – гумова прокладка лопаті клапана (гума, s3, 2 шт.); 4 – шарнір (2 шт.); 5 – вісь шарніра (2 шт.); 6 – заклепка
З буровою установкою робота пішла легше і продуктивніше: «врізавшуся» в ґрунт ложку установка досить легко відриває від основного пласта і піднімає на поверхню. Очистивши ложку і опустивши її знову на дно свердловини, взявшись за мотузку, знову піднімаю її приблизно на два метри і кидаю.
Раму основи бурової установки зварив з труб квадратного перерізу 50×50мм, трикутну ж основу кріплення стріли — зі сталевого куточка № 7.
Стрілу виготовив зі сталевої водопровідної труби діаметром 107 мм. Нижньою частиною вона вставляється в трубу з товщиною стінки 10 мм і має внутрішній діаметр 110 мм.
У верхній частині стріли розташований блок зі шківами (від генератора якоїсь сільськогосподарської машини), що мають зовнішній діаметр 100 мм. Шківи, для надання їм більшої «свободи», встановив без підшипників — просто на сталевий вал зі змазкою. До кожного шківа приварив обмежувальну скобу, виготовлену зі сталевого прутка діаметром 9 мм. Ця скоба не дозволяє мотузці з нього зісковзувати.
Для більшої «стійкості» щогли довелося пізніше, вже при експлуатації, приварити вертикально три щільно прилеглих опорних куточки № 5. Також з’ясувалося, що щогла почала потихеньку прокручуватися навколо своєї осі, і в результаті до стріли приварив стопор у проміжку між опорними куточками.
Як опорні лапи використав два карданні вали від автомобіля «Москвич-412». На цих валах попередньо були зняті всі хрестовини. Один кінець вала кріпиться до станини, а другий — фіксується в ґрунті. А саме, через вилки карданної передачі в ґрунт вбивається труба зовнішнім діаметром 27 мм. Третя точка фіксації розташована на основі установки — це приварена до станини обрізана вилка карданної передачі все з того ж автомобіля «Москвич-412», через яку вбивається в ґрунт труба. Опорні лапи мають певну ступінь свободи в горизонтальній площині: через те що кріплення вилки карданів було перероблено. Замість хрестовини використав пальці — взяв обрізки напівосей заднього моста автомобіля «Москвич-412». Оскільки напівосі виточив під невеликий конус, вони добре заганяються в проушини вилки карданного вала до відсутності люфту. З більш товстої сторони цього пальця приварив шайбу для «більшої» надійності, а з тонкої сторони в відрізку напівосі кутовою шліфувальною машинкою вибрав паз. У цей паз вставив стопорні кільця хрестовини автомобіля УАЗ і проложив шайби, і таким чином палець зафіксував у отворі хрестовини.
1 – лапа (карданний вал від автомобіля «Москвич-412»); 2 – палець (частина напівосі від автомобіля «Москвич-412»); 3 – стопорне кільце; 4 – шайба; 5 – приварюваний до основи фланець
Лебідка установки складається з редуктора з черв’ячною передачею; трифазного електродвигуна потужністю 2,2 кВт, що має 1000 об/хв. і котушки для мотузки.
Котушку для намотування мотузки зробив наступним чином: на сталеву вісь діаметром 30 мм приварив сталеву водопровідну трубу діаметром 78 мм. До цієї труби по кінцях приварив по чотири спиці з 15-дюймової сталевої водопровідної труби з кожного боку, до яких, у свою чергу, приварив сталевий пруток діаметром 10 мм. Конструкція котушки балансується приблизно (на око), оскільки швидкість обертання невелика і встановлюється на двох підшипниках на кінцях осі. Підшипники використав закриті, кулькові 30x63x15 мм, вони встановлені в опорні саморобні корпуси. А саме: береться сталева смуга шириною 20 мм і товщиною 3-4 мм, згинається в кільце, що відповідає зовнішньому діаметру підшипника. До кінців приварюються проушини під стяжний болт. Надалі ця смуга приварюється до сталевого куточка № 3, у якому просвердлені два отвори діаметром 10 — 11 мм для кріплення виготовленого опорного корпусу до станини.
Таким чином, котушка кріпиться до станини. На осі котушки, для спрощення конструкції я не використовував кулачкову муфту для скидання інструменту, оскільки надалі планував використовувати установку як підйомник вантажів. А ще й тому, що була застосована мотузка, за допомогою якої можна було працювати руками. Після закінчення робіт мотузка знімалася і застосовувалася на інших роботах.
Редуктор використав черв’ячний з передатним співвідношенням 1:40. Він має можливість стопорити ведений вал за відсутності обертання ведучого вала, тим самим не даючи прокручуватися котушці з мотузкою.
Між собою двигун з редуктором з’єднані ланцюговою передачею. На двигуні встановлена зірочка z1 = 11 зубів від моторолера «Мураха», на редукторі встановлена зірочка z2 = 17 зубів з таким самим кроком, від відслужилого мотоцикла. Другий ступінь ланцюгової передачі, що передає обертання від вала редуктора до барабана з мотузкою, складається з: ведучої зірочки z3 = 11 зубів (все від того ж моторолера), встановленої на валу редуктора; веденої зірочки z4 = 19, зубів встановленої на валу барабана для мотузки, все з тим самим кроком 12,7 мм під ланцюг з моторолера «Мураха». Всі зірочки, крім z4, приварені до фланців і встановлені на валах. Зірочка z4 встановлена на шпонку безпосередньо на вал котушки.
Бурова установка може бути легко розібрана, перенесена і встановлена в приміщенні, де необхідно провести буріння (наприклад, я бурив у себе в гаражі). А якщо стрілу зробити коротшою, то можна працювати і в більш низькому приміщенні (в підвалі або льоху).
Оскільки установка за прямим призначенням у господарстві використовується не часто, то можна пристосувати її ще й для інших робіт, наприклад: експлуатувати як підйомник, для навантаження-розвантаження будматеріалів або при ремонті техніки; піднімати або опускати коренеплоди в льох або підвал. Ще можна використовувати її окремі агрегати: лебідку — для культивації городу, попередньо знявши стрілу і лапи; мотузку — по господарству.
Багато забудовників при зведенні невеликих будинків і споруд застосовують стовпчасті фундаменти або ставлять будинки на палях: для їх виготовлення прямо на місці будівництва можливі буріння і заливка паль (вертикальне відхилення при такому бурінні мінімальне).
Та й у розібраному вигляді бурова установка разом з інструментом багато місця в гаражі або сараї не займає.
«Моделіст-конструктор» № 9’2016, Д. СЛОНОВ