Что с машиной после гидроудара. Что такое гидроудар двигателя

Гидроудар в цилиндре происходит тогда, когда объем жидкости, попавшей в цилиндр, превышает объем камеры сгорания при положении поршня в верхней мертвой точке (ВМТ). В отличие от воздуха или топливовоздушной смеси вода несжимаемая. А раз так, то происходит следующее. На такте сжатия оба клапана закрыты, а поршень движется вверх, сжимая топливовоздушную смесь. Наличие воды в цилиндре делает процесс нарастания давления более быстрым, а при подходе поршня к ВМТ он может попросту «упереться» в воду. Давление в цилиндре вырастет тогда многократно.
Сила давления, приложенная к поршню, передается через поршневой палец на шатун, вызывая в последнем большие напряжения сжатия. Инерция вращающегося коленчатого вала велика: не надо забывать, что при включенной передаче коленвал дополнительно прокручивается за счет инерции движущегося автомобиля. И шатун попадает «между молотом» и наковальней»: с одной стороны поршень (его не пускает дальше вода), а с другой - коленвал, вращаемый другими цилиндрами и всей массой автомобиля.
Результат? Шатун деформируется - его стержень изгибается в плоскости вращения коленвала. Точнее, теряет устойчивость под действием сжимающей нагрузки, причем расстояние между центрами отверстий верхней и нижней головок уменьшается.
А что с двигателем? В такой ситуации он, как правило, останавливается слишком велико тормозное усилие воды. Причем остановка происходит независимо от частоты вращения. Но при высокой частоте вращения последствия могут носить просто катастрофический характер.

Что еще может пострадать при гидроударе?
Гнутым шатуном последствия гидроудара не исчерпываются. Например, на поршневой палец действует та же сила, и он изгибается. Это легко проверить, приложив к деформированному пальцу лекальную линейку или палец нормальный.
Для поршней гидроудар также не проходит бесследно - известно немало случаев их повреждения. Обычно деформируется нагруженная сторона юбки. Происходит это следующим образом. Сила давления на поршень вблизи ВМТ очень велика, а это значит, что резко возрастает сила трения в соединении поршня с пальцем. В результате при перекладке в ВМТ поршню трудно повернуться на пальце. Поэтому он поворачивается вместе с шатуном, причем юбка поршня упирается в стенку цилиндра, деформируется и даже может треснуть.
Ситуация ухудшится, после того как коленвал прокрутится дальше и поршень опустится к нижней мертвой точке (НМТ). У современных двигателей при положении поршня в НМТ зазор между ним и противовесами коленвала редко превышает несколько миллиметров. А деформация шатуна, как правило, больше. Что происходит в такой ситуации, ясно: шатун потянет поршень вниз и «посадит» его на противовесы. Подобного насилия не выдержат бобышки поршня, обязательно треснут.
А теперь представим, что двигатель продолжает работать. Возникший при этом стук - отнюдь не самое страшное. Дело в том, что и шатун и поршень испытывают большие знакопеременные нагрузки, которые резко возрастают при деформации шатуна и упоре поршня в противовесы в момент нахождения в НМТ. Практика показывает, что через некоторое время шатун или поршень разрушаются. И сломанный шатун пробивает блок цилиндров.
При гидроударе страдают и другие детали и элементы двигателя. Например, в верхней части цилиндра, где давление очень велико, могут появиться трещины. Особенно это характерно для алюминиевых блоков цилиндров с «мокрыми» или «сухими» гильзами, уступающих чугунным моноблокам в прочности. Но даже если трещин не обнаружено, возможна деформация верхней части цилиндра, и без ремонта уже никак не обойтись.
Давление в цилиндре способно деформировать и головку блока: на привалочной плоскости вблизи поврежденного цилиндра, как правило, обнаруживается деформация около 0,03-0,05 мм. А вот коленчатый вал, несмотря на запредельные нагрузки, как ни странно, страдает редко - его остаточная деформация обычно не превышает 0,01-0,02 мм.
При гидроударе большие нагрузки возникают в приводе распределительного вала. Ведь в момент практически мгновенной остановки двигателя распредвал, продолжая вращаться, резко натягивает цепь или ремень. Значит, ударные нагрузки испытывают и другие элементы привода - особенно натяжитель. Поэтому все эти детали после гидроудара рекомендуется менять.
Итак, главные проблемы в двигателе возникают не столько в момент гидроудара, сколько при последующей работе мотора с дефектными деталями. Так что от действий водителя во многом зависит, насколько серьезными будут повреждения. Поэтому не менее важен вопрос...

Как поступить после гидроудара
Самый лучший вариант, как ни странно, - это когда двигатель при гидроударе заклинил. Обычно такой «клин» происходит из-за упора деформированного шатуна в стенку блока цилиндров. Тогда у ретивого водителя, выкатившегося из лужи с заглохшим мотором, не останется шансов прокрутить коленвал («ломом» либо с троса) - и прикончить двигатель. Ремонт же заклиненного мотора обычно сводится к замене шатуна и поршня с пальцем.
Гораздо хуже (а так случается часто) если двигатель, набрав воды в цилиндры, останавливается, но не заклинивает: коленвал вращается, но полного оборота сделать нельзя - вода не пускает. Вот здесь и подстерегает незадачливого водителя опасность. Судите сами.
Попадание воды в цилиндры, при невысокой частоте вращения коленвала приводит к тому, что двигатель глохнет, автомобиль останавливается, но никаких повреждений детали не получают. Пока за дело не возьмется водитель.
Ему бы остановиться, подумать, но нет, он торопится, достает трос из багажника... Такому можно сразу, не отцепляя трос, буксировать автомобиль на СТО, на замену шатунов, по меньшей мере. А всего-то надо было свечи вывернуть и стартером прокрутить коленвал, чтобы воду из цилиндров удалить. Дальше заворачивай свечи, запускай - и поехали! Однако такое почему-то редко приходит в голову.

Что делать с двигателем после гидроудара?
Придется разбирать такой двигатель и детали очень тщательно проверять и измерять. Но для начала желательно удостовериться, что причиной является именно вода, попавшая в цилиндры. Для этого достаточно снять крышку воздушного фильтра: наличие в корпусе фильтра воды подтвердит ваши опасения.
Очень важно, сколько времени простоял автомобиль после гидроудара. Если день-два - нормально, а если месяц? Тогда цилиндры и поршневые кольца будут повреждены коррозией, и может потребоваться расточка блока под ремонтные поршни. Ну а если двигатель с водой оставили на год (такие случаи тоже были), то изъеденные ржавчиной цилиндры могут подойти для расточки даже в максимальный ремонтный размер.
Очень редко после гидроудара удается выправить деформированные шатуны, даже если на вид они не слишком кривые. Причина - в сжатии шатуна по оси стержня. Из-за этого поврежденный шатун так и останется укороченным - в лучшем случае на 1-2 мм. Использовать его нельзя не только вследствие уменьшения степени сжатия в цилиндре, но и по причине задевания поршня за противовесы коленвала. Больше всего хлопот доставит ремонт блока, особенно если будут обнаружены трещины или пробоины. Правда, практика показывает, что эта беда поправима. В остальном же ремонт мало отличается от обычного капитального, проводимого во многих мастерских и СТО. И все-таки, лучше до ремонта двигатель не доводить. То есть, не попадать в лужу в любом смысле. Для этого следует знать...

Как избежать гидроудара?
Главное правило - никогда не проезжать по глубокой луже на высокой скорости. Езжайте на повышенных оборотах, но медленно! Даже если у вашего автомобиля очень мощный мотор. Ведь именно тогда ремонт его будет особенно недешевым. При большой скорости движения перед автомобилем возникает волна, которая накрывает капот и, будьте уверены, заполняет водой переднюю часть подкапотного пространства, где располагается воздухозаборник впускной системы. Автомобили разных марок ведут себя «на воде» тоже по-разному. Дело в конструктивных особенностях - где конкретно расположен воздухозаборник, как поступает под капот вода и при каких условиях она может попасть в двигатель. Некоторые автомобили проявляют повышенную склонность к гидроудару - в том смысле, что для этого им нужны меньшие скорость и глубина лужи. Что совершенно неудивительно, потому что зачастую в конструкции автомобиля не приняты во внимание условия его эксплуатации. Особенно опасен гидроудар для дизелей: из-за высокой степени сжатия у них мал объем камеры сгорания, а дроссельная заслонка, как правило, отсутствует. Поэтому вывести дизель из строя может даже незначительное количество попавшей в него воды
В заключение отметим, что причиной гидроудара в цилиндре иной раз может стать вовсе не вода из лужи. Например, негерметичная прокладка головки блока цилиндров при стоянке автомобиля может привести к натеканию охлаждающей жидкости в один из цилиндров. И тогда при запуске возможен гидроудар. Известны и совсем экзотические случаи гидроудара - к примеру, из-за разрыва мембраны регулятора давления топлива. Тогда в двигатель через вакуумный шланг под давлением быстро поступает большое количество топлива. Гидроудар возможен и при быстром разрушении подшипников и уплотнений ротора турбокомпрессора, когда в цилиндры сразу поступает большое количество масла. Поскольку эти дефекты являются следствием эксплуатации автомобиля, их рекомендуем устранять заранее, не дожидаясь наступления катастрофических последствий. Правда, бывают и «гидроудары» совсем другого рода. К примеру, после некачественного ремонта произошло разрушение поршня или шатуна, а ремонтники, дабы снять с себя ответственность, обвиняют водителя в лихой езде по лужам. Редко, но встречается и производственный брак, в результате которого происходит разрушение деталей, а двигатель может получить повреждения, весьма похожие на описанные. Тогда недобросовестные продавцы автомобилей могут избежать дополнительных затрат на исполнение гарантийного ремонта, если попытаются свалить вину изготовителя на водителя. Какие только сказки не приходилось слышать от ловкачей, прикрывающих свою нерадивость гидроударом, причем при любом удобном случае. А некоторые, наиболее продвинутые, даже термины новые придумывают, только чтобы водитель всегда оставался у них виноватым. «Отложенный гидроудар» - одно из их изобретений. Например, двигатель вышел из строя в результате поломки, а воды в корпусе воздушного фильтра нет. Значит, говорят эти умники, гидроудар случился давно, а разрушение произошло только сейчас - вот он и «отложенный». Конечно, усталостное разрушение деформированных деталей в принципе исключать нельзя, но тогда требуется еще доказать, что эти разрушения произошли в результате деформации деталей именно при гидроударе. В действительности же намного чаще наблюдается обратная картина - детали деформируются уже после разрушения, которое к гидроудару отношения не имеет. В такой ситуации избежать последствий «отложенных» и многих других аналогичных «гидроударов» по… кошельку водителя поможет только грамотная техническая экспертиза. Но это уже другая история…

Любой владелец автомобиля может столкнуться с гидроударом двигателя - это когда в камеру сгорания двигателя попадает большое количество воды или другой жидкости. В итоге в камере сгорания двигателя образуется своеобразная пробка, которая нарушает работу поршня и приводит к полному ступору мотора. Двигатель, соответственно, глохнет, а попытки завести его могут только усугубить ситуацию. Давайте подробней разберемся, что такое гидроудар двигателя, когда он может произойти и какими могут быть последствия.

В большинстве случаев гидроудар происходит в дождливые дни, когда вы, находясь в уютном салоне своего авто, мчитесь по улицам города и, пересекая лужи, любуетесь, как потоки воды разлетаются в разные стороны. Это действительно красивое зрелище, но поднятые в воздух лужи через воздушный фильтр попадают под капот, направляются в камеру сгорания и вызывают гидроудар. Также к гидроудару может привести медленный проезд через глубокую лужу или водоем.

Основная причина гидроудара двигателя

Еще одна причина возникновения гидроудара приходит совершенно с противоположной стороны - не снаружи, а изнутри. В результате заводского брака или других факторов, может выйти из строя турбина, через которую в камеру сгорания двигателя попадает масло. Но эта ситуация случается очень редко, чаще всего причиной возникновения гидроудара является вода.

Если рассмотреть проблему более подробно, то получается следующая ситуация. Вода - несжимаемая жидкость и когда она попадает в камеру сгорания, поршень, на такте сжатия, не может ее сжать и наталкивается на препятствие. В результате, внутри цилиндра образуется высокое давление, которое превышает максимально допустимые значения для элементов двигателя и двигатель выходит их строя.

Существует довольно простой способ определить, поймал ли ваш автомобиль гидроудар. Если вы проехали через глубокую лужу или водоем и двигатель резко заглох, то скорее всего это гидроудар. Чтобы убедиться в этом откройте капот и снимите кожух воздушного фильтра. Если под кожухом вода — это точно гидроудар.

Если же воды нет, то возможно вам повезло и двигатель заглох по другой причине. Например, на бензиновом двигателе вода могла залить не воздухозаборник, а трамблёр, что привело к исчезновению искры на свечах.

Последствия гидроудара двигателя

Гидроудар может приводить к самым разным последствиям. Если вода попала в двигатель, когда тот работал в холостом режиме, то все может обойтись. Двигатель просто заглохнет и не успеет нанести себе каких-либо повреждений.

Но, в большинстве случаев гидроудар случается, когда машина на ходу и в таких случаях последствия более серьезные. Обычно все заканчивается погнутыми шатунами, повреждениями колец, вкладышей или коленчатого вала.

Шатуны после гидроудара

Наиболее серьезные последствия возникают у владельцев автомобилей с дизельным двигателем, поскольку здесь и камеры сгорания намного меньше, и снимаемых свечей нет, и сам двигатель более мощный, а отсюда - более серьезные повреждения.

Также стоит упомянуть тот факт, что вода приводит к коррозии металла, поэтому после гидроудара не стоит затягивать с ремонтом. Иначе без своевременной просушки двигателя может понадобиться дополнительная расточка цилиндров.

Видео о гидроударе двигателя

Как предотвратить гидроудар двигателя?

Наиболее простой способ предотвратить гидроудар двигателя - двигаться очень аккуратно во время передвижения по лужам. Единственное место, через которое в камеру сгорания может попасть вода - это воздухозаборник. У каждой модели и марки автомобиля он находится на разной высоте, но иногда этот элемент располагается так низко, что даже небольшая лужа превратится в большую проблему.

Поэтому не стоит переоценивать возможности своего автомобиля. Не пытайтесь преодолеть слишком глубокие лужи. Лучше всего не заезжать в воду глубже чем на высоту половины колеса. Также не стоит пытаться проскочить лужи на большой скорости. Если двигаться медленно, то поймать гидроудар будет сложнее.

Если так получилось, что вы попали в глубокую лужу или водоем и вода начала заливать капот, то немедленно заглушите двигатель и прекратите движение.

Автомобиль оборудованный шноркелем

Если же вы обитаете в дождливом регионе или вам постоянно приходится ездить по «болоту» и лужам, тогда можно установить на свое авто так называемый шноркель - специальная трубка, которая поднимает уровень воздухозаборника на высоту от 80 см до 1 м. Выпускаются они как известными производителями, так и народными умельцами. Шноркель немного портит внешний вид автомобиля, но зато вы будете уверенны в том, что доберетесь до пункта назначения.

Кран с питьевой водой в каждом доме – это не роскошь, а достижение прогресса, но лишиться такого приятного удобства можно в один миг, если образовался гидроудар в трубопроводе. Гидравлический удар может стать причиной не только отсутствия воды, но и привести к затоплению квартиры.

О том, каким образом возникает такое опасное явление и как его избежать, будет подробно рассказано в данной статье.

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар – это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

Если воду можно было, например, как газ сжать в несколько раз, то трубы не разрывались бы от резкого увеличения давления . Чрезмерное давление возникает в том случае, когда движение жидкости резко останавливается, но вызвать гидроудар могут и другие явления в системе водоснабжения.

Причины

Наиболее часто гидравлический удар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Когда вода течёт по трубам и выливается из крана, то в системе водопровода сохраняется постоянное значение давления, но в момент резкого перекрытия арматуры, это значение может увеличиться в несколько раз, в результате чего, стенки трубы не выдерживают напора и лопаются.

Причиной гидроудара могут также стать:

• Резкое включение или выключение мощного насоса.
• Воздушные пробки имеющиеся в контуре водопровода или отопления.

Включение и отключение насоса может быть спровоцировано нестабильным электроснабжением объекта, на котором находятся мощные насосные станции для перекачки воды. Воздушные пробки также занимают не последнее место в возникновении такого опасного явления, поэтому прежде чем эксплуатировать замкнутые системы с жидкостью, следует убедиться в полном отсутствии воздуха в них.

Последствия

При многократном воздействии высокого давления, которое возникает в результате гидравлического удара, даже очень надёжные системы могут потерять герметичность. Разрыв трубопровода может произойти и от однократного, но сильного гидравлического удара .

В результате такого воздействия водоснабжение объектов, к которым подведена водопроводная труба, полностью прекращается. К сожалению, последствия такого явления не ограничиваются только отсутствием воды в кране.

Если разрыв трубы произошёл в многоквартирном доме, то после разрыва трубы и попадания жидкости в жилое помещение будет повреждено имущество владельцев квартиры, а также соседей этажом ниже.

Если разрывается магистральная труба водопровода, по которой снабжается водой целый район города, то авария уже может расцениваться как ЧП.

В результате такого происшествия жильцы десятков многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все бачки унитазов запитываются от трубы холодного водоснабжения. Воспользоваться душем, даже при неповреждённом трубопроводе с горячей водой, также вряд ли получится.

Если в результате гидравлического удара повреждается труба с горячей водой, то такое происшествие, кроме материального ущерба, может привести к серьёзным ожогам. Особенно опасна может быть разгерметизация системы отопления, в которой теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости составляет более +70 градусов.

Смотреть видео

Последствия гидроударов в трубопроводах большого диаметра в черте города, могут быть также весьма плачевными. Кроме возможных травм, которые могут получить пешеходы, находящиеся рядом с местом аварии, значительное истечение жидкости очень часто приводит к парализации участка автодороги, особенно в том случае, когда на данном участке осуществляется перевозка пассажиров транспортом работающем на электрической тяге.

Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.

Способы защиты

Соблюдение правил монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций позволяет свести к минимуму вероятность возникновения такого опасного явления, как гидравлический удар, но полностью исключить его только правильно спроектированными системами не получится. Для избегания такой неприятной ситуации необходим комплексный подход и соблюдение правил безопасности и технических инструкций.

Значительно снизить вероятность возникновения гидравлического удара, можно если следовать следующим правилам при проведении монтажа водопроводов и их эксплуатации.

• При запуске водопровода или отопления в эксплуатацию, запорные элементы арматуры должны открываться очень медленно . Перекрытие подачи жидкости, также должно осуществляться очень плавно. Плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности, в случае когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.
• Если в системе водопровода или отопления установить автоматические устройства плавного открытия и закрытия запорной арматуры, то можно полностью исключить человеческий фактор при возникновении гидравлического удара. Конечно, при использовании электроники, водопроводные системы становятся зависимыми от электрического тока, но, чтобы полностью исключить вероятность выхода из строя по причине установленных автоматов, необходимо оборудовать такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такая подстраховка абсолютно необходима, как на крупном предприятии, так и для нормального функционирования коммуникаций расположенных в частном доме. Автоматической регулировкой рекомендуется оснастить и насосные станции. В этом случае, также можно избежать гидроудара от резкого перепада давления в результате включения или отключения мощного насосного оборудования.
• Применение гидроаккумуляторов и демпферных устройств , также позволяет свести к минимуму последствия резкого увеличения давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса с расположенной внутри мембраной. При возникновении гидроудара, мембрана перемещается, что позволяет вместить излишек жидкости. Когда угроза разрыва трубопровода
  минует и давление уменьшится мембрана будет возвращена в исходное положение за счёт воздуха расположенного с обратной стороны.
• Для уменьшения давления в водопроводных сетях может быть использован предохранительный клапан , который открывается при достижении жидкости определённого значения. Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к канализационной системе
• Для защиты от гидроудара в частном доме или квартире можно использовать очень простой способ, в котором компенсация чрезмерного давления осуществляется за счёт растяжения стенок трубопровода. Совсем необязательно производить монтаж отопления или водоснабжения с применением таких материалов, но участок трубопровода выполненный с использованием термостойкого каучука, способен полностью принять на себя гидроудар в небольшой системе.
  
• Шунтирование термостата , является эффективной мерой борьбы с гидроударом небольшой силы, поэтому такое “улучшение” автономного отопления может быть произведено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно сделать отверстие диаметром 0,5 мм в основном клапане, чтобы при возникновении высокого давления излишек жидкости свободно перемещался в контур с холодной водой.
• Термостат с защитой установленный в систему отопления , также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что в основном клапане термостата располагается дополнительный небольшой механизм, который открывается вне зависимости от температуры жидкости. Такой внутренний клапан начнёт пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приблизится к максимально допустимому значению, тем самым предохраняя трубы от разрыва.

Смотреть видео

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

Разгерметизация водопровода в квартире может привести к очень серьёзным последствиям, особенно в том случае, когда вследствие прорыва, был причинён ущерб соседям, квартира которых расположена этажом ниже, где произошла авария.

На участке водопровода находящегося в квартире, могут быть установлены старые металлические трубы, которые со временем ржавеют и могут разрушаться в процессе эксплуатации, не говоря уже об убийственной” силе гидроудара.

ВАЖНО! Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения протечки, рекомендуется установить краны вентильного типа, которые в силу конструктивной особенности не способны мгновенно перекрыть воду. Шаровые рычажные краны, которые так удобны не только на кухне, но и душе, могут стать причиной серьёзной аварии.

Несмотря на то что гидроаккумуляторы наиболее часто используются в частных домах, водоснабжение которых осуществляется посредством насоса находящегося в глубокой скважине, такие изделия помогут защитить и водопровод находящийся в квартире от гидроудара.

Кроме этого, накопленная жидкость в таких устройствах, можно будет использовать в случае временного отключения водоснабжения. Защитить водопровода от гидроудара можно также с помощью специальных гасителей, которые устанавливаются в трубу холодного или горячего водоснабжения.

Самовольно устанавливать какие-либо приборы в системе централизованного отопления категорически запрещается. Чтобы защитить жилплощадь от возникновения гидроудара, следует допустить специалиста управляющей компании во время тестового запуска отопления.

Если все воздушные пробки будут вовремя удалены из радиаторов и трубопроводов, то можно будет не опасаться гидроудара, по причине соблюдения всех необходимых мер для предотвращения такого явления в котельной и на пути доставки теплоносителя в квартиру.

Чтобы уменьшить риск разгерметизации систем горячего водоснабжения, рекомендуется также заменить краны на винтовые конструкции, а трубопровод сделать из современных материалов, которые позволяют максимально эффективно справляться с избыточным давлением в трубопроводе.

Несколько слов о теории гидроудара

Возникновение гидравлического удара возможно только по той причине, что жидкость не сжимается настолько, чтобы произошла компенсация резкого скачка давления. При увеличении давления в одном месте его сила распространяется на весь участок трубопровода, и найдя “слабое звено” приводит к деформации либо разрушению материала.

Такой эффект возникающий в трубопроводах высокого давления был впервые обнаружен российским учёным Н. Е. Жуковским в конце XIX века. Жуковским также была выведена формула, по которой можно рассчитать минимальное время необходимое для закрытия крана, чтобы избежать опасного повышения давления в замкнутой системе водопровода.

Смотреть видео

Данная формула имеет следующий вид:

• Dp=p(u0-u1)

• Dp – увеличение давления в Н/м2;
• р – плотность жидкость кг/м3.
• u0 и u1 – среднее значение скорости жидкости в трубопроводе до и после закрытия крана.

Учёный доказал, что скорость распространения ударной волны зависит прежде всего от диаметра и материала трубы. Также этот показатель зависит от степени сжимаемости жидкости.

Расчёт обязательно следует проводить только после того, как будет экспериментально установлена плотность воды, которая в зависимости от количества растворённый в ней солей может существенно различаться. Скорость распространения гидроудара всегда рассчитывается по следующей формуле:

• c=2L/T.

• с – скорость ударной волны;
• L – длина трубопровода;
• T – время.

Подставляя значения в данную формулу можно точно определить скорость распространения гидравлического удара. Гидравлический удар представляет собой волну, которая имеет колебания с определённой частотой.

Вычислить, при необходимости, количество колебаний в единицу времени также не составит большого труда. Достаточно воспользоваться следующей формулой:

• М = 2L/a

• М – продолжительность цикла колебаний;
• L – длина трубопровода;
• а – скорость волны (м/с).

Для упрощения вычислений ниже будут приведены показатели скорости ударной волны при гидравлическом ударе для труб из следующих материалов:

• Сталь – 900 – 1300 м/с;
• Чугун – 1000 – 1200 м/с;
• Пластик – 300 – 500 м/с.

Подставляя эти значения в формулу можно точно рассчитать частоту колебаний гидроудара на участке водопровода определённой длины.

Такова теория гидравлического удара в самых кратких математических описаниях. При проектировании современных инженерных систем, для выполнения подобных расчётов, применяются мощные вычислительные машины, поэтому прибегать к ручному вычислению скорости и силы гидроудара нет никакой необходимости.

Заключение

Гидроудар в водопроводе может стать причиной серьёзных аварий в сфере ЖКХ. Особенно неприятными такие происшествия бывают в зимнее время года. Разрушение трубопровода отопления, может привести к переохлаждению и заболеванию людей, особенно когда без тепла остаются маленькие дети и пожилые граждане.

Смотреть видео

Поэтому чтобы максимально обезопасить себя от такого грозного явления, необходимо применять на практике все советы изложенные в данной статье.

В трубопроводах представляет собой возникающий мгновенно скачок давления. Перепад связан с резким изменением в скорости движения водного потока. Далее подробнее узнаем, как возникает гидравлический удар в трубопроводах.

Основное заблуждение

Ошибочно считается гидравлическим ударом результат заполнения жидкостью надпоршневого пространства в двигателе соответствующей конфигурации (поршневом). Вследствие этого поршень не доходит до мертвой точки и начинает сжатие воды. Это, в свою очередь, приводит к поломке двигателя. В частности, к излому штока либо шатуна, обрыву шпилек в головке цилиндра, разрывам прокладок.

Классификация

В соответствии с направлением скачка давления гидравлический удар может быть:

В соответствии со временем распространения волны и периодом перекрытия задвижки (либо прочей запорной арматуры), в течение которого образовался гидравлический удар в трубах, его разделяют на:

• Прямой (полный).
• Непрямой (неполный).

В первом случае фронт образовавшейся волны двигается в сторону, обратную первоначальному направлению водяного потока. Дальнейшее движение будет зависеть от элементов трубопровода, которые располагаются до закрытой задвижки. Вполне вероятно, что фронт волны пройдет неоднократно прямое и обратное направление. При неполном гидравлическом ударе поток не только может начать двигаться в другую сторону, но и частично пройти далее через задвижку, если она закрыта не до конца.

Последствия

Самым опасным считается положительный гидравлический удар в системе отопления либо водоснабжения. При слишком высоком скачке давления может повредиться магистраль. В частности, на трубах возникают продольные трещины, что приводит впоследствии к расколу, нарушению герметичности в запорной арматуре. Из-за этих сбоев начинает выходить из строя водопроводное оборудование: теплообменники, насосы. В связи с этим гидравлический удар необходимо предотвращать либо снижать его силу. становится максимальным в процессе торможения потока при переходе всей кинетической энергии в работу по растяжению стенок магистрали и сжатия столба жидкости.

Исследования

Экспериментально и теоретически изучал явление в 1899 г. Исследователем были выявлены причины гидравлического удара. Явление связано с тем, что в процессе закрытия магистрали, по которой идет поток жидкости, либо при ее быстром закрытии (при присоединении тупикового канала с источником гидравлической энергии), формируется резкое изменение давления и скорости воды. Оно не одновременно по всему трубопроводу. Если в данном случае произвести определенные измерения, то можно выявить, что изменение скорости происходит по направлению и величине, а давления - как в сторону снижения, так и увеличения относительно исходного. Все это означает, что в магистрали имеет место колебательный процесс. Он характеризуется периодическим понижением и повышением давления. Весь этот процесс отличается быстротечностью и обуславливается упругими деформациями самой жидкости и стенок трубы. Жуковским было доказано, что скорость, с которой осуществляется распространение волны, находится в прямой пропорциональной зависимости от сжимаемости воды. Также значение имеет величина деформации стенок трубы. Она определяется модулем упругости материала. Скорость волны зависит и от диаметра трубопровода. Резкий скачок давления не может возникнуть в магистрали, наполненной газом, поскольку он достаточно легко сжимается.

Ход процесса

В автономной системе водяного снабжения, например загородного дома, для создания давления в магистрали может использоваться скважинный насос. возникает при внезапном прекращении потребления жидкости - при перекрытии крана. Водяной поток, совершавший движение по магистрали, неспособен останавливаться мгновенно. Столб жидкости по инерции врезается в водопроводный "тупик", который образовался при закрытии крана. От гидравлического удара реле в данном случае не спасает. Оно только лишь реагирует на скачок, отключая насос после того, как будет перекрыт кран, а давление превысит максимальное значение. Выключение, как и остановка водяного потока, не осуществляется мгновенно.

Примеры

Можно рассмотреть трубопровод с постоянным напором и движением жидкости, имеющим постоянный характер, в котором был резко закрыт клапан или внезапно перекрыта задвижка. В скважинной системе водоснабжения, как правило, гидравлический удар возникает в случае, когда обратный затворный элемент располагается выше, чем статический уровень воды (на 9 метров и более), либо имеет утечку, в то время как находящийся выше следующий клапан удерживает давление. И в том, и в другом случае имеет место частичное разряжение. В следующем пуске насоса протекающая с высокой скоростью вода будет заполнять вакуум. Жидкость соударяется с закрытым обратным клапаном и потоком над ним, провоцируя скачок давления. В результате происходит гидроудар. Он способствует не только образованию трещин и разрушению соединений. При возникновении скачка давления повреждается насос или электродвигатель (а иногда и оба элемента сразу). Такое явление может возникнуть в системах объемного гидравлического привода, когда применяется золотниковый распределитель. При перекрытии золотником одного из каналов нагнетания жидкости возникают процессы, описанные выше.

Защита от гидравлических ударов

Сила скачка будет зависеть от скорости потока до и после перекрытия магистрали. Чем интенсивнее движение, тем сильнее удар при внезапной остановке. Скорость самого потока будет зависеть от диаметра магистрали. Чем больше сечение, тем слабее движение жидкости. Из этого можно сделать вывод о том, что использование крупных трубопроводов снижает вероятность гидроудара или ослабляет его. Еще один способ заключается в увеличении продолжительности перекрытия водопровода либо включения насоса. Для осуществления постепенного перекрытия трубы используются запорные элементы вентильного типа. Специально для насосов применяются комплекты по плавному пуску. Они позволяют не только избежать гидроудара в процессе включения, но и существенно увеличивают эксплуатационный срок насоса.

Компенсаторы

Третий вариант защиты предполагает применение демпферного устройства. Оно представляет собой мембранный расширительный бак, который способен "гасить" возникающие скачки давления. Компенсаторы гидравлического удара работают по определенному принципу. Он заключается в том, что в процессе увеличения давления происходит перемещение поршня жидкостью и сжатие упругого элемента (пружины или воздуха). В результате ударный процесс трансформируется в колебательный. Благодаря рассеиванию энергии последний затухает достаточно быстро без существенного повышения давления. Компенсатор применяют в линии наполнения. Его заряжают сжатым воздухом при давлении 0,8-1,0 МПа. Расчет производится приближенно, в соответствии с условиями поглощения энергии движущего столба воды от наполнительного бака или аккумулятора до компенсатора.

Большинство автомобилистов хорошо знают о том, что машины не особо любят контакты с водой. Потому водители стараются всячески избегать проездов по глубоким лужам даже в городских условиях.

Внедорожники в этом плане более проходимые, они способны проходить достаточно тяжёлые участки бездорожья, форсировать реки вброд и порой практически до лобового стекла .

Но вне зависимости от эксплуатируемого автомобиля, никогда не стоит забывать о таком явлении как гидроудар двигателя. Это крайне опасная вещь, которая может произойти не только на бездорожье при попытке форсировать реку или озеро. Подобное случается в обычных городских условиях, когда проходит сильный ливень или авто пытается проехать по глубокой луже.

Что это

Начнём с самого понятия гидроудар двигателя, и как он происходит. В обычном режиме работы силовой установки в рабочие цилиндры поступает топливовоздушная смесь. Поршни сжимают её, от сжатия или свечи она воспламеняется, образующаяся сила толкает поршень обратно и так повторяется многократно. Такое явление позволяет приводить в движение транспортное средство.

Но теперь следует разобраться в том, что значит этот самый гидроудар двигателя. Он происходит, когда кроме топлива и воздуха в цилиндре оказывается дополнительно вода. Циклы не прерываются, что идёт сжатие и воспламенение. Единственная и самая главная проблема в том, что вода, в отличие от топливовоздушной смеси (фактически газа) практически не может сжиматься.

Когда количество воды незначительно, ничего страшного обычно не происходит. Влага быстро испаряется из-за высокой температуры. Но когда объём воды возрастает, а поршень при этом находится в верхней мёртвой точке, начинаются проблемы. Деформируется шатун, а также происходят иные разрушительные процессы.

Поскольку вода практически не сжимается, при такте сжатия поршень движется вверх, но упирается в слой воды. Она не даёт полностью закончить такт и добраться до верхней точки своего движения. Цикл не заканчивается, возникает такое явление как гидроудар.

Гидроудары способны приводить к крайне серьёзным и опасным разрушениям элементов конструкции двигателя. Первым страдает в основном шатун. Происходит подобное из-за того, что шатун располагается между поршнем, который при этом упёрся в воду, и коленвалом, совершающим свои вращения по инерции. Это приводит к деформации шатуна. Он гнётся, поскольку фактически зажат между двумя элементами. Словно молот и наковальня.

Исходя из всего сказанного выше, гидроударом можно назвать попадание в пространство поршня внутри камеры сгорания воды. Из-за этого начинается активный разрушительный процесс, при котором могут гнуться и деформироваться элементы двигателя. Страдают шатуны, поршни, в цилиндрах образуются трещины.

Всё это оборачивается . А иногда, если вовремя не принять правильное решение, и продолжить при этом движение на повреждённом моторе, требуется полная замена силовой установки. А это крайне внушительные финансовые затраты.

Причины

Автомобилисты уверены, что проблема гидроударов актуальна только для тех, кто совсем недавно оказался за рулём. Якобы исключительно новички допускают подобные ошибки, а с бывалыми водителями такое никогда не произойдёт.

Но это большое заблуждение. Никто от гидроудара полноценно не застрахован, потому с этим явлением сталкиваются и те, кто много лет провёл за рулём безо всяких серьёзных происшествий и ошибок.

Именно большой опыт часто играет с автомобилистом злую шутку. Он уверен, что всё знает и умеет, а потому в действительно забывает элементарные вещи. Плюс пересадка с одной машины на другую, которые отличались по своим характеристикам и возможностям, приводит к допущению банальных ошибок.

Есть 3 основные причины, которые и приводят к гидроударам силовой установки.

1. Глубокие лужи. Если водитель часто любит на высокой скорости проехать по достаточно глубокой луже, вероятность столкнуться с гидроударом существенно возрастает. Это объясняется тем, что из-за глубокой лужи вода с лёгкостью проникает в воздушный фильтр. Уже через него совсем близко находится камера сгорания. Преград на пути в неё после фильтра практически не остаётся.
2. Водные преграды. Не только владельцы внедорожников пытаются преодолеть разные водные преграды. Даже когда водоём, река или озеро кажутся мелкими, рисковать стоит лишь при полной уверенности в своей машины. В противном случае уровень воды достигает воздухозаборников, жидкость следует в воздушный фильтр, а оттуда уже направляется в поршневую систему силовой установки.
3. Неисправности двигателя. Даже в абсолютно солнечный день при отсутствии луж и водных преград в цилиндрах может оказаться вода. Объяснить подобное можно трещинами и деформациями прокладки ГБЦ. Если это происходит, в роли воды выступает охлаждающая жидкость, которая просачивается через повреждённую прокладку. Когда гидроудар обусловлен именно нарушением целостности конструкции двигателя, зачастую он проявляется при запуске мотора.

Исключить эти факторы можно. Но не все водители тщательно следят за , а порой просто забывают о необходимости соблюдать осторожность, пытаясь преодолеть какие-то лужи или иные водные препятствия.

Характерные признаки

Также водителям стоит знать о том, как определить гидроудар. Определённого одного признака здесь нет. Подобное явление определяется несколькими характерными симптомами.

1. Вода в коллекторе. Первостепенные признаки гидроудара, произошедшего в двигателе, проявляются в виде воды. Именно вода попадает в топливо в камере сгорания бензинового или дизельного мотора, мешает нормальному завершению цикла. Если в бензине и воздухе дополнительно оказывается вода в достаточно большом количестве, гидроудар неизбежен. И для начала нужно поискать наличие следов влаги на впускном коллекторе. Причём такие симптомы определяются в первые же дни. В противном случае вся вода испарится, и будет непонятно, действительно ли проблема в ней. Тут не сложно разобраться, как определить гидроудар в системе двигателя. Если вода есть, значит диагноз поставлен верно.
2. Воздушный фильтр. Ещё один вариант того, как узнать, был ли в двигателе столь опасный гидроудар. Проверить коллектор из-за конструктивных особенностей двигателя не всегда получается. Потому стоит посмотреть на воздушный фильтр. Его не сложно изучить даже в полевых условиях. Если он деформирован (фильтрующие бумажные элементы намокли), видны влажные разводы, то это характерные признаки удара.
3. В результате произошедшего удара шатун деформировался, из-за чего доходить до верхней точки поршень уже не способен. При таком явлении полоса нагара будет увеличиваться. Происходит это пропорционально деформации самого шатуна.
4. По причине деформации искривлённый шатун не способен создавать равномерное движение для поршня. Потому к одной стороне поршень прилегает сильнее, а ко второй слабее. Отсюда наблюдается неравномерность нагара.
5. Также признаки того, что произошёл гидроудар двигателя, проявляются в виде деформации самого поршня. Для оценки состояния мотора стоит посмотреть на наличие потёртостей в тех местах, когда поршень контактирует с цилиндром, а точнее его стенками. Если произошёл удар с дальнейшей деформацией, следы соприкосновения будут идти наискось, а не по прямой линии, как это происходит при исправной работе элементов.
6. Далеко не всегда вода проникает только в 1 цилиндр. Потому порой ломается только один шатун, а в остальных цилиндрах эти элементы лишь деформируются, сгибаются. Чаще всего излом происходит в верхней части шатуна. Не все изгибы легко заметить. Нужно смотреть внимательнее.
7. Ещё вариант того, как понять, что в двигателе произошёл опасный гидроудар. Но для этого придётся снять головку блока цилиндров. Здесь наблюдается существенная разница в цвете камер сгорания. Одна становится более чёрной или тёмной на фоне остальных.
8. По краям шатунных вкладышей могут наблюдаться следы потёртостей. Объясняется неравномерным распределением нагрузки.

Чтобы лучше понимать суть происходящего, порой лучше отправить машину на диагностику в автосервис. Только ехать своим ходом не рекомендуется. Для этих целей стоит обратиться в службу эвакуации. Иначе вы рискуете окончательно вывести из строя двигатель.

Рассмотренные симптомы редко встречаются по одному. Чаще всего это сочетание из нескольких характерных признаков. При их обнаружении можно точно и с уверенностью заявлять о том, что в двигателе вашего автомобиля произошёл опасный гидроудар.

Действия при гидроударе

Учитывая потенциальную угрозу такого явления, автомобилисты активно интересуются тем, что нужно делать и как правильно поступить при гидроударе их двигателя.

На этот счёт специалисты и просто опытные водители дают несколько полезных рекомендаций.

1. Ни в коем случае не пытайтесь снова. Даже если ваша машина мешает другим участникам движения, любая попытка запуска может потенциально привести к разрушительным и ещё более серьёзным процессам. Потому золотое правило заключается в том, чтобы не заводить мотор после удара.
2. Далее нужно найти воздушный фильтр на своей машине и открыть его. Если при демонтаже в фильтре обнаруживается вода, ваши подозрения насчёт возможного гидроудара подтвердились. Фильтр нужно просушить и тщательно насухо протереть корпус. Следует избавиться от остатков воды.
3. Если речь идёт о машине с бензиновым двигателем, тогда нужно снять свечи зажигания, а коленвал попытаться прокрутить вручную. В процессе прокручивания появляется ощущение, как противовесы цепляют поршни либо поршни начинают клинить. Если это происходит, автомобиль уже точно самостоятельно поехать не сможет. Когда зацепов нет и ничего не задевается при прокручивании, деформация незначительная. В теории есть возможность поехать своим ходом, но и в этой ситуации лучше вызвать эвакуатор.
4. После проведённых манипуляций, когда явных признаков деформации и поломок нет, попробуйте прокрутить двигатель стартером. Если слышатся стуки и посторонние звуки, прекратите попытки и остановите мотор. Повторно пытаться его запустить нельзя. Когда всё в пределах нормы, то есть гидроудар не нанёс серьёзных повреждений, можно заводить двигатель и ехать в автосервис.

Не имеет никакого значения, насколько серьёзным оказался этот удар. Он всегда требует обязательного визита в автосервис или самостоятельного восстановления, если водитель хорошо разбирается в соответствующих ремонтных работах.

И сильные и слабые удары зачастую сопровождаются определёнными деформациями и мелкими поломками. Даже при незначительном ударе повреждения могут носить накопительный характер. Сначала всё будет работать хорошо и стабильно, но постепенно ситуация начнёт ухудшаться, двигатель выйдет из строя, а на его восстановление понадобится крупная сумма денег.

Намного лучше проверить всё сразу, подкорректировать конструкцию мотора, поменять повреждённые элементы, и продолжить эксплуатацию своего транспортного средства, но уже не допуская те же ошибки.

Потенциальные последствия

Степень серьёзности последствий от гидроудара двигателя напрямую зависит от действий самого автомобилиста. Некоторые обходятся появлением погнутого клапана или шатуна. Если погнуло поршень, то задача по восстановлению станет уже более серьёзной, поскольку гнутый поршень вернуть в начальное рабочее состояние не так просто.

Факт в том, что при гидроударе гнёт не только шатуны, но и деформируются другие элементы. Обойдётся ли удар незначительными повреждениями, либо придётся отдавать мотор на капитальный ремонт, зависит от грамотности водителя и правильно предпринятых им действий.

С наиболее серьёзными последствиями сталкиваются те, кто после удара не выключает мотор. Он продолжает работать, что ведёт к усугублению проблемы и к новым деформациям. Чаще всего подобное действие заканчивается капитальным ремонтом.

Чтобы понимать опасность гидроудара, следует рассмотреть несколько наиболее часто встречающихся последствий:

• выходит из строя шатун;
• в гильзе образуются трещины;
• в блоке цилиндров появляется дыра;
• деформируется поршень.

Гнущийся из-за сильных воздействий с двух сторон шатун обычно проявляет себя двумя способами. Если удар был сильный, то сразу же появляется так называемая рука дружбы. Так называют ситуацию, когда повреждённый шатун пробивает в блоке отверстие и выходит наружу.

Второй вариант аналогичен первому, то есть блок также пробивается шатуном. Но происходит это через несколько сотен, а иногда и тысяч километров, поскольку слегка повреждённый элемент накапливает усталость. В конечном итоге шатун всё равно не выдерживает. Порой даже опытные механики не могут сразу заменить незначительное изменение геометрии. Потому часто автомобилистам, которые столкнулись с гидроударом, рекомендуют сразу заменить вероятно повреждённый шатун.

Но не всегда заглохнувший двигатель является следствием гидроудара. Иногда подобное происходит, если вода из лужи или водоёма попадает на датчик мотора, либо же затрагивает электропроводку.

Тут можно немного подождать, чтобы остатки воды стекли и всё хорошо просохло. Если после этого машина легко заведётся без каких-либо проблем, дело не в гидроударе. А потому движение можно продолжать своим ходом. Но когда такое случается постоянно, настоятельно рекомендуется проверить состояние электрической проводки, а также поменять датчик по мере необходимости.

Когда виновником ситуации становится именно гидроудар, своим ходом двигаться дальше настоятельно не рекомендуется. Даже простые попытки снова запустить двигатель могут обернуться дорогостоящим ремонтом. Остановитесь, позвоните в службу эвакуации и попросите доставить ваше транспортное средство к автосервису. Там специалисты смогут наглядно оценить, к каким повреждениям привёл гидроудар, и во сколько обойдётся ремонт.

Как предотвратить гидроудары

Абсолютно закономерно и логично интересоваться тем, как можно избежать гидроудара двигателя.

Каждый прекрасно понимает, насколько неприятным явлением является этот гидравлический удар, и к каким последствиям он может привести.

Водитель имеет реальную возможность максимально обезопасить себя от подобных ситуаций. Чтобы минимизировать вероятность лично столкнуться с явлением гидроудара двигателя, следует учитывать несколько достаточно простых правил.

1. Максимальная величина брода. У каждой машины есть свои ограничения относительно того, насколько глубоко она может погружаться в воду. На многих внедорожниках это прописывается в качестве отдельного пункта технических характеристик. Но встречается и на легковых машинах. Суть заключается в том, чтобы не погружать воздушный фильтр в воду.
2. Оценка ситуации. Водитель едет по дороге и видит впереди лужу, брод или иную водную помеху. При наличии малейшей возможности избежать проезда по этому месту стоит ею воспользоваться. Объехать по обочине или найти другую дорогу куда лучше, чем потом устранять последствия гидравлического удара. Если же другого пути нет, форсировать нужно предельно осторожно. На минимальной скорости. Когда водитель видит, что машина погружается больше допустимого уровня, сдавайте назад. Ехать дальше очень опасно.
3. Шноркель. Это один из самых эффективных элементов для предотвращения гидравлических ударов. Шноркели являются специальными патрубками, которые устанавливаются на автомобили. В основном это делают на внедорожниках, чтобы двигатель всасывал воздух с максимально высокой точки. Это позволяет без опасений преодолевать даже самые глубокие водные преграды. В цилиндры вода не попадёт за счёт установленного шноркеля.
4. Стихийные бедствия. Если на ваш населённый пункт обрушился , начали выходить реки из берегов и наблюдаются сильные подтопления, машину лучше вовсе не эксплуатировать в таких условиях. Оказавшись в подобной ситуации, когда иного выхода нет, старайтесь выбирать дороги, проходящие по возвышенностям. В любой низменности вода может накапливаться в течение нескольких минут. Где ещё недавно автомобиль спокойно ехал по маленькой луже, вскоре машины начинают плыть. Преодолевая воду, не газуйте сильно. Если вода начнёт заливать капот, вы рискуете заглохнуть и стать заложником стихии.
5. Проверка воздуховодов. Её нужно проводить периодически, вне зависимости от дорожных условий, осадков и прочих факторов. Никогда не знаешь, когда столкнёшься с необходимостью преодолевать водное препятствие. При этом нужно быть уверенным, что в воздуховодах отсутствуют какие-либо повреждения.
6. Воздушный фильтр. Водителям рекомендуется периодически проверять его состояние, а также вовремя осуществлять замену. Неоднократно случалось так, что на фильтре появлялись пробои и трещины в результате длительной эксплуатации, либо из-за агрессивной манеры езды. Достаточно будет проехать под дождём, чтобы через эти отверстия в фильтр проникла вода, и двигатель столкнулся с гидравлическим ударом.

Объективно оценивая ситуацию, можно с уверенностью сказать, что гидроудары являются крайне опасными явлениями, способными спровоцировать серьёзные и дорогостоящие поломки.

Не имеет большого значения, насколько сильным или слабым был сам гидравлический удар. Почти в любой ситуации в дальнейшем требуется ремонт силовой установки. И намного лучше, когда такие ремонтные работы ложатся на плечи грамотных специалистов.