Створення важеля зрошення шадуф — противагова система підйому води

Оберіть місце на березі каналу або річки, де потрібно підняти воду на вищий рівень — зазвичай на 1-3 метри. Встановіть міцну Y-подібну стійку (або дві паралельні стійки з поперечним штифтом) на відстані 2-3 метри від урізу води. Заглибте основу на 50-60 см у ґрунт і щільно утрамбуйте землю навколо неї для стабільності. Розвилка літери Y (або поперечний штифт між парними стійками) служить точкою опори для важільної балки. Висота опори має бути приблизно рівною висоті підйому плюс 1 метр — для підйому на 2 метри опора має бути приблизно на 3 метри над рівнем землі.

Укладіть довгу пряму балку (3-5 метрів) поперек розвилки стійки. Балка ділиться на довге плече (простягається над водою, приблизно дві третини загальної довжини) і коротке плече (простягається до суходолу, приблизно одна третина). Балка повинна вільно обертатися — змастіть точку контакту тваринним жиром, щоб зменшити тертя. Нерівні довжини плечей створюють механічну перевагу: противага на короткому плечі переміщується на меншу відстань, але чинить пропорційно більшу підіймальну силу на відро. Це важіль першого роду, де точка опори розташована між зусиллям (противагою) і навантаженням (відром з водою).

Прикріпіть шкіряне відро або плетений кошик до кінця довгого плеча за допомогою мотузки достатньої довжини, щоб відро могло торкатися поверхні води, коли довге плече опущене. Місткість відра 10–20 літрів є керованою для одного оператора. На короткому плечі прикріпіть противагу — велику грудку висушеної глини, камінь або цеглину-сирцю, достатньо важку, щоб майже врівноважити вагу повного відра разом з мотузкою. Противага має бути трохи легшою за повне відро, щоб відро занурювалося у воду під власною вагою, але достатньо важкою, щоб піднімати повне відро з мінімальними додатковими зусиллями оператора.

Перевірте шадуф, наповнивши відро та оцінивши зусилля, необхідне для його підіймання. Якщо противага занадто легка, оператор мусить сильно тягнути, щоб підняти повне відро — додайте більше ваги. Якщо ж вона занадто важка, порожнє відро піднімається неконтрольовано, і оператор мусить сильно натискати, щоб опустити його у воду — зніміть вагу. Ідеальна точка балансу вимагає, щоб оператор прикладав лише м'яке зусилля вниз, щоб занурити порожнє відро, і легке зусилля вгору, щоб почати підіймати повне відро, при цьому основну роботу з підіймання виконує противага. Тонке налаштування здійснюйте зміною маси противаги або її положення вздовж короткого плеча.

Для роботи потрібно потягнути довге плече вниз, щоб занурити відро, дати йому наповнитися, а потім відпустити. Противага піднімає повне відро вгору. Коли відро досягає верхньої точки дуги, перенесіть його над іригаційним каналом і нахиліть, щоб вилити воду. Один оператор може виконати цикл за 15–20 секунд, піднімаючи приблизно 10–15 літрів за цикл. За такої швидкості шадуф піднімає близько 2 000–3 000 літрів на годину — достатньо для поливу невеликої садової ділянки. Для підйому води на більшу висоту кілька шадуфів можна розташувати послідовно, кожен піднімаючи воду на проміжний рівень. Єгипетські розписи гробниць показують бригади шадуфів, що працюють каскадом уздовж Нілу, піднімаючи воду на 5–6 метрів у три етапи. Шадуф є одним з найбільш енергоефективних доіндустріальних пристроїв для підйому води, коли-небудь винайдених.