Способ полива и машина для его осуществления

Способ полива и машина для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для полива сельскохозяйственных культур.

Известны способы полива сельскохозяйственных культур широкозахватными дождевальными машинами кругового действия, когда устанавливают дождевальную машину на участке, задают норму полива, регулируют равномерность полива подбором сечения дождевальных насадок, водовыпусков, их расходом вдоль водопроводящего трубопровода, увеличивая их типаж, сечение и расход по мере удаления от центральной опоры. При этом шаг расстановки водовыпусков с насадками может меняться, равномерность полива особенно вблизи центральной опоры и близлежащих межопорных секциях (ферм) резко ухудшается (возникает переполив) из-за ограничения снижения минимального сечения, ограничения необходимости снижения расхода воды водовыпуска с насадками. Иначе они будут забиваться частицами, песчинками. Надежность полива и работа машины будут падать [1]. Причем на водовыпуске может находиться одна и более дождевальных насадок, аппаратов. В качестве насадок могут служить и снижающие шланги с разбрызгивателями и без них.

Наиболее близким по технической сущности является способ полива, многоопорная дождевальная машина кругового действия и клапан с генератором или гидродвигатель, когда на участке устанавливают дождевальную машину кругового действия, задают норму полива задатчиком скорости движения машины, равномерность полива регулируют подбором, конструкцией и расстановкой водовыпусков с дождевальными насадками, их расходом вдоль водопроводящего трубопровода машины. Дождевальная машина кругового действия включает центральную опору, промежуточные опорные тележки, водопроводящий трубопровод с равномерно расположенными водовыпусками и однотипными дождевальными насадками [2].

Гидродвигатель (пульсатор), используемый для создания импульсного давления, включающий цилиндр, внутри которого расположен поршень со штоком, ход которого ограничен с одной стороны основанием с выходным патрубком с другой - крышкой со втулкой, через которую осуществляется движение штока поршня, со стороны крышки на цилиндре расположен входной патрубок, штоковая и подпоршневая полости цилиндра через поршень сообщены каналом [3].

Недостатком данного способа, машины и пульсатора является то, что регулируют качество (равномерность) полива, расход воды вдоль водопроводящего трубопровода машины неравномерной расстановкой насадок, частостью их расстановки, большим количеством, и, как следствие, возникает неоднотипность межопорных секций, водовыпусков водопроводящего трубопровода машины. Кроме того, возле центральной опоры и под ближайшими к ней межопорными секциями всегда возникает переполив из-за ограничения необходимости снижения сечения водовыпусков с насадками. Из-за малого диаметра сечения насадки забиваются песчинками, различными примесями в оросительной воде. Использование пульсирующего гидродвигателя (пульсатора) для создания импульсного давления меняет лишь частоту вращения аппарата, а не выливаемый им на орошаемый участок объем дождевой воды. Из-за расположения в гидродвигателе сообщающего канала внутри поршня из*за его недоступности нельзя регулировать время паузы подачи воды в дождевальную насадку, аппарат. Отсутствие шкал и указателей не позволяет точно задавать время подачи воды в насадки и время прерывания полива, т.е. нельзя управлять подачей воды на орошаемый участок, исходя из места расположения водовыпуска и места, откуда он заимствоан. Расположение входного патрубка сбоку цилиндра гидродвигателя не позволяет дождевальную насадку устанавливать вертикально, как обычно их монтируют. Нужны дополнительные угольные переходники. Усложняется конструкция машины. Радиальное крепление входного патрубка к цилиндру сложнее, чем плоское торцевое крепление к крышке. В результате вышесказанного снижаются качество и надежность полива, унификация машины.

Цель предлагаемого изобретения состоит в повышении качества и надежности полива, работы машины, ее унификации.

Поставленная цель достигается тем, что выбирают подобранный по расходу водовыпуск с насадками, расположенный на удалении от центра на расстоянии, кратном порядковому номеру установки данного водовыпуска i на водопроводящем трубопроводе машины, устанавливают подобный водовыпуск с теми же насадками на ближайших к центру частях водопроводящего трубопровода на расстоянии, кратном порядковому номеру его установки "к", и управляют время-импульсным или широтно-импульсным режимом их работы, причем задают отношение времени полива устанавливаемых водовыпусков с насадками t_ик ко времени их полива t_ик и его отсутствия t_пк, равное отношению их порядковых номеров "к" к порядковому номеру выбранного водовыпуска с насадками "i" согласно зависимости:

Поставленная цель достигается тем, что на ближайшие к центральной опоре каждый равномерно расположенный на водопроводящем трубопроводе водовыпуск установлен клапан, управляемый генератором, или гидромеханический пульсатор с регулируемым временем включения или временем отключения подачи воды при периодической его работе и индивидуально настраиваемых для каждого пульсатора в зависимости от его порядкового расположения на водопроводящем трубопроводе и порядкового расположения выбранного водовыпуска, шток поршня цилиндра пульсатора выполнен полым, имеющим со стороны поршня ограничитель его хода с радиальными отверстиями в нем, входной патрубок одновременно служит втулкой для штока цилиндра, установлен на крышке, снабжен внешней резьбой и присоединен к водовыпуску, дроссельный регулятор выполнен шаровым, который снабжен шкалой и указателем времени отсутствия подачи воды, а канал, соединяющий подпоршневую и штоковую полости, выполнен внутри цилиндра, на основании цилиндра соосно с поршнем и внутри выходного патрубка с возможностью осевого смещения расположен клапан с полым штоком, на конце которого радиально размещены выходные отверстия, жестко закрепленная ограничительная шайба и с возможностью осевого смещения втулка с основанием и фиксатором ее положения, выходной патрубок снабжен шкалой, а фиксатор положения втулки выходного патрубка выполнен в виде стакана и дополнительно служит указателем времени подачи воды в насадки, на выходе каждого пульсатора установлены насадки для орошения.

На фиг.1 схематически показаны машины кругового действия; фиг.2 - план орошаемого участка с машиной кругового действия; фиг.3 - пульсатор.

Машина состоит из центральной опоры 1, вокруг которой на опорных тележках 2 вращается водопроводящий трубопровод 3, где расположены водовыпуски 4, на ближайших к центральной опоре водовыпусках установлены гидромеханические пульсаторы или клапаны, управляемые генераторами 5 с регулируемым временем периодического включения или отключения (время импульсное или широтно-импульсное управление), на выходе пульсаторов установлены дождевальные насадки 6 для дождевания. Норму полива регулируют задатчиком 7 путем изменения скорости машины (вращения привода 8 крайней опорной тележки).

Пульсатор (фиг.3) включает цилиндр 9 с основанием 10 и выходным патрубком 11, внутри которого расположен поршень 12 со штоком 13. С другой стороны ход поршня ограничен крышкой 14, имеющей входной патрубок 15, который одновременно является втулкой для штока 13. Штоковая 16 и подпоршневая 17 полости цилиндра соединены каналом 18 с шаровым дроссельным регулятором 19, снабженным шкалой 20 и указателем 21. На основании цилиндра соосно с поршнем и внутри выходного патрубка расположен клапан 22 с полым штоком 23. На конце штока клапана радиально расположены выходные отверстия 24 и ограничительная шайба 25, жестко закрепленная винтом или гайкой. Выходной патрубок 11 снабжен втулкой 26 с основанием 27 и возможностью ее осевого смещения, фиксатором ее положения 28, выполненным в виде стакана, кромка которого является указателем 29. Выходной патрубок снабжен шкалой 30. Шток со стороны поршня имеет ограничитель его хода 31. В ограничителе радиально расположены отверстия 32.

Способ полива заключается в следующем. На участке поля размещают машину кругового действия, имеющую центральную опору 1, вокруг которой на опорных тележках 2 вращается водопроводящий трубопровод 3. С помощью задатчика 7 устанавливают скорость движения машины, а следовательно, норму полива. На водопроводящем трубопроводе 3 машины равномерно устанавливают водовыпуски 4, подобранные по расходу, сечению сопел насадок.... На ближайших к центральной опоре 1 водовыпусках 4 устанавливают пульсаторы 5 или клапаны, управляемые собственными генераторами, на выходе которых стоят дождевальные насадки (аппараты) 6 для образования дождевого облака. На электрических машинах целесообразно ставить клапаны, управляемые генераторами, из-за простоты их реализации, на гидравлических - гидромеханические пульсаторы. Пульсатор 5 выполнен с регулируемым и настраиваемым временем его включения t_ик для подачи воды в насадки или отключения t_пк, прекращения подачи воды в насадки (за счет время-импульсного или широтно-импульсного управления). Выбирают подобранный по расходу водовыпуск с насадками, расположенный на удалении от центра, у которого достаточно большой диаметр сопла, на расстоянии "i", кратном порядковому номеру установки данного водовыпуска на водопроводящем трубопроводе машины, устанавливают подобный водовыпуск с теми же насадками на ближайших к центральной опоре частях водопроводящего трубопровода на расстоянии "к", кратном порядковому номеру его установки, рассчитывают и настраивают пульсатор водовыпуска "к" для периодической подачи воды в насадки на время его включения t_ик и отключения t_пк согласно вышеприведенной формулы. При этом к<i. В результате настройки и работы пульсатора на участке "к" будет создан слой осадков одинаковый, что и на участке "i" при диаметре сопла его насадок.

Настройка времени подачи, прекращение подачи воды пульсатором и его работа заключаются в следующем. Вода под давлением из водовыпуска 4 через входной патрубок 15 (фиг.3), полый шток цилиндра 13, отверстия 32 в ограничителе 31 хода поршня поступает в штоковую полость 16, образованную цилиндром 9, крышкой 14 и поршнем 12 со штоком 13. В этот момент поршень 12 из любого положения перемещается в крайнее правое положение, так как давление в подпоршневой полости 17, проходя через канал 18, шаровой дроссельный регулятор 19, нарастает медленно. Процесс роста давления определяется временем отсутствия подачи воды в насадки при широтно-импульсном управлении. Для точного задания времени отсутствия подачи воды в насадки регулятор снабжен шкалой 20 и указателем 22. Поршень 12 прижимает клапан 22 к основанию 10 цилиндра 9. По мере нарастания давления в подпоршневой полости 17 из-за условия, что диаметр (площадь) штока 13 больше диаметра (площади) клапана 22, поршень начинает перемещаться влево. При этом клапан 22 остается прижатым к поршню из-за разницы внешнего и внутреннего диаметров (площадей) клапана. Клапан с поршнем перемещается влево, пока не будут закрыты выходные радиальные отверстия 24 клапана основанием 27 втулки 26. При соприкосновении ограничительной шайбы 25 с основанием 27 клапан 21 отрывается от поршня 12. Вода из подпоршневой полости 17 под давлением попадает в полость штока 23 клапана 22. Из-за разности площадей передней и задней части клапан резко перемещается в крайнее правое положение и упирается в основание 10 цилиндра 9. При этом подпоршневая полость 17 через полость штока клапана 22, его радиальные отверстия 24 сообщается с выходной полостью пульсатора, где установлены дождевальные насадки. Поршень 12 из-за перепада давления в штоковой и подпоршневой полостях перемещается в правое крайнее положение, выжимая воду из полости 17 на выход пульсатора, далее в дождевальные насадки 6 и прижимается к клапану 22. В дальнейшем цикл работы пульсатора повторяется и периодически вода через дождевальные насадки выбрасывается в атмосферу в виде дождя.

Таким образом, время отключения каждого пульсатора t_пк, паузы, прекращения подачи воды в дождевальные насадки регулируется и индивидуально настраивается дроссельным регулятором 19 изменением роста давления в полости 17 при постоянном ходе h клапана 22 посредством втулки 26 с фиксатором 28. С целью обеспечения линейной зависимости изменения роста давления дроссельный регулятор выбран шаровым, а надежности работы канал 18 выполнен в корпусе цилиндра 9.

При время-импульсном управлении время включения, подачи воды в дождевальные насадки регулируется и индивидуально настраивается изменением положения h втулки 26, перемещая ее по оси выходного патрубка 11, изменяя ход поршня 12, объем подпоршневой полости 17. Для точного задания времени подачи воды в насадки выходной патрубок снабжен шкалой, а стакан 29 фиксатора положения 28 является указателем этого времени. При этом дроссельный регулятор строго фиксирован, а следовательно, в данном случае время отсутствия подачи воды постоянно.

С помощью дроссельного регулятора 19 индивидуально для каждого устанавливаемого водовыпуска "к" настраивают пульсатор на время прекращения подачи воды t_пк в дождевальные насадки (t_пк=υ_ar). При этом втулка 26 на всех пульсаторах зафиксирована в одном и том же положении, т.е. t_пк=const. В данном случае происходит широтно-импульсное управление подачей воды

Например: при времени периодической подачи воды из водовыпусков 1...к в дождевальные насадки, равных t_и1=t_и2=t_ик=2 мин, выбираем для установки насадки водовыпуск №5 (i=5, к=1...4), то время паузы, отсутствия подачи воды в насадки составляет для 1-го водовыпуска 8 мин., 2-го - 3 мин, 3-го - 1,33 мин, 4-го - 0,5 мин. При этом слой осадков участка с водовыпуском "к" равен слою осадков водовыпуска "i":

где q_к, q_i - расход водовыпусков с порядковыми номерами к и i; R_o - расстояние между водовыпусками (фиг.2); t_ик - время подачи воды в насадки за период подачи Т_к на участке водовыпуска "к"; Т_о - время оборота машины.

При время-импульсном управлении, когда время периодической подачи воды в насадки меняется (t_ик=υar) и настраивается для каждого водовыпуска "к" положением втулки 26, а время дросселирования остается постоянным (t_ик=const), слой осадков на всех участках "к" также будет одинаковым и равным слою осадков на участке водовыпуска i.

Таким образом, данный способ и машина позволяют добиться равномерного полива, улучшается надежность работы, качество полива, унификация машины. Из-за большого сечения на водовыпусках, близлежащих к центральной опоре, насадки не забиваются, надежность их работы повышается, повышается надежность работы машины, технологического процесса полива.

Источники информации:

1. Механизация полива: Справочник/Штепа Б.Г. и др. - М.: Агропромиздат, 1990. - 336 с.

2. Патент РФ №1771407, Б.И. №39, 1992.

3. Патент РФ на полезную модель №36166, БИ, №7, 2004.

4. Заявка на изобретение №2005111317 от 19.04.2005.

1. Способ полива, при котором на орошаемом участке устанавливают машину кругового действия, задают норму полива задатчиком скорости движения машины, регулируют равномерность полива подбором, конструкцией и расстановкой водовыпусков с насадками, их расходом вдоль водопроводящего трубопровода машины, отличающийся тем, что выбирают подобранный по расходу водовыпуск с насадками, расположенный на удалении от центра на расстоянии, кратном порядковому номеру установки данного водовыпуска i на водопроводящем трубопроводе машины, устанавливают подобный водовыпуск с теми же насадками на ближайших к центру частях водопроводящего трубопровода на расстоянии, кратном порядковому номеру его установки "к", и управляют время-импульсным или широтно-импульсным режимом их работы, причем задают отношение времени полива устанавливаемых водовыпусков с насадками t_ик ко времени полива t_ик и его отсутствия t_пк, равное отношению их порядкового номера "к" к порядковому номеру выбранного водовыпуска с насадками i согласно зависимости

2. Дождевальная машина кругового действия, содержащая центральную опору, промежуточные опорные тележки, водопроводящий трубопровод, на котором установлены водовыпуски с насадками, отличающаяся тем, что на ближайшие к центральной опоре каждый равномерно расположенный на водопроводящем трубопроводе водовыпуск установлен клапан, управляемый генератором, или гидромеханический пульсатор с регулируемым временем включения или временем отключения подачи воды при периодической его работе и индивидуально настраиваемых для каждого пульсатора в зависимости от его порядкового расположения на водопроводящем трубопроводе и порядкового расположения выбранного водовыпуска, шток поршня цилиндра пульсатора выполнен полым, имеющим со стороны поршня ограничитель его хода с радиальными отверстиями в нем, входной патрубок одновременно служит втулкой для штока цилиндра, установлен на крышке, снабжен внешней резьбой и присоединен к водовыпуску, дроссельный регулятор выполнен шаровым, который снабжен шкалой и указателем времени отсутствия подачи воды, а канал, соединяющий подпоршневую и штоковую полости, выполнен внутри цилиндра, на основании цилиндра соосно с поршнем и внутри выходного патрубка с возможностью осевого смещения расположен клапан с полым штоком, на конце которого радиально размещены выходные отверстия, жестко закрепленная ограничительная шайба и с возможностью осевого смещения втулка с основанием и фиксатором ее положения, выходной патрубок снабжен шкалой, а фиксатор положения втулки выходного патрубка выполнен в виде стакана и дополнительно служит указателем времени подачи воды в насадки, на выходе каждого пульсатора установлены насадки для орошения.