Совершенствование технологии и технических средств орошения сельскохозяйственных культур дождеванием Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.67

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ОРОШЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ДОЖДЕВАНИЕМ

С.Я. Семененко, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор

Волгоградский государственный аграрный университет

А.Л. Сальников, доктор биологических наук, профессор А.Н. Руденко, кандидат технических наук, доцент

Астраханский государственный университет

Разработаны технологии и конструкции дождевальных агрегатов, обеспечивающих оптимальный режим орошения сельскохозяйственных культур с минимальными эксплуатационными затратами.

Ключевые слова: орошение, дождевальный агрегат, насадки, поливной трубопровод.

Совершенствование технологии орошения заключается в создании новых технических средств, обеспечивающих повышение производительности и качества полива, позволяющих увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, надежность работы дождевальных машин и улучшить качество сельскохозяйственной продукции.

Орошение дождеванием обеспечивается дождевальными машинами и установками - стационарными, работающими в движении и позиционными [5].

По эксплуатационным показателям предпочтительны дождевальные агрегаты, работающие в движении. Дождевальный двухконсольный агрегат ДДА-100МА предназначен для полива овощных, кормовых, зерновых и технических культур, а также лугов и пастбищ [6].

Агрегат работает при движении вдоль канала, а вода поступает из открытых оросителей. Вода открытых оросителей постоянно имеет значительное количество механических примесей, которые забираются насосной установкой, подаются в водопроводящий трубопровод и дефлекторные насадки, которые засоряются механическими примесями и прекращают подачу воды на орошаемое поле.

Для забора воды из канала предусмотрен всасывающий клапан, оборудованный сороудерживающей решёткой, которая постоянно забивается растительными остатками и механическими примесями, которые необходимо периодически очищать, что значительно снижает производительность агрегата.

Кроме того, конструкции дождевальных насадок не обеспечивают необходимого качества распыления оросительной воды, что приводит к разрушению структуры почвы и снижению её плодородия.

Разработанная нами конструкция дождевального агрегата [1] позволяет обеспечить бесперебойную подачу воды к дождевальным насадкам и значительно упрощает конструкцию дождевального агрегата (рис. 1), повышает производительность и улучшает качество полива.

Рисунок 1 - Дождевальный агрегат:

1 - трактор; 2 - навесная система; 3 - ферма; 4 - приводной барабан;

5 - шланг; 6 - трубопровод; 7 - гидрант; 8 - навесная система; 9 - опорные подшипники; 10 - патрубки; 11, 12 - шланги высокого давления;

13 - полиэтиленовый шланг; 14 - подшипники качения; 15 - шестерня;

16 - редуктор; 17 - делитель потока; 18 - сальниковые уплотнения; 19 - гайки

Дождевальнывключает трактор 1, на котором с помощью навесной системы 2 установлена рама и ферма 3 дождевального агрегата. На навесной системе трактора 1 смонтирован приводной барабан 4 для намотки шланга 5, подключаемого к трубопроводу 6 закрытой оросительной сети с помощью гидранта 7. На навесной системе 8 закреплены опорные подшипники 9 приводного барабана 4. Нижняя часть фермы 3 выполнена из водоподводящих трубопроводов, на которых установлены дождевальные насадки. Подвод воды к водоподводящему трубопроводу выполнен с помощью патрубков 10 и мягких шлангов 11, 12 высокого давления. На ступице приводного барабана 4 намотан полиэтиленовый шланг 13. Приводной барабан 4 установлен на подшипниках 14 качения. Для привода барабана 4 при сматывании шланга 13 предусмотрена шестерня 15, привод которой выполнен от редуктора 16, соединенного с валом отбора мощности трактора. В ступице приводного барабана 4 установлен делитель потока 17, оснащенный сальниковыми уплотнениями 18, которые зафиксированы в гнездах делителя потока 17 гайками 19.

Дождевальный агрегат работает следующим образом. В начале орошаемого участка водоподводящий шланг 5 подключается к гидранту 7 трубопровода 6 закрытой оросительной сети и включается подача воды. Трактор 1 начинает движение вдоль трубопровода 6 закрытой оросительной сети по технологической дороге. Скорость движения трактора 1 выбирается в зависимости от необходимого режима орошения. Перед началом движения приводной барабан 4 опускается на поверхность почвы, что обеспечивает его зацепление и вращение барабана, при этом скорость движения шланга 5 соответствует скорости перемещения трактора 1.

Вода, поступающая по шлангу 5 от трубопровода 6, перемещается по виткам 13 шланга и подается на делитель потока 17, который обеспечивает распределение воды по двум направлениям на крылья фермы 3, из которых через дождевальные насадки вода поступает на орошение сельскохозяйственных культур. Как только длина шланга 5 заканчивается, тракторист останавливает дождевальный агрегат, шланг 5 отключается от гидранта 7. Барабан 4 с помощью навесной системы 8 приподнимается, при этом шестерня 15 входит в зацепление с шестерней редуктора 16. Включается вал отбора мощности, и шланг 5 наматывается на барабан 4, до совмещения конца шланга 5 с ближайшим гидрантом.

Далее все операции повторяются.

Результатами проведённых исследований установлено, что применение разработанной конструкции дождевального агрегата обеспечивает повышение производительности на 30...40 %, предотвращает потери воды на холостые сбросы, снижает эксплуатационные затраты на 25.30 %, предотвращает подтопление и засоление орошаемой территории.

Обеспечение необходимого качества распыления оросительной воды может быть достигнуто использованием на дождевальном агрегате дождевателя-активатора [3].

Известная дождевальная машина ДКШ-64 «Волжанка» применяется во всех зонах для полива различных сельскохозяйственных культур, высота которых в период вегетации не превышает 1,5 м (многолетние травы, овощные культуры, пастбища и т.д.) [5]. Машина работает позиционно от закрытой стационарной или полустационарной сети. На машине установлены дождевальные аппараты ударного типа кругового действия.

К недостаткам машины относятся отсутствие возможности полива высокостебельных культур (кукуруза, подсолнечник и т.д.) и круговой полив дождевальными аппаратами, что приводит к необходимости перемещения машины по влажной поверхности поля, образования колеи опорными колесами и значительные затраты мощности на перемещение, приводящие к искривлению поливного трубопровода.

Разработанный нами [2] дождевальный агрегат, в значительной степени, лишен перечисленных недостатков (рис. 2).

Рисунок 2 - Дождевальный агрегат:

1 - подводящий патрубок; 2 - поливной трубопровод; 3 - дождевальные насадки;

4 - приводные тележки; 5 - цепной привод; 6 - опорные колеса; 7 - кронштейны;

8 - центральная тележка; 9 - приводной двигатель; 10 - редуктор; 11 - поворотная стрела; 12 - кронштейны; 13 - приводной вал; 14 - тросы-растяжки;

15 - винтовая направляющая; 16 - распределительная площадка;

17 - направляющие ребра; 18 - отсекатели; 19 - поворотные хомуты

Дождевальныйагрегат включает (рис. 2) подводящий патрубок 1, поливной трубопровод 2 с дождевальными насадками 3. Поливной трубопровод 2 опирается на приводные тележки 4, имеющие цепной привод 5 и опорные колеса 6 с

кронштейнами 7. Центральная тележка 8 является приводной, для этого на ней установлен приводной двигатель 9 с редуктором 10. На приводной тележке 8 размещен кронштейн с вынесенной вперед треугольной поворотной стрелой 11. Приводные тележки 4 имеют кронштейны 12 для крепления поливного трубопровода 2 и подвесных подшипников, на которых установлен приводной вал 13. Передняя часть треугольной стрелы 11 соединена тросами-растяжками 14 с кронштейнами 7 опорных колес 6 и кронштейнами 12 приводных тележек.Дождевальные насадки 3 выполнены дефлекторными, при этом подводящая полость насадка имеет внутреннюю винтовую направляющую 15 с левосторонней навивкой. За подводящей полостью предусмотрена горизонтальная распределительная площадка 16. На днище корпуса насадки, который имеет эллиптическую форму, выполнены направляющие ребра 17, которые разделяют внутреннюю полость корпуса на расходящиеся отсеки 18. Внутренняя полость отсеков имеет канавку, выполненную по винтовой линии с левосторонней навивкой. Дождевальные насадки 3 установлены на поливном трубопроводе 2 с помощью поворотных хомутов 19.

Дождевальный агрегат работает следующим образом.

Перед началом работы дождевальный агрегат устанавливается на поле таким образом, чтобы опорные тележки и опорные колеса располагались на междурядьях посевов или посадки. С помощью приводного двигателя 9, дождевальный агрегат перемещается до ближайшего гидранта закрытой оросительной сети. При этом расстояние от края поля до оси поливного трубопровода 2 должно соответствовать зоне орошения дождевальными насадками 3. К подводящему патрубку 1 присоединяется гибкий рукав, установленный на гидранте и включается подача воды в поливной трубопровод 2. Вода по подводящим трубкам 3 подается в дефлекторные насадки. При этом поток воды, проходя через подводящую полость 15 корпуса насадка приобретает вращательное движение против часовой стрелки из-за воздействия на поток внутренней винтовой направляющей. Вода во вращающемся против часовой стрелки потоке изменяет свою структуру, при этом ее энергия и жизненная сила увеличиваются. При выходе из подводящей полости 15 вращающийся поток распределяется по горизонтальной площадке 16 и разделяется направляющими ребрами 17 на расходящиеся струи и перемещается по отсекам 18. Так как стенки отсеков имеют винтовые канавки с направлением навивки против часовой стрелки, то струи получают вращательное движение против часовой стрелки. Вода в струях дополнительно улучшает свою структуру, повышает свою энергию и жизненную силу и выбрасывается через наружную кромку дефлектора, разбивается на мелкие капли и поступает на листостебельную часть растений и почву [4]. Воздействие оросительной воды, обладающей повышенной энергией и жизненной силой, на листостебельную часть растений, а также корневую систему, создает благоприятные условия для роста и развития растений, повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Как только почва достигнет заданной влажности, дождевальный агрегат перемещается на новую позицию. Для перемещения дождевального агрегата включается в работу двигатель 9, который через редуктор 10 передает крутящий момент на приводной вал 13, с которого цепные передачи осуществляют вращение колес приводных тележек 4, 8.

Прямолинейность перемещения поливного трубопровода поддерживается тросами-растяжками 14. Так как колеса приводных тележек 4, 8 и опорных колес 6 находятся на сухой почве, то их передвижение по полю не вызывает затруднений, а колея при движении дождевального агрегата не образуется.

При необходимости изменения направления движения (обратный ход дождевального агрегата) выполняются следующие операции.

Поворотная стрела 11 поворачивается на 1800 и закрепляется в этом положении к приводной тележке 8. Дефлекторные насадки 3 переставляются на поливном трубопроводе и закрепляются с помощью хомутов 19 у отверстий в поливном трубопроводе 2, при этом дефлекторная насадка 3 должна быть направлена вверх как показано на фигуре 4. Проверяется прямолинейность трубопровода, а при необходимости выравнивается тросами-растяжками 14. В этом положении дождевальный агрегат готов к движению в обратном направлении.

Расположение колес на сухой поверхности почвы значительно снижает необходимое усилие на передвижение дождевального агрегата и предотвращает образование колеи от опорных колес.

Расположение поливного трубопровода на достаточной высоте от поверхности почвы позволяет производить полив сельскохозяйственных культур высотой до 2,5 м.

Библиографический список

3. Дождевальный агрегат [Текст] : патент 2409936 Российская Федерация. МПК А 01 G 25/09. / Абезин В.Г. ^и) - Заявка № 2009138373/21; заявлено 16.10.2009; опубл. 27.01.2011, Бюл. № 3.

5. Дождевальный агрегат [Текст] : патент 2402198 Российская Федерация. МПК А 01 G 25/09. / Абезин В.Г. ^и) - Заявка № 20091272373/21; заявлено 14.07.2009; опубл. 27.10.2010, Бюл. № 30.

4. Дождеватель-активатор [Текст] : патент 393025 Российская Федерация. МПК В 05 В 1/18. / Абезин В.Г. (Яи) - Заявка № 2009119838/12; заявлено 25.05.2009; опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18.

1. Маханти, Р. Лечебная сила воды. Секреты индийских мудрецов [Текст] / Р. Маханти. - СПб: Питер, 2006. - 128 с. : ил.

2. Мелиорация и водное хозяйство. Орошение: Справочник [Текст]/ Под ред. Б.Б. Шумакова. - М. : Колос, 1999. - 432 с. : ил.

6. Сапунков А.П. Механизация полива. - М. : Агропромиздат, 1987. - 336 с. : ил.

E-mail: pniiemt@yandex.ru