Полив растений. Виды полива. – Копилка идей

Дождевальные аппараты и насадки

Рабочими органами дождевальных устройств являются дождевальные насадки и аппараты. Они предназначены для преобразования водного потока в дождевые капли, транспортирования капель на определенные расстояния и распределения их по орошаемой площади.

По характеру процесса образования дождя дождевальные насадки и аппараты разделяют на две группы: веерные и струйные. Первые создают широкий веерообразный поток воды в виде тонкой пленки, которая, встречая сопротивление воздуха, распадается на отдельные капли.

Они неподвижны относительно машины или установки и одновременно орошают всю прилегающую к позиции площадь в пределах дальности полета капель, отличаются простотой устройства, как правило, не имеют подвижных частей и получили наименование дождевальных насадок.

Вторые создают поток воды в виде осесимметричных струй, которые в процессе движения под действием сопротивления воздуха распадаются на отдельные капли. Они одновременно орошают прилегающую к позиции площадь в пределах дальности полета струи. Для орошения всей площади круга им сообщают вращательное (угловое) движение относительно машины или установки.

Все рабочие органы, т. е. дождевальные насадки и аппараты, подразделяют главным образом по дальности разбрызгивания и напору воды на три группы: короткоструйные, или низконапорные (дальность полета капель до – 8 м, напор воды – 0,05…0,15 МПа); среднеструйные, или средненапорные (дальность полета капель – до 35 м, напор воды – 0,15…0,5 МПа); дальнеструйные, или высоконапорные (дальность полета капель – до 60 м, напор воды – свыше 0,5 МПа).

Короткоструйные рабочие органы выполняют, как правило, в виде дождевальных насадок. Находят применение дефлекторные, половинчатые, щелевые и центробежные насадки (рис. 1).

Рис. 1. Конструкции дождевальных насадок: а – дефлекторная; б – половинчатая; в – щелевая; г – центробежная: 1 – дефлектор; 2 – корпус; 3 – центральное отверстие

Дефлекторные насадки (рис. 1, а) имеют корпус 2, навинчиваемый на вертикальный стояк. Струя воды, выходя под напором из отверстия диафрагмы, разбивается о дефлектор 1, в результате чего образует пленку воронкообразной формы, которая при дальнейшем движении распадается на капли и орошает прилегающую к насадке круговую площадь.

К достоинствам дефлекторных насадок относят сравнительно малый размер капель (0,9…1,1 мм) и небольшой расход энергии на их образование. Однако капли неодинаковы по величине, интенсивность их распределения по площади полива также неравномерна. По мере удаления от насадки размер капель возрастает, а интенсивность дождя сначала повышается, а затем падает.

Половинчатые или щелевые насадки применяют, если нужно получить односторонний полив.

В половинчатой насадке (рис. 1, б) дефлектор 1 имеет форму половины конуса и приварен к отогнутой пластине, которая перегораживает в корпусе 2 половину выходного отверстия. Половинчатая насадка работает аналогично круговой. Расход воды определяют по той же формуле, имея в виду, что она выходит через полукруглое отверстие.

Щелевая насадка (рис. 1, в) может быть получена путем пропиливания в стенке трубы щели шириной h.

Вытекающая из щели вода имеет форму плоской веерообразной пленки. Распадение ее на капли происходит менее интенсивно, чем в дефлекторных насадках, вследствие чего вблизи насадки возникает неорошаемая зона.

Центробежная насадка (рис. 1, г) работает следующим образом. Вода поступает через тангенциальный канал корпуса 2, благодаря чему закручивается, вовлекаясь во вращательное движение. На выходе из центрального отверстия верхней крышки 3 образуется кольцевой поток со свободным пространством в центре.

Основные технические характеристики короткоструйных насадок приведены в прил. 4.

Среднеструйные дождевальные аппараты служат рабочими органами большинства современных дождевальных машин и установок. Несмотря на разнообразие марок, они конструктивно близки. На рис. 2 показан среднеструйный дождевальный аппарат, устанавливаемый на дождевальную машину типа «Волжанка».

Рис. 2. Дождевальный аппарат машины «Волжанка»: 1 – возвратная пружина; 2 – коромысло; 3 – основное сопло; 4 – выпрямитель; 5 – вспомогательное сопло

Основными элементами среднеструйного дождевального аппарата являются возвратная пружина 1, служащая для возврата в исходное положение коромысла 2. Вода, проходя через выпрямитель 4, выходит через основное сопло 3 и частично через вспомогательное сопло 5. Для повышения равномерности орошения сопло 5 имеет косой разрез, улучшающий распадение струи на капли.

Наиболее распространено семейство унифицированных аппаратов типа «Роса» (рис. 3). Базовый аппарат этого семейства состоит из алюминиевого корпуса 12 с тремя водопроводящими каналами 3, 5 и 13, механизмов вращения аппарата коромыслового типа и секторного полива.

В механизм вращения вместе с коромыслом 4 входят возвратная пружина 2 и шайба 1 со штифтом, которые закрыты пластмассовым колпаком. Концы пружины закреплены в коромысле и шайбе. Механизм секторного полива состоит из пружинных колец 8, упора 6 и рычага 11, насаженных на одну ось 7 и соединенных пружиной 14. В отверстие рычага вставлен стержень 9, застопоренный винтом 10.

Вода из трубопровода поступает в корпус 12 и через водопроводящие каналы 3, 5, 13 и насадки выбрасывается наружу в виде струй, расположенных под углом 30° к горизонту. В воздухе струи распадаются на капли, орошая узкую полоску поля в виде сектора.

Рис. 3. Дождевальный аппарат типа «Роса»: а – общее устройство; б – схема работы механизма секторного полива; I – положение упора при рабочем движении ствола; II – положение упора при возвратном движении ствола; 1 – шайба;

Струя воды из верхней насадки попадает на лопатку коромысла и отталкивает ее влево (в направлении против хода часовой стрелки). Коромысло поворачивается на угол 30…90º и закручивает возвратную пружину. После остановки под действием возвратной пружины коромысло движется в обратном направлении и входит рассекателем в струю.

Воздействуя на скошенную грань рассекателя, струя совместно с возвратной пружиной толкает коромысло в направлении его обратного движения до удара в упор на корпусе аппарата. После удара корпус поворачивается на угол 2…3º по ходу часовой стрелки. В следующее мгновение струя воды, минуя рассекатель, вновь попадает на лопатку коромысла и отбрасывает его – цикл повторяется.

Для полива по сектору стержень рычага механизма секторного полива переводят в нижнее положение и закрепляют винтом.

Угол секторного полива устанавливают с помощью усиков упорных колец. Наименьший угол равен 45º. При работе ствол аппарата поворачивается до упора стержня в усик кольца 8. При дальнейшем движении стержень 9 и рычаг 11 поворачиваются на оси 7, отжимая пружины.

После прохождения рычагом среднего положения пружина толчком поворачивает упор 6 в положение, при котором коромысло стопорится упором. Удар воды о лопатку передается на упор, и аппарат поворачивается в обратную сторону. Частота колебаний коромысла в этом случае велика, поэтому скорость движения аппарата в обратном направлении в 5…10 раз выше скорости при поливе.

Возвратное движение аппарата продолжается до тех пор, пока рычаг механизма секторного полива не соприкоснется с усиком второго упорного кольца; тогда он развернет упор в первоначальное положение и освободит коромысло. После этого цикл полива по сектору повторяется.

Основные технические характеристики среднеструйных аппаратов с коромыслом и лопаткой приведены в прил. 5, а технические характеристики аппаратов серии ДА – в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики аппаратов серии ДА

Дальнеструйные дождевальные аппараты разных марок отличаются главным образом конструкцией механизмов вращения. В отдельных конструкциях для вращения дальнеструйных дождевальных аппаратов (ДДА) используют: механическую энергию от ВОМ трактора, кинетическую энергию струи, разрежение воздуха на выходе струи из сопла, реактивную силу струи.

Механический привод от ВОМ трактора состоит из шестеренчатого и червячного редукторов или червячного редуктора и храпового механизма. Его применение ограничивается только тракторными дождевальными машинами.

Кинетическая энергия струи, вылетающей из сопла, используется в разборных переносных установках и широкозахватных машинах. Их выполняют в двух вариантах: с качающимся в вертикальной плоскости коромыслом (ныряющей лопаткой) и с вращающейся турбинкой.

Дальнеструйный аппарат с качающимся коромыслом (рис. 4) вследствие своей простоты находит наибольшее распространение в стационарных системах (рис. 4, а) и на шланговых дождевателях (рис. 4, б).

Рис. 4. Дальнеструйный аппарат с качающимся коромыслом: а – схема; б – общий вид аппарата на шланговом дождевателе; I – коромысло при нижнем положении лопатки; II – коромысло при верхнем положении лопатки; 1 – лопатка; 2 – ствол; 3 – ось качания; 4 – коромысло; 5 – скоба; 6 – корпус; 7 – основание

Принцип действия аппарата состоит в том, что аппарат монтируется на основании 7 (рис. 4, а) с возможностью поворота в корпусе 6. На стволе аппарата имеется горизонтальная ось 3, на которую насажено коромысло 4. Задняя часть коромысла тяжелее, чем передняя, поэтому в исходном положении II коромысло своей задней частью ложится на скобу 5.

Поэтому струя воды, вышедшая из сопла, ударяясь о лопатку, не только отклоняет ее вниз (положение I) на угол до 120°, но и поворачивает в сторону вместе со стволом на угол 2…6° (в зависимости от напора). Задняя часть лопатки, имеющая больший вес, чем передняя, возвращает лопатку в струю, и цикл повторяется.

На стационарных системах в основном используются унифицированные дальнеструйные дождевальные аппараты типа ДД кругового действия. Привод поворота ствола обеспечивается специальной турбинкой с трансмиссией (рис. 5). Эти аппараты выпускаются четырех типоразмеров. Их технические данные приведены в прил. 7.

Рис. 5. Дальнеструйный аппарат типа ДД: а – общий вид; б – кинематическая схема механизма поворота ствола; 1 – упор; 2 – толкатель реверса; 3 – нижний редуктор; 4 – вал; 5 – ствол; 6 – турбинка; 7 – верхний редуктор; 8 – фиксирующий и регулирующий винты;

Конструкция аппаратов однотипна, их можно использовать для полива по кругу и по сектору. При эксплуатации дождевальные аппараты типа ДД устанавливают на вертикальные трубчатые стояки не менее 1,5 м над поверхностью почвы.

В аппарате типа ДД обеспечивается круговое вращение ствола 5 с помощью турбинки 6, лопасти которой входят в струю воды, выбрасываемую через сопло.

Турбинка 6 приводит в действие червячную пару верхнего редуктора 7. Далее вращение с помощью длинного вала 4 в трубчатом кожухе передается на червяк нижнего редуктора 3. Трубчатый кожух к стволу аппарата крепится с помощью специального кронштейна, положение которого можно изменять и фиксировать посредством фиксирующего и регулирующего винтов 8.

При вращении турбинка частично дробит струю, что улучшает качество распределения дождя возле аппарата.

На оси червячного колеса нижнего редуктора расположен кривошип, передающий с помощью шатуна 16 качательное движение коромыслу 14, свободно сидящему на ступице храпового колеса 13. Колесо закреплено на червячном валу ходового редуктора 15. При качании коромысла установленная на нем собачка 12 правым или левым плечом (в зависимости от положения рычага реверса 2) входит в зацепление с храповиком и поворачивает его вместе с валом.

Для настройки на секторный полив в кольцевые проточки основания устанавливают два упора 1 так, чтобы они составляли заданный угол поворота ствола. При встрече толкателя реверса с упором рычаг реверса переключает вращение аппарата в противоположную сторону.

Тормоз 11 предназначен для предотвращения проворачивания храпового колеса при холостом ходе собачки.

Существуют дождевальные аппараты с механизмом вращения, работающим за счет разрежения, создаваемого струей. Они имеют сопло, заканчивающееся диффузором (расширяющейся насадкой). Поток воды, проходя узкое сечение диффузора, образует зону вакуума. Эту зону соединяют трубкой с пневматическим, например, диафрагмовым двигателем, работающим за счет перепада давления между атмосферой и вакуумом в диффузоре. Колебания диафрагмы обычно через храповой механизм приводят в движение ствол аппарата.

Для поворота ствола также используется вариант, при котором ось сопла располагают под некоторым углом к оси ствола или смещают ее в сторону. При этом возникнет реактивный момент, поворачивающий ствол дождевального аппарата. Дальнеструйные дождевальные аппараты, вращение которых основано на этом принципе, обычно оборудуют специальными тормозными устройствами, воспринимающими разность между вращающим моментом от реактивной силы струи и моментом трения вращающихся частей аппарата.

Наиболее распространены гидравлические и механические тормозные устройства. Гидравлический тормоз обычно представляет собой шестеренный или иной ротационный масляный насос, перегоняющий масло по замкнутому каналу, сопротивление которого регулируется вентилем или краном. Изменяя сопротивление, регулируют частоту вращения ствола дождевального аппарата.

При большой длине машины напор перед насадками снижается по мере удаления их от места подачи воды в машину. Для выравнивания расхода на широкозахватных машинах ставятся насадки или аппараты с увеличивающимися к периферии машины проходными сечениями. Однако если перемещающаяся опора машины оказывается на возвышенности или во впадине, напор перед насадкой изменяется, что приводит к изменению расхода через нее и соответствующему нарушению равномерности полива.

Для устранения этого недостатка на ряде зарубежных дождевальных широкозахватных машин кругового и фронтального действия устанавливаются насадки постоянного расхода. Наиболее распространенная конструкция насадки фирмы «Нельсон». Схема насадки представлена на рис. 6, а.

Насадка работает следующим образом. Корпус 1 вворачивается в подводящий трубопровод. Вода поступает в корпус и по трубке 4 проходит между ребрами 11 к сменному соплу 12. Струя воды, истекающая из сопла, ударяется о сменный ребристый дефлектор 14, прикрепляемый гайкой 15 со стойками 13 к основанию 9, соединенному винтами с корпусом 1.

При этом между основанием и корпусом за счет пазов, имеющихся во фланце корпуса, образуется щель 17, соединяющая с атмосферой полость, заключенную между корпусом 1, вставкой 6 и основанием 9. Ударяясь о ребра дефлектора, струя распадается на отдельные более мелкие струйки, орошающие поверхность почвы.

Давление поступающей в насадку воды передается из трубки 4 по вырезам в ее нижнем торце по зазору 16 под мембрану 7. Мембрана прижата к манжете 8 и кольцу 10 пружиной сжатия 5, верхними витками опирающейся о буртик вставки 6. Изменение давления воды на входе в насадку приводит к прогибанию мембраны 7 и перемещению трубки 4.

Рис. 6. Вид насадки постоянного расхода фирмы «Нельсон»: а – схема; б – общий вид; 1 – корпус; 2 – кольцо; 3 – шайба; 4 – трубка; 5 – пружина; 6 – вставка; 7 – мембрана; 8 – манжета; 9 – основание; 10 – кольцо; 11 – ребра; 12 – сопло; 13 – стойка; 14 – дефлектор; 15 – гайка; 16 – зазор; 17 – щель; 18 – отверстие

Общий вид насадки представлен на рис. 6, б. Насадки, смонтированные на широкозахватной машине, показаны на рис. 7, а и увеличенное изображение насадки в работе – на рис. 7, б.

На широкозахватных машинах обычно устанавливается несколько типоразмеров насадок, отличающихся диаметром сопл и конструкцией дефлекторов.

Рис. 7. Насадка постоянного расхода фирмы «Нельсон» в работе: а – расположение насадок на дождевальной машине; б – работа насадки

Переносные и стационарные установки, комплекты (шлейфы)

Простейшие дождевальные устройства, состоящие из быстроразборных переносных трубопроводов и разбрызгивающих воду рабочих органов, называются дождевальными установками.

Основой переносных и стационарных установок и комплектов являются быстроразборные трубопроводы и арматура. Быстроразборные трубопроводы предназначены для подачи воды от передвижных насосных станций к дождевальным машинам и установкам или в открытые оросительные каналы.

Такой трубопровод состоит из отдельных труб (секций) длиной 5…6 м, соединяемых быстроразъемными муфтами. При соединении конец одной трубы входит в раструб другой – смежной. По форме раструбных концов различают разборные трубопроводы с шаровыми, конусными и цилиндрическими соединениями.

После выключения насосной станции напор исчезает, и трубопровод выпускает воду через муфты автоматически. Это исключает местное затопление растений, неизбежное при опорожнении трубопровода в одном месте. За счет эластичности манжет и зазоров между трубами их можно соединять не только соосно, но и под углом до 10…15° одна к другой, чем достигается необходимая приспособляемость в условиях сложного рельефа местности. Для предотвращения повреждений растений каждая труба (секция) снабжена опорой высотой 0,1…0,4 м.

Быстроразборные трубопроводы снабжены водораспределительной арматурой: гидрантами-задвижками, колонками.

Дождевальные установки могут быть стационарными, с переносными трубопроводами, с механизированным перемещением трубопроводов. Наиболее широкое распространение получили установки с переносными быстроразборными трубопроводами. Они предназначены для полива небольших участков со сложным рельефом местности.

Расход воды в таких установках не превышает 50 л/с, а производительность – 50 га за сезон. При повышении расхода воды (для увеличения подачи) требуется увеличение диаметра и толщины стенок, а, следовательно, и массы труб, что неприемлемо при ручной их переноске.

К установкам такого типа относится комплект ирригационный КИ-5, представленный на рис. 8.

В состав комплекта входят: магистральный трубопровод, два распределительных трубопровода, четыре оросительных трубопровода (дождевальные крылья) с дождевальными аппаратами и гидранты. Магистральный трубопровод длиной 906 м состоит из первого участка (труба диаметром 150 мм) и второго участка (труба диаметром 125 мм).

При такой схеме половина расходуемой воды еще в начале участка отводится в правый распределительный трубопровод, что позволяет второй участок магистрального трубопровода выполнить из труб меньшего диаметра. Дождевальные крылья длиной по 126 м (труба диаметром 105 мм) располагают перпендикулярно распределительным трубопроводам по обе стороны от них.

На каждом крыле установлено по четыре среднеструйных дождевальных аппарата типа «Роса» на расстоянии 36 м один от другого. В комплект входит и гидроподкормщик, который служит для внесения одновременно с поливом растворимых минеральных удобрений и может быть установлен в начале распределительного трубопровода.

Одновременно работают два дождевальных крыла – одно слева, другое справа от магистрального трубопровода. Два других крыла в это время разбирают, переносят и подготавливают к работе. После выдачи поливной нормы их выключают, а включают подготовленные к работе крылья, присоединенные к распределительным трубопроводам с противоположных концов.

Передвигая крылья навстречу одно другому, поливают всю площадь по обе стороны распределительных трубопроводов, после чего разбирают распределительные трубопроводы, переносят и присоединяют их к следующим гидрантам магистрального трубопровода. Присоединив к ним крылья, поливают другую часть участка. За один полив каждый распределительный трубопровод последовательно обслуживает три позиции.

Рис. 8. Комплект ирригационный КИ-5 с быстроразборными переносными трубопроводами

Техническая характеристика комплекта КИ-5 с быстроразборными переносными трубопроводами представлена в табл. 2.

Таблица 2. Техническая характеристика комплекта ирригационного КИ-5

Основной недостаток таких установок – большие затраты ручного труда на переноску труб и связанная с ними низкая производительность труда.

Импульсные дождевальные системы отличаются от обычных тем, что работают в режиме прерывистой (импульсной) подачи воды на орошаемую поверхность поля. Основные элементы такой системы:  напорообразующий узел (насосная станция), магистральный, распределительные и оросительные трубопроводы, импульсные дождевальные аппараты.

Известны импульсные дождевальные аппараты двух типов: автоколебательного и принудительного действия.

Первые способны обеспечить лишь такой режим работы, при котором период накопления только в 5…10 раз больше периода выброса воды, вследствие чего расход воды не может быть меньше 0,5…1 л/с.

Вторые обеспечивают режим работы, при котором период накопления в 50…200 раз больше периода выброса, вследствие чего подводимый расход воды может быть снижен до 0,1 л/с и менее, а средняя интенсивность дождя может находиться в пределах 0,01…0,002 мм/мин.

Наибольшее распространение получили дождевальные аппараты второго типа, работающие в «ждущем режиме» по сигналам понижения давления в трубопроводной сети.

Система дождевания с аппаратами принудительного действия, помимо перечисленных выше основных элементов, включает еще и генератор командных импульсов, работающий в автоматическом режиме. Импульсный дальнеили среднеструйный дождевальный аппарат, работающий по сигналам понижения давления в трубопроводной сети, состоит из трех основных элементов: резервуара (гидроаккумулятора) 6, запорного устройства 2, 3, 4 и 5 и ствола 1 с соплом (рис. 9).

Вода под высоким давлением, но с малым расходом подается в гидроаккумулятор 6, где постепенно накапливается. В период накопления воды клапаны 3 и 4 закрывают проход в ствол 1, и вода не может выйти через него. По мере поступления воды, находящийся в гидроаккумуляторе, воздух сжимается, давление его повышается.

При достижении верхнего давления генератор командных импульсов сбрасывает давление в напорной сети, вследствие чего под действием сжатого воздуха клапаны 4, а затем 3 открываются, и происходит выброс накопленного объема воды – «выстрел». В момент выстрела срабатывает механизм вращения, и корпус аппарата поворачивается на заданный угол.

Срабатывание всех дождевальных аппаратов происходит синхронно. Клапан 4 закрывается под действием пружины 5 при падении давления в гидроаккумуляторе до нижнего предела. Клапан 3 закрывается под действием поршня 2 при повышении давления в сети, после чего цикл повторяется. Продолжительность периода накопления воды в гидроаккумуляторе составляет от 50 до 300 с.

Рис. 9. Схема импульсного дождевального аппарата: 1 – ствол; 2 – поршень; 3, 4 – клапаны; 5 – пружина; 6 – гидроаккумулятор

Вместимость гидроаккумуляторов в зависимости от марки составляет от 15 до 500 л, верхний предел давления – от 0,4 до 1,0 МПа, радиус действия (дальность полета струи) – от 20 до 70 м. По объему выброса воды за один рабочий цикл различают аппараты малого (до 3 л), среднего (от 3 до 10 л) и большого (более 10 л) объемов выброса.

Наиболее распространены аппараты среднего объема выброса. Так как импульсные дождевальные аппараты работают с подводимыми расходами (0,1…2 л/с), во много раз меньшими, чем обычные (10…40 л/с), то это позволяет в 5…8 раз уменьшить диаметры водоподводящих трубопроводов и применить насосно-силовое оборудование малой мощности, в результате чего капитальные затраты на строительство снижаются более чем в три раза.

Низкая средняя интенсивность дождя позволяет использовать импульсные дождевальные системы для орошения площадей с большими уклонами и с почвами малой водопроницаемости.

Импульсные аппараты системы работают одновременно на всей площади в режиме чередующихся пауз для наполнения гидроаккумуляторов и периодов выплеска воды под действием сжатого воздуха.

Синхронно-импульсное дождевание имеет ряд принципиальных отличительных особенностей, обеспечивающих значительный агрофизиологический и организационно-хозяйственный эффекты, которые заключаются в следующем:

1. обеспечивается длительное направленное воздействие искусственного дождя на условия роста и развития растений;
2. создаются почти полностью контролируемые условия произрастания растений, исключающие отрицательное воздействие погодных факторов на их рост и развитие;
3. поддерживается влажность активного слоя почвы и приземного воздуха на оптимальном уровне без резких колебаний, свойственных обычным периодическим поливам;
4. за счет предельного рассредоточения поливного тока воды по системе снижаются капитальные затраты на строительство сети напорных трубопроводов, в первую очередь трубопроводов последнего порядка, имеющих наибольшую протяженность, для устройства которых применяются трубы малого диаметра;
5. значительно сокращается расход воды по сравнению с другими способами дождевания, что особенно важно в условиях постоянно растущей ее потребности промышленностью и сельским хозяйством, особенно в районах с сухим климатом.

Наибольшее распространение получила система синхронноимпульсного дождевания типа КСИД-10.

Комплект синхронного импульсного дождевателя состоит из головного узла, гидроподкормщика, распределительного и поливных трубопроводов, импульсных дождевателей, датчика водоподачи и пульта управления.

Одновременно с импульсным дождеванием могут вноситься минеральные удобрения, которые растворяются в гидроподкормщике.

Техническая характеристика КСИД-10 представлена в табл. 3.

Таблица 3. Техническая характеристика системы синхронно-импульсного дождевания КСИД-10

На орошаемые участки вода подается по сигналам датчика водоподачи. Датчик водоподачи служит для автоматического включения или отключения насосной станции путем передачи информации о влажности почвы. Датчик представляет собой открытую цилиндрическую емкость, закапываемую в землю и снабженную поплавковым двухпозиционным сигнализатором положения уровня воды.

Сигнализатор уровня электрическим проводом соединен с пультом управления. Уровень воды в водном испарителе (открытой цилиндрической емкости) зависит от количества воды, поступающей на поле из импульсных дождевателей. Поплавок сигнализатора положения уровня воды при достаточном ее поступлении в испаритель размыкает контакты ртутного выключателя, что служит командой на отключение насосной станции.

Комплект работает в режиме чередующихся циклов «накопление – выплеск». В зависимости от сигнала, поступающего от датчика водоподачи, включается насосная станция, подающая воду ко всем импульсным дождевателям (рис. 10), которые служат для накопления воды в период паузы и ее подачи на орошаемую площадь в период выплеска.

Накопление воды в импульсных дождевателях осуществляется благодаря работе их гидроаккумуляторов.

Гидроаккумулятор (рис. 10, а) представляет собой водовоздушный бак 1, разделенный перфорированным сводом 2 и эластичной мембраной 6 на две части. Нижняя часть предварительно через штуцер 4 заполняется сжатым воздухом до давления 0,3 МПа, верхняя часть – водой через запорный орган 9 следующим образом.

Рис. 10. Импульсный дождеватель: а – схема; б – общий вид; 1 – гидроаккумулятор; 2 – свод; 3 – поливной трубопровод; 4 – штуцер для заполнения гидроаккумулятора воздухом; 5 – шланг; 6 – эластичная мембрана; 7 – присоединительный штуцер; 8 – дождевальный аппарат; 9 – запорный орган

Под действием давления воды эластичная мембрана перемещается вниз и дополнительно сжимает воздух. Наполнение происходит до момента укладки эластичной мембраны на перфорированный свод.

После наполнения всех дождевателей водой до расчетного объема генератор командных сигналов, установленный на головном узле, на короткое время соединяет трубопроводную сеть с атмосферой. Давление в трубопроводах резко понижается. Под действием давления вода выходит в ствол дождевального аппарата и выбрасывается на орошаемую площадь до тех пор, пока пластичная мембрана не займет верхнее положение.

Для обеспечения подачи растворимых удобрений в воду, подаваемую в дождевальную технику, в РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» создано оборудование для гидроподкормки к дождевальным установкам ОГД-50 (рис. 11).

Рис. 11. Оборудование для гидроподкормки ОГД-50: 1 – шасси; 2 – прицеп; 3 – крепление трубопроводов; 4 – бак для удобрений; 5 – фильтр; 6 – трубопровод напорный; 7 – вентиль; 8 – устройство дозирующее; 9 – трубопровод отводящий

Оборудование ОГД-50 состоит из установленного на шасси 1 грузового прицепа 2 с креплением 3 для трубопроводов. На прицепе 2 установлен бак 4 для удобрений, фильтр 5, напорный трубопровод 6, к которому прикреплен вентиль 7, а также дозирующее устройство 8 и отводящий трубопровод 9.

Оборудование для гидроподкормки работает следующим образом. Грузовой прицеп 2 с креплением 3 для трубопроводов, установленный на шасси 1, подгоняется трактором к дождевальной установке, после чего отводящий трубопровод 9 присоединяется к водопроводящей системе дождевальной машины.

Оператор открывает вентиль 7, и вода начинает поступать из водоема от независимой насосной станции в напорный трубопровод 6 и через фильтр 5 попадает в дозирующее устройство 8 (оборудование может подключаться к дождевальной машине как байпасная линия).

Дозирующее устройство 8 под напором воды всасывает заданный объем микроудобрений из бака 4 для удобрений и направляет их в отводящий трубопровод 9, из которого микроудобрения с поливной водой поступают в шланг дождевальной машины для распыла приготовленного раствора.

Шланговые дождеватели. Принцип действия и схемы работы

Значительное место среди дождевальных машин занимают многоопорные машины, отличающиеся высокой производительностью, но имеющие ряд недостатков: высокая сложность конструкции, большая трудоемкость монтажа, настройки и эксплуатации, значительная масса, большие расходы на хранение, кроме того, в процессе орошения растения повреждаются колесами опорных тележек.

Поэтому в последнее время довольно широкое распространение получили шланговые дождеватели, отличающиеся высокой производительностью, компактностью и возможностью использования на небольших участках. Вышеозначенные агрегаты в основном представлены машинами фирм Beinlich и Bauer (Германия)

Шланговые дождеватели, как правило, орошают поля, на которых имеется полоса (дорога) для перемещения дождевателя (рис. 15). Вдоль этой полосы устраивается закрытый трубопровод с выведенными на поверхность гидрантами. Расстояние между гидрантами Sг принимается равным ширине, орошаемой дождевателем полосы Вп с учетом необходимого перекрытия.

По дороге шланговый дождеватель перемещается трактором или малые дождеватели – вручную от гидранта к гидранту. Рядом с гидрантом дождеватель останавливается и затем в зависимости от конструкции разворачивают или дождеватель, или барабан со шлангом таким образом, чтобы ось вращения барабана расположилась перпендикулярно к орошаемой полосе.

После этого перемещаемый дождевальный аппарат вручную или трактором (рис. 16) отводится на всю длину орошаемой полосы с учетом радиуса действия дождевального аппарата. В процессе установки перемещаемого аппарата шланг, подводящий к нему воду, разматывается.

Рис. 15. Схема участка, орошаемого шланговым дождевателем

Для предотвращения самопроизвольного перемещения барабанной установки она стопорится упорами, внедряемыми в землю. У машин больших типоразмеров поворот барабана и внедрение упоров в землю производится с помощью гидроцилиндров, сообщенных с гидросистемой трактора.

Рис. 16. Установка перемещаемого дождевального аппарата в исходное положение

На рис. 16 показана машина, у которой барабан не развернут. Положение с развернутым барабаном показано на рис. 17.

Рис. 17. Установка с поворотным барабаном

После установки перемещаемого аппарата в исходное положение барабанный шланговый дождеватель подсоединяют к гидранту, открывают его, и вода, поступающая из гидранта, медленно с помощью работающего от энергии воды гидропривода вращает барабан, постепенно наматывая на него шланг.

Рис. 18. Шланговый дождеватель в работе

Шланговые дождеватели выпускаются с перемещаемыми аппаратами дальнеструйными или фронтальными. Последние также называют фермовыми или консольными.

На рис. 19, а показан перемещаемый дальнеструйный дождевальный аппарат в сборе с тележкой в работе, а на рис. 19, б – вид дальнеструйного дождевального аппарата, который может быть настроен как на работу по кругу, так и на работу по сектору.

Рис. 19. Перемещаемый дальнеструйный дождевальный аппарат: а – аппарат в работе; б – общий вид дальнеструйного дождевального аппарата

Перемещаемый фронтальный фермовый аппарат показан на рис. 20.

Рис. 20. Перемещаемый фронтальный дождевальный аппарат в работе

На рис. 21, а показано шасси аппарата, на рис. 21, б – крыло дождевателя с увеличенным изображением дождевальной насадки (распылителя). Ферма аппарата для уменьшения ширины в транспортном положении складывается благодаря шарнирным соединениям (рис. 21, в). Конец фермы показан на рис. 21, г.

Рис. 21. Сборочные единицы перемещаемого фронтального дождевального аппарата: а – шасси; б – крыло фермы; в – шарнирное соединение крыла; г – концевая часть крыла

Некоторые машины для работы под кронами деревьев могут оснащаться перемещаемыми аппаратами, имеющими несколько сопл, струи воды, вытекающие из которых, ударяются в плоские дефлекторы и разбрызгиваются на относительно небольшой высоте позади перемещаемого аппарата. Существуют варианты для аппаратов, орошающих нижнюю часть листьев с использованием нескольких мелкодисперсных насадок.

В качестве шасси перемещаемого фронтального дождевального аппарата у разных машин используются салазки (рис. 22, а и б) или колесные тележки (рис. 22, в и г). Причем полиэтиленовый шланг может опираться на дополнительный полоз (рис. 22, а и в) или дополнительную колесную опору (рис. 22, г).

Струя воды, выбрасываемая дождевальным аппаратом, создает значительную реактивную силу, способную опрокинуть перемещаемый аппарат, поэтому некоторые из них для повышения устойчивости снабжаются противовесом или бачком, заполняемым водой.

Рис. 22. Схемы перемещаемых дождевальных аппаратов: а – на полозьях; б – на салазках; в – двухколесного; г – трехколесного

После того как барабан намотает шланг и перемещаемый аппарат приблизится на установленную величину, он нажимает на специальную рамку, которая механически отключает подачу воды в машину. Отсоединение машины от гидранта осуществляется вручную оператором.

На тележках некоторых перемещаемых аппаратов для устойчивости устанавливаются грузы или цилиндрическая емкость, заполняемая водой.

Существуют тележки, к колесам которых крепятся дисковые ножи, врезающиеся в почву при перекатывании по ней колес и тем самым обеспечивающие стабильность курса тележки.

При выполнении дождевания полуприцепная установка опирается на упоры, колеса и сницу (рис. 23, а).

Скорость передвижения перемещаемого дождевального аппарата устанавливается посредством пульта, питающегося от солнечной батареи (рис. 23, б).

От скорости движения дождевального аппарата зависит выдаваемый слой дождя.

После орошения полосы перемещаемый аппарат переводится на противоположную полосу или в зависимости от организационной схемы шланговый дождеватель отсоединяется от гидранта и переводится к следующему.

Подобным образом работают и другие шланговые дождеватели.

Технические характеристики некоторых из них приведены в прил. 9.

Рис. 23. Агрегаты дождевальной установки: а – сница; б – пульт управления с солнечной батареей

Большинство машин имеют возможность ускоренного наматывания шланга на барабан, обеспечиваемого механизмом, приводимым в действие от ВОМ трактора.

Освобождение поливного шланга от воды, что необходимо обязательно выполнить при постановке машины на длительное хранение, осуществляется путем разматывания шланга на участке с уклоном, способствующим вытеканию воды. У многих машин предусмотрена продувка шланга сжатым воздухом.

Шланговый дождеватель ДШ-10 имеет два аппарата и соответственно два шланга на сдвоенном барабане. Дождевальные аппараты у ДШ-10, ДШ-30 и «Агрос» базируются на салазках.

Дождеватель шланговый ДШ-75 «Агрос» работает позиционно от гидранта оросительной сети, орошая полосу шириной 60 м, длиной 200…250 м. Дождеватель ДШ-32 «Агрос» поливает полосу шириной 20…25 м и длиной 110 м.

Салазки имеют высокий клиренс и регулируемую в пределах 1500…2800 мм ширину колеи. Рама салазок снабжена прицепным устройством для присоединения к трактору при разматывании трубопровода в начале рабочего прохода. Имеется механизм ускоренного наматывания шланга. Технические характеристики ДШ-32 «Агрос», ДШ-75 «Агрос» приведены в прил. 9.

После автоматического выключения подачи воды в конце прохода барабан разворачивается с помощью гидросистемы трактора на 180 на поворотном круге для полива участка по другую сторону от линии гидрантов.

В конце полива салазки заходят на подъемник и упором нажимают на контактное кольцо. Трос поворачивает трехходовой кран, и подача воды на турбинку прекращается. Подача воды на машину отключается вручную на гидранте.

Типичная компоновка полуприцепного шлангового дождевателя с перемещаемым дождевальным аппаратом на пятиколесном шасси представлена на рис. 24. Машина показана в состоянии готовности к переводу ее на следующую позицию. Дождеватель состоит из рамы шасси 1, барабана для полиэтиленового шланга 2, корпуса 3 привода барабана, колена корпуса привода 4, механизма навески 5 перемещаемого аппарата, шасси 6 перемещаемого аппарата, дождевального аппарата 7.

Рис. 24. Шланговый дожеватель: 1 – рама шасси; 2 – барабан для шланга; 3 – корпус привода барабана; 4 – колено корпуса привода; 5 – механизм навески перемещаемого аппарата; 6 – шасси перемещаемого аппарата; 7 – дождевальный аппарат

Привод вращения барабана осуществляется по нескольким известным схемам. Наиболее распространенными являются варианты привода с использованием водяной турбины. Подобная схема представлена на рис. 25.

Вода, поступающая в корпус привода барабана, делится на два потока: один течет через сопло и воздействует на турбинку, другой идет мимо нее. В колене корпуса потоки объединяются и поступают в линию подачи воды к перемещаемому аппарату. Турбинка через редуктор и зубчатое зацепление приводит во вращение барабан, перемещая дождевальный аппарат.

Тахометр служит для контроля и настройки режима работы дождевателя.

У разных машин редукторы имеют разное исполнение. Они могут иметь цилиндрические зубчатые ступени, червячные пары, клиноременные передачи. Конечная ступень привода барабана выполняется или в виде цилиндрической передачи с внешним либо внутренним расположением малой ведущей шестерни, или в виде цепной передачи, у которой ведомая звездочка имеет диаметр, несколько меньший диаметра барабана.

Рис. 25. Привод вращения барабана шлангового дожевателя

Одним из известных производителей шланговых дождевателей является польская фирма Lukomet, использующая при производстве дождевателей значительную часть конструктивно сложных частей итальянской фирмы Irtec. Одна из машин польского производства – LUKOMA-50-180 представлена на рис. 26.

Рис. 26. Шланговый дождеватель LUKOMA 50-180

Машины выпускаются как с дальнеструйным дождевальным аппаратом, так и с фронтальным двухконсольным с разной шириной захвата. Особенностью двухконсольного аппарата является возможность установки консолей вдоль линии движения тележки, что позволяет орошать поля с наличием столбов, деревьев или других препятствий.

Технические характеристики основных моделей шланговых дождевателей LUKOMA с дальнеструйным аппаратом приведены в табл. 5.

Таблица 5. Технические характеристики шланговых дождевателей LUKOMA с дальнеструйным аппаратом

Основными европейскими производителями шланговых дождевателей являются итальянские фирмы Irtec, Irriland, Ocmis. Основные технические данные шланговых дождевателей итальянских производителей приведены в табл. 6. Здесь также помещены технические данные машин серии BAUER RAINSTAR, производимых в Польше.

Таблица 6. Обобщенные технические характеристики шланговых дождевателей с дальнеструйным аппаратом

В таблице указаны данные только для машин, укомплектованных перемещаемой тележкой с дальнеструйным дождевальным аппаратом, который в переводных проспектах также называется и пушкой, и пистолетом, и распылителем, и брандспойтом. В табл. 6.6 приведены только наименьшие и наибольшие значения из всего диапазона для всех моделей.

Машины фирмы Irriland имеют показатели, близкие к параметрам машин фирмы Irtec.

За главный параметр шланговых дождевальных машин большинство производителей принимают наружный диаметр барабана. Так, у машин OCMIS он находится в диапазоне 1690…3630 мм.

Белорусской Системой машин предусмотрено использование установки дождевальной типа УД-2500 для орошения мелиорированных земель, производитель ОАО «Гомельский радиозавод». Установка имеет дальнеструйный аппарат, производительность – до 1,5 га/ч, агрегатируется с трактором класса 2,0, удельный расход топлива – 4,5 кг/га.

Машина УД-2500 может осуществлять орошение с одновременным внесением удобрений. Для этого используется оборудование ОГД-50 для гидроподкормки к дождевальным установкам.

На основе машины УД-2500 Гомельский радиозавод выпускает передвижные дождевальные машины ПДМ-2500 и ПДМ-3000.

На базе УД-2500 РУП «Экспериментальный завод ИМСХ НАН Беларуси» изготовлена машина УЖС-2500, предназначенная для поверхностного внесения жидкой осветленной фракции бесподстилочного навоза под озимые, яровые зерновые, кормовые культуры, орошения пастбищ и многолетних трав.