СПОСОБ УКЛАДКИ ПЛЕНОЧНОГО ЭКРАНА В ГРУНТ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E02B3/16 

Изобретение относится к гидротехнике защитных сооружений от засоления почв и касается строительства противофильтрационных экранов из полимерных материалов.

Известны способы укладки пленочного экрана рядами плоских полос полимерной пленки. При таких способах укладки из-за наличия промежутков между полосами происходит частичная фильтрация влаги, а так как полосы пленки имеют плоскую форму при практически всегда имеющих уклон грунтах, вода над пленкой сохраняется плохо.

Из известных способов укладки пленочного экрана в грунт наиболее близким к предлагаемому является способ укладки пленочного экрана по авт. св. 1640262, кл. Е 02 В 3/16, 1988. Этот способ включает прорезание параллельных траншей в грунте путем заглубления поперечного ножа, подачу в образовавшееся пространство полосы пленки, приданию ей корытообразного профиля в поперечном сечении.

Недостатком способа является то, что между полосами пленки имеются промежутки, через которые вода частично уходит, например при искусственном орошении почвы или наоборот, поступает соль из нижних слоев грунта в поверхностный. Кроме того, при уклоне грунта, что практически всегда имеет место, вода сливается по уклону, уменьшая наличие ее в верхнем уровне и затопляя нижний.

Устройство по авт. св. N 1640262 для укладки экрана содержит раму с продольными балками и задними колесами, базовое транспортное средство с подъемником, шарнирно соединенным с пленкоукладчиком, включающим горизонтальную камеру с передним поперечным ножом, на которой установлены размещенная напротив подъемника, продольная вертикальная полая стойка и держатель рулона с полосой пленки, в горизонтальной камере под углом 45^о к поперечному ножу установлен горизонтальный валик, а на ее открытом заднем торце установлены два щелевых направителя, предназначенные для направления пленки.

Устройство укладывает пленочный экран следующим образом.

Из рулонов пленочные полосы пропускают в продольную вертикальную полую стойку, откуда они поступают в горизонтальную камеру и через поворотные валики выходят наружу и фиксируются. При движении устройства разматываются рулоны, а полосы пленки за пределами камеры остаются на месте и защемляются опадающим грунтом. Щелевые направители создают стенку, придавая краям пленочных полос вертикальность. Установка горизонтальной камеры на заданный уровень в рабочем положении производится с помощью параллелограмного звенника в предварительно вырытых поперечных траншеях.

Для того, чтобы устройство привести в рабочее положение необходимо или предварительно вырыть траншею бульдозером или постепенно на большом расстоянии углублять пленкоукладчик в грунт, чтобы горизонтальная камера находилась на заданной глубине. Вызвано это тем, что конструкция параллелограмного звенника не позволяет изменять угол наклона горизонтальной камеры по отношению к поверхности грунта. Кроме того, из-за невозможности обеспечения изменения угла наклона пленкоукладчика в укладываемом экране нельзя выполнять поперечные перегородки, необходимость которых, обосновывается наличием уклона почвы или некачественным изготовлением пленки.

Целью изобретения является более полное экранирование слоя грунта и равномерное распределение воды в поверхностном слое грунта, повышение производительности укладки экрана на необходимую глубину за счет ускорения заглубления и выглубления пленкоукладчика.

Это достигаются тем, что при способе укладки пленочного экрана в грунт, включающем прорезание параллельных траншей в грунте путем заглубления поперечного ножа, подачу в образовавшееся пространство полосы пленки, придание ей корытообразного профиля в поперечном сечении, полосы пленки укладывают в два яруса, причем каждая последующая полоса пленки частично перекрывает предыдущую под или над ней. Кроме того, между боковыми стенками полосы пленки на ее дне периодически образуют поперечные перегородки, высота которых равна или превышает высоту корытообразного профиля полосы пленки путем последовательного подъема и опускания поперечного ножа.

В устройстве для укладки пленочного экрана в грунт, содержащем раму с продольными балками и задними колесами, базовое транспортное средство с подъемником шарнирно соединены с пленкоукладчиком, включающим горизонтальную камеру с передним поперечным ножом, на который установлены размещенные напротив подъемника продольная вертикальная полая стойка и держатель рулона с полосой пленки, в горизонтальной камере под углом 45^о к поперечному ножу установлен горизонтальный валик, а на ее открытом заднем торце установлены два щелевых направителя, предназначенных для направления пленки, на транспортном средстве смонтирован второй подъемник, на горизонтальной камере установлена напротив второго подъемника вторая продольная стойка, на которой смонтирован держатель рулона, на каждой стойке выполнен передний вертикальный нож и установлена продольная тяга, шарнирно соединенная передним концом с соответствующим подъемником, передние концы продольных балок рамы неподвижно соединены со стойками, кроме того, поперечный нож шарнирно соединен с горизонтальной камерой, каждая тяга шарнирно соединена задним концом с соответствующей стойкой, а центральной частью с вертикальной тягой, которая соединена шарнирно с поперечным ножом, каждая продольная тяга соединена задним концом неподвижно с соответствующей стойкой, а передним концом посредством шарнира с ограниченным углом поворота с рычагом, на транспортном средстве передний конец каждой продольной тяги выполнен в виде горизонтальной вилки, в ушках которой выполнены два поперечных отверстия: переднее цилиндрическое и заднее дугообразное, в которых установлены два соединительных пальца, проходящих через цилиндрические отверстия заднего рычага.

На фиг. 1 изображено устройство для укладки одной полосы пленки, общий вид; на фиг. 2 продольный вертикальный разрез вертикальной полой стойки и горизонтальной камеры; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 горизонтальный разрез горизонтальной камеры устройства для укладки двух полос пленки; на фиг. 6 разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 7 разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 8 устройство для укладки пленочного экрана с неподвижным ножом пленкоукладчика, вид справа; на фиг. 9 то же, вид сверху; на фиг. 10 соединение тяги пленкоукладчика с рычагом транспортного средства, общий вид, а исходное положение; б, в, г положение соединения соответственно перед, при и после заглубления и при выглублении; на фиг. 11 схема положения пленкоукладчика; а исходное положение; б в начале движения; в положение заглубления; г после заглубления; д при выглублении; на фиг. 12 однополосный экран, поперечный разрез; на фиг. 13 то же, продольный разрез; на фиг. 14 то же, с поперечными перегородками, продольный разрез; на фиг. 15 двухполосный экран с частичным перекрытием полос, поперечный разрез; на фиг. 16 четырехполосный экран с частичным перекрытием полос, поперечный разрез.

Устройство для укладки одной полосы пленки (см. фиг. 1) состоит из пленкоукладчика 1 и транспортного средства 2. Пленкоукладчик содержит раму 3, соединительную ось 4 с шарнирами 5, продольные тяги 6 с шарнирами 7, вертикальные тяги 8 с шарнирами 9, горизонтальный поперечный нож 10, горизонтальную камеру 11 с шарнирами 12, щелевые направители 13, вертикальную полую стойку 14, вертикальную продольную стойку 15. Рулон пленки 16 размещен на держателе 17 над продольной стойкой 15. В раме 3, жестко соединенной с продольной стойкой 15 и полой стойкой 14, находится ось 18 с колесами 19.

В горизонтальной камере 11 крепятся щелевые направители 13 и поворотный валик 20 (см. фиг. 2). Между стойками 14 и 15 в крышке камеры 11 выполнен закрываемый люк (на чертеже не показан). Горизонтальный поперечный нож 10 соединен с горизонтальной камерой 11 шарнирами 12, с вертикальными тягами 8 шарнирами 9. Продольные тяги 6 соединены с вертикальными тягами 8 шарнирами 7, а соединительная балка 4 и продольные тяги 6 соединены шарнирами 5.

Продольные тяги 6 пленкоукладчика 1 шарнирно соединены с рычагами 21 базового транспортного средства 2. Использование серийно выпускаемых транспортных средств (например, рыхлителя глубокого рыхления) позволяет исключить необходимость проектирования и изготовления специальной машины для заглубления, перемещения и подъема пленкоукладчика.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке к работе рулон 16 устанавливается на вертикальной продольной стойке 15. Заправка свободного конца пленочной полосы 22 производится на поверхности вручную через люк. Пленочная полоса 22 при разматывании рулона 16 проходит через вертикальную полую стойку 14 и горизонтальную камеру 11 (см. фиг. 3). При заправке пленки в горизонтальную камеру люк камеры открывают, а после заправки закрывают. Изменение направления пленочной полосы 22 от рулона 16 в вертикальную полую стойку 14 и от нее в горизонтальную камеру 11 осуществляется огибанием пленочной полосы 22 внутренней стенки стойки, выполненной сверх и снизу в виде круглой направляющей (см. 9). Изменение направления пленочной полосы 22 от вертикальной полой стойки 14 к щелевым направителям 13 в горизонтальной камере 11 происходит благодаря огибанию пленочной полосой 22 поворотного валика 20, размещенного в горизонтальной камере под углом 45^о по отношению к вертикальной стойке 14 (см. фиг. 3). От поворотного валика 20 полосу пленки 22 пропускают через щелевые направители 13. Щелевые направители (см. фиг. 4) представляют собой полые овально изогнутые под прямым углом стенки, которые обеспечивают изгиб краев полосы пленки, образуя форму лотка 23, с вертикальными стенками. Для предотвращения сползания пленочной полосы 22 при изменении ее направления движения через поворотный валик 20 (см. фиг. 3) щелевые направители 13 начинаются в непосредственной близости от поворотного валика 20.

Пленка выпускается на длину 1 м от горизонтальной камеры и прикрепляется к поверхности грунта грунтовым прижимом 24 (см. фиг. 2).

Способ укладки пленочного экрана осуществляется следующим образом.

Из рулона 16 (см. фиг. 2) пленочную полосу 22 пропускают в вертикальную полую стойку 14, откуда она поступает в горизонтальную камеру 11 на поворотный валик 20, располагаемый в горизонтальной плоскости под углом 45^о к направлению движения горизонтальной камеры (см. фиг. 3).

Щелевые направители 13 формируют вертикальные стенки пленочной полосы 22, образуя на выходе из камеры 11 лоток 23.

Транспортное средство 2 рычагами 21 соединяется с продольными тягами 6 пленкоукладчика 1. Продольные тяги 6 через шарниры 5 соединены с рамой 3, жестко приваренной к полой стойке 14 и стойке 15, и через шарниры 7 с вертикальными тягами 8. Вертикальные тяги шарнирами 9 соединяются с горизонтальным ножом 11.

Устройство работает следующим образом.

В начале движения водитель транспортного средства постепенно опускает рычаги 21. Продольные тяги шарнирно соединены с продольными тягами 6 через шарниры 7 вертикальных тяг 8 и шарниры 9 поворачивают поперечный нож 10 относительно шарниров 12 по часовой стрелке, направляя камеру 11 под почву. Продольные тяги 6 поворачиваются в шарнирах 5 также по часовой стрелке. После того, как поперечный нож 10 достигнет определенной глубины, о чем можно судить по отметкам, нанесенным на вертикальные тяги 8, и полой стойке 14 водитель транспортного средства, регулируя положение пленкоукладчика рычагами 21 обеспечивает необходимую глубину нахождения горизонтальной камеры 11 под поверхностью грунта.

Глубина укладки пленочного экрана зависит от назначения экрана. Так укладка экрана для задержки влаги в засушливых районах на полях производится на глубине корнеобитаемого слоя (основной массы корней растений). При этом пленочная полоса 22 рулона 16 разматывается и в конце горизонтальной камеры 11 выпускается в виде пленочного лотка 23 с вертикальными стенками. Колеса 19 обеспечивают движение горизонтальной камеры 11 параллельно верхнему слою грунта на заданной глубине.

Проходы устройства в почве для образования пленочных лотков производится по прямой.

Заканчивая укладку пленочного экрана водитель транспортного средства 2 при его движении постепенно поднимает рычаги 21, соединенные с продольными тягами 6, и поворачивает поперечный нож 10 против часовой стрелки вокруг шарниров 12. После выхода пленочного экрана на поверхность производят обрезку пленочной полосы с выпуском пленки на 1 м с прикреплением ее к поверхности грунта грунтовыми прижимами 24.

Ориентировочные данные.

Размеры пленочной полосы ширина 1,2 м, длина 3500 м, толщина пленки 0,2 мм.

Требуемая мощность транспортного средства по предварительным расчетам составляет 130 л.с.

Устройство для одновременной укладки двух полос пленки (см. фиг. 5) отличается от устройства для укладки одной полосы тем, что вместо одного поворотного валика, изменяющего направление движения пленки, в горизонтальной камере 25 находятся два поворотных валика 26, а на полой стойке 14 так же, как и на стойке 15 установлен рулон с пленкой.

Для укладки пленочного экрана из двух рулонов пленочные полосы пропускают через полую стойку, затем в горизонтальную камеру 25 на поворотные валики 26 (см. фиг. 5). При этом пленочные полосы в конце горизонтальной камеры выпускаются в виде пленочных лотков 27 с вертикальными стенками. При использовании пленки чулочного типа (двойной) предусматривается на входе в полую стойку 14 установка на ее боковых стенках двух ножей 28. Ножи направлены кверху под углом к горизонтальной плоскости (см. фиг. 6).

Во втором варианте (см. фиг. 8, 9) горизонтальная камера и поперечный нож выполнены как одно целое горизонтальная ножевая камера 29. В этом устройстве две продольные тяги 30 приварены к полой стойке 14 и стойке 15 и соединяются с рычагами транспортного средства 21 с помощью сцепных вилок 31. Каждая продольная тяга 30 заканчивается сцепной вилкой 31 (см. фиг. 10), имеющей два дугообразных отверстия 32 и два цилиндрических отверстия 33. В сцепной узел входят сцепная вилка 31, рычаг транспортного средства 21 с круглыми отверстиями 34 и 35, два соединительных пальца 36 и 37, шплинты 38. Наличие сцепного узла этой конструкции позволяет обеспечить больший угол наклона горизонтальной ножевой камеры 29 к поверхности грунта при ее заглублении и подъеме.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В сцепные вилки 31 (см. фиг. 10) вводятся рычаги 21 транспортного средства 2, в дугообразные отверстия 32 и цилиндрические отверстия 33 рычагов транспортного средства вставляются соединительные пальцы 36 и 37 с шплинтами 38.

Перед началом движения пленкоукладчик находится на поверхности грунта (см. фиг. 11). Затем водитель транспортного средства 2 начинает движение и опускает рычаги транспортного средства (см. фиг. 11). Благодаря тому, что соединительный палец 37 проходит отверстие 33 сцепной вилки 31 и отверстие 35 рычага 21, сцепная вилка 31 начинает опускаться в направлении движения рычага транспортного средства (см. фиг. 11). Так как приложение усилия рычага 21 транспортного средства 2 в месте соединения соединительного пальца 36 создает опрокидывающий момент пленкоукладчика относительно передней кромки ножа горизонтальной ножевой камеры 29, то пленкоукладчик начинает поворачиваться относительно соединительного пальца 37. При этом сцепная вилка 31 перемещается относительно соединительного пальца 36 в прорези дугообразных отверстий 32 вниз. Когда перемещение соединительного пальца 36 ограничит верхняя внутренняя поверхность дугообразных отверстий 32 угол наклона устройства относительно поверхности грунта перестанет увеличиваться. При достижении заданной глубины в грунте горизонтальной ножевой камерой 29 водитель транспортного средства, регулируя рычагами 21 высоту подъема, осуществляет перемещение горизонтальной ножевой камеры 29 в горизонтальной плоскости (см. фиг. 11). При необходимости подъема горизонтальной ножевой камеры 29 водитель транспортного средства осуществляет подъем пленкоукладчика рычагами транспортного средства. При этом сцепные вилки 31 поворачиваются относительно соединительных пальцев 37, вставленных в отверстия 33, и соединительных пальцев 36, находящихся в дугообразных отверстиях 32 (см. фиг. 11 г, д).

В зависимости от назначения пленочного экрана, способы его укладки могут быть различны.

Однополосный экран (см. фиг. 12) имеет следующие параметры: Н глубина укладки экрана; L ширина лотка; h высота вертикальной стенки.

Укладка однополосного экрана (см. фиг. 13) характеризуется следующими процессами: 41-42 начальный участок укладки экрана на грунте; 42-43 заглубление экрана в грунт; 43-44 укладка экрана в грунт; 44-45 выглубление экрана из грунта; 45-46 конечный участок укладки экрана на грунте.

Наряду со способом укладки пленочного экрана под почву, когда пленка укладывается только горизонтально и имеет вертикальные стенки вдоль ее укладки по ходу движения транспортного средства, предлагается способ укладки полосы пленки с поперечными стенками, располагаемыми перпендикулярно движению рыхлителя. Необходимость использования этого способа обосновывается тем, что поверхность почвы может иметь уклон и вода по лоткам будет стекать вниз. Кроме того, целостность уложенного экрана в отдельных местах может быть нарушена со временем, а также сама пленка может иметь дефекты. Из-за того, что в каком-то месте уложенной полосы имеется отверстие или прорыв, вода будет уходить через него со всей горизонтальной поверхности уложенной полосы пленки.

Способ укладки пленочного экрана с поперечными стенками устраняет утечку всей находящейся на полосе экрана воды, так как поперечные стенки перекрывают полосу пленки, разделяя ее на отдельные участки. Высота поперечных стенок соответствует высоте продольных стенок укладываемой полосы пленки. На фиг. 14 изображена полость пленки с поперечными стенками, уложенная под почву на глубине корнеобитаемого слоя растений. При укладке пленки этим способом водитель транспортного средства при движении периодически, через определенные промежутки пути приподнимает и опускает пленкоукладчик, горизонтальная камера которого находится под верхним слоев грунта с полосой пленки, образуя поперечные стенки. Величина промежутков пути между поперечными стенками может быть различна. Так при уклоне поверхности почвы 0,001 и высоте поперечных стенок 8 см промежутки между поперечными стенками составят 80 м.

Укладка экрана в грунт с поперечными перегородками (см. фиг. 14) характеризуется следующими параметрами: 47-48 начальный участок укладки экрана на грунте; 48-49 заглубление экрана в грунт; 49-50 укладка экрана в грунте горизонтальный участок, 50-51-52 образование поперечной перегородки экрана; 52-53 укладка экрана в грунте горизонтальный участок; 53-54-55 образование поперечной перегородки экрана, 55-56 укладка экрана в грунте горизонтальный участок; 56-57 выглубление экрана из грунта; 57-58 конечный участок укладки экрана на грунте.

Высоту поперечных перегородок создают в зависимости от уклона поверхности грунта. Расстояние между перегородками 43-44, 46-47, 49-50 выбирают в зависимости от величины уклона поверхности почвы и от внешних воздействий (например, прокладка в этом месте различных трубопроводов). Ширина поперечных перегородок 50-52, 53-55 зависит от конструкции устройства для укладки экрана, скорости его движения и состава грунта. Наиболее полное экранирование грунта достигается при укладке пленки в грунт с частичным перекрытием уложенных полос, т.е. когда пленка укладывается в два яруса (см. фиг. 15) с перекрытием. Например, при экранировании почвы для выращивания сельскохозяйственных культур в засушливых районах с искусственным орошением для того, чтобы наиболее полно сохранить влагу в почве, первую полосу пленки корытообразного профиля укладывают под корнеобитаемым слоем земли, т. е. на глубину Н= 0,5 М. Следующую соседнюю полосу пленки укладывают с частичным перекрытием L₂= 0,1 М под ней на глубине 0,65 М. Последующую полосу пленки вновь вкладывают на глубине Н=0,5 М с частичным перекрытием L₂=0,1 М над предыдущей. Такой способ укладки экрана в грунт позволяет наиболее полно задержать влагу, поступающую от полива.

При одновременной укладке в грунт двух полос пленки одним пленкоукладчиком с частичным перекрытием (см. фиг. 16) две полосы пленки укладывают на одном уровне на глубине Н с минимальным зазором между ними L₁, а две другие полосы под или над ними на глубине, с расстоянием между ними L₂, с перекрытием L₂.

Экономический эффект от применения изобретения ожидается за счет повышения производительности работы устройства, повышения сохранения влаги в почве, что способствует наибольшей урожайности в засушливых регионах, предотвращению засоления почв, повышению качества и надежности ирригационных работ и значительному сокращению объема земляных работ по сравнению с укладкой подпочвенных пленочных экранов других типов.

Использование: в гидротехнике, в частности в устройствах противофильтрационных экранов из полимерных материалов. Сущность изобретения: способ укладки пленочного экрана в грунт включает параллельное прорезание в грунте траншеи путем заглубления поперечного ножа, подачу в образовавшееся пространство полос пленки. Последним придают корытообразный профиль в поперечном сечении с образованием поперечных перегородок. Полосы пленки укладывают в два яруса, причем каждую последующую полосу пленки устанавливают с частичным перекрытием предыдущей под или над ней. Устройство для укладки пленочного экрана в грунт шарнирно соединено с базовым транспортным средством с подъемным устройством. Пленкоукладочный механизм содержит горизонтальную камеру с поперечным ножом. На горизонтальной камере установлена вертикальная полая стенка и вертикальная продольная стенка, над которыми установлены держатели рулона. На каждой стене установлен вертикальный нож. В горизонтальной камере установлен поворотный валик, а на заднем торце установлены два щелевых направителя, связанных с грунтовыми прижимами. Каждая продольная тяга шарнирно соединена с соответствующими рычагами подъемного устройства. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Способ укладки пленочного экрана в грунт, включающий прорезание параллельных траншей в грунте путем заглубления поперечного ножа, подачу в образовавшееся пространство траншеи пленочного материала в виде полос пленки и придание им корытообразного профиля в поперечном сечении с образованием поперечных перегородок для удержания влаги в почве, отличающийся тем, что полосы пленки укладывают в два яруса, причем каждую последующую полосу пленки устанавливают с частичным перекрытием предыдущей под или над ней, при этом поперечные перегородки образуют высотой, равной или превышающей высоту корытообразного профиля полосы пленки, путем последовательного подъема и опускания поперечного ножа. 2. Устройство для укладки пленочного экрана в грунт, включающее рамную платформу с продольными балками и задними колесами, шарнирно соединенную с базовым транспортным средством с подъемным устройством, пленкоукладочный механизм, содержащий горизонтальную камеру с поперечным ножом, на которой установлена вертикальная полая стенка, над которой размещен рулон пленки на держателе, при этом в горизонтальной камере установлен поворотный валик под углом 45^o в плане по отношению к вертикальной полой стенке, а на открытом заднем торце горизонтельной камеры установлены два щелевых направителя, связанные с грунтовыми прижимами, отличающееся тем, что оно снабжено вертикальной продольной стенкой, дополнительным держателем рулона, вертикальными ножами, продольными тягами, при этом вертикальная продольная стенка установлена на горизонтальной камере, над которой установлен дополнительный держатель рулона, причем на каждой из стенок установлен вертикальный нож, а каждая из продольных тяг шарнирно соединена с соответствующими рычагами подъемного устройства, и рамной платформой при этом передняя часть продольных балок неподвижно прикреплена к продольной и полой стенкам. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными вертикальными тягами, при этом поперечный нож шарнирно соединен с горизонтальной камерой, а каждая из продольных тяг шарнирно соединена задним концом с соответствующей стенкой, а вертикальная тяга одним из концов шарнирно соединена с продольной тягой в средней ее части, а другим концом шарнирно соединена с поперечным ножом. 4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что передний конец каждой из продольных тяг выполнен в виде горизонтальной вилки с ушками, в каждой из которых выполнены поперечные передние цилиндрические и задние дугообразные отверстия, в которых установлены соединительные пальцы, проходящие через цилиндрические отверстия заднего рычага транспортного средства.