СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО КАПЕЛЬНОГО ПОЛИВА Российский патент 2002 года по МПК A01G25/02 

На садовом участке часто требуется непрерывный длительный полив, обеспечивающий развитие растений при длительном отсутствии человека, способного управлять им. Существующие системы капельного полива не удовлетворяют этим условиям в связи с тем, что через каждый поливочный элемент в них подается избыток воды, приводящий при длительном поливе к переувлажнению почвы. В настоящее время садоводам предлагается система, в которой расход воды через один поливочный элемент составляет 1. . . 3 литра в час. Описанные в литературе системы капельного полива с минимальным расходом воды имеют подачу около 0.3 литра в час через один поливочный элемент.

Более близким аналогом поливочного устройства является низконапорная система капельного орошения, представленная в описании к авторскому свидетельству СССР 1653647, кл. A 01 G 25/02, опубликованному 07.06.1991.

Такая система содержит источник подачи воды (например, насос, напорный трубопровод), регулятор подачи воды (например, регулирующий кран-дроссель), подсоединенные трубопроводы, распределяющие полив по участку, и перфорированные трубопроводы (с отверстиями-капельницами или с другими капельницами, форсунками), подающие воду непосредственно на грунт у растений. Недостатком такой системы является избыточная подача воды и переувлажнение почвы при длительном непрерывном поливе и отсутствии человека, управляющего им. Причиной этого являются большие случайные и систематические ошибки регулирования напора на капельных отверстиях, приводящие к превышению более чем на два порядка величины требуемого минимального объема расхода воды через единичный поливочный элемент в единицу времени.

Для исключения переувлажнения при длительном поливе требуется, чтобы система полива обеспечивала минимальную подачу воды к одному растению в объеме 0.02. . . 0.05 литра в час, то есть на один-два порядка меньше, чем в существующих системах. Это и является целью разработки заявленного устройства.

Известно, что расход жидкости через отверстие, капельницу, форсунку при прочих равных условиях зависит от размера (площади сечения) отверстия и перепада давления на нем; соответственно, минимальный расход определяется минимальным размером отверстия и минимальным перепадом давления на этом отверстии.

Первый параметр - минимальный размер ограничен возможностью засорения отверстий и другими возможными технологическими факторами. Второй - минимальный перепад давления на капельном отверстии - является характеристикой всей системы в целом и также не может быть сколь угодно приближен к нулю в силу определенных величин ошибок, в первую очередь, регулятора давления и связанного с этим возможного случайного прерывания полива. Из этого следует, что минимальный напор (номинальная величина), который может быть достигнут на поливочном элементе, в пределе не может быть меньше максимальной ошибки регулятора, т. е. примерно четырех величин среднеквадратического отклонения (СКО) напора.

Минимальными ошибками обладают регуляторы давления, основанные на поддержании заданного уровня жидкости в некоторой емкости (бачке), так называемые регуляторы уровня. Анализ показывает, что в составе ошибок регулятора уровня существенную долю составляют ошибки, обусловленные разбросом геометрических параметров от изделия к изделию. Возможность исключения их или уменьшения их влияния на перепад давления на капельном отверстии позволила бы уменьшить величину допустимого минимального перепада давления на капельном отверстии и достичь минимальной величины подачи воды, требуемой при длительном капельном поливе.

Такая возможность достигается, если перфорированный поливочный трубопровод устанавливается над землей на регулируемых по высоте стойках, погрешность регулировки которых существенно меньше разброса уровня регулятора от изделия к изделию. Такая точность регулировки высоты подсоединенного к бачку трубопровода может быть обеспечена, если на верхней образующей трубопровода вблизи каждой регулируемой стойки выполнены отверстия, и по появлению в них жидкости контролируется выравнивание уровней в бачке регулятора и в верхнем контрольном отверстии перфорированного трубопровода.

Наличие прогиба перфорированного трубопровода между опорными стойками увеличивает перепад давления на капельных отверстиях, расположенных между стойками - регулируемыми опорами перфорированного трубопровода. В связи с этим расстояние между стойками выбирается не превышающим примерно 70. . . 80 величин диаметра перфорированного трубопровода.

В такой системе величина перепада давления на каждом нижнем капельном отверстии оказывается минимальной, не превышающей (в единицах высоты водяного столба) величины диаметра трубопровода.

Недостатком капельных систем полива является также неоптимальное распределение влажности в грунте в связи с фиксированным положением точек падения капель каждого поливочного элемента и малой площадью смачиваемой поверхности грунта. Для уменьшения этого недостатка путем увеличения площади смачиваемого пятна каждой капельницы над точкой падения капель предложено закрепить поперек траектории падения капель в системе полива выпуклую пластину, ориентированную выпуклой поверхностью навстречу каплям.

На фиг. 1 показана предложенная система непрерывного капельного полива, на фиг. 2 - поливочный трубопровод, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2.

Она состоит из регулятора уровня 2, к которому по трубопроводу 1 подведена вода от источника. Ниже уровня жидкости в бачке регулятора к нему подсоединен перфорированный поливочный трубопровод 4 с помощью муфты 3, выполненной со свободным поворотом трубопровода относительно муфты. Вдоль образующей, диаметрально противоположной ряду отверстий-капельниц, в перфорированном трубопроводе 4 выполнен второй ряд равномерно расположенных по длине трубы отверстий (сечение А-А на фиг. 2), несущих первоначально функцию контрольных, которые с помощью проворота в муфте 3 устанавливаются в верхней части вертикальной плоскости. Противоположный регулятору конец поливочного перфорированного трубопровода закрыт заглушкой.

Перфорированный трубопровод 4 опирается на грунт с помощью стоек 5, равномерно расположенных вдоль трубы, высота которых может меняться, в частности, с помощью их заглубления в грунт.

Под каждой капельницей поперек траектории капель укреплена на уровне грунта выпуклая пластина 6 (подкапельница).

Система устанавливается и работает следующим образом. При подаче воды в регулятор, укрепленный с помощью опорной стойки над грунтом, изменением высоты стоек поливочного трубопровода добиваются выравнивания верхних его точек (по смачиванию контрольных верхних отверстий поливочного трубопровода) и уровня воды в регуляторе. Вытекающий (выкапывающий) из поливочного трубопровода через капельные отверстия объем воды пополняется в нем с помощью регулятора уровня, и тем самым обеспечивается минимально необходимый, малорасходный, длительный, непрерывный полив грядок.

При необходимости увеличенного полива (по мере развития поливаемых растений) контрольные отверстия поливочного трубопровода могут быть использованы и в качестве капельных. Для этого поливочный трубопровод проворачивают в муфте на четверть или половину оборота вокруг продольной оси. В этом случае система будет также работать и подавать постоянный, но увеличенный объем воды в единицу времени.

Более существенное увеличение полива по сравнению с минимальным достигается в данной системе подъемом регулятора уровня на определенную высоту по сравнению с минимально допустимой, обусловленной точностью регулирования.

Изобретение предназначено для длительного непрерывного полива посадок огородных культур на открытом или закрытом грунте с автоматическим поддержанием заранее установленного расхода воды в единицу времени. Система содержит регулятор подачи воды в виде регулятора уровня, перфорированный поливочный трубопровод, соединенный с регулятором с помощью муфты, обеспечивающей возможность поворота поливочного трубопровода вокруг его продольной оси. Трубопровод установлен на грунте с помощью регулируемых по высоте стоек и имеет в верхней части дополнительный ряд отверстий, Это позволяет минимизировать ошибки регулятора подачи, минимизировать перепад давления на поливочных отверстиях и тем самым при минимальных сечениях капельных отверстий обеспечить минимальный длительный полив без переувлажнения грунта. Поворот поливочного трубопровода благодаря поворачивающейся соединительной муфте способствует минимизации ошибок установки и дает дополнительную возможность увеличения полива наряду с возможностью изменения напора на всех капельных отверстиях путем вертикального перемещения регулятора или его уровня. Для улучшения распределения влаги на поверхности грунта в системе предусмотрена установка подкапельниц в виде выпуклых вверх пластин. 4 ил.

Система непрерывного капельного полива, преимущественно растений на грядках садового участка, содержащая источник воды, регулятор и установленный на регулируемых по высоте стойках поливочный трубопровод с рядом капельных отверстий, равномерно расположенных вдоль образующей трубопровода, отличающаяся тем, что она снабжена выпуклыми в центре пластинами, а в качестве регулятора использован регулятор уровня жидкости с бачком, к которому ниже уровня жидкости при помощи муфты, обеспечивающей возможность поворота в ней, подсоединен поливочный трубопровод, в котором выполнен второй ряд отверстий, равномерно расположенных вдоль образующей трубопровода, диаметрально противоположной первому ряду отверстий, при этом под каждым капельным отверстием на уровне грунта поперек траектории падения капель укреплена выпуклая в центре пластина, обращенная выпуклостью навстречу каплям.