МНОГООПОРНАЯ ДОЖДЕВАЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК A01G25/09 

Изобретение относится сельскому хозяйству, в частности к оросительной технике, и может быть использовано в многоопорных широкозахватных дождевальных машинах, преимущественно позиционного действия и снабженных коромысловыми дождевальными аппаратами с зафиксированной схемой расположения относительно друг друга.

Известна многоопорная дождевальная машина (типа ДКШ-64 "Волжанка", ДКГ-80 "Ока", ДФ-120 "Днепр", и др.), включающая водопроводящий трубопровод на опорных тележках или колесах, коромысловые среднеструйные дождевальные аппараты с зафиксированной схемой расположения на водопроводящем трубопроводе или на отводах от него, механизм подключения к гидрантам напорной сети оросительных трубопроводов. Полив осуществляется пози-ционно по линии гидрантов, а перемещение машины от гидранта к гидранту механизировано (Механизация полива: Справочник / Штепа Б.Г., Носенко В.Ф., Винникова Н.В. и др. - М.: Агропромиздат, 1990, с. 139-140, рис. 3.6, с. 140-150, рис. 3.9, с. 158-166, рис. 3.19).

К недостатку данной машины следует отнести неудовлетворительно низкое качество полива из-за несинхронного вращения дождевальных аппаратов. Это снижает равномерность распределения дождя из-за столкновения и пересечения дождевых факелов, что способствует формированию поверхностного стока, инфильтрационных потерь и водной эрозии почвы на поле.

Известна также многоопорная дождевальная машина, включающая установленные на колесные опоры форменные пролеты с напорным трубопроводом, соединенные с ним разбрызгиватели, привод колесных опор, выполненный в виде вала и редуктора, передающих на колеса реактивное усилие водяной струи, и систему синхронизации, в которой, с целью полного использования энергии потока воды в трубопроводе для движения машины и обеспечения внесения в почву жидкого навоза с поливной водой, разбрызгиватели выполнены в виде реактивных насадок с одним соплом и противовесом с противоположной стороны и кинематически связаны между собой посекционно валом редуктора, в корпусе которого между зубчатыми колесами установлена с возможностью двухстороннего осевого перемещения муфта, связанная с системой синхронизации (SU, авторское свидетельство 754723, М. кл.³ А 01 G 25/09. Широкозахватная дождевальная машина // Афанасьев В. М. , Верещако Д. А. , Гречихин Н.И. и др. Заявлено 02.04.79, опубликовано 07.09.81).

К недостаткам данной машины следует отнести недостаточную равномерность полива вследствие разнонаправленного вращения дождевальных аппаратов, расположенных по обе стороны каждой ходовой опоры. Это не обеспечивает выпадения искусственного дождя через равные промежутки времени для любой точки поля, расположенной на одинаковом удалении от дождевальных аппаратов у ходовых опор, и не исключает столкновения дождевых факелов; низкую эксплуатационную надежность синхронного вращения групп дождевальных аппаратов, для которой отказ в кинематической системе приводит к остановке всей дождевальной машины и прекращению полива; сложность конструктивного решения.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является многоопорная дождевальная машина, включающая установленные на колесные опоры форменные пролеты с напорным трубопроводом, соединенные с ним дождевальные аппараты с вращающимися стволами и приводом колесных опор, в которой, с целью повышения равномерности полива путем исключения столкновения струй и зон переполива, улучшения проходимости машины и санитарно-гигиенических условий труда оператора при орошении животноводческими стоками, машина снабжена общим приводом вращения стволов дождевальных аппаратов с механизмами возврата и полива по сектору, при этом стволы аппаратов соединены между собой посредством тяги, один конец которой соединен с общим приводом вращения стволов, а другой - с механизмом возврата (SU, авторское свидетельство 1197609 A1, МПК⁴ А 01 G 25/09. Многоопорная дождевальная машина // Гречихин Н.И., Никитин А.Г., Томашов Е.К., Буцикин А.М., Пономарев А. Г. Заявлено 21.06.84, опубликовано 15.12.85). Эта дождевальная машина нами принята за ближайший аналог.

Недостатками дождевальной машины, принятой за ближайший аналог, являются необходимость оборудования машины источником электрической энергии и специальным электродвигателем для привода системы синхронизации вращения дождевальных аппаратов; низкая эксплуатационная надежность системы синхронизации вращения дождевальных аппаратов, для которой выход из строя электродвигателя, редуктора, обрыв троса и т.д. приводит к отказу всей машины; полив каждым дождевальным аппаратом по сектору, что по сравнению с поливом по кругу значительно снижает величину достоковой поливной нормы, выдаваемой машиной за один проход или с одной позиции.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - синхронизация вращения коромысловых дождевальных аппаратов многоопорных широкозахватных машин, преимущественно позиционного действия.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение качества полива в результате увеличения равномерности распределения слоя осадков во времени, промачивания верхнего слоя почвы, впитывания влаги почвой, снижение инфильтрационных потерь и водной эрозии почвы на орошаемом поле.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной дождевальной машине, включающей водопроводящий трубопровод на опорных тележках, коромысловые дождевальные аппараты, механизм подключения машины к гидранту напорной оросительной сети трубопроводов, механизм привода перемещения машины по полю, механизм синхронизации вращения дождевальных аппаратов, фиксаторы дождевальных аппаратов и механизм возврата фиксаторов дождевальных аппаратов в нейтральное положение, согласно изобретению механизм синхронизации вращения дождевальных аппаратов содержит гидравлический цилиндр с поршнем, приводимым от давления воды в водопроводящем трубопроводе через золотник, связанный с таймером, тягу, один конец которой соединен со штоком поршня, а другой конец связан с механизмом возврата фиксаторов дождевальных аппаратов в нейтральное положение, причем фиксаторы выполнены в виде двуплечих рычагов, размещенных на осях вращения и расположенных на стояках дождевальных аппаратов, при этом нижние концы рычагов закреплены на тяге, а верхние концы предназначены для периодического приведения в исходное синхронное положение дождевальных аппаратов, которые откалиброваны на равную скорость вращения в рабочем интервале напора в водопроводящем трубопроводе; механизм возврата фиксаторов в нейтральное положение выполнен в виде груза постоянной массы или пружины растяжения, связанных с тягой механизма синхронизации вращения дождевальных аппаратов.

За счет того что дождевальная машина снабжена системой начальной синхронизации и последующей в процессе полива периодической корректировки синхронизации вращения дождевальных аппаратов, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена многоопорная дождевальная машина, общий вид.

На фиг.2 - механизм синхронизации вращения дождевальных аппаратов, общий вид.

На фиг.3 - принципиальная схема механизма синхронизации вращения дождевальных аппаратов.

На фиг. 4 - схема полива поля дождевальной машиной с серийными дождевальными аппаратами.

На фиг.5 - схема полива поля дождевальной машиной с синхронизированными дождевальными аппаратами.

Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения, заключаются в следующем.

Многоопорная дождевальная машина состоит из водопроводящего трубопровода 1 на опорных тележках 2, коромысловых дождевальных аппаратов 3, расположенных на стояках или отводах от водопроводящего трубопровода 1, механизма подключения 4 машины к гидранту 5 напорной оросительной сети трубопроводов 6, механизма привода перемещения машины по полю (не показан) и механизма синхронизации вращения дождевальных аппаратов. Данный механизм содержит гидравлический цилиндр 7 с поршнем 8, размещенный на водопроводящем трубопроводе 1 непосредственно за механизмом подключения 4 машины к гидранту 5. Полость цилиндра 7 через золотник 10 и подводящий патрубок 15 соединена с полостью водопроводящего трубопровода 1. Положения золотника "открыто" - заполнение цилиндра водой, "закрыто" - слив воды из полости цилиндра задается с помощью таймера 9 через равный интервал времени Δt или вручную в любой момент времени. Шток поршня 8 соединен с одним концом тяги 11, другой конец которой связан с механизмом возврата фиксаторов 12 дождевальных аппаратов в нейтральное положение, например, в виде груза постоянной массы 14 посредством гибкого элемента тяги через шкив 13 или в виде пружины растяжения (не показана). На каждом стояке дождевального аппарата на оси вращения установлен фиксатор 12, выполненный в виде двуплечего рычага. Нижний конец фиксатора закреплен на тяге 11, а верхний конец предназначен для кратковременной остановки вращения ствола дождевального аппарата 3. Коромысловые дождевальные аппараты 3 до установки на дождевальную машину откалиброваны на равную скорость вращения в рабочем интервале напора в водопроводящем трубопроводе 1 на специальном стенде (не показан).

Многоопорная дождевальная машина работает следующим образом. Машину с помощью механизма 4 подключают к гидранту 5 закрытой оросительной сети трубопроводов 6. Вода поступает в водопроводящий трубопровод 1 и далее через дождевальные аппараты 3 в виде искусственного дождя на поле. Включают таймер 9, который приводит золотник 10 в состояние "открыто". Под давлением воды поршень 8 перемещается вправо, выставляя через тягу 11 все фиксаторы 12 в верхнее положение, ограничивающее вращение дождевальных аппаратов. В результате этого стволы всех дождевальных аппаратов занимают одинаковое направление. После кратковременной фиксации дождевальных аппаратов 3 (не более 10-15 секунд) таймер 9 переводит золотник 10 в состояние "закрыто". Происходит слив воды из полости цилиндра 7, и поршень 8 с тягой 11 смещаются под действием груза 14 в исходное левое положение, а фиксаторы одновременно освобождают стволы дождевальных аппаратов для дальнейшего синхронного вращения.

Через интервал времени Δt, величина которого зависит от конструктивного решения применяемых дождевальных аппаратов 3, уклона поля, напора на входе в машину и определяется индивидуально для каждого поля, происходит частичная рассинхронизация вращения дождевальных аппаратов. Таймер 9, запрограммированный на интервал времени Δt, снова обеспечивает выполнение описанного ранее цикла операций по восстановлению синхронного режима вращения дождевальных аппаратов. Рекомендуется корректировать синхронность вращения дождевальных аппаратов не чаще 1 раза за час полива.

Имитационное моделирование полива серийной дождевальной машиной ДКШ-64 "Волжанка" при исходном положении стволов дождевальных аппаратов в соответствии со значениями случайных чисел, выраженных в градусах, показало, что суммарная площадь пересечений факелов дождя составляет 1245 м² или 17,3% от общей площади полива машиной на одной позиции (7200 м²). Предлагаемое техническое решение исключает этот недостаток и обеспечивает выпадение искусственного дождя через равные промежутки времени для любой точки поля, равноудаленной от каждого дождевального аппарата и, следовательно, более высокое качество полива. Отказ системы синхронизации (обрыв тяги, выход из строя таймера и т. д.) не приводит к отказу всей дождевальной машины, а переводит ее в режим обычного дождевания с несинхронным вращением дождевальных аппаратов.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в сельском хозяйстве и, в частности, в многоопорных дождевальных машинах;
для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных от даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Изобретение используется в сельском хозяйстве, в частности в многоопорных дождевальных машинах. Многоопорная дождевальная машина включает водопроводящий трубопровод на опорных тележках, коромысловые дождевальные аппараты, механизм подключения машины к гидранту напорной оросительной сети трубопроводов, механизм привода перемещения машины по полю, механизм синхронизации вращения дождевальных аппаратов, фиксаторы дождевальных аппаратов и механизм возврата фиксаторов дождевальных аппаратов в нейтральное положение. Механизм синхронизации вращения дождевальных аппаратов содержит гидравлический цилиндр с поршнем, приводимым от давления воды в водопроводящем трубопроводе через золотник и тягу. Золотник связан с таймером. Один конец тяги соединен со штоком поршня, а другой конец связан с механизмом возврата фиксаторов дождевальных аппаратов в нейтральное положение. Фиксаторы выполнены в виде двуплечих рычагов, размещенных на осях вращения. Они расположены на стояках дождевальных аппаратов. Нижний конец фиксаторов закреплен на тяге, а верхний конец периодически приводит в исходное синхронное положение дождевальные аппараты. До установки на машину дождевальные аппараты должны быть откалиброваны на равную скорость вращения в рабочем интервале напора в водопроводящем трубопроводе. Повышается качество полива, снижаются инфильтрационные потери и водная эрозия почвы на орошаемом поле. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Многоопорная дождевальная машина, включающая водопроводящий трубопровод на опорных тележках, коромысловые дождевальные аппараты, механизм подключения машины к гидранту напорной оросительной сети трубопроводов, механизм привода перемещения машины по полю, механизм синхронизации вращения дождевальных аппаратов, фиксаторы дождевальных аппаратов и механизм возврата фиксаторов дождевальных аппаратов в нейтральное положение, отличающаяся тем, что механизм синхронизации вращения дождевальных аппаратов содержит гидравлический цилиндр с поршнем, приводимым от давления воды в водопроводящем трубопроводе через золотник, связанный с таймером, тягу, один конец которой соединен со штоком поршня, а другой конец связан с механизмом возврата фиксаторов дождевальных аппаратов в нейтральное положение, причем фиксаторы выполнены в виде двуплечих рычагов, размещенных на осях вращения и расположенных на стояках дождевальных аппаратов, при этом нижние концы рычагов закреплены на тяге, а верхние концы предназначены для периодического приведения в исходное синхронное положение дождевальных аппаратов. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый коромысловый дождевальный аппарат откалиброван на равную скорость вращения в рабочем интервале напора в водопроводящем трубопроводе. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что механизм возврата фиксаторов в нейтральное положение выполнен в виде груза постоянной массы, связанного посредством гибкого элемента тяги через шкив с тягой механизма синхронизации вращения дождевальных аппаратов. 4. Машина по п.3, отличающаяся тем, что механизм возврата фиксаторов в нейтральное положение выполнен в виде пружины растяжения, один конец которой связан с тягой механизма синхронизации вращения дождевальных аппаратов, а другой конец закреплен на кронштейне, установленном на водопроводящем трубопроводе.