АГРОМОСТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ АГРОУГОДИЙ Российский патент 2004 года по МПК A01B49/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, и в частности к мостовому растениеводству.

Близким по назначению является самоходный разбрасыватель минеральных удобрений [1] с устройством дифференцированного внесения их в почву по электронной почвенной карте с использованием наземной радионавигационной системы, бортового компьютера, радарного измерителя скорости и автоматического оборудования для дозирования, смешивания и разбрасывания удобрительных смесей на участки поля в соответствии с типами и состоянием их почв. Однако стоимость этой полевой операции с такой машиной на 35 тысяч долларов выше, чем традиционной техникой. К тому же разбрасывание удобрений шириной захвата до 36 метров не является благоприятным в экологическом и экономическом отношениях, а переуплотнение почвы ходовыми органами разбрасывателя приводит к ухудшению ее агрофизических и технологических качеств, снижению плодородия, повышению энергозатрат на механическую обработку.

Между тем известны агромосты, полностью исключающие переуплотнение почвы в растительных зонах агроугодий, обеспечивая сохранность ее естественного состояния и оптимальные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур.

Известен агромост [2], движущийся по уплотненным грунтовым колеям и выполняющий избирательный полив участков агроугодья по управляющим сигналам от тепловых датчиков, контролирующих состояние участков почвы.

Наиболее близким по техническому существу к заявляемому устройству является агромост [3], выбранный в качестве прототипа, содержащий ферму на ходовых тележках, подвижные вдоль фермы платформы с закрепленными на них сельхозорудиями, вспомогательное энергетическое и технологическое оборудование, кабину управления движением агромоста по колеям с визирным устройством.

Указанные агромосты не рассчитаны для координатной обработки агроугодий, так как не оснащены необходимыми устройствами управления, в том числе и агромост [2], специализированный только для избирательного орошения.

Задачей изобретения является удешевление и упрощение аппаратурных средств формирования и выдачи управляющих сигналов при координатной обработке агроугодий с адресно/дозированным воздействием рабочих органов на почву и растения в соответствии с фазами вегетации возделываемых культур и исключением переуплотнения почвы в растительных зонах агроугодий.

Поставленная задача достигается тем, что агромост, содержащий ферму на ходовых тележках, подвижные вдоль фермы платформы с закрепленными на них сельхозмашинами, вспомогательное энергетическое и технологическое оборудование, кабину управления движением агромоста по колеям с визирным устройством, согласно изобретению снабжен устройством управления координатной обработкой агроугодий, выполненным в виде прибора, содержащего пакет рельефно-контурных карт агроугодья и блок считывающих головок для сканирования карт. Считывающие головки оснащены подпружиненными шариками и снабжены контактными пластинами, взаимодействующими с контактами пластин, подпружинивающих шарики, причем механизм перемещения шариков в вертикальной плоскости выполнен в виде резьбо-шестеренчатого механизма, связанного с катком ходовой тележки, а их перемещение в горизонтальной плоскости выполнено путем горизонтального перемещения всего пакета карт через зубчатую рейку, электромагнитные реле и электро-контактный механизм, связанный с опорной тарелкой одного из домкратов. В крышку крайней считывающей головки вмонтирован указатель местонахождения агромоста на агроугодье, состоящий из малогабаритного источника света (например, светодиода).

Сравнение заявляемого устройства с прототипом показывает, что новым является наличие на агромосту устройства управления координатной обработкой агроугодья в виде прибора, содержащего пакет рельефно-контурных карт агроугодья и блок считывающих головок, сканирующих поверхности карт с помощью подпружиненных шариков, причем головки снабжены контактными пластинами, взаимодействующими с контактами пластин, подпружинивающих шарики, перемещаемые по оси Y резьбошестеренчатым механизмом, связанным с катком ходовой тележки агромоста, а по оси Х - перемещением всего пакета карт через зубчатую рейку, электромагнитные реле и электроконтактный механизм, взаимодействующий с опорной тарелкой одного из домкратов агромоста. Кроме того, прибор снабжен указателем местонахождения агромоста на агроугодье, создаваемым светодиодом, вставленным в крышку крайней считывающей головки.

Таким образом, предлагаемое устройство отвечает требованию критерия изобретения “новизна”.

Устройство соответствует критерию “изобретательский уровень”, так как достигнут результат, удовлетворяющий существующие потребности, а именно: удешевление и упрощение аппаратурных средств формирования и выдачи управляющих сигналов для координатной обработки агроугодий с адресно-дозированным воздействием рабочих органов сельхозмашин на почву и возделываемые культуры и исключением переуплотнения почвы в растительных зонах агроугодий.

Изобретение является “промышленно применимым”, так как может быть использовано во всех машинных, предпочтительно мостовых, технологиях возделывания и уборки урожаев любых сельскохозяйственных культур, обеспечив ослабление нагрузки на окружающую среду, повышение урожайности культур и экономию затрат на их выращивание.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

На фиг.1 представлена схема агромоста в плане (окружностями обозначены круги разворота ходовых тележек, например, гусеничных); на фиг.2 - агромост в разрезе по А-А; на фиг.3 - то же, ходовые тележки развернуты на 90° для перехода на соседние колеи; на фиг.4 схема прибора, вырабатывающего сигналы управления, фронтальный вид; на фиг.5 - то же, схема прибора в разрезе по Б-Б; на фиг.6 - то же, схема прибора в разрезе по В-В (внизу показана связь прибора со ступицей катка ходовой тележки); на фиг.7 - внешний вид лицевой панели прибора, закрепленного, например, на стекле кабины; на фиг.8 - вид части прибора по В-В; на фиг.9 - пример выполнения одной из рельефно-контурных карт; на фиг.10 - схема считывающих контактно сканирующих головок прибора, вид в горизонтальном разрезе; на фиг.11 - то же, в другой проекции, в вертикальном разрезе; на фиг.12 электроконтактный механизм, взаимодействующий с опорной тарелкой одного из домкратов агромоста; на фиг.13 - узел перемещения пакета рельефно-контурных карт по оси Х с помощью реле и зубчатой рейки; на фиг 14 - то же, в другой проекции.

Предлагаемое устройство может быть использовано на агромосту с сельхозмашинами, оснащенными электрическими или иными приводами рабочих органов, для всех видов обработки почвы, посева, внесения удобрений и химических средств защиты растений, а также для уборки урожаев любых выращиваемых культур. Для пояснения работы устройства предложено описание изобретения на примере сельхозмашины для внесения удобрений.

Агромост для обработки агроугодий, содержащий ферму 1 с концевыми балками, опирающимися на ходовые тележки 2, подвижные вдоль фермы платформы 3 с закрепленными на них сельхозмашинами 4, имеет прибор 5 для выработки сигналов управления электроприводами рабочих органов сельхозмашин, например, разбрасывающих оптимальные смеси удобрений на участки агроугодья, различающиеся типом и агрохимическим составом почв, при этом прибор имеет выполненные на плоских, например, стеклянных, пластинах 6 рельефно-контурные карты агроугодья и блок считывающих головок 7, сканирующих карты по осям Х и Y с помощью подпружиненных пружинами 8 шариков 9, причем головки имеют контактные пластины 10, взаимодействующие с контактами пружин 8, при этом механизм перемещения шариков по оси Y рельефно-контурных карт состоит из резьбошестеренчатого механизма, выполненного в виде стержней 11, фиксированных винтами 12 на движущейся в пазах 13 колодке 14, перемещаемой стержнем 15 через резьбу в гайке 16, причем верхний конец стержня 15 закреплен в подшипнике 17, а нижний - через муфту 18, шестерни 19, 20 и штеккерный разъем, состоящий из квадратного гнезда и состыкованным с ним квадратного стержня 21 из жесткой резины, соединен с торцем ступицы 22 катка одной из ходовых тележек агромоста. Перемещение сканирующих шариков 9 по оси Х рельефно-контурных карт, вставленных в пазы внутреннего жесткого короба 23, верхняя и нижняя стенки которого имеют щели для продвижения короба сквозь ряд стержней 11, происходит по мелким шарикам 24, находящимся в направляющих, выполненных в жестком коробе 23 и внешнем жестком охватывающем коробе 25, с помощью зубчатой рейки 26, перемещаемой двумя электромагнитными реле 27, 28 и фиксируемой в различных положениях подпружиненным штоком 29. Привод электромагнитных реле в действие выполнен от электроконтактного механизма, находящегося в корпусе 30, состоящего из подпружиненной пружиной 31 штока 32, упирающегося в опорную тарелку домкрата, пружины 33, штока 34, втулки 35 в корпусе 30 с пружиной 36. Нижний конец пружины 36 скреплен с вилкой 37, имеющей зуб 38, который при возвратно-поступательном движении вилки 37 поворачивает на 90° квадрат 39 вместе с закрепленным на нем контактом 40, который, взаимодействуя с контактами 41, 42 через ручной переключатель 43, подает сигнал в реле 27 или 28. Штоки реле 27, 28 снабжены подпружиненными собачками 44, 45, которые в зависимости от направления перемещения рейки могут приподниматься ключами 46, 47.

Корпуса головок 7 закреплены на стержнях 11 винтами 48. Контактные пружины запрессованы в изоляторы 49, которые закреплены в корпусах головок, имеющих вставляющиеся в пазы крышки 50, скользящие своими выпуклостями по обратной стороне плоских рельефно-контурных карт. Рабочие стороны пластин 6 имеют наклейки 54 из “толстого” материала, либо более тонкие наклейки 55 из того же материала. Форма и толщина наклеек формируют содержание каждой рельефно-контурной карты. Толщина наклеиваемого материала может быть, например, 1 или 0,5 мм. Края наклеек, особенно толстых, срезают наискосок для облегчения восхождения на них шариков.

При изготовлении карт используются материалы аэрофотоснимков, данные анализа почвенных проб, расселения сорняков, болезней, вредителей и пр., получаемые агрономом непосредственно на агроугодье или другими известными методами. Карты, предварительно созданные в нужном масштабе на бумаге, сам агроном или лаборанты переносят на пластину, используя для наклеек гибкий материал, одна сторона которого должна обладать хорошей адгезией. К примеру, рельефно-контурная карта 6 агроугодья по содержанию в почве азота может иметь оконтуренные пятна (см. фиг.9): "а" - чистое стекло, обозначающее участок почвы с содержанием азота, соответствующим требуемой норме, "б" - участок с меньшей нормой азота, чем требуется, "в" - с вдвое меньшей нормой и т.д. Вторая карта этого же агроугодья может отражать различия участков по содержанию в почве фосфора, третья - различия по содержанию калия и т.д. Для внесения химических средств защиты растений создаются карты агроугодья с участками, различающимися степенью зараженности сорняками, болезнями или вредителями. Так же создаются карты почв разной структуры, твердости, влажности и пр., пестроты урожайности культуры на различных участках агроугодья и т.п.

Провода 56 от пластин 8, 10 и светодиода 52 выведены на вершины стержней 11 через каналы в стержнях 11. Жесткие коробы 23. 25 заключены в общий легкий корпус 57 с окном 58, в котором виден перемещающийся пакет рельефно-координатных карт, дверцей 59 для замены карт и дверцей 60 для доступа к реле 27, 28.

Агромост может быть оборудован двумя кабинами, установленными на концах одной из концевых балок, опирающихся на ходовые тележки 2. В кабинах могут быть размещены дублирующие пульты управления и визирные устройства для вождения агромоста по колеям 53 агроугодья, состоящие из лазеров 67, 68 малой мощности, создающих световое пятно 69 на поверхности рабочей колеи 53 перед движущимся агромостом. Для координатной обработки агроугодья на агромосту установлен указатель его местонахождения на агроугодье в виде светового пятна 52а на рельефно-контурной карте, изображенной на экране прибора 5, создаваемого малогабаритным сигнальным источником света 52 (например, светодиодом), вставленным в ближайшую к наблюдателю крышку 51 крайней считывающей головки 7 прибора.

Агромост может иметь домкраты 61, поворотные круги 62 для разворота ходовых тележек на 90° в противоположные стороны с помощью шестеренно-цепного механизма, приводимого в действие моторредуктором 63. Для запаса наиболее расходуемых удобрений на рабочих платформах устанавливают бункеры 64, снабженные затворами 65 и жесткими шлангами 66 большого диаметра.

При координатной обработке агроугодий агромост работает следующим образом.

На ферме 1 агромоста с помощью захватных штанг 71 закрепляют сельхозмашины 4, например, для разбрасывания удобрений, в ангаре или непосредственно в поле после их доставки. К каждой сельхозмашине через соответствующие разъемы подсоединяют электропровода, гидро- и/или пневмошланги питания и управления, проверяют прохождение сигналов от прибора 5 к исполнительным органам, надежность их работы. Выехав на агроугодье, убеждаются в правильности функционирования рабочих органов, после чего оператор с включенными в работу сельхозмашинами ведет агромост от исходной позиции к противоположному краю растительной зоны агроугодья. Перевод агромоста, например, с двумя кабинами, на соседнюю растительную зону оператор выполняет в следующей последовательности: отключает рабочие органы, приподнимает с помощью домкратов 61 ферму 1 агромоста, разворачивает ходовые тележки на 90°, переезжает по вспомогательной колее 70 до смежной рабочей колеи 53, возвращает ходовые тележки в прежнее положение, опускает ферму, переходит в противоположную кабину и, используя дублирующее управление, ведет агромост на соседней растительной зоне по смежной колее в обратную сторону. При этом оператор следит за тем, чтобы лазерное пятно 69 находилось на колее перед кабиной на удалении, достаточном для обеспечения правильности движения ходовых тележек по колеям. Видя на переднем стекле прибора 5 рельефно-контурную карту 6 агроугодья и местонахождение на ней светящейся точки 52а, оператор точно ориентируется в обстановке.

При неполной автоматизации рабочих органов их работу отслеживает помощник оператора, подавая сигналы при отказах или, например, опустошении бункеров. Их пополняют из запасов в бункерах 64 через затворы 65 и шланги 66 или из подвозимых емкостей.

Работа прибора 5 для выработки сигналов управления осуществляется следующим образом.

При движении агромоста в одну сторону агроугодья головки 7 перемещаются по оси Y, например, вверх, а при движении в обратную сторону - вниз, ведомые резьбой штанги 15. При этом крышки 50 скользят по стеклу, а шарики 9 сканируют рельефы контурных карт 6 по оси Y. Винты 12 надежно фиксируют стержни 11 в колодке 14, но с небольшим люфтом в горизонтальной плоскости, обеспечивающим свободу перемещения головок 7 в зазоре между контурными картами с равновеликой опорой на шарики 9 и на выпуклости крышек 50.

Когда агромост останавливается на краю агроугодья и развертывает ходовые тележки на 90°, резиновый стержень 21 выходит из гнезда и связь между шестерней 20 и ступицей 22 катка прерывается. Эта связь восстанавливается, когда агромост, развернув ходовые тележки, двинется в обратную сторону, и головки 7, ранее перемещавшиеся по оси Y, например, вверх, станут перемещаться вниз (и наоборот).

Смещение по оси Х короба 23. а с ним и светового пятна 52а на экране прибора 5, происходит при переходе агромоста на соседнюю колею 53. Когда домкрат 61 с закрепленным на нем корпусом 30 опускает опорную тарелку для разворота ходовой тележки на 90°, под действием пружины 31 опустится шток 32, а также вилка 37 с кулачком 38. При подъеме опорной тарелки после разворота ходовых тележек на 90° кулачок 38, поднявшись, развернет на 90° квадратное тело 39 вместе с контактом 40, замкнув его с контактом 42. В зависимости от положения переключателя 43 сработает соленоид 27, зубчатая рейка 26 переместится на один зуб, и световое пятно 52а сместится по экрану прибора на “соседнюю колею”. При возвратном развороте ходовых тележек контакт 40 снова повернется, но без срабатывания соленоида 27, поскольку питающих контактов всего два. Следующее смещение пятна 52а произойдет лишь на противоположном краю агроугодья при переходе агромоста на новую колею 53.

Когда шарик 9 сканирующей головки 7 скользит по чистой поверхности рельефно-контурной карты 6, все контактные пружины 8, 10 разомкнуты. При наезде шарика 9 на тонкую наклейку 55 карты 6 контакт пластины 8 смыкается с контактом смежной пластины 10, подается напряжение к электроприводу дозатора, например, в виде заслонки в одном из бункеров сельхозмашины с каким-либо компонентом удобрительной смеси, которая приоткроет подачу некоторого количества (дозы) компонента на почву через транспортер и разбрасыватель. При наезде шарика 9 на сдвоенные наклейки 55 замкнется контакт еще одной пластины 10, и дозатор обеспечит внесение на почву удвоенной дозы компонента и т.д.

Каждая считывающая головка 7 сканирует свою рельефно-контурную карту, и если карт и головок, например, по восемь, то их использование обеспечит регулирование одновременного независимого поступления на почву восьми компонентов в требуемых дозах. Таким образом, каждый элементарный участок агроугодья может получать необходимое количество оптимальной смеси питательных веществ без дефицита и избытка.

Аналогичный результат достигается использованием агромоста с предлагаемым устройством при внесении гербицидов, фунгицидов и инсектицидов необходимых видов и доз. При обработке почвы устройство отследит изменения ее типов, структуры, твердости, влажности, толщины пахотного слоя и пр. на каждом участке агроугодья, чем обеспечит повышение качества пашни и снижение энергозатрат. На посевной операции устройство обеспечит высев с оптимальными нормами, глубиной и распределением в рядках в зависимости от предпосевного состояния почвы и запасов питательных веществ в ней. Использование агромоста с этим устройством на уборке урожая любой культуры позволит выполнять уборочную операцию с учетом распределения урожайности по разным местам агроугодья и состояния в них растений, обеспечив снижение потерь и повышение качества убираемой продукции.

Положительный эффект изобретения заключается в следующем. Размещенное на агромосту устройство управления координатной обработкой агроугодья существенно дешевле и проще других известных устройств подобного назначения, так как не содержит дорогостоящей и требующей высококвалифицированного обслуживания электронной аппаратуры, и вместе с тем обеспечивает при выполнении технологических процессов растениеводства адресно-дозированное воздействие рабочих органов сельхозмашин на почву и растения в соответствии с фазами вегетации возделываемых культур, способствуя ослаблению нагрузки на окружающую среду, повышению урожайности культур и экономии затрат на их выращивание.

Источники информации

1. Патент США № 4630773, НКИ 239/1, 11, 155.., 1986.

2. Авт. св. СССР № 1637711, МПК А 01 G 25/09, 1991.

3. Патент РФ № 2174293, МПК А 01 В 49/00, 2001.

Агромост содержит ферму на ходовых тележках, подвижные вдоль фермы платформы с закрепленными на них сельхозмашинами, вспомогательное и технологическое оборудование, кабину управления движением агромоста по колеям с визирным устройством. Он имеет устройство управления координатной обработкой агроугодья, выполненное в виде прибора, содержащего пакет рельефно-контурных карт агроугодья и блок считывающих головок для сканирования карт. Считывающие головки оснащены подпружиненными шариками и снабжены контактными пластинами, взаимодействующими с контактами пластин, подпружинивающих шарики. Механизм перемещения шариков в вертикальной плоскости выполнен в виде резьбошестеренчатого механизма, связанного с катком ходовой тележки, а для их перемещения в горизонтальной плоскости по рельефно-контурным картам имеются зубчатая рейка, электромагнитные реле и электроконтактный механизм, связанный с опорной тарелкой одного из домкратов. Удешевляются и упрощаются средства формирования и выдачи управляющих сигналов. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Агромост для обработки агроугодий, содержащий ферму на ходовых тележках, подвижные вдоль фермы платформы с закрепленными на них сельхозмашинами, вспомогательное энергетическое и технологическое оборудование, кабину управления движением агромоста по колеям с визирным устройством, отличающийся тем, что он снабжен устройством управления координатной обработкой агроугодья, выполненным в виде прибора, содержащего пакет рельефно-контурных карт агроугодья и блок считывающих головок для сканирования карт, при этом считывающие головки оснащены подпружиненными шариками и снабжены контактными пластинами, взаимодействующими с контактами пластин, подпружинивающих шарики, причем механизм перемещения шариков в вертикальной плоскости выполнен в виде резьбошестеренчатого механизма, связанного с катком ходовой тележки, а для их перемещения в горизонтальной плоскости по рельефно-контурным картам имеются зубчатая рейка, электромагнитные реле и электроконтактный механизм, связанный с опорной тарелкой одного из домкратов.2. Агромост по п.1, отличающийся тем, что в крышку крайней считывающей головки вмонтирован указатель местонахождения агромоста на агроугодьи, состоящий из малогабаритного источника света (например, светодиода).