СИСТЕМА КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК A01G25/02 

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к капельному орошению, и может быть использовано для орошения овощных культур, ягодников, карликовых и кустарниковых насаждений плодово-ягодного назначения, в теплицах, лесных питомниках, цветоводческих хозяйствах и др. местах использования.

Известна система капельного орошения, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтр с манометрами, оросительную сеть и капельницы, в которой с большим диапазоном поливных норм группа капельниц гидравлически связана посредством соединительных трубок и водовыпуском, каждый из которых установлен вдоль поливного трубопровода оросительной сети, при этом водовыпуск имеет снабженный возможностью поворота вокруг оси симметрии смещения вдоль нее гидрозолотник со штоком управления, размещенный в полости корпуса посредством гильзы, и в ее полости между донной частью корпуса и торцевой частью гидрозотника размещен упругий элемент на штоке управления, его свободный конец снабжен эксцентриком и рычагом управления, снабженная ниппелем крышка корпуса питающим трубопроводом соединена с поливным трубопроводом, на упомянутом корпусе ярусно и с угловым смещением размещены ниппели, осевые каналы которых совмещены с радиально ориентированными каналами гильзы и золотника, названный гидрозолотник с выполненными в нем ярусными радиально ориентированными каналами связан посредством осевого и параллельно ему выполненными каналами с приемной полостью гидрозолотника (RU 2219760 А, 27.12.2003).

К недостаткам представленной системы капельного орошения применительно к решаемой проблеме относится то, что в указанной системе невозможно изменить микроклимат в приземном слое воздуха при возделывании сельскохозяйственных культур, вести некорневую подкормку растений макро- и микроэлементами, борьбу с сельскохозяйственными вредителями и болезнями, превалирующими в системах капельного орошения и неподдающимися уничтожению из-за стационарности всей системы и ее длительного срока обслуживания.

Известна также система капельного орошения, включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтры и оросительную сеть с капельницами, в котором капельницы с широким диапазоном норм расхода поливной воды гидравлически связаны в группы по девять капельниц в каждой, соединенных единым переключателем, причем в каждой группе сформировано шесть подгрупп по четыре капельницы в каждой с равным суммарным расходом воды (RU 2231951 А, 10.07.2004).

К недостаткам описанной системы капельного орошения относятся ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким аналогом данного объекта является система капельного орошения, включающая водоисточник, насосную станцию с фильтрами и оросительную сеть в виде поливных трубопроводов с капельницами и насадками для распыла растворенных в воде химикатов и удобрений (SU 1158110 А, 30.05.1985).

В известной системе орошения не обеспечиваются комфортные условия роста растений, что мешает получить гарантированный урожай при капельном орошении.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - создание фито- и микроклимата при капельном орошении и борьба с болезнями и вредителями возделываемых сельскохозяйственных растений.

Технический результат - повышение урожайности и устойчивости растений к болезням.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной системе капельного орошения, включающей водоисточник, насосную станцию с фильтрами и оросительную сеть в виде поливных трубопроводов с капельницами, причем по крайней мере один поливной трубопровод с капельницами снабжен насадками для мелкодисперсного распыла растворенных в воде макро- и микроэлементов, гербицидов, фунгицидов и кислот, согласно изобретению насадки размещены на телескопических штангах с возможностью изменения положения по высоте на уровнем почвы, при этом каждая насадка с поливным трубопроводом соединена посредством рукава и тройника и имеет диффузор, выполненный единой деталью с корпусом, мембрану из упругоэластичного материала, регулировочный винт с иглой на конце и гайку с ребром жесткости, соединенную с корпусом, при этом мембрана смонтирована на игле регулировочного винта с возможностью сопряжения с конической полостью диффузора.

Шаг размещения насадок на поливном трубопроводе в 3÷4 раза больше предельного радиуса распыла воды насадкой.

Угол раствора конической полости диффузора может быть выполнен меньше 90°.

Угол раствора конической полости диффузора может быть выполнен больше 90°, но меньше 180°.

Диаметр мембраны в 1,05÷1,15 раз больше диаметра диффузора.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена в аксонометрическом изображении система капельного орошения.

На фиг.2 - размещение насадки на телескопической штанге для мелкодисперсного распыла растворенных в воде средств защиты растений при обработке высокостебельных культур, в т.ч. и растений, возделываемых на шпалере.

На фиг.3 показано размещение насадки для мелкодисперсного распыла растворенных в воде микроэлементов и удобрений при обработке ягодных, овощных и др. культур.

На фиг.4 изображено на виде в плане положение гибких поливных трубопроводов с капельницами и насадок на гибких поливных трубопроводах с телескопическими штангами для мелкодисперсного распыла фунгицидов, гербицидов при возделывании овощных культур.

На фиг.5 представлен диаметральный разрез насадки для мелкодисперсного распыла растворенных в воде фунгицидов с углом раствора λ2 диффузора больше 90°, но меньше 180° в рабочем положении мембраны.

На фиг.6 изображено диаметральное сечение насадки для мелкодисперсного распыла воды в виде тумана для изменения микроклимата с углом раствора λ1 диффузора меньше 90° (мембрана перед приведением в рабочее состояние).

На фиг.7 графиками показана производительность капельниц моделей Гидролайт 16/8/0,52(а) и Гидролайт 16/8/0,85(б) в заявленной системе капельного орошения.

На фиг.8 графиками изображена производительность капельниц моделей АКВА ПС с триггерами в полости гибких поливных трубопроводов с компенсацией потери давления воды по длине трубопровода при установке трубопроводов с расходом воды через каждый водовыпуск 1,35; 1,75; 2,35 и 3,75 л/ч.

На фиг.9 графиками изображена производительность капельниц моделей АКВА ГОЛ в полости гибких поливных трубопроводов без компенсации потери давления воды по длине трубопроводов при установке трубопроводов с расходом воды через каждый водовыпуск 1,1; 1,8; 2,2 и 4,1 л/ч.

На фиг.10 графиками изображена характеристика насадки для мелкодисперсного распыла воды с углом раствора λ2 конической полости диффузора больше 90° при увеличении давления, изменения диаметра капель, дальности полета струй и расхода воды.

Сведения, подтверждающие возможность реализации данного изобретения, заключаются в следующем.

Система капельного орошения включает водоисточник 1, насосную станцию 2, фильтры 3, 4 и 5, оросительную сеть 6 в виде распределительных трубопроводов 7, регуляторов давления 8, поливных трубопроводов 9 с капельницами 10 (см. фиг.1).

В качестве водоисточника 1 может служить или открытый водоем, или скважина с дебетом воды, достаточной для обслуживания всей системы капельного орошения.

Фильтр 3 выполнен в виде гидроциклона для удаления взвесей, растительного и минерального сора. Фильтр 4 выполнен песчано-гравийным для удаления иловатых примесей или глинистых включений из артезианских колодцев. Фильтр 5 выполнен сетчатым для удаления микроорганизмов и сора с размерами частичек менее 0,1 мм.

В напорную сеть после фильтра 3 гидравлически соединен гидроподкормщик 11 для приготовления маточного раствора из легкорастворимых минеральных удобрений и подачи в систему фильтра 4 для отделения шлама (не растворившийся в воде остаток).

По крайней мере хотя бы один поливной трубопровод 9 с капельницами 10 снабжен для мелкодисперсного распыла растворенных в воде макро- и микроэлементов минерального питания, гербицидов, фунгицидов и кислот насадками 12. Насадки 12 (см. фиг.2 и 3) размещены на телескопических штангах 13 с возможностью изменения положения насадок 12 по высоте над уровнем почвы. Каждая насадка 12 с поливным трубопроводом 9 соединена посредством рукава 14 и тройника 15. Рукав 14 закреплен на телескопической штанге 13 средствами крепления 16. При поливе короткостебельных сельскохозяйственных культур рукав 14 с насадкой 12 на поливном трубопроводе зафиксированы скобой 17 (см. фиг.3). Поливные трубопроводы 9 соединены с распределительным трубопроводом 7 ниппелями, вваренными в трубопровод 7 с шагом t (см. фиг.4). Величина шага t установлена из схемы размещения сельскохозяйственных культур на орошаемом поле (t=0,7; 1,1; 1,4 м и др.).

Шаг «а» распределения капельниц 10 по длине поливного трубопровода 9 установлен с учетом плотности растений на единицу орошаемой площади. Расстояние между водовыпусками капельниц 10 в поливном трубопроводе 9 - 0,1; 0,2; 0,3; 0,41; 0,61 м и др.

Шаг T1 размещения насадок 12 на поливном трубопроводе 9 в 3÷4 раза больше предельного радиуса распыла воды насадкой 12. Насадки 12 на поливном трубопроводе 9 размещены таким образом, чтобы зона перекрытия между смежными границами была минимальной (см. фиг.4).

Первые капельницы 10 на поливных трубопроводах смещены от распределительного трубопровода 7 на удаление «в». Насадками 12 увлажняется вся поверхность при создании микроклимата и санации почвы в верхнем слое при удалении патогенов. Каждая капельница 10 увлажняет зону, только занятую корневой системой растений, и при больших шагах посадки эти зоны увлажнения не смыкаются (см. фиг.4).

Каждая насадка 12 (см. фиг.5 и 6) имеет диффузор 18, мембрану 19, регулировочный винт 20 с иглой 21 на конце, гайку 22, ребро жесткости 23 и корпус 24. Корпус 24 и диффузор 18 выполнены единой деталью либо из стального трубопровода методом прокатки (развальцовки), либо из пластических масс. Регулировочный винт 20 из пластической массы на закругленном конце имеет армированную в нем иглу 21 с заострением на конце. Гайка 22 посредством ребра жесткости 23 сопряжена с тыльной конической поверхностью диффузора 18. Угол раствора λ2 конуса диффузора 18 для нанесения растворенных в воде микро- и макроэлементов для некорневой подкормки, фунгицидов для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, гербицидов для подавления сорной растительности выполнен больше 90°, но меньше 180° (см. фиг.5). Для создания микроклимата капли воды должны иметь тонкий распыл и должны оседать на листостебельную массу в виде тумана.

По этой причине угол раствора λ2 конуса диффузора 18 выполнен меньше 90°. Корпус 24, диффузор 18, ребро жесткости 23 и гайка 22 образуют неразъемный или сварной или литой узел. Мембрана 19 выполнена из упругоэластичного материала. Мембрана 19 имеет форму диска. В центре мембраны 19 выполнено отверстие под диаметр иглы 21. Диаметр мембраны 19 выполнен в 1,05÷1,15 раз больше диаметра большого основания конуса диффузора 18. Игла 21 исключает смещение мембраны 19 относительно диффузора 18. Закругленной вершиной винта 20 мембрана 19 сопряжена с корпусом 24 с возможностью смещения в полость диффузора 18.

В поджатом положении мембрана 19 в диффузоре 18 выполняет двойную функцию: в качестве редукционного клапана, работающего при давлении свыше 0,2 МПа; в качестве распылителя воды при пропускании жидкости между диффузором 18 и мембраной 19. Корпус 24 насадки 12 вдевают рукав 14 (см. фиг.6) и фиксируют хомутом 25.

Система капельного орошения работает следующим образом.

Воду для орошения насосной станцией 2 из открытого водоисточника 1 под давлением последовательно подают в фильтры 3, 4 и 5. Из воды удаляют растительный и минеральный сор и взвеси. Очищенная вода поступает в оросительную сеть 6 и через регуляторы давления 8 в распределительные трубопроводы 7, а через ниппели в нем - в поливные трубопроводы 9. При установлении рабочего давления до 0,1 МПа в работу вступают капельницы 10. На фиг.7 графиками показан расход воды в л/ч капельницами 10 моделей Гидролайт 16 мм÷8 мм завода «Аква вита» (Украина) моделей 16/8/0,52 (график б) и 16/8/0,85 (график а).

На фиг.8 представлена характеристика поливного трубопровода с водовыпусками с расходами поливной воды 3,75 л/ч (график а), 2,35 л/ч (график б), 1,75 л/ч (график в) и 1,35 л/ч (график г) с компенсацией потери давления воды по длине поливного трубопровода 9. На фиг.9 приведена характеристика расхода капельниц 10 в поливных трубопроводах 9 с некомпенсированными потерями давлений воды по длине трубопровода при расходах 4,1 л/ч (график а), 2,2 л/ч (график б), 1,8 л/ч (график в) и 1,1 л/ч (график г).

Тот или иной тип водовыпусков потребители приобретают с учетом рельефа местности и особенностей возделываемой культуры под системой капельного орошения.

При давлении до 0,2 МПа указанными капельницами в течение 4 часов выливается до 4 м³ на 0,01 га.

Для внекорневой и корневой подкормок сельскохозяйственных растений в емкость гидроподкормщика 11 засыпается (для ЖКУ заливается) расчетное количество удобрений. Создается в емкости гидроподкормщика 11 маточный раствор. Маточный раствор минеральных удобрений вводят в гравийно-песчаный фильтр 4. После очистки от шлама вместе с поливной водой растворенные удобрения через регулятор давления 8 поступают в распределительный и поливной трубопроводы 7 и 9. При давлении оросительной воды в поливных трубопроводах до 0,2 МПа удобрения в корневую систему растений вносятся только через капельницы 10.

Для внекорневой подкормки сельскохозяйственных растений регулятором давления 8 поднимают давление в сети 6 до 0,4÷0,6 МПа. В этом случае в работу вступают насадки 12. При повышении давления оросительной воды заостренным концом иглы 21 (см. фиг.5 и 6) поток воды направляется на мембрану 19. За счет создавшегося напора вода, преодолевая сопротивление мембраны 19 по поверхности диффузора 18, устремляется наружу. На выходе из диффузора 18 поток воды в виде тонкой конической поверхности выбрасывается с большой скоростью и, встретившись с воздухом, разбивается в виде мелкодисперсных водяных шариков. Микрокапельки воды с растворенными удобрениями оседают на листья и стебли растений. Одновременно с нанесением микро- и макроудобрений на растения снижается температура приземного воздуха и повышается влажность воздуха. Этим изменяется микроклимат окружающей среды и создаются комфортные условия для произрастания растений.

Защиту растений от болезней и сельскохозяйственных вредителей производят аналогичным образом, засыпав в емкость гидроподкормщика заданное количество препарата.

Таким образом, описанная система капельного орошения обеспечивает комфортные условия роста растений и получение гарантированного урожая при капельном орошении.

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к капельному орошению. Система капельного орошения включает водоисточник, насосную станцию, фильтры и оросительную сеть в виде поливных трубопроводов с капельницами. По крайней мере один поливной трубопровод с капельницами снабжен насадками для мелкодисперсного распыла растворенных в воде макро- и микроэлементов, гербицидов, фунгицидов и кислот. Насадки размещены на телескопических штангах с возможностью изменения положения по высоте над уровнем почвы. Каждая насадка с поливным трубопроводом соединена посредством рукава и тройника. Шаг размещения насадок на поливном трубопроводе в 3-4 раза больше предельного радиуса распыла воды насадкой. Каждая насадка имеет диффузор, выполненный единой деталью с корпусом, мембрану из упругоэластичного материала, регулировочный винт с иглой на конце и гайку с ребром жесткости. Ребро жесткости размещено на корпусе. Мембрана смонтирована на игле регулировочного винта с возможностью сопряжения с конической полостью диффузора. Система обеспечивает комфортные условия произрастания растений и получение гарантированного урожая при капельном орошении. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система капельного орошения, включающая водоисточник, насосную станцию с фильтрами и оросительную сеть в виде поливных трубопроводов с капельницами, причем по крайней мере один поливной трубопровод с капельницами снабжен насадками для мелкодисперсного распыла растворенных в воде макро- и микроэлементов, гербицидов, фунгицидов и кислот, отличающаяся тем, что насадки размещены на телескопических штангах с возможностью изменения положения по высоте над уровнем почвы, при этом каждая насадка с поливным трубопроводом соединена посредством рукава и тройника и имеет диффузор, выполненный единой деталью с корпусом, мембрану из упругоэластичного материала, регулировочный винт с иглой на конце и гайку с ребром жесткости, соединенную с корпусом, причем мембрана смонтирована на игле регулировочного винта с возможностью сопряжения с конической полостью диффузора.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что шаг размещения насадок на поливном трубопроводе в 3-4 раза больше предельного радиуса распыла воды насадкой.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что угол раствора конической полости диффузора выполнен меньше 90°.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что угол раствора конической полости диффузора выполнен больше 90°, но меньше 180°.5. Система по п.1, отличающаяся тем, что диаметр мембраны в 1,05-1,15 раз больше диаметра диффузора.