Способ Девяткина В.Д. тепловоздушного саморегулируемого круглогодового обогрева подпочвенного слоя полей при тепловой мелиорации земель Российский патент 2019 года по МПК E02B11/00 

Описание патента на изобретение RU2706489C1

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для тепловоздушной мелиорации подпочвенного слоя полей путем круглогодового обогрева их при помощи солнечного излучения и предназначено для полеводства.

Известна «Теплица траншейного типа», описанная в патенте RU 2127036 С1, состоящая из траншеи со светопрозрачным покрытием и полых стержней с перфорированной поверхностью.

Недостатком его является то, что ее сложно применить для полей.

Известно «Устройство для обогрева почвы», описанное в патенте RU 2651276 С1, состоящее из солнечного коллектора, системы теплообменников и системы циркуляции воздуха.

Недостатком устройства является затруднение его применения на поле.

Устройств, позволяющих использовать солнечное тепло для обогрева подпочвенного слоя полей до начала сельскохозяйственной вегетации не выявлено.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего обогревать теплым воздухом подпочвенный слой полей в зимний и ранневесенний период до начала климатического лета, а также летом.

Техническим результатом изобретения является новое свойство, а именно: возможность круглогодового тепловоздушного обогрева подпочвенного слоя полей.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи достигается тем, что на поле прокладывается кротовый дренаж причем, начало и конец кротовины располагается в борозде, стенка и отвал грунта которой располагается со стороны солнца, причем с одного конца кротовины в борозде установлен всасывающий патрубок с тепловоздушным температурным клапаном, накрытый светопроницаемым экраном, а с другого конца кротовины в борозде установлен накрытый светопроницаемым экраном вытяжной патрубок, соединенный с полостью кротовины, выход которого располагается над светопроницаемым экраном и снабжен дефлектором, причем вытяжной патрубок имеет на наклонном участке воздухопропускные отверстия и герметично соединяется с полостью кротового дренажа. Кротовины внутри выполнены в виде отверстия со спиральными продольными углублениями по стенке, которая укреплена связующим веществом, например цементом. Кротовый дренаж может располагаться выше уровня грунтовых вод или состоять из герметичных труб и располагаться в зоне стояния грунтовых вод. Над кротовым дренажем располагаются каналы распределяющие тепло по площади земель.

На фиг. 1 - изображена схема расположения устройства на поле; на фиг. 2 - изображена схема расположения устройства в вертикальной плоскости, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - изображена схема движения горячего воздуха при открытом всасывающем патрубке, сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - изображена схема расположения деталей при закрытом всасывающем патрубке; на фиг. 5 - изображена схема устройства выходного патрубка, сечение В-В на фиг. 1, на фиг. 6 - изображена схема распределения тепла в грунте, сечение Г-Г на фиг. 2, на фиг. 7 - изображена схема установки светопоглощающей полосы для нагрева воздуха при низком стоянии солнца.

Устройство состоит из кротовин 1 начало и конец которых располагается в борозде 2, одна стенка 3 и отвал грунта 4 которой располагается со стороны солнца, причем с одного конца кротовины 1 в борозде 2 установлен всасывающий патрубок 5 с тепловоздушным температурным клапаном 6, состоящим из упругой герметичной емкости 7 на которую опирается диск 8. В стенках кротовин 1 изготовлены спиральные продольные углубления 9, причем стенки и углубления укреплены связующим веществом, например цементом. С другого конца кротовины 1 в борозде 2 установлен вытяжной патрубок 10, соединенный герметично с полостью кротовины 1. Выход вытяжного патрубка 10 снабжен дефлектором 11, а в стенках патрубка 10 на наклонном участке изготовлены воздухопропускные отверстия 12. Весь всасывающий патрубок 5 и часть борозды 2 закрыты светопроницаемым экраном 13. У вытяжного патрубка 10 светопроницаемым экраном 13 закрыта нижняя часть с воздухопропускными отверстиями 12. Кротовины 1 могут располагаться выше уровня грунтовых вод, при расположении их в зоне стояния грунтовых вод стенки кротовин 1 изготавливаются из труб. Между поверхностью почвы и кротовинами 1 проводятся теплораспределительные каналы 14, проходящие поперек направления кротовин 1.

Устройство изготавливается следующим образом.

На поле бороздоделом или однолемешным плугом проводятся две глубокие борозды 2, причем одна стенка и отвал 4 грунта должны располагаться с южной стороны. Кротователем (описан на стр. 196, Б.С. Маслов, Е.П. Панов, А.И. Мурашко и др. «Мелиорация и водное хозяйство. 3. Осушение»: Справочник \ Под ред. Б.С. Маслова. - М.; Агропромиздат, 1985. - 447 с., ил.) со дна борозды 2 через поле проделывается кротовина 1 с выходом отверстия на дне другой борозды 2. На одном из выходов кротовины 1 (желательно южном и более низком по рельефу) в отверстие вставляется всасывающий патрубок 5 с установленным моментом открытия (например, +20 градусов). Над патрубком 5 расстилается светопроницаемый экран 13 (например, прозрачная полиэтиленовая пленка), края которого плотно прижимаются к почве. Для улавливания потока солнечного сияния при низком положении солнца над горизонтом, на дно борозды устанавливается полоса 15, возвышающаяся над поверхностью поля. На втором выходе кротовины 1 в отверстие герметично вставляют вытяжной патрубок 10, наклонная часть которого заглубляется в отвал 4 борозды 2 за гребень отвала 4, при этом воздухопропускные отверстия 12 на наклонной части должны быть открыты. Часть борозды 2 с наклонной частью вытяжного патрубка 10 закрывается светопроницаемым экраном 13, края которого плотно прижимаются к почве. Поперек направления кротовин 1 (можно прокладывать кротователем с рабочими органами более мелкого диаметра) над ними прокладываются безуклонные теплораспределительные каналы 14.

Устройство работает следующим образом.

По первому варианту расположения кротовин 1 над уровнем грунтовых вод. В солнечный день нагревается воздух под светопроницаемым экраном 13, благодаря увеличенной поверхности нагрева состоящей из стенки 3 борозды 2 и откоса извлеченного из борозды грунта 4, а также благодаря углу (около 45 градусов, при высоком стоянии солнца над горизонтом) наклона поверхности нагрева к солнечным лучам. При низком стоянии солнца (февраль, март) под светопроницаемый экран 13 устанавливают полосу 15 (изготовленную, например, из темного цвета пластмассовых досок) под большим углом наклона (от 45 до 90 и более градусов). Заданная температура нагрева воздуха у всасывающего патрубка 5, находящегося под светопроникающим экраном 13, рассчитывается и зависит от площади под светопроницаемым экраном 13, от диаметра отверстия и конфигурации его, длины и уклона кротовин 1, а также от существующей температуры грунта под почвой.

Нагретый воздух под светопроницаемым экраном 13 создает давление, входит в полость кротовины и движется по ней, отдавая тепло стенкам кротовины 1. Для ускорения движения воздуха в полости кротовины 1, у выхода в отверстие кротовины 1 герметично вставляется вытяжной патрубок 10, состоящий из наклонной и вертикальной трубы с дефлектором 11, при этом наклонная труба и часть борозды 2 накрывается светопроницаемым экраном 13 под которым нагревается воздух солнечными лучами и через воздухопропускные отверстия 12, расположенные на наклонном участке, попадает в трубу вытяжного патрубка 10 в которой ускоряясь выходит наружу, при этом создается эффект «водоструйного насоса». Ускорению движения нагретого воздуха по полости кротового дренажа способствует и дефлектор 11, а также спиральные продольные углубления 9, закручивающие в вихрь поток идущего по кротовине 1 теплого воздуха. Регулировать скорость движения нагретого воздуха в полости кротовины 1, а, следовательно, и теплообмен в грунте, можно закрывая или открывая воздухопропускные отверстия 12 или перекрывая трубу вытяжного патрубка 10.

Тепло над кротовиной 1 поднимается вверх по грунту и перехватывается теплораспределительными каналами 14 (образованные, например, кротователем с малым диаметром отверстий), воздух в которых нагревается и движется к выходу из каналов 14, обогревая большую площадь поля.

Косвенный контроль за работой устройства (за температурой и равномерностью обогрева поля), ведется путем замера температуры поверхностного слоя почвы, который может производиться вручную - инфракрасным пирометром или при помощи дрона (беспилотного летательного аппарата) с тепловизором и системой передачи сигналов, а при больших площадях наиболее перспективно использование системы ГЛОНАСС.

По второму варианту устройства при близком залегании грунтовых вод (торфяные почвы, болота), кротовины 1 располагаются поперек движения грунтовых вод и их изготавливают из герметичных водонепропускаемых гибких труб, концы которых также выходят в борозды 2. В этом случае зона обогрева поля значительно расширяется за счет дальнего переноса тепла грунтовой водой (более чем грунт теплоемкого материала), а места возделывания сельскохозяйственных растений располагаются над текущей теплой грунтовой водой (верховодкой).

Такое конструктивное решение позволяет сделать устройство простым, регулируемым и эффективно действующим.

Похожие патенты RU2706489C1

название год авторы номер документа
Солнечный обогрев подпочвенного слоя при высоком стоянии грунтовых вод Девяткина В.Д. 2019
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2716572C1
Управление круглогодовым накоплением солнечного тепла и холода в грунте под почвой полей и подачей тепла или холода в корнеобитаемую зону в период вегетации Девяткина В.Д. 2021
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2784674C1
Скворечник для дождевых червей Девяткина В.Д. 2018
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2679036C1
Устройство и способ посадки многомесячной рассады в стадии начала плодоношения для районов с коротким климатическим летом Девяткина В.Д. 2018
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2706476C1
Шарообразный воздушный температурный саморегулируемый клапан для обогрева грунта под почвой Девяткина В.Д. 2019
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2716976C1
Шиферный способ выращивания моркови Девяткина В.Д. и устройство для его осуществления 2020
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2733436C1
Способ весенней посадки растений под толстый теплоизоляционный слой не измельченной мульчи и устройство для его осуществления Девяткина В.Д. 2019
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2742126C1
Пенальный способ выращивания крупных корнеплодов, на примере моркови, по Девяткину В.Д. 2019
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2733654C1
ВЕНТЕРЬ ДЛЯ КРУГЛОГОДОВОГО ЛОВА ЖИВЦОВ ДЕВЯТКИНА В.Д. 2016
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2618095C1
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ЛУНОК В ПОЧВЕ ДЕВЯТКИНА В.Д. 2017
  • Девяткин Викторий Данилович
RU2642763C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 706 489 C1

Реферат патента 2019 года Способ Девяткина В.Д. тепловоздушного саморегулируемого круглогодового обогрева подпочвенного слоя полей при тепловой мелиорации земель

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам для тепловоздушной мелиорации подпочвенного слоя полей путем круглогодового обогрева их при помощи солнечного излучения, и предназначено для полеводства. Способ состоит в использовании кротового дренажа. Начало кротовин 1 располагают в одной борозде, а конец - в другой борозде. Стенки и отвал грунта борозд располагают со стороны солнца. С одного конца кротовины 1 в борозде устанавливают всасывающий патрубок с тепловоздушным температурным клапаном, накрытый светопроницаемым экраном, а с другого конца - накрытый светопроницаемым экраном вытяжной патрубок с имеющей воздухопропускные отверстия наклонной трубой и вертикальной трубой. Патрубок герметично соединяют с кротовиной 1, а его выход располагают над экраном и снабжают дефлектором. Способ позволит обеспечить круглогодовой тепловоздушный обогрев подпочвенного слоя полей, а также регулирование температуры подпочвенного слоя в зависимости от потребности в тепле растений, что увеличит урожайность с минимальными эксплуатационными затратами. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула изобретения RU 2 706 489 C1

1. Способ тепловоздушного обогрева подпочвенного слоя полей, состоящий в использовании кротового дренажа, отличающийся тем, что начало кротовин располагают в одной борозде, а конец - в другой борозде, стенки и отвал грунта борозд располагают со стороны солнца, причем с одного конца кротовины в борозде устанавливают всасывающий патрубок с тепловоздушным температурным клапаном, накрытый светопроницаемым экраном, а с другого конца - накрытый светопроницаемым экраном вытяжной патрубок с имеющей воздухопропускные отверстия наклонной трубой и вертикальной трубой, причем патрубок герметично соединяют с кротовиной, а его выход располагают над экраном и снабжают дефлектором.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полость кротовины выполняют в виде отверстия со спиральными продольными углублениями.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стенки кротового дренажа укрепляют связующим веществом, например цементом.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кротовый дренаж располагают выше уровня грунтовых вод и снабжают теплораспределительными каналами, проходящими поперек направления кротовин.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при расположении кротового дренажа в зоне стояния грунтовых вод кротовины изготавливают из герметичных водонепропускаемых труб.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кротовины располагают поперек направления движения грунтовых вод.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2706489C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА ПОЧВЫ 2017
  • Кудрявцев Никита Андреевич
  • Липовка Юрий Львович
RU2651276C1
Система комплексного механизированного управления теплом, влагой и пищей в почве для сельскохозяйственных растений 1959
  • Поддубный В.И.
SU124731A1
Рабочий орган кротодренажной машины 1982
  • Попов Вячеслав Алексеевич
  • Рябов Василий Васильевич
SU1046413A1
ТЕПЛИЦА 2006
  • Булгаков Александр Олегович
  • Круглов Геннадий Александрович
  • Липп Виктор Александрович
RU2304876C1

RU 2 706 489 C1

Авторы

Девяткин Викторий Данилович

Даты

2019-11-19Публикация

2019-04-01Подача