СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2023 года по МПК A01M7/00 

Настоящее изобретение относится к устройству для дозирования жидкости и способу дозирования жидкого средства по поверхности, подлежащей опрыскиванию, такой как сельскохозяйственное поле. Настоящее изобретение применяется на сельскохозяйственном поле для опрыскивания сельскохозяйственного поля жидким фитосанитарным средством, таким как удобрение, пестицид или средство другого типа.

Из практики известны сельскохозяйственные устройства для дозирования жидкости по поверхности поля, такого как сельскохозяйственное поле. Такие устройства содержат стрелу для опрыскивания или, в двух словах, стрелу, содержащую некоторое количество следующих друг за другом труб для транспортирования жидкости, подлежащей распылению. Следующие друг за другом трубы соединены с (продольной) секцией стрелы. Питающий трубопровод соединен со стрелой и продолжается от емкости для жидкого средства вдоль длины стрелы. Питающий трубопровод соединен с помощью ответвлений со вспомогательным питающим трубопроводом, который продолжается от стрелы к трубным секциям и к опрыскивающим соплам, которые на нем расположены. Сопла отрегулированы с возможностью распыления жидкого средства на объект назначения, который, в общем, является землей или растениями на сельскохозяйственном поле. Для получения удовлетворительного результата расстояние между соплами и заданным объектом часто составляет приблизительно 25 см, 37,5 см или 50 см.

Во время работы сельскохозяйственного устройства жидкое средство забирается из емкости для его хранения, такой как контейнер, и в дальнейшем перекачивается по продольным питающим трубопроводам, образованным трубами, к опрыскивающим соплам или просто соплам.

В общем, насос соединен с перепускным клапаном для создания давления жидкого средства перед питающими трубопроводами, которое пропорционально квадрату скорости перемещения стрелы на сельскохозяйственном поле, что обеспечивает постоянный общий расход распыляемого жидкого средства на единицу обрабатываемой поверхности. Такие перепускные клапаны часто расположены в трубных секциях, которые образуют питающий трубопровод, или на указанных трубных секциях. Обычная стрела может иметь длину до 36 м или даже 55 м. На нерельефном поле стрела является горизонтальной, и все сопла расположены на одной и той же высоте относительно земли.

Поскольку многие сельскохозяйственные поля имеют неплоскую топографию с подъемами, например, склонами и/или откосами и/или вершинами/впадинами, высота и/или угол стрелы относительно земли или растений, подлежащих опрыскиванию, должны регулироваться для поддержания требуемого расстояния между соплами и землей или растениями, подлежащими опрыскиванию. По этой причине известные устройства обычно содержат средства для регулирования высоты труб согласно топологии сельскохозяйственного поля, так чтобы их выпуски и соответствующие сопла были расположены на разных высотах относительно друг друга. Регулирование высоты и наклона стрелы относительно поверхности земли ведет к различиям в давлении, которые зависят от высоты разделяющего их столба жидкости и плотности жидкости. Поскольку расход из сопла пропорционален квадратному корню давления, расход жидкого средства отличается для каждого сопла, так что жидкое средство на каждой единице поверхности распыляется неравномерно. Например, в случае обычной прямолинейной стрелы длиной 36 м, перемещающейся по откосу 11% для распыления жидкого удобрения плотностью 1,32 при среднем давлении 1,5 бар, сопло, расположенное у нижнего конца стрелы, забирает на 18% больше жидкого удобрения, чем сопло, расположенное у верхнего конца стрелы, поскольку разность высот 3,9 м ведет к разнице гидростатических давлений в этих соплах, которые соответственно составляют 1,76 бар и 1,24 бар. Такой расход вызывает значительную неоднородность (18% в этом примере) в обработке сельскохозяйственного поля между двумя последовательными разделенными проходами и, как следствие, различия в росте растений, расположенных на расстоянии меньше 1м друг от друга.

Кроме того, определенные стандарты требуют максимального расхождения 10% между объемами жидкого средства, которые распыляются на единицу поверхности во время одной и той же операции опрыскивания. Сельхозпроизводители часто требуют, чтобы это расхождение ограничивалось только 5%.

В документе FR2963873 описывается устройство для дозирования жидкого средства по поверхности. Устройство содержит продольную штангу, с которой соединено некоторое количество последовательно расположенных труб, каждая из которых снабжена регулятором давления. Давления жидкого средства внутри продольного питающего трубопровода и последовательно расположенных труб измеряются и сравниваются друг с другом, и когда существует разница давлений между трубами, например, из-за наклона стрелы, выполняется компенсация разницы давлений для выравнивания давления между различными трубами. Это решение позволяет соплам распылять жидкость приблизительно с одинаковым расходом.

Недостаток этого решения состоит в том, что требуются дополнительные механические компоненты в виде последовательно расположенных труб, клапанов и регуляторов, что ведет к увеличению веса устройства. Увеличенный вес, в свою очередь, увеличивает расходы по эксплуатации и увеличивает потребность в материальных ресурсах, необходимых для выполнения процесса изготовления. По существу, все известные устройства имеют недостаток, состоящий в том, что дополнительные компоненты или дополнительные элементы требуют регулирования давления в питающем трубопроводе и/или продольном питающем трубопроводе, что ведет к увеличению расходов и утяжелению конструкции.

Настоящее изобретение служит для устранения или, по меньшей мере, значительного уменьшения вышеуказанных проблем с помощью более простого и более точного устройства для дозирования жидкого средства.

С этой целью изобретение предлагает сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства, распыляемого по поверхности, подлежащей опрыскиванию, такой как сельскохозяйственное поле; указанное устройство содержит:

- по меньшей мере, одну стрелу, содержащую продольный питающий трубопровод для транспортирования жидкого средства и множество сопел, которые расположены по длине стрелы, причем каждое сопло функционально связано с продольным питающим трубопроводом;

- емкость для жидкого средства, которая соединена с продольным питающим трубопроводом для подачи в продольный питающий трубопровод жидкого средства, подлежащего распылению;

- узел регулирования давления, содержащий, по меньшей мере, один блок управления соплами, который выполнен с возможностью управления открыванием и закрыванием одного или нескольких соответствующих сопел;

- средства обнаружения наклона для определения наклона продольного питающего трубопровода относительно горизонтали;

причем узел регулирования давления и/или, по меньшей мере, один блок управления соплами выполнен с возможностью вычисления рабочих данных сопел для каждого соответствующего сопла, причем рабочие данные сопел, по меньшей мере, содержат время закрывания, время открывания и максимальное время закрывания, причем рабочие данные сопел вычисляются на основе входных параметров, по меньшей мере, включающих в себя данные по наклону, передаваемые средствами обнаружения наклона, и положение сопла на продольном питающем трубопроводе, и блок управления соплами также выполнен с возможностью приведения в действие каждого одного или нескольких соответствующих сопел на основе расчетных рабочих данных для сопел с целью получения равномерного распыления жидкого средства по поверхности сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию.

Следует отметить, что в сельскохозяйственном устройстве по изобретению время закрывания и время открывания главным образом определяет количество жидкости, которое распыляется в определенном месте. Это, по существу, означает, что время закрывания/открывания, также именуемое в заявке временем открывания/закрывания, используется для получения равномерного распыления жидкого средства.

Преимущество сельскохозяйственного устройства по изобретению состоит в том, что, поскольку выпуск из сопел регулируется посредством управления временем открывания/закрывания сопел, использование механических элементов исключается, и получают сельскохозяйственное устройство, имеющее небольшой вес. Небольшой вес сельскохозяйственного устройства, в свою очередь, ведет к меньшему укатыванию почвы, лучшему распределению веса и меньшему расходу топлива.

Следует отметить, что уменьшение веса по сравнению с существующими устройствами, достигается в нескольких местах. Прежде всего, использование трубных секций, на которых расположены сопла, в устройстве по изобретению полностью исключается. Это означает, что, поскольку сопла (непосредственно) соединены с питающим трубопроводом на продольной стреле, а не с отдельными трубными секциями, значительно уменьшается вес конструкции. Во-вторых, также исключаются промежуточные секции питающего трубопровода между продольным питающим трубопроводом на стреле и трубными секциями, что дополнительно снижает вес конструкции. В-третьих, использование перепускных клапанов для увеличения давления в каждой из трубных секций в устройстве по изобретению также исключается, поскольку количество распыляемой жидкости регулируется посредством использования времени открывания/закрывания каждого из сопел. Другими словами, разница давлений в продольном питающем трубопроводе компенсируется с помощью времени открывания/закрывания каждого из клапанов.

Другое преимущество сельскохозяйственного устройства по изобретению состоит в том, что использование существующих компонентов на стреле для регулирования выпуска и исключение дополнительных механических компонентов позволяет уменьшить износ сельскохозяйственного устройства и, соответственно, снизить расходы на техническое обслуживание сельскохозяйственного устройства.

Другое преимущество сельскохозяйственного устройства по изобретению состоит в том, что рабочие данные сопел включают в себя данные по наклону в режиме реального времени для сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию, что позволяет использовать сельскохозяйственное устройство на любом заданном поле без модификации применительно к конкретном месту или сельскохозяйственному полю.

В предпочтительном варианте выполнения по изобретению сельскохозяйственное устройство содержит две стрелы, которые продолжаются наружу от противоположных сторон сельскохозяйственного устройства, причем стрелы продолжаются наружу, по существу, перпендикулярно центральной оси транспортного средства, которая продолжается от заднего конца транспортного средства к переднему концу транспортного средства.

Преимущество наличия двух стрел с противоположных сторон сельскохозяйственного устройства состоит в том, что устройство является относительно устойчивым и может распылять жидкость, подлежащую распылению, на большой поверхности.

В варианте выполнения по изобретению, по меньшей мере, одна стрела может содержать один или несколько шарниров, выполненных с возможностью обеспечения поворота части стрелы относительно соседней части, по меньшей мере, одной стрелы, во время опрыскивания, и может содержать поворотные средства, расположенные у каждого шарнира или рядом с каждым шарниром, причем поворотные средства выполнены с возможностью поворачивания соседних частей относительно друг друга на угол 0 - 90°.

Преимущество наличия, по меньшей мере, одной стрелы с шарнирами и соответствующими поворотными средствами состоит в том, что образованы секции стрелы, выполняющие независимое поворачивание, что обеспечивает более точное местоположение стрелы над (наклонной) поверхностью сельскохозяйственного поля или растениями, подлежащими опрыскиванию. Независимые секции, которые образованы благодаря наличию шарниров, могут быть расположены под различными углами поворота относительно друг друга, что позволяет каждой секции располагаться более точно над полем, подлежащим опрыскиванию. В результате обеспечивается более точная высота сопла над сельскохозяйственным полем по сравнению с известными устройствами, в которых стрела может поворачиваться только как одно целое относительно центральной части сельскохозяйственного устройства

Это имеет особое преимущество в отношении сельскохозяйственных полей, которые имеют различные углы наклона на относительно коротком расстоянии, поскольку различные секции могут быть расположены таким образом, чтобы точно следовать контуру сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию.

В варианте выполнения по изобретению средства обнаружения наклона могут быть расположены в одном или нескольких шарнирах, у одного или нескольких шарниров, или рядом с одним или несколькими шарнирами.

Преимущество расположения средств обнаружения наклона в шарнирах, у шарниров или в шарнирах (как одно целое с ними) обеспечивает точное обнаружение наклона сельскохозяйственного поля и/или угол поворота секции рядом с шарнирами. Кроме того, наклон стрелы (секций) и сельскохозяйственного поля может измеряться посредством одного измерения.

Благодаря наличию такой компоновки, можно даже сравнивать друг с другом данные по наклону сельскохозяйственного поля и угол поворота частей стрелы, если требуется, и обнаруживать разницу между углом соответствующей части стрелы и углом наклона поля, подлежащего опрыскиванию. Это сравнение в дальнейшем может использоваться в вычислении рабочих данных сопел.

В варианте выполнения по изобретению одно или несколько поворотных средств могут быть образованы в виде выдвижной штанги или гидроцилиндра, причем в не выдвинутом состоянии выдвижной штанги соответствующие части стрелы расположены на одной линии друг с другом, а в выдвинутом состоянии выдвижной штанги соответствующие части стрелы расположены под углом относительно друг друга.

Преимущество использования выдвижной штанги в качестве поворотного средства состоит в том, что такая штанга образует эффективное и прочное поворотное средство, способное выдерживать вес соединенных с ней секций стрелы.

Другое преимущество использования выдвижной штанги в качестве поворотного средства состоит в том, что она обеспечивает непрерывный диапазон, в котором соединенные секции штанги могут поворачиваться относительно друг друга. Предпочтительным является то, что выдвижная штанга соединена с верхней стороной или нижней стороной секций стрелы, хотя выдвижная штанга также может быть установлена внутри секций стрелы.

В варианте выполнения по изобретению средства обнаружения наклона выполнены с возможностью определения вылета выдвижной штанги, причем блок управления соплами выполнен с возможностью включения вылета выдвижной штанги в вычисление рабочих данных сопел.

Вылет выдвижной штанги показывает угол поворота соответствующих частей стрелы и. кроме того, наклон стрелы относительно сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию. Благодаря включению вылета в рабочие данные сопел, угол наклона стрелы может быть вычислен относительно простым образом без необходимости установки на стрелу дополнительных датчиков и/или измерительных устройств.

Другим преимуществом измерения вылета с помощью средств наклона и включения вылета в рабочие данные сопел является то, что при определении частоты открывания/закрывания сопел также принимается в расчет автоматическая компенсация разницы давлений из-за наклона. Другими словами, время и частота открывания/закрывания сопел включают в себя все соответствующие данные, необходимые для равномерного опрыскивания сельскохозяйственного поля.

В варианте выполнения по изобретению сельскохозяйственное устройство может содержать запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения и/или корректировки контурной карты поверхности сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию, причем запоминающее устройство функционально соединено с блоком управления соплами и средствами обнаружения наклона, и средства обнаружения наклона, кроме того, предпочтительно выполнены с возможностью измерения и передачи в запоминающее устройство данных о наклоне поверхности сельскохозяйственного поля относительно горизонтали.

Сельскохозяйственное устройство с помощью средств обнаружения наклона обеспечивает прямое измерение наклона сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию. Дополнительно или как вариант может быть предусмотрено косвенное измерение для определения наклона на месте расположения сельскохозяйственного устройства и/или непосредственно рядом с этим местом. С этой целью сельскохозяйственное устройство содержит запоминающее устройство, в котором хранится контурная карта сельскохозяйственного поля, подлежащего распылению, и которое используется для определения местоположения сельскохозяйственного устройства относительно контурной карты.

Преимущество наличия такой конструкции состоит в том, что местоположение сопел относительно наклона можно подтвердить с помощью различных или дополнительных источников. Предпочтительным является то, что местоположение сельскохозяйственного устройства на сельскохозяйственном поле определяется с помощью устройств определения местоположения, например, с помощью GPS, хотя с этой целью также могут использоваться другие средства определения местоположения, такие как геозонирование, опоры радиорелейной связи и/или другие дополнительные средства.

В варианте выполнения по изобретению сельскохозяйственное устройство дополнительно может содержать детектор скорости, который выполнен с возможностью измерения скорости перемещения устройства, причем скорость перемещения передается блоку управления соплами и должна быть включена в качестве входного параметра для вычисления рабочих данных сопел.

Скорость движения сельскохозяйственного устройства определяет, помимо прочего, количество жидкого средства, которое распыляется на поверхность сельскохозяйственного поля в течение заданного периода времени. Таким образом, следует рассматривать как преимущество включение скорости движения во входные параметры для вычисления рабочих данных сопел. Скорость движения предпочтительно напрямую связана с максимальным временем закрывания, так чтобы количество жидкого средства, дозируемого на поверхность сельскохозяйственного поля, соответствовало заданной скорости движения сельскохозяйственного устройства.

В варианте выполнения максимальное время закрывания зависит от скорости движения сельскохозяйственного устройства, причем максимальное время закрывания уменьшается с увеличением скорости движения сельскохозяйственного устройства и наоборот.

Преимущество использования обратной зависимости между скоростью движения и максимальным временем закрывания множества сопел состоит в том, что количество жидкого средства, которое дозируется на сельскохозяйственное поле, подлежащее опрыскиванию, становится независимым от скорости движения и, таким образом, по существу, является постоянным для каждой заданной скорости сельскохозяйственного устройства. Это представляет особый интерес с учетом того, что, в общем, существует тенденция к увеличению средней скорости движения сельскохозяйственных устройств. Связь между скоростью движения и максимальным временем закрывания обеспечивает боле высокую конечную скорость и одновременно определяет, что количество дозируемого жидкого средства остается, по существу, постоянным даже во время ускорения или торможения сельскохозяйственного устройства.

В варианте выполнения по изобретению сельскохозяйственное устройство может быть самодвижущимся транспортным средством, причем сельскохозяйственное устройство может содержать некоторое количество колес, по меньшей мере, один датчик угла, который функционально соединен с управляемым колесом из некоторого количества колес, причем, по меньшей мере, один датчик угла выполнен с возможностью измерения угла соответствующего колеса относительно центральной оси, которая продолжается от заднего конца к переднему концу транспортного средства, по существу, параллельно направлению движения, и данные по углу передаются блоку управления соплами и должны быть включены в качестве входных параметров для вычисления рабочих данных сопел.

Сельскохозяйственное устройство может быть выполнено в виде самодвижущегося транспортного средства, которое предпочтительно содержит некоторое количество колес, из которых некоторые являются управляемыми для изменения направления движения устройства. Однако во время изменения направления устройства, например, при повороте, расстояние, которое должны проходить стрелы и, в частности, наружные концы этих стрел, с каждой стороны устройства различаются для разных сторон устройства. Другими словами, стрела на радиально внутренней стороне окружности поворота должна проходить меньшее расстояние, чем стрела, которая расположена на радиально наружной стороне устройства. Как результат, количество жидкого средства, распыляемого на поверхность сельскохозяйственного поля на наружной стороне радиуса значительно меньше количества жидкого средства, распыляемого на поверхность сельскохозяйственного поля на внутренней стороне радиуса.

Для устранения этой проблемы, по меньшей мере, одно из управляемых колес сельскохозяйственного устройства по этому варианту выполнения оснащено датчиком угла для обнаружения изменений в направлении относительно центральной оси сельскохозяйственного устройства, которая продолжается от заднего конца устройства к переднему концу устройства. Следует отметить, что термины «устройство», «сельскохозяйственное устройство» и «транспортное средство» используются на равных основаниях.

Преимущество обнаружения угла поворота и в дальнейшем использование информации для вычисления рабочих данных сопел позволяют использовать время открывания/закрывания сопел на стрелах для корректировки разницы в расстояниях, которые проходят стрелы на разных сторонах (т.е. наружный радиус и внутренний радиус) сельскохозяйственного устройства. Как результат, количества жидкого средства, подлежащего распылению на поверхность с обеих сторон, становятся, по существу, равными.

В варианте выполнения по изобретению сельскохозяйственное устройство может быть транспортным средством, которое должно буксироваться другим транспортным средством.

Сельскохозяйственное устройство также может быть представлено в виде транспортного средства, которое должно буксироваться, и/или может быть соединено с трейлером для буксирования. Для менее значительных применений и/или в целях взаимозаменяемости сельскохозяйственное устройство может быть образовано в виде транспортного средства, такого как трейлер, выполненного с возможностью буксирования другим транспортным средством, таким как трактор. Сельскохозяйственное устройство также может быть объединено с трейлером или быть его неотъемлемой частью с целью распыления жидкого средства на сельскохозяйственном поле.

Преимущество обеспечения наличия устройства в виде отдельного буксируемого транспортного средства состоит в том, что его легче взять в долгосрочную аренду, краткосрочную аренду и/или совместное использование различными сторонами, поскольку от участвующей стороны требуется только обеспечение наличия транспортного средства для буксирования сельскохозяйственного устройства.

В варианте выполнения по изобретению блок управления соплами может содержать некоторое количество электроклапанов, причем каждый электроклапан связан с одним или некоторым количеством клапанов, и каждый электроклапан выполнен с возможностью приема рабочих данных сопел для настройки открывания и закрывания соответствующих сопел.

Использование электроклапанов в блоке управления соплами обеспечивает несколько преимуществ по сравнению с обычными клапанами. Преимущество электроклапанов состоит в том, что они не требуют особого ухода и имеют высокую надежность. Другое преимущество электроклапанов состоит в том, что они потребляют небольшую мощность и имеют непрерывный диапазон регулирования и регулируются не только посредством включения/выключения.

В варианте выполнения по изобретению электроклапаны могут быть соединены друг с другом посредством связи или с помощью шины.

В предпочтительном варианте выполнения шина представляет собой CAN-шину.

В целях изобретения следует отметить, что CAN-шина является шиной по стандарту Controller Area Network, которая используется для получения надежного устройства для обеспечения и управления связью, т.е. сигналами, между различными электроклапанами.

Благодаря соединению с помощью CAN-шины между электрокапанами устанавливается устойчивая, надежная и относительно низкая по стоимости связь. Кроме того, использование соединения с помощью CAN-шины уменьшает необходимость в (медной) проводке, что снижет вес сельскохозяйственного устройства.

В варианте выполнения по изобретению электроклапаны могут регулироваться с помощью PWM-сигнала по формуле рабочего цикла (DC), причем формула рабочего цикла определяется как DC = T2 / (T1+T2).

В целях изобретения следует отметить, что PWM означает широкоимпульсную модуляцию. PWM обеспечивает преимущество, состоящее в том, что она модулирует сигнал клапанам с наименьшими затратами.

Изобретение также относится к способу дозирования жидкого средства по поверхности поля, например, сельскохозяйственного поля; способ содержит следующие этапы:

- обеспечение наличия устройства по любому из предыдущих вариантов выполнения;

- определение наклона продольного питающего трубопровода и/или стрелы относительно горизонтали, используя средства обнаружения наклона;

- передача данных по наклону от средств обнаружения наклона узлу регулирования давления и/или блоку управления соплами;

- вычисление с помощью узла регулирования давления и/или блока управления соплами и на основе данных по наклону и положения сопла рабочих данных сопел, по меньшей мере, содержащих время закрывания T1, время открывания T2 и максимальное время закрывания каждого сопла для обеспечения равномерного дозирования жидкого средства по поверхности сельскохозяйственного поля.

Способ по изобретению имеет сходные эффекты и преимущества, как и вышеописанное сельскохозяйственное устройство.

Другое преимущество способа по изобретению состоит в том, что вычисление рабочих данных сопел может корректироваться согласно конкретным условиям посредством включения и/или исключения параметров, которые относятся к конкретному полю, подлежащему опрыскиванию. Это, к примеру, может включать в себя приспосабливание вычисления для выборочного включения данных по наклону поля, тип сельскохозяйственного растения, подлежащего опрыскиванию, и конкретную геометрию поля, например количество криволинейных участков.

В варианте выполнения способа по изобретению этап определения наклона продольного питающего трубопровода и/или стрелы относительно горизонтали дополнительно может содержать картографирование поверхности поля на основе измеряемых данных по наклону для создания и/или корректировки контурной карты поверхности поля и хранение контурной карты в запоминающем устройстве сельскохозяйственного устройства, причем запоминающее устройство предпочтительно расположено в блоке управления соплами.

Наклон продольного питающего трубопровода и/или стрелы, как вариант или дополнительно, может выполняться с помощью картографирования и хранения географической и контурной информации по сельскохозяйственному полю, подлежащему опрыскиванию, и последующего использования хранящейся информации для определения положения и требуемого наклона стрелы и/или продольного питающего трубопровода. Предпочтительно, запоминающее устройство находится в блоке управления соплами, поскольку блок управления соплами также выполнен с возможностью вычисления рабочих данных сопел, которые в этом варианте выполнения способа включают в себя данные по наклону, нанесенные на карту, и текущее местоположение сельскохозяйственного устройства по изобретению.

В варианте выполнения способа по изобретению способ может включать в себя этапы измерения скорости движения устройства и/или измерения угла одного или нескольких управляемых колес устройства, установленных на самодвижущемся устройстве, и вычисление рабочих данных сопел, причем вычисление дополнительно основано на скорости движения устройства и/или угле управляемых колес.

Преимущество измерения скорости движения и/или угла поворота, который может быть выполнен сельскохозяйственным устройством, обеспечивает более равномерное распыление на сельскохозяйственном поле во время движения, включая сюда повороты и/или ускорение/торможение устройства на поле.

В варианте выполнения способа по изобретению блок управления соплами может содержать электроклапаны, и способ дополнительно может содержать получение электроклапанами рабочих данных сопел для соответствующих сопел и управление электроклапанами с помощью PWM-сигнала по формуле рабочего цикла (DC) DC = T2 / (T1+T2).

Изобретение описано выше в качестве примера. Следует понимать, что специалисты в рассматриваемой области могут внедрить другие варианты изобретения без фактического отклонения от объема изобретения. Другие преимущества, признаки и детали изобретения объясняются на основе предпочтительных вариантов изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

фиг. 1A – перспективный вид примера сельскохозяйственного устройства по изобретению;

фиг. 1B – устройство из фиг. 1, в котором стрелы находятся в выдвинутом состоянии;

фиг. 2 – сельскохозяйственное устройство из фи. 1b, в котором одна из стрел повернута относительно сельскохозяйственного устройства;

фиг. 3 – детальный вид части повернутой стрелы устройства из фиг. 1b; и

фиг. 4 – пример соединений между различными компонентами регулирования примера устройства по изобретению.

Согласно примеру изобретения (см. фиг. 1A, 1B) сельскохозяйственное устройство 2 представляет собой самоходное устройство 2, содержащее колеса 4a, 4b, 4c, 4d, которые соединены с узлом привода (не показан), и кабину 6 водителя, из которой оператор может управлять сельскохозяйственным устройством 2. Сельскохозяйственное устройство 2 также содержит емкость 8 для жидкого средства в виде бака 8, в котором содержится жидкое средство, подлежащее дозированию по поверхности S. В этом примере сельскохозяйственное устройство 2 содержит две стрелы 10, 12. Стрела 10 оснащена продольным питающим трубопроводом 14 и множеством сопел 18a – 18x, которые распределены по длине стрелы 10. Каждое из сопел 18a – 18x соединено по текучей среде с продольным питающим трубопроводом 14 стрелы 10, причем продольный питающий трубопровод 14 имеет концевой участок 22, который сообщается по текучей среде с емкостью 8 для жидкого средства.

Стрела 12 оснащена продольным питающим трубопроводом 16 и множеством сопел 20a – 20x, которые распределены по длине стрелы 12. Каждое из сопел 20a – 20x соединено по текучей среде с продольным питающим трубопроводом 16 стрелы 12, причем продольный питающий трубопровод 16 имеет концевой участок 24, который сообщается по текучей среде с емкостью 8 для жидкого средства.

В примере, показанном на фиг. 2, стрела 10 повернута на угол приблизительно 20°, что позволяет стреле 10 продолжаться параллельно наклонной поверхности. На фиг. 3 показано, что поворот стрелы 10 выполняется вокруг шарнира 33 посредством убирания выдвижной штанги 31 на предварительно заданную длину для задания требуемого угла поворота, так чтобы стрела 10 могла продолжаться параллельно наклонной поверхности, как показано на фиг. 2.

В этом примере стрелы 10, 12 являются складными и могут принимать положение хранения (см. фиг. 1A) и положение опрыскивания (см. фиг. 1B). В рабочем положении стрелы 10, 12 продолжаются наружу с противоположных сторон от сельскохозяйственного устройства 2 (см. фиг. 1B). В этом положении стрелы 10, 12 продолжаются, по существу, перпендикулярно центральной оси A, причем центральная ось A продолжается, по существу, параллельно направлению движения D от заднего конца 26 к переднему концу 28 устройства 2. В положении хранения каждая из стрел 10, 12 повернута внутрь на угол приблизительно 90° и сложена, так что каждая из стрел 10, 12 продолжается, по меньшей мере, частично параллельно центральной оси A сельскохозяйственного устройства 2 (см. фиг. 1A).

В другом примере настоящего изобретения стрела 10 и 12, соответственно, содержит секции 10a, 10b и 10c стрелы и секции 12a, 12b и 12c стрелы, которые могут иметь независимые углы наклона. В этом примере стрела 10 содержит три шарнира 30, 32, 34 и соответствующие поворотные средства 36, 38, 40, которые в этом примере образованы выдвижными штангами 36, 38, 40. Шарниры 30, 32, 34 фактически разделяют стрелу 10 на три секции 10a, 10b, 10c стрелы, которые могут поворачиваться на некоторый угол относительно друг друга.

Сходным образом, стрела 12 содержит три шарнира 42, 44, 46 и соответствующие поворотные средства 48, 50, 52, которые в этом примере образованы выдвижными штангами 48, 50, 52. Шарниры 42, 44, 46 фактически разделяют стрелу 12 на три секции 12a, 12b, 12c стрелы, которые могут поворачиваться на некоторый угол относительно друг друга для получения, по меньшей мере, частично наклонной стрелы 12.

Сельскохозяйственное устройство 2 также содержит средства 54 регулирования давления, которые содержат, по меньшей мере, один блок 56 управления соплами для управления открыванием и закрыванием одного или нескольких соответствующих сопел 18a – 18x, 20a – 20x на соответствующих стрелах 10, 12. В этом примере стрела 10 содержит датчики 58, 60, 62 обнаружения наклона, каждый из которых расположен рядом с соответствующим шарниром 30, 32, 34 для измерения расстояния H1, H2, H3 между частью соответствующего продольного питающего трубопровода 14, которая расположена на каждой из секций 10a, 10b, 10c стрелы, и поверхностью S, расположенной под указанной секцией 10a, 10b, 10c стрелы. Кроме того, стрела 12 также содержит датчики 64, 66, 68 обнаружения наклона, каждый из которых расположен рядом с соответствующим шарниром 42, 44, 46 для измерения расстояния H4, H5, H6 между частью соответствующего продольного питающего трубопровода 16, которая расположена на каждой из секций 12a, 12b, 12c стрелы, и поверхностью S, расположенной под указанной секцией 12a, 12b, 12c стрелы.

Узел 54 регулирования давления и блок 56 управления соплами выполнены с возможностью вычисления рабочих данных сопел для каждого соответствующего сопла 18a – 18x, 20a – 20x. Рабочие данные сопел, по меньшей мере, содержат время закрывания (T1), время открывания (T2) и частоту открывания/закрывания (F) для каждого из соответствующих сопел 18a – 18x, 20a – 20x и вычисляются на основе входных параметров. Входные параметры, по меньшей мере, включают в себя данные, передаваемые средствами 58, 60, 62, 64, 66, 68 обнаружения наклона, и положение соответствующих сопел 18a – 18x, 20a – 20x на соответствующих продольных питающих трубопроводах 14, 16. Блок 56 управления соплами также выполнен с возможностью приведения в действие соответствующих сопел 18a – 18x, 20a – 20x на основе расчетных рабочих данных для сопел с целью получения равномерного распыления жидкого средства по поверхности сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию, и, в частности, опрыскивания растений 76 и/или сорняков 78.

Сельскохозяйственное устройство 2 в этом примере дополнительно содержит детектор 70 скорости и датчик 72 угла, которые функционально соединены с узлом 54 регулирования давления и блоком 56 управления соплами. Детектор 70 скорости выполнен с возможностью измерения скорости движения сельскохозяйственного устройства 2 и передачи информации о скорости узлу 54 регулирования давления и блоку 56 управления соплами с целью ее использования в качестве входного параметра для вычисления рабочих данных для сопла. Датчик 72 угла функционально соединен с одним из управляемых колес 4a, 4b и выполнен с возможностью измерения угла соответствующего колеса 4a, 4b относительно центральной оси A. Данные по углу передаются узлу 54 регулирования давления и блоку 56 управления соплами с целью их использования в качестве входных параметров для вычисления рабочих данных для сопла. Следует отметить, что эти дополнительные компоненты также могут отсутствовать в сельскохозяйственном устройстве 2, как показано в этом примере.

Кроме того, сельскохозяйственное устройство 2 также может содержать запоминающее устройство 74, которое функционально соединено с узлом 54 регулирования давления и/или блоком 56 управления соплами и дополнительно с одним или несколькими компонентами из числа компонентов, к которым относятся детектор 70 скорости, датчик 72 угла и средства 58, 60, 62, 64, 66, 68 обнаружения наклона, для хранения собранных данных измерения. Кроме того, запоминающее устройство 74 в этом примере также используется для хранения и корректировки контурной карты поверхности поля, подлежащего опрыскиванию. Это требует, чтобы запоминающее устройство 74 было функционально соединено со средствами 58, 60, 62, 64, 66, 68 обнаружения наклона и, по меньшей мере, узлом 54 регулирования давления или блоком 56 управления соплами. Предпочтительно, чтобы средства 58, 60, 62, 64, 66, 68 обнаружения наклона также были выполнены с возможностью измерения и передачи в запоминающее устройство 74 данных о наклоне поверхности S сельскохозяйственного поля относительно горизонтали.

На фиг. 4 показан пример возможных соединений между различными компонентами сельскохозяйственного устройства 2, включая сюда вспомогательные компоненты. Этот пример показывает узел 54 регулирования давления и блок 56 управления соплами, который является частью узла 54 регулирования давления, а также средства 58, 60, 62, 64, 66, 68 обнаружения наклона, каждое из которых соединено с запоминающим устройством 74. Вспомогательные компоненты в этом примере представляют собой датчик 72 угла и датчик 70 скорости, которые также соединены с запоминающим устройством 74 узлом 54 регулирования давления.

Настоящее изобретение никоим образом не ограничивается до вышеприведенных предпочтительных вариантов выполнения. Испрашиваемые права определяются приведенной ниже формулой изобретения, в пределах объема которой могут быть предусмотрены многочисленные модификации.

Группа изобретений относится к устройству для дозирования жидкого средства на поверхности, подлежащей опрыскиванию, и способу дозирования жидкого средства на поверхности, которые могут найти применение в сельском хозяйстве. Устройство содержит по меньшей мере одну стрелу, содержащую продольный питающий трубопровод для транспортирования жидкого средства и множество сопел, которые расположены по длине стрелы, емкость для жидкого средства, узел регулирования давления, содержащий по меньшей мере один блок управления соплами, средства обнаружения наклона для определения наклона продольного питающего трубопровода относительно горизонтали. Узел регулирования давления и/или по меньшей мере один блок управления соплами выполнен с возможностью вычисления рабочих данных сопел для каждого соответствующего сопла. Рабочие данные сопел, включающие в себя время закрывания (T1) и время открывания (T2), вычисляются на основе входных параметров, которые, по меньшей мере, включают в себя данные по наклону, передаваемые средствами обнаружения наклона, и положение сопла на продольном питающем трубопроводе. Блок управления соплами также выполнен с возможностью приведения в действие одного или нескольких соответствующих сопел на основе вычисляемых рабочих данных сопел, при этом выпуск из сопел регулируется посредством управления временем открывания/закрывания сопел для обеспечения равномерного распыления жидкого средства на поверхности поля, подлежащего опрыскиванию. Способ заключается в том, что обеспечивают наличие вышеуказанного устройства, определяют наклон продольного питающего трубопровода и/или стрелы относительно горизонтали, используя средства обнаружения наклона, передают данные по наклону от средств обнаружения наклона узлу регулирования давления и вычисляют с помощью узла регулирования давления и/или по меньшей мере одного блока управления соплами на основе данных по наклону и положению сопла рабочие данные сопел, которые включают время закрывания T1, время открывания T2 и максимальное время закрывания каждого сопла. Выпуск из сопел регулируют посредством управления временем открывания/закрывания сопел для обеспечения равномерного дозирования жидкого средства по поверхности сельскохозяйственного поля. Устройство и способ обеспечивают снижение эксплуатационных расходов, а также снижение веса конструкции. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства на поверхности, подлежащей опрыскиванию, такой как сельскохозяйственное поле; устройство содержит:

- по меньшей мере одну стрелу, содержащую продольный питающий трубопровод для транспортирования жидкого средства и множество сопел, которые расположены по длине стрелы, причем каждое сопло функционально соединено с продольным питающим трубопроводом;

- емкость для жидкого средства, которая соединена с продольным питающим трубопроводом для подачи в продольный питающий трубопровод жидкого средства, подлежащего распылению;

- узел регулирования давления, содержащий по меньшей мере один блок управления соплами, который выполнен с возможностью управления открыванием и закрыванием одного или нескольких соответствующих сопел;

- средства обнаружения наклона для определения наклона продольного питающего трубопровода относительно горизонтали;

причем узел регулирования давления и/или по меньшей мере один блок управления соплами выполнен с возможностью вычисления рабочих данных сопел для каждого соответствующего сопла, и рабочие данные сопел, по меньшей мере, включают в себя время закрывания (T1) и время открывания (T2), причем рабочие данные сопел вычисляются на основе входных параметров, по меньшей мере, включающих в себя данные по наклону, передаваемые средствами обнаружения наклона, и положение сопла на продольном питающем трубопроводе, причем блок управления соплами также выполнен с возможностью приведения в действие одного или нескольких соответствующих сопел на основе вычисляемых рабочих данных сопел, при этом выпуск из сопел регулируется посредством управления временем открывания/закрывания сопел для обеспечения равномерного распыления жидкого средства на поверхности поля, подлежащего опрыскиванию.

2. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по п. 1, в котором по меньшей мере одна стрела содержит:

- один или несколько шарниров, выполненных с возможностью поворота части стрелы относительно соседней части по меньшей мере одной стрелы во время опрыскивания;

- поворотные средства, расположенные у каждого шарнира или рядом с каждым шарниром, причем поворотные средства выполнены с возможностью поворачивания соседних частей относительно друг друга на угол 0-90°.

3. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по п. 2, в котором средства обнаружения наклона расположены в одном или нескольких шарнирах, у одного или нескольких шарниров, или рядом с одним или несколькими шарнирами.

4. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по п. 2 или 3, в котором одно или несколько поворотных средств образованы в виде выдвижной штанги или гидроцилиндра, причем в не выдвинутом состоянии выдвижной штанги соответствующие части стрелы расположены на одной линии друг с другом, а в выдвинутом состоянии выдвижной штанги соответствующие части стрелы расположены под углом относительно друг друга.

5. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по п. 4, в котором средства обнаружения наклона выполнены с возможностью определения вылета выдвижной штанги, причем блок управления соплами выполнен с возможностью включения вылета выдвижной штанги в вычисление рабочих данных сопел.

6. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по любому из предыдущих пунктов, в котором сельскохозяйственное устройство содержит запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения и/или корректировки контурной карты поверхности сельскохозяйственного поля, подлежащего опрыскиванию, причем запоминающее устройство функционально соединено с блоком управления соплами и средствами обнаружения наклона, и средства обнаружения наклона, кроме того, предпочтительно выполнены с возможностью измерения и передачи в запоминающее устройство данных о наклоне поверхности сельскохозяйственного поля относительно горизонтали.

7. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее детектор скорости, который выполнен с возможностью измерения скорости перемещения устройства, причем скорость перемещения передается блоку управления соплами и должна быть включена в качестве входного параметра для вычисления рабочих данных сопел.

8. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по любому из предыдущих пунктов, в котором максимальное время закрывания зависит от скорости движения сельскохозяйственного устройства, причем максимальное время закрывания уменьшается с увеличением скорости движения сельскохозяйственного устройства и наоборот.

9. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по любому из предыдущих пунктов, в котором сельскохозяйственное устройство является самодвижущимся транспортным средством, причем сельскохозяйственное устройство содержит:

- некоторое количество колес;

- по меньшей мере один датчик угла, который функционально соединен с управляемым колесом из некоторого количества колес,

причем по меньшей мере один датчик угла выполнен с возможностью измерения угла соответствующего колеса относительно центральной оси, которая продолжается от заднего конца к переднему концу транспортного средства, по существу, параллельно направлению движения, и данные по углу передаются блоку управления соплами и должны быть включены в качестве входных параметров для вычисления рабочих данных сопел.

10. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по любому из пп. 1-8, в котором сельскохозяйственное устройство должно буксироваться другим транспортным средством.

11. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по любому из предыдущих пунктов, в котором блок управления соплами содержит некоторое количество электроклапанов, причем каждый электроклапан связан с одним или некоторым количеством клапанов, и каждый электроклапан выполнен с возможностью приема рабочих данных сопел для настройки открывания и закрывания соответствующих сопел.

12. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по п. 11, в котором электроклапаны соединены друг с другом с помощью CAN-шины.

13. Сельскохозяйственное устройство для дозирования жидкого средства по одному из пп. 11 или 12, в котором электроклапаны регулируются с помощью PWM-сигнала по формуле рабочего цикла (DC), причем формула рабочего цикла определяется как DC = T2 / (T1+T2).

14. Способ дозирования жидкого средства по поверхности поля, например сельскохозяйственного поля; способ содержит следующие этапы:

- обеспечение наличия устройства по любому из предыдущих пунктов;

- определение наклона продольного питающего трубопровода и/или стрелы относительно горизонтали, используя средства обнаружения наклона;

- передача данных по наклону от средств обнаружения наклона узлу регулирования давления; и

- вычисление с помощью узла регулирования давления и/или по меньшей мере одного блока управления соплами и на основе данных по наклону и положения сопла рабочих данных сопел, по меньшей мере, содержащих время закрывания T1, время открывания T2 и максимальное время закрывания каждого сопла, при этом выпуск из сопел регулируется посредством управления временем открывания/закрывания сопел для обеспечения равномерного дозирования жидкого средства по поверхности сельскохозяйственного поля.

15. Способ по п. 14, в котором этап определения наклона продольного питающего трубопровода и/или стрелы относительно горизонтали дополнительно содержит:

- картографирование поверхности поля на основе измеряемых данных по наклону для создания и/или корректировки контурной карты поверхности поля; и

- хранение контурной карты в запоминающем устройстве сельскохозяйственного устройства, причем запоминающее устройство предпочтительно расположено в блоке управления соплами.

16. Способ по любому из пп. 14 или 15, содержащий следующие этапы:

- измерение скорости движения устройства; и/или

- измерение угла одного или нескольких управляемых колес устройства, установленных на самодвижущемся устройстве; и

- вычисление рабочих данных сопел, причем вычисление дополнительно основано на скорости движения устройства и/или угле управляемых колес.

17. Способ по любому из пп. 14–16, в котором блок управления соплами содержит электроклапаны, и способ дополнительно содержит:

- получение электроклапанами рабочих данных сопел для соответствующих сопел; и

- управление электроклапанами с помощью PWM-сигнала по формуле рабочего цикла DC = T2 / (T1+T2).