СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ОРУДИЕ ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2025 года по МПК A01M7/00 

Настоящее изобретение относится к устройству и способу распыления жидкого продукта по опрыскиваемой поверхности, такой как сельскохозяйственное поле. Настоящее изобретение применимо на сельскохозяйственном поле для опрыскивания поля жидким фитосанитарным продуктом, таким как удобрение или пестицид, или продуктом иного типа.

Сельскохозяйственные орудия для распыления жидкости по поверхности поля, такого как сельскохозяйственное поле, известны из практики. Такие орудия содержат распылительную стрелу или, коротко, стрелу, содержащую ряд последовательных труб или каналов для транспортировки жидкости, подлежащей распылению. Последовательные трубы вместе соединяются с (продольной) секцией стрелы. Подающая линия соединена со стрелой и продолжается от источника подачи жидкого продукта вдоль продольной длины стрелы. Подающая линия соединена посредством соединений с вспомогательной подающей линией, идущей от стрелы к секциям труб и к расположенным на них распылительным форсункам. Форсунки приспособлены для распыления жидкого продукта на объект, которым обычно является земля или растения на сельскохозяйственном поле. Зачастую расстояние между форсунками и целевым объектом составляет приблизительно 25, 37,5 или 50 см для получения хорошего результата.

Во время работы жидкий продукт извлекается из источника продукта, такого как контейнер, и затем перекачивается по продольным линиям подачи, образованным трубами, к распылительным форсункам или форсункам.

Как правило, насос соединен с перепускным клапаном, чтобы довести жидкий продукт выше по потоку подающих трубопроводов до давления, пропорционального квадрату скорости движения стрелы по сельскохозяйственному полю, для обеспечения более или менее постоянного общего расхода распыляемого жидкого продукта на единицу обрабатываемой поверхности. Часто такие перепускные клапаны располагаются внутри или на секциях трубы, образующих подающую линию. Обычная стрела может иметь длину до 36 м или даже до 55 м. На ровном сельскохозяйственном поле стрела также горизонтальна, и все форсунки расположены на одной высоте относительно земли.

Количество жидкого продукта, необходимого для распыления, часто зависит от различных факторов, таких как тип культуры, тип почвы, размер культуры, возраст культуры, типы сорняков, погода, предыдущие обработки и т.д. Поэтому известные орудия обычно содержат средства для регулирования количества распыляемой жидкости. Известное решение состоит в том, чтобы во время распыления закрывать форсунки на некоторое время, чтобы гарантировать, что жидкий продукт не будет наноситься в избыточном количестве.

Недостатком такого решения является неравномерное покрытие поверхности опрыскиваемого поля, поскольку закрытие форсунок приводит к тому, что часть поверхности поля не опрыскивается. Настоящее изобретение направлено на устранение или по меньшей мере на значительное уменьшение вышеупомянутых проблем путем предложения более точного устройства и способа для более равномерного распыления жидкого продукта.

С этой целью в изобретении предлагается сельскохозяйственное орудие для распыления жидкого продукта по поверхности, подлежащей обработке, такой как сельскохозяйственное поле, включающее в себя:

- по меньшей мере одну стрелу, содержащую продольную подающую линию для транспортировки жидкого продукта и множество форсунок, расположенных вдоль стрелы, при этом каждая форсунка функционально соединена с продольной подающей линией;

- подвод жидкого продукта, соединенный с продольной подающей линией, для подачи распыляемого жидкого продукта к продольной подающей линии;

- по меньшей мере один блок регулирования давления, включающий в себя по меньшей мере один контроллер форсунок, сконфигурированный для управления открытием и закрытием одной или нескольких соответствующих форсунок;

- датчик скорости, сконфигурированный для измерения скорости движения сельскохозяйственного орудия; и

при этом по меньшей мере один блок регулирования давления и/или по меньшей мере один контроллер форсунок сконфигурированы для расчета данных временного режима для каждой соответствующей форсунки, причем данные временного режима форсунок включают в себя по меньшей мере частоту опрыскивания (Sfreq) и максимальное время закрытого состояния (Tmax), при этом скорость движения предоставляется по меньшей мере одному блоку регулирования давления и/или контроллеру форсунки для использования в качестве входного параметра для расчета данных о работе форсунки, и при этом контроллер форсунки дополнительно сконфигурирован для управления каждой из одной или более соответствующих форсунок на основе рассчитанных данных временного режима форсунок, и при этом предпочтительно, чтобы по меньшей мере один блок регулирования давления и/или по меньшей мере один контроллер форсунок были сконфигурированы для расчета данных временного режима форсунок таким образом, чтобы не превышалось максимальное время закрытого состояния для получения равномерного распыления жидкого продукта по поверхности опрыскиваемого поля.

Следует отметить, что частота опрыскивания является частотой, с которой форсунка открывается и закрывается.

Также следует отметить, что частота может представлять собой одну частоту, сумму двух или более частот и/или нерегулярную частоту. Две или более частоты могут иметь разные периоды, сдвиги, амплитуды и т.д., и/или сумма двух или более частот может быть регулярной или нерегулярной. Нерегулярная частота может зависеть от расположения обрабатываемой поверхности и/или расположения культур, подлежащих опрыскиванию, и, следовательно, также может быть нерегулярной частотой, которая, например, зависит от поля и/или культур, подлежащих опрыскиванию, в сочетании с расстоянием форсунки (форсунок) от источника подачи жидкого продукта.

Следует отметить, что в предлагаемом в изобретении сельскохозяйственном орудии время закрытия и время открытия в значительной степени определяют количество жидкости, распыляемой в некотором месте. Это по существу означает, что время закрытия/открытия, также называемое в заявке временем открытия/закрытия, используется для обеспечения однородного распыления жидкого продукта.

Преимущество предлагаемого в настоящем изобретении сельскохозяйственного орудия состоит в том, что благодаря тому, что расход форсунок регулируется временем открытия/закрытия форсунок, и что максимальное время закрытия не превышается, участки поверхности, которые не подвергаются опрыскиванию, уменьшаются или отсутствует. Таким образом обеспечивается более однородное покрытие поверхности жидким продуктом.

Следует отметить, что в соответствии с изобретением одиночное использование форсунки может относиться к одной форсунке или группе связанных форсунок из множества имеющихся форсунок.

В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунки сконфигурированы для определения максимального времени открытого состояния (далее - времени открытия) (Topen), при этом максимальное время открытия представляет собой максимальную продолжительность, в течение которой каждая из множества форсунок может быть открыта, чтобы при этом соблюдалась минимальная частота следования импульсов.

Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что при определении максимального времени открытия не превышается максимальное количество распыляемой жидкости.

В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок сконфигурированы для определения частоты распыления (Sfreq), максимального времени открытия (Topen) и/или максимального времени закрытого состояния (далее - времени закрытия) (Tmax) по меньшей мере частично на основе скорости движения сельскохозяйственного орудия при расчете данных временного режима форсунок для каждой соответствующей форсунки.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что максимальное время закрытия и частоту опрыскивания можно адаптировать к скорости движения сельскохозяйственного орудия.

В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок сконфигурированы для определения частоты опрыскивания (Sfreq), максимального времени открытия (Topen) и/или максимального времени закрытия (Tmax) по меньшей мере частично исходя из площади, опрыскиваемой каждой из множества форсунок, при этом площадь опрыскивания относится к площади поля, которая опрыскивается, когда форсунка открыта.

Следует отметить, что площадь опрыскивания может определяться и/или рассчитываться исходя из типа форсунки, скорости движения, скорости ветра, высоты форсунки относительно земли и/или различных других факторов.

В одном из вариантов осуществления частота опрыскивания (Sfreq) находится в диапазоне от 2 до 100 Гц, предпочтительно в диапазоне от 10 до 50 Гц.

В одном из вариантов осуществления по меньшей мере один блок регулирования давления сконфигурирован для поддержания постоянного давления в продольной подающей линии.

В одном из вариантов осуществления изобретения определение скорости движения сельскохозяйственного орудия дополнительно предусматривает определение скорости движения каждой из множества форсунок, при этом по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок сконфигурированы для определения частоты опрыскивания (Sfreq) и/или максимального времени закрытия (Tmax) каждой из множества форсунок, кроме того, исходя из их соответствующей скорости движения форсунки. Скорость движения форсунки может определяться с помощью датчика скорости движения форсунки и/или может рассчитываться с помощью алгоритма расчета скорости движения форсунки с использованием данных о скорости движения орудия и данных о положении соответствующей форсунки относительно орудия.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что частота опрыскивания (Sfreq) и/или максимальное время закрытия (Tmax) адаптируются к условиям работы каждой отдельной форсунки. Это особенно актуально, когда, например, сельскохозяйственное орудие поворачивает/делает изгиб. В этом случае форсунки, расположенные внутри поворота/изгиба, будут иметь относительно меньшую скорость, чем форсунки, расположенные снаружи поворота/изгиба.

В одном из вариантов осуществления изобретения определение максимального времени закрытия (Tmax) по меньшей мере одним блоком регулирования давления и/или по меньшей мере одним контроллером форсунок предусматривает уменьшение максимального времени закрытия (Tmax) при увеличении скорости движения и увеличение максимального времени закрытия (Tmax) при снижении скорости движения.

Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что максимальное время закрытия (Tmax) легко адаптируется к скорости движения форсунок и/или сельскохозяйственного орудия.

В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок сконфигурированы для адаптации данных временного режима отдельных форсунок по меньшей мере для части из множества форсунок таким образом, чтобы по меньшей мере часть форсунок пульсировала асинхронно.

Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что уменьшается эффект гидравлического удара, который вызывается открытием и закрытием множества форсунок, поскольку в таком одновременно открывается и закрывается меньшее количество форсунок. Это делает опрыскивание более стабильным и снижает износ различных компонентов сельскохозяйственного орудия.

Следует отметить, что согласно изобретению асинхронность предусматривает включение разных форсунок в разные моменты времени, т.е. не синхронно. Следует отметить, что открытие форсунок может перекрываться, но открытие и закрытие форсунок происходит в разные моменты времени.

Это дополнительно снижает или полностью устраняет риск одновременного закрытия всех форсунок при работе орудия.

В одном из вариантов осуществления по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок сконфигурированы для добавления случайной задержки к данным временного режима каждой из множества форсунок.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что из-за наличия случайной задержки одновременное открытие и закрытие двух форсунок относительно малы, и, таким образом, эффект гидравлического удара эффективно снижается, например, за счет увеличения и/или уменьшения частоты опрыскивания (Sfreq) каждой из множества форсунок.

Следует отметить, что увеличение и/или уменьшение частоты опрыскивания находится в диапазоне от 0 до 5 Гц и предпочтительно от 0 до 2 Гц.

В одном из вариантов осуществления изобретения случайная задержка задается генератором случайных чисел, например генератором белого шума. Это обеспечивает "реально" случайную задержку. В качестве альтернативы, каждая форсунка или группа форсунок имеют соответствующее случайно задаваемое смещение, которое не меняется между импульсами. Следует отметить, что количество шума непостоянно.

В одном из вариантов осуществления изобретения случайная задержка имеет верхний предел. Это предотвращает слишком большие задержки (в результате нахождения в "хвосте" распределения).

В одном из вариантов осуществления изобретения, при использовании, данные временного режима каждой из множества форсунок не совпадают по фазе с данными временного режима других форсунок. Это приводит к тому, что каждая из форсунок открывается немного в другое время, чем другие форсунки.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что эффект гидравлического удара уменьшается прямым и простым способом.

В одном из вариантов осуществления изобретения, при использовании, данные временного режима каждой из множества форсунок содержат отличающуюся частоту опрыскивания (Sfreq) по сравнению с другими форсунками. Это приводит к тому, что каждая из форсунок открывается немного в другое время, чем другие форсунки.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что эффект гидравлического удара уменьшается прямым и простым способом.

Еще одним преимуществом является то, что благодаря разнице в частоте опрыскивания различными форсунками, изменения в плотности расположения растений на поле (измеряемой вдоль длины стрелы) могут быть учтены в количестве распыляемой жидкости. Другими словами, количество распыляемой жидкости может быть одинаковым для каждого растения, даже если плотность растений на поле различается вдоль длины стрелы.

В одном из вариантов осуществления изобретения множество форсунок разделено на группы, при этом для каждой из групп форсунок данные временного режима форсунок одинаковы для всех форсунок упомянутой группы форсунок.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что эффект гидравлического удара по-прежнему снижается, в то время как расчет данных временного режима форсунок является менее затратным в вычислительном отношении.

В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок сконфигурированы для временного отключения одной или нескольких форсунок в зависимости от количеством распыляемой жидкости. Следует отметить, что каждая форсунка из множества форсунок имеет некоторую зону опрыскивания.

Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что количество распыляемой жидкости может быть дополнительно уменьшено без превышения среднего максимального времени закрытия множества форсунок. Это особенно удобно, когда зоны опрыскивания форсунок перекрываются. В этом случае форсунки могут временно отключаться без создания областей, которые не будут опрыскиваться из-за упомянутого отключения.

В одном из вариантов осуществления изобретения множество форсунок содержит двухвеерные форсунки, которые содержат первую головку форсунки, сконфигурированную для распыления в первом направлении, и вторую головку форсунки, сконфигурированную для распыления во втором направлении, причем первое направление ориентировано приблизительно в направлении движения сельскохозяйственного орудия вперед, а второе направление ориентировано приблизительно в направлении движения сельскохозяйственного орудия назад.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что одна форсунка может одновременно опрыскивать большую площадь обрабатываемого поля.

В одном из вариантов осуществления изобретения расчет данных временного режима для каждой соответствующей форсунки по меньшей мере одним блоком регулирования давления и/или по меньшей мере одним контроллером форсунок дополнительно предусматривает адаптацию данных временного режима форсунок с целью сведения к минимуму перекрытия между объектом опрыскивания первой головки форсунки и объектом опрыскивания второй головки форсунки.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что за счет адаптации данных временного режима форсунок с целью минимизации перекрытия между соответствующими объектами опрыскивания поверхность в точке перекрытия не перенасыщается жидким продуктом.

В одном из вариантов осуществления изобретения каждая из множества форсунок сконфигурирована для опрыскивания каплями неоднородного размера, при этом максимальное время закрытия дополнительно определяется по меньшей мере одним блоком регулирования давления и/или по меньшей мере одним контроллером форсунок в зависимости от размера площади опрыскивания, соответствующей каждой из множества форсунок.

Преимущество неоднородного размера капель заключается в том, что более мелкие капли, как правило, дольше остаются в воздухе по сравнению с более крупными каплями и, таким образом, перемещаются дальше. Таким образом, за один цикл опрыскивания форсунки покрывается большая площадь поля.

Дополнительным преимуществом является то, что большая площадь поля, покрываемая одним циклом опрыскивания форсунки, позволяет увеличить максимальное время закрытия (Tmax).

В одном из вариантов осуществления изобретения максимальное время закрытия и/или частота опрыскивания дополнительно определяются по меньшей мере одним блоком регулирования давления и/или по меньшей мере одним контроллером форсунок в зависимости от скорости и направления ветра. Скорость и направление ветра могут влиять на площадь опрыскивания форсунок, приводя к неравномерному распределению жидкого продукта. Скорость и направление ветра могут определяться одним или несколькими датчиками, связанными с сельскохозяйственным орудием, и/или могут передаваться на орудие внешним источником.

Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что можно уменьшить влияние ветра.

В одном из вариантов осуществления изобретения регулятор форсунок содержит несколько электроклапанов, при этом каждый электроклапан связан с одной или несколькими форсунками, причем каждый электроклапан сконфигурирован для приема данных о работе форсунок для настройки открытия и закрытия соответствующих форсунок.

Использование электроклапанов в контроллере форсунок дает ряд преимуществ по сравнению с традиционными клапанами. Преимущество электроклапанов состоит в том, что они неприхотливы в обслуживании и обладают высокой надежностью. Еще одним преимуществом электроклапанов является то, что они потребляют мало энергии и имеют непрерывный диапазон регулирования, а не только регулирование по типу вкл/выкл.

В одном из вариантов осуществления изобретения электроклапаны могут соединяться друг с другом посредством системы связи или шины данных.

В предпочтительном варианте осуществления шина представляет собой CAN-шину.

Для целей изобретения следует отметить, что CAN-шина представляет собой сетевую шину области контроллеров, которая используется для получения надежного устройства для обеспечения и управления связью, то есть сигналами различных электроклапанов.

Благодаря использованию CAN-шины, между электроклапанами устанавливается прочное, надежное и относительно недорогое соединение. Кроме того, использование подключения по CAN-шине снижает потребность в (медной) проводке, что снижает вес сельскохозяйственного орудия.

В одном из вариантов осуществления изобретения электроклапанами можно управлять с помощью ШИМ-сигнала в соответствии с формулой рабочего цикла (DC), где формула рабочего цикла определяется как DC=T1/(T1+T2), где T1 - время закрытия форсунки, а Т2 - время открытия форсунки.

Для целей изобретения следует отметить, что ШИМ - это широтно-импульсная модуляция. Преимущество ШИМ заключается в том, что она модулирует сигнал, подаваемый на клапаны, экономичным образом.

В одном из вариантов осуществления изобретения каждая из множества форсунок содержит катушку, и при этом контроллер форсунок сконфигурирован для управления открытием и закрытием форсунки путем переключения направления электрического тока через катушку в соответствии с данными временного режима форсунок, и при этом каждая из множества форсунок может дополнительно содержать пружину, которая предназначена для содействия закрытию упомянутой форсунки.

Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что скорость, с которой можно управлять форсунками, увеличивается, поскольку время, необходимое для открытия и закрытия форсунки, уменьшается за счет переключения направления электрического тока.

В одном из вариантов осуществления изобретения каждая из множества форсунок содержит катушку открытия и катушку закрытия, при этом контроллер форсунок сконфигурирован для управления открытием и закрытием форсунки путем попеременной активации катушки открытия и катушки закрытия в соответствии с данными временного режима форсунок.

В одном из вариантов осуществления изобретения каждая из множества форсунок выполнена с возможностью переключения между открытым положением и закрытым положением и содержит открывающий соленоид и пружину, при этом пружина смещена, чтобы удерживать форсунку в закрытом положении, а контроллер форсунки сконфигурирован для управления открытием форсунки путем активации и деактивации открывающего соленоида в соответствии с данными временного режима форсунок, и при этом активация открывающего соленоида заставляет форсунку преодолевать смещение пружины, чтобы открыть форсунку во время активации открывающего соленоида.

В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один регулятор давления и/или контроллер форсунок дополнительно сконфигурированы для мониторинга тока, электрического сопротивления и/или напряжения, необходимых для открытия и/или закрытия электроклапанов, и при этом в случае выхода этих параметров за пределы заданного диапазона пользователю сельскохозяйственного орудия выдается сигнал необходимости технического обслуживания.

В одном из вариантов осуществления изобретения наблюдаемый ток, электрическое сопротивление и/или напряжение сохраняются в памяти и учитываются при составлении графика профилактического обслуживания.

Следует отметить, что два вышеупомянутых варианта осуществления могут представлять собой отдельные изобретения.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что скорость, с которой можно управлять форсунками, увеличивается, поскольку время, необходимое для открытия и закрытия форсунки, определяется наличием отдельной катушки для каждого действия.

В одном из вариантов осуществления изобретения сельскохозяйственное орудие представляет собой самоходное транспортное средство, при этом орудие содержит:

- несколько колес;

- по меньшей мере один датчик угла поворота, функционально связанный с управляемым колесом из имеющихся нескольких колес, при этом по меньшей мере один датчик угла поворота сконфигурирован для измерения угла поворота соответствующего колеса относительно центральной оси, которая продолжается от заднего конца до переднего конца транспортного средства по существу параллельно направлению движения, и при этом по меньшей мере один датчик угла поворота дополнительно сконфигурирован для передачи данных об угле поворота в контроллер форсунок для использования в качестве входа при расчете данных о работе форсунки.

Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что скорость перемещения каждой отдельной форсунки можно легко определить, зная угол поворота колеса и скорость движения транспортного средства.

В одном из вариантов осуществления изобретения орудие представляет собой транспортное средство, буксируемое другим транспортным средством.

Изобретение дополнительно относится к способу опрыскивания поля, предусматривающему предоставление сельскохозяйственного орудия по любому из предшествующих пунктов и управление сельскохозяйственным орудием при опрыскивании поля.

Этот способ имеет те же преимущества, что и описанные выше различные варианты осуществления изобретения.

Изобретение также относится к реализуемому компьютером способу управления сельскохозяйственным орудием в соответствии с любым из вышеупомянутых вариантов осуществления, при этом способ включает в себя по меньшей мере следующие этапы:

- мониторинг количества распыляемой жидкости;

- мониторинг скорости движения сельскохозяйственного орудия;

- вычисление данных временного режима форсунок, включающих в себя по меньшей мере частоту опрыскивания и максимальное время закрытия в соответствии с наблюдаемым количеством распыляемой жидкости и наблюдаемой скоростью движения;

- управление открытием и закрытием множества форсунок в соответствии с данными временного режима форсунок с помощью по меньшей мере одного регулятора давления и/или контроллера форсунок.

Способ, реализуемый компьютером, характеризуется теми же преимуществами, что и описанные выше различные варианты осуществления изобретения.

Изобретение описано выше в качестве примера. Понятно, что специалисты в данной области техники способны реализовать различные варианты изобретения, фактически не выходя за рамки объема изобретения. Дополнительные преимущества, отличительные признаки и детали изобретения поясняются на примере предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:

на Фиг. 1 - схематичный состав компонентов сельскохозяйственного орудия;

на Фиг. 2А - вид в перспективе примера предлагаемого в настоящем изобретении сельскохозяйственного орудия;

на Фиг. 2В - вид орудия согласно Фиг. 1 с выдвинутыми стрелами;

на Фиг. 3А-3В - схематические виды орудия, показанного на Фиг. 2, во время работы.

Сельскохозяйственное орудие 2 согласно примеру изобретения (см. Фиг. 2А, 2В) представляет собой самоходное орудие 2, снабженное колесами 4а, 4b, 4с, 4d, соединенными с приводным узлом (на чертеже не показан) и с кабиной 6 водителя, из которой оператор может управлять сельскохозяйственным орудием 2. Сельскохозяйственное орудие 2 дополнительно содержит источник подачи 8 жидкого продукта в виде резервуара 8 для хранения, в котором содержится жидкий продукт, подлежащий распылению по поверхности S. В этом примере сельскохозяйственное орудие 2 имеет две стрелы 10, 12. Стрела 10 снабжена продольной подающей линией 14 и множеством форсунок 18а-18х, которые распределены вдоль стрелы 10. Каждая из форсунок 18а-18х соединена по текучей среде с продольной подающей линией 14 стрелы 10, причем упомянутая продольная подающей линия 14 имеет концевой участок 22, соединенный по текучей среде с источником подачи 8 жидкого продукта.

Стрела 12 снабжена продольной подающей линией 16 и множеством форсунок 20а-20х, которые распределены вдоль стрелы 12. Каждая из форсунок 20а-20х соединена по текучей среде с продольной подающей линией 16 стрелы 12, при этом продольная подающая линия 16 имеет концевой участок 24, соединенный по текучей среде с источником подачи 8 жидкого продукта.

Сельскохозяйственное орудие 2 дополнительно содержит средство 54 регулирования давления (см. Фиг. 1), которое включает в себя по меньшей мере один блок 56 управления форсунками для управления открытием и закрытием одной или нескольких соответствующих форсунок 18а-18х, 20а-20х на соответствующих стрелах 10, 12.

Сельскохозяйственное орудие 2 дополнительно содержит датчик 58 скорости, сконфигурированный для определения скорости движения сельскохозяйственного орудия 2.

В этом примере сельскохозяйственное орудие 2 также содержит систему 30 позиционирования, которая сконфигурирована для предоставления в режиме реального времени в первую очередь блоку 54 регулирования давления и/или блоку 56 управления форсунками данных о местоположении орудия, которые используются при определении того, какие из форсунок 18а-18x, 20a-20x необходимо использовать в конкретное время для распыления жидкости по полю.

Блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками сконфигурированы для вычисления данных временного режима для каждой соответствующей форсунки 18а-18х, 20а-20х. Данные временного режима форсунок включают в себя по меньшей мере время закрытия (T1), время открытия (T2) и максимальное время закрытия Tmax, а также частоту открытия/закрытия распыления (Sfreq) для каждой из соответствующих форсунок 18a-18x, 20a-20x, и рассчитываются на основе входных данных для расчета. Входные данные для расчета включают в себя по меньшей мере скорость движения орудия, определяемую датчиком 58 скорости. Время закрытия T1 и время открытия T2 связаны с формулой рабочего цикла (DC), где формула рабочего цикла определяется как DC=T1/(T1+T2). Здесь DC соответствует количеству жидкости, подлежащей распылению, относящемуся к максимальному количеству жидкости, которое сельскохозяйственное орудие способно распылить в течение одного рабочего цикла, когда время открытия T2 равно единице, а время закрытия T1 равно нулю. Для обеспечения однородного опрыскивания поверхности S поля 40 блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками сконфигурированы для расчета данных временного режима форсунок, в том числе для расчета максимального времени закрытия Tmax, где максимальное время закрытия Tmax относится к времени, в течение которого сельскохозяйственное орудие может двигаться без распыления при сохранении равномерного покрытия при распылении, учитывая скорость движения сельскохозяйственного орудия 2. Блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками сконфигурированы для расчета времени закрытия T1 таким образом, чтобы оно не превышало максимального времени закрытия Tmax. В случае если Tl приближается к Tmax, частоту опрыскивания Sfreq увеличивают, а Tl уменьшают. Контроллер 56 форсунок дополнительно сконфигурирован для управления каждой из соответствующих форсунок 18а-18х, 20а-20х на основе рассчитанных данных временного режима форсунок для обеспечения однородного распыления жидкого продукта по поверхности поля, подлежащего обработке.

Сельскохозяйственное орудие 2 в этом примере также содержит систему 32 обнаружения, которая включает в себя множество камер 34 и процессор 36 изображений для обработки изображений, снятых камерами 34. Обработанные изображения затем пересылаются из процессора 36 изображений или системы обнаружения 32 в генератор 38 карт, который генерирует растровое представление 40, имеющее множество растровых элементов 42. Каждый растровый элемент 42 представляет собой часть поверхности S поля (см. Фиг 3А-3В), подлежащего опрыскиванию, который ассоциирован с количеством жидкости, подлежащей распылению.

В этом примере (см. Фиг. 1) орудие 2 также содержит коммуникационное устройство 44, которое функционально связано с памятью 46 и блоком 54 регулирования давления и, таким образом, с блоком 56 управления форсунками и пользовательским интерфейсом 48, который сконфигурирован таким образом, чтобы пользователь или оператор орудия 2 имел возможность ввода данных и управления орудием 2. Оператор может следить за операциями с помощью дисплея 50, на котором в этом примере отображается конкретная информация о работе различных форсунок в разное время. Естественно, на дисплее 50 может также отображаться другая информация, касающаяся работы сельскохозяйственного орудия 2.

В этом примере стрелы 10, 12 являются складываемыми, между положением хранения (см. Фиг. 2А) и положением распыления (см. Фиг. 2В). В активном положении стрелы 10, 12 выступают наружу с противоположных сторон сельскохозяйственного орудия 2 (см. Фиг. 2В). В этом положении стрелы 10, 12 проходят по существу перпендикулярно центральной оси А, при этом центральная ось А проходит по существу параллельно направлению движения D от заднего конца 26 орудия 2 к его переднему концу 28. В положении хранения каждая стрела 10, 12 повернута внутрь на угол приблизительно 90° и сложена таким образом, что каждая стрела 10, 12 проходит по меньшей мере частично параллельно центральной оси А сельскохозяйственного орудия 2 (см. Фиг. 2А).

В этом примере (см. Фиг. 1) орудие 2 также содержит коммуникационное устройство 44, которое функционально связано с памятью 60 и блоком 54 регулирования давления и, таким образом, с блоком 56 управления форсунками и пользовательским интерфейсом 48, который сконфигурирован таким образом, чтобы пользователь или оператор орудия 2 имел возможность ввода данных и управления орудием 2. Оператор может следить за операциями с помощью дисплея 50, на котором в этом примере отображается конкретная информация о работе различных форсунок в разное время. Естественно, на дисплее 50 может также отображаться другая информация, касающаяся работы сельскохозяйственного орудия 2.

В этом примере сельскохозяйственное орудие 2 дополнительно содержит датчик 62 ветра, сконфигурированный для определения скорости и направления ветра и передачи этих параметров в блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками. Блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками дополнительно сконфигурированы таким образом, чтобы частично основывать вычисление Tmax на измеренных параметрах ветра.

При работе орудия 2, пример которого показан на Фиг. 2А-2В, орудие 2 перемещается в направлении D по поверхности S поля, опрыскивая при этом разными форсунками 18а-18х, 20а-20х различные растровые элементы 42 растрового представления 40, которые на практике представляет собой различные подучастки поля F. Следует отметить, что для ясности растровые элементы визуализируются намного крупнее, чем они есть на практике.

При работе блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками рассчитывают время открытия T2, время закрытия Tl, максимальное время закрытия Tmax и частоту опрыскивания Sfreq исходя из скорости движения различных форсунок 18a-18x, 20a-20x и соответствующей им площади опрыскивания (на чертеже не показана). Поскольку сельскохозяйственное орудие движется вперед с постоянной скоростью, все форсунки имеют одинаковую скорость движения. Поэтому блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками добавляют случайное значение к частоте опрыскивания Sfreq различных форсунок 18а-18х, 20а-20х. Следует отметить, что для каждой отдельной форсунки генерируется свое случайное число.

При работе пользователь сельскохозяйственного орудия 2 выполняет поворот (Фиг. 3b), в результате чего форсунки 18а-18х, 20а-20х имеют разную скорость движения относительно друг друга. В ответ блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками повторно вычисляют данные временного режима для каждой форсунки. Из-за разницы в скорости движения, частота опрыскивания Sfreq каждой форсунки немного отличается. Соответственно, блок 54 регулирования давления и/или блок 56 управления форсунками не добавляют случайное значение к частоте опрыскивания Sfreq различных форсунок 18а-18х, 20а-20х.

Настоящее изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными предпочтительными вариантами его осуществления. Испрашиваемые права определяются нижеследующей формулой изобретения, в рамках которой можно предусмотреть множество модификаций.

Изобретение относится к сельскохозяйственному орудию для распыления жидкого продукта, а также к способу опрыскивания и способу управления таким сельскохозяйственным орудием. Сельскохозяйственное орудие содержит по меньшей мере одну стрелу, имеющую продольную линию подачи жидкого продукта, и множество форсунок, расположенных вдоль стрелы, источник подачи жидкого продукта, по меньшей мере один блок регулирования давления, включающий по меньшей мере один контроллер форсунок, датчик скорости, выполненный с возможностью измерения скорости движения сельскохозяйственного орудия. При этом по меньшей мере один блок регулирования давления и/или по меньшей мере один контроллер форсунок выполнены с возможностью расчета данных временного режима для каждой соответствующей форсунки. Данные временного режима включают, по меньшей мере, частоту опрыскивания (Sfreq) и максимальное время закрытого состояния (Tmax). Контроллер форсунок выполнен с возможностью управлять каждой форсункой из указанного множества соответствующих форсунок на основе расчетных данных временного режима форсунок, причем время закрытого состояния не должно превышать указанное максимальное время закрытого состояния, чтобы получить однородное распыление жидкого продукта по поверхности опрыскиваемого поля. По меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок выполнены с возможностью определения частоты опрыскивания (Sfreq) и/или максимального времени закрытого состояния (Tmax) при расчете указанного временного режима для каждой соответствующей форсунки по меньшей мере частично на основе скорости движения сельскохозяйственного орудия. Определение максимального времени закрытого состояния (Tmax) включает в себя уменьшение максимального времени закрытого состояния в соответствии с увеличением скорости движения и увеличение максимального времени закрытого состояния в соответствии с уменьшением скорости движения. Способ опрыскивания поля заключается в том, что обеспечивают наличие вышеуказанного сельскохозяйственного орудия и управляют им для опрыскивания поля. При этом способ управления сельскохозяйственным орудием, реализуемый с помощью компьютера, включает этапы, на которых получают информацию о количестве жидкости, подлежащей распылению, получают информацию о скорости движения сельскохозяйственного орудия, рассчитывают данные временного режима форсунок, включающие, по меньшей мере, частоту опрыскивания и максимальное время закрытого состояния, в соответствии с полученной информацией о количестве жидкости, подлежащей распылению, и скорости движения. Сельскохозяйственное орудие характеризуется качественным распылением жидкого продукта. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сельскохозяйственное орудие для распыления жидкого продукта по опрыскиваемой поверхности, такой как сельскохозяйственное поле, содержащее:

- по меньшей мере одну стрелу, содержащую продольную линию подачи для транспортировки жидкого продукта и множество форсунок, расположенных вдоль стрелы, при этом каждая форсунка функционально соединена с продольной линией подачи;

- источник подачи жидкого продукта, соединенный с продольной линией подачи, для подачи распыляемого жидкого продукта к продольной линии подачи;

- по меньшей мере один блок регулирования давления, включающий в себя по меньшей мере один контроллер форсунок, выполненный с возможностью управления открытием и закрытием одной или более соответствующих форсунок;

- датчик скорости, выполненный с возможностью измерения скорости движения сельскохозяйственного орудия;

при этом указанный по меньшей мере один блок регулирования давления и/или указанный по меньшей мере один контроллер форсунок выполнены с возможностью расчета данных временного режима для каждой соответствующей форсунки, причем указанные данные временного режима включают, по меньшей мере, частоту опрыскивания (Sfreq) и максимальное время закрытого состояния (Tmax),

при этом указанные по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок выполнены с возможностью получения указанной скорости движения в качестве входных данных для расчета указанных данных временного режима форсунок, и

контроллер форсунок выполнен с возможностью также управлять каждой форсункой из указанного множества соответствующих форсунок на основе расчетных данных временного режима форсунок, причем время закрытого состояния не должно превышать указанное максимальное время закрытого состояния, чтобы получить однородное распыление жидкого продукта по поверхности опрыскиваемого поля,

при этом указанные по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок выполнены с возможностью определения частоты опрыскивания (Sfreq) и/или максимального времени закрытого состояния (Tmax) при расчете указанного временного режима для каждой соответствующей форсунки по меньшей мере частично на основе скорости движения сельскохозяйственного орудия,

причем определение максимального времени закрытого состояния (Tmax) включает в себя уменьшение максимального времени закрытого состояния в соответствии с увеличением скорости движения и увеличение максимального времени закрытого состояния в соответствии с уменьшением скорости движения.

2. Сельскохозяйственное орудие по п. 1, в котором указанное определение скорости движения сельскохозяйственного орудия включает в себя определение скорости движения каждой форсунки из указанного множества форсунок, при этом указанные по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок выполнены с возможностью определения частоты опрыскивания (Sfreq) и/или максимального времени закрытого состояния (Tmax) каждой форсунки из указанного множества форсунок на основе также скорости движения соответствующей форсунки.

3. Сельскохозяйственное орудие по любому из предшествующих пунктов, в котором указанные по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок выполнены с возможностью адаптации указанных данных временного режима для каждой соответствующей форсунки таким образом, чтобы каждая форсунка пульсировала асинхронно.

4. Сельскохозяйственное орудие по п. 3, в котором указанный по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок выполнены с возможностью добавления случайной задержки к указанным данным временного режима каждой форсунки из указанного множества форсунок.

5. Сельскохозяйственное орудие по п. 3 или 4, в котором указанные данные временного режима для каждой форсунки из указанного множества форсунок не совпадают по фазе по сравнению с другими форсунками.

6. Сельскохозяйственное орудие по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное множество форсунок разделено на группы форсунок, при этом для каждой из указанных групп форсунок указанные данные временного режима форсунки одинаковые для всех форсунок в упомянутой группе форсунок.

7. Сельскохозяйственное орудие по любому из предшествующих пунктов, в котором указанные по меньшей мере один блок регулирования давления и/или контроллер форсунок выполнены с возможностью временного отключения одной или более форсунок в соответствии с количеством жидкости, подлежащей распылению.

8. Сельскохозяйственное орудие по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное множество форсунок включает в себя двойные веерные форсунки, которые содержат первую головку форсунки, выполненную с возможностью распыления в первом направлении, и вторую головку форсунки, выполненную с возможностью распыления во втором направлении, при этом первое направление приблизительно совпадает с направлением вперед по отношению к движению сельскохозяйственного орудия, а второе направление приблизительно совпадает с направлением назад по отношению к движению сельскохозяйственного орудия.

9. Сельскохозяйственное орудие по п. 8, в котором указанный расчет данных временного режима форсунки для каждой соответствующей форсунки включает в себя адаптацию данных временного режима форсунки для минимизации перекрытия между объектом опрыскивания первой головкой форсунки и объектом опрыскивания второй головкой форсунки.

10. Сельскохозяйственное орудие по любому из предшествующих пунктов, в котором каждая из указанного множества форсунок выполнена с возможностью опрыскивания каплями неодинакового размера, при этом указанное максимальное время закрытого состояния определяется также в зависимости от размера области опрыскивания, соответствующей каждой форсунке из указанного множества форсунок.

11. Сельскохозяйственное орудие по любому из предшествующих пунктов, в котором максимальное время закрытого состояния определяется также в зависимости от скорости и направления ветра.

12. Сельскохозяйственное орудие по любому из предшествующих пунктов, в котором контроллер форсунок содержит ряд электроклапанов, при этом каждый электроклапан связан с одной или рядом форсунок, причем каждый электроклапан выполнен с возможностью приема указанных данных временного режима форсунки для установки открытого состояния и закрытого состояния соответствующих форсунок.

13. Сельскохозяйственное орудие для распыления жидкого продукта по п. 12, в котором электроклапаны управляются с помощью ШИМ-сигнала в соответствии с формулой рабочего цикла (DC), при этом формула рабочего цикла определена как DC= T1/(T2+Tl).

14. Сельскохозяйственное орудие по п. 12 или 13, в котором каждая из множества форсунок содержит катушку, а контроллер форсунок выполнен с возможностью управления открытием и закрытием форсунки путем переключения направления электрического тока через катушку в соответствии с указанными данными временного режима форсунок, при этом каждая из множества форсунок может дополнительно содержать пружину, которая предназначена для содействия закрытию упомянутой форсунки.

15. Сельскохозяйственное орудие по п. 12 или 13, в котором каждая из множества форсунок содержит открывающую катушку и закрывающую катушку, а контроллер форсунок выполнен с возможностью управления открытием и закрытием форсунки путем попеременной активации открывающей катушки и закрывающей катушка в соответствии с указанными данными временного режима форсунки.

16. Сельскохозяйственное орудие по любому из пп. 12-15, в котором указанные по меньшей мере один регулятор давления и/или контроллер форсунок дополнительно выполнены с возможностью мониторинга тока, электрического сопротивления и/или напряжения, необходимых для открытия и/или закрытия электроклапанов, при этом пользователю сельскохозяйственного орудия выдается сигнал о необходимости технического обслуживания в случае выхода тока, электрического сопротивления и/или напряжения за пределы заданного диапазона.

17. Сельскохозяйственное орудие для распыления жидкого продукта по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное орудие представляет собой самоходное транспортное средство и содержит:

- ряд колес;

- по меньшей мере один датчик угла поворота, функционально связанный с управляемым колесом из указанного ряда колес;

при этом указанный по меньшей мере один датчик угла поворота выполнен с возможностью измерения угла поворота соответствующего колеса относительно центральной оси, которая проходит от заднего конца транспортного средства к переднему концу транспортного средства по существу параллельно направлению движения, причем данные об угле поворота передаются в контроллер форсунок для включения их во входные данные для расчета указанных данных временного режима форсунок.

18. Сельскохозяйственное орудие для распыления жидкого продукта по любому из пп. 1-16, в котором указанное орудие представляет собой транспортное средство, буксируемое другим транспортным средством.

19. Способ опрыскивания поля, характеризующийся тем, что обеспечивают наличие сельскохозяйственного орудия по любому из предшествующих пунктов и управляют сельскохозяйственным орудием для опрыскивания поля.

20. Реализуемый с помощью компьютера способ управления сельскохозяйственным орудием по любому из пп. 1-18, включающий этапы, на которых

- получают информацию о количестве жидкости, подлежащей распылению;

- получают информацию о скорости движения сельскохозяйственного орудия;

- рассчитывают данные временного режима форсунок, включающие, по меньшей мере, частоту опрыскивания и максимальное время закрытого состояния, в соответствии с полученной информацией о количестве жидкости, подлежащей распылению, и скорости движения;

- управляют открытием и закрытием множества форсунок в соответствии с указанными данными временного режима форсунок с помощью по меньшей мере одного регулятора давления и/или контроллера форсунок.