Дождевальная система Советский патент 1983 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к технике орошения и может найти применение при про ведении научно-исследовательских работ, например, по изучению режима орошения сельскохозяйственных культур и оценке агротехнической применимости дождевальной техники в типичных районах. Известны автсыатизированные дсхясдевальные системы с программными устройствами, в которых поливные режимы задаются по разработанной программе ил на основе информации, Передаваемой на пункт управления системы от датчиков влажнйсти, установленных в почве. Достоинство этих систем - возможность работы одновременно нескольких распределительных трубопроводов по индивидуальным программам 1. У этих систем, снабженнь1х в основно дальнеструйными аппаратами с гидроавто матическим затвором минимальное время между импульсами не должно быть менее одногх) оборота (6-7 мин),что определяет небольшой диапазон возможного регулирования средней интенсивности дождя Наиболее близкой к предлагаемой является стапионарная автоматизированная дождевальная система с импульсными дождевальными аппаратами, включающая наливные трубопроводы с установленными на них дождевателями импульсюго действия, работающими в ждущем режиме, командные импульсы к которым подаются по рабочей жидкости и выраба.- . тываются в. голове системы. посредством генератора командных импульсов понижения давления и напорообразующий узел 12. Основной недостаток известной дождевальной системь - невозможность автономюй регулировки средней интенсивности дождя на отдельных поливных трубопроводах, так как командные импутп сы вырабатываются в голове системы посредст;вом генератора командных импульсов, а средняя интенсивность дождя при этом может изменяться в пределах 0,01 - 0,ОО2 мм/мин, что определяет небольшой диапазон выдаваемых поливных норм при значительной продолжительност их вылгва, а следовательно, невозможность проведения исследований рбжйада орошения сельскохозяйственных куяьтур в широком диапазоне интенсивностк дождя, т.е. на этой системе невозможно . оценить применимость дождевальной техники на поливе сельскохозяйственних кулысур в типичных районах с-имитацией режима водоподачи интенсивности дождя и его продолжительности. Цель изобретения - выявление агротехнической применимости дождевальной техники для различных природно-климатических и почвенных условий, т.е. обеопечение возможности проведения полевых опытов по изучению режима орошения сельскохозяйственных культур в расширенном диапазоне интенсивности дождя, охватывающем предел от допускаемой по условиям впитывания воды для различ. ных по водопроницаемости появ до непрерывного внесения нормы полива в соответствии с водопотреблением орошаемой культуры. Поставленная цель, достигается тем, что система снабжена сетью поливных трубопроводов с дождевателями непрерывного действия, снабженных регуляторами расхода, а поливные трубопроводы с импульсными дождевателями выполнены с различным для каждого трубопровода объемсм выплеска гидропневмоаккумуляторов и снабжены автономными генераторами импульсов давления. Кроме того, для обеспечения одинакового радиуса действия импульсных дсякде- вателей при изменении интенсивности дождя по условию ее соответствия водопотреблению орошаемой культуры импульсные дождеватели выполнены с различным количеством струеформиру1ощих стволов. Кроме того, с целью обеспечения одинакового радиуса действия, дождеватели непрерывного действия выполнены с различными для каждого трубопровод диаметром выходного сопла, углом конусности регулятора расхода и количеством струеформирующкх стволов. На фиг. 1 приведена принципиальная схема дождевальной системы; на фиг..2 схема генератора импульсов давления в режиме накопления; на фиг. 3 - то режиме выстрела; на фиг. 4 - импульсный дождевальный аппарат с одним гидропневмоаккумулятором (с пределом интенсивности 0,ОО2 - 0,02 мм/мин), общий вид; на-фиг. 5 - импульсный дождеватель . с параллельным расположением несколь ких гидропневмоаккумуляторов (с пр&дёлом интенсивности 0,02 -О,Об мм/мин), общий вид; на фиг. 6 - струйный дожд ватель с конусным регулятором расхода (с пределом интенсивности 0,06 0,26 мм/мин), обпшй вид. Дождевальная система для проведения полевых опытов по изучению режима Орошения сепьскохозяйственных культур в широком диапазоне регулирования продолжительности выдачи нормы полива включает сеть поливных трубопроводов в виде веток подивных трубопроводов 1 Н 2 импульсного дождевания и снабжена ветками поливных трубопроводов нвпрерыв{юго дождевания, подключенными через сеть распределительных трубопроводов 6 к напорообразующе у узлу 7 который состоит из насосных агрегатов 8, пульта 9 управления с системой аварийной защиты и двух автономных генераторов 10 импульсов да:впе,ния, установ ленных в голове импульсных веток 1,2 гидравлически связанных с командными аппаратами 11. Каждый генератор автоHceviHO связан со своим командным аппаратом и управляет работой только той ветки, с которой гидравлически связан ее командный аппарат. Напорообразующий узел 7 соединен с генератором 1О импульсов поливными трубопроводами посредством соединительной и регулировочной арматуры 12. Водозабор дождевальной системы осуществляется из закрытой или открытой о хэсительной сети, соединенной с резервуаром 13 с пс дошью тру бопровода, снабженного системой заправки водой. Ветки поливного трубопровода 1-5 расположены по вариантам опыта и снабжены дождевателями одинакового радиуса действия с регулируемым пределом интенсивности дождя, отличным от разных веток,и в совокупности обеспечивающим возможность еегмзменения от непре рывного внесения нормы полива в соответствии с водопотреблением орошаемой, культуры (на ветках трубопроводов 1 и 2 импульсного дождевания) до допускаемой по условиям впитывания воды впочву в процессе полива (на ветках трубопроводов 3-5 непрерывного дождевания). На ветках поливных трубопроводов 1 и 2 предусмотрены штуцера для тюдключ кия импульсных дождевателей 14 и 15, вьтолненных с различным для каждой да веток объемом выплеска гидропневмо аккумуляторов и количеством струеформируюшсих стволов, а на ветках трубопроводов 3-5 установлены стояки для установки дождевателей 16 непрерывного действия с конусным регулятором расхода.. Поливные трубопроводы 1 и 2 веток импульсного дождевания служат для ПОДг вода воды к импульсным аожаевателям и одновременно являются техЕюга)ГИческим каналом связи для подачи сигналов понижения и повь1шениь давления от ген&ратора 1О импульсов даьления к 3anoj ным органам импульсных дождевателей 14 и 15. Пульт 9 управления служит для ручного или автоматического управления работой дождевальной установки. Он включает комплект контрольно-измерительных приборов (расходомер, счетчик импульсов) и систему аварийной защиты для отк:лю- чения системы при неисправностях в ра. боте. Генераторы 10 импульсов давления гидравлически связанные с ветками трубопроводов 1 или 2,выполнены гидравлическими с обратной связью, вкгаочаютpeaffiep 17, установленный на напорном трубопроводе 6 и гидравлически связанный с последним и управляющим элеме тем, выполненным в виде гидрореле 18 с дифференциальным поршнем, соединея KbtM с напорным 19 и сливным 2О клаnaHBMHj уста нов ленными на напорном трубопроводе и гидравлически связанными с ними. Напорнь1й 19 и сливной 2О клапаны выполнены с мембранным приводом. Большая ступень дифференциального .порш ня гкдрореле 18 в свою очередь гидрав. лически связана с верхней полостью гидропневмоаккумулятора командшэгх) аппарата 11, установленного на той ветке, которой командует данный генератор, и гидравлически связанного через запорный орган и регулировочную арматуру . 21 с напорным трубопроводом 6. Дифференциальный поршень гидрореле 18 может занимать дза положения, в зависимости от которых полости мембранных приводов напорного 19 и сливного 2О клапана могут сообщаться с напором или атмосферой, т.е. гидрореле отслеживает степень наполнения командного аппарата и управляет работой напорного и сливного клапанов, которые подают сигнал в трубопроводы 1 и 2. При сообщении тр опроводов с насосной станцией (с напором) в них формируется сигнал повышения давления, а при сообщении с атмосферой - сигнал понижения давления. Командные аппараты 11 выполнены по схеме импульсных дождевателей 14, гидропневмоаккумуляторы которых снабжены штуцером для подключения трубопровода обратной связи, соединяющего верхнюю полость гидропневмоаккух упя- тора командного аппарата 11 с гндрореле 18. Импульсные дождеватели 14, установленные на первой ветке, вьшолнены по схеме с фиксированным объемом выплеока, с принудительным управлением по сигналам понижения и повышения дав ления в трубопроводах, подаваемыми г&нераторсм 1.О импульсов давления уставовленшхх на этой ветке. Каждый донСдеватель 14 состоит из гвдропневмоаккумутштора 22, установленного на кольцевую опору и разделенного) перфорированным сводом и эластичной мембраной на две части. Нижняя часть его предварительно заполняется воздухом, а верхняя - гидравлически связана через за- nopiJbift орган 23 (верхнего расположения и гибкий тыланг 24 с поливным трубопро водом 1. Запорный орган 23 выполнен в виде гидроуправляемого дифференциального гаоршня сх сбросом воды из надпоршневой полости в дождевальную насадку в качестве которой может быть применен. среднеструйный аппарат. Импульсные дождеватели 15, установ ленные на трубопроводе 2, выполнены в виде эвездообразного аппарата с napajvлельным расположением трех гидропневмоаккумуляторов 22, установленных под углом 120 к корпусу запорного органа 25, гидравлически связанного с поливным трубопроводе 2 с помощью гибких шлангов 24. В верхней части кор пуса запорного органа 25 прикреплена поворотная головка 26 с механизмом 27 поворота, на которой установлены стволы со струйными и щелевыми насаА ками ближнего полива, а внизу корпуса прикреплен дополнительный гидропнега {ошжумулятор 28. Предварительвая заправка его воздухом позволяет псм гчать ||Иксированный объем выплеска за счет подачи им сигнала на закрытие запороэг органа независимо от генератора вмпуль сов давления. Подвижная часть головки 26 имеет возможность радиального поворота после окончания выстрела за счет энергтни предварительно сжатой пружины в флажка, кинематически связанного с храповы колесскм ъ мембранным приводом механизма 27 поворота, гидравлически сооб щающегося с полостыо запорного органа 25.. G корпусом запорного органа 25 .жестко связан стакан 29, внутри юэторого устаювлен дифференциал&ный поршень с ударнике 30, имеющий возмспкность перемещения относительно стакана. Гидропневмоаккумулятор 28 разобщен от полости запорного органа 25 разделительной мембраной 31. В исходном положении дифференциальный noj шень Зр под действием сжатого вбздуха, воздействующего на мембрану 31, которая взаимодействует с ударником, занимает крайнее верхнее положение и перекрывает клапаном выходной патрубок корпуса 25. Начало выстрела и продолжитегыюсть паузы у этих импульсных дождевателей также регулируется с пналом понижения давления, подаваемым генератором шпульсов давления, установленным на этой ветке. Дождевальные аппараты 16 непрерывного действия с конусным регулятором расхода, установленные на ветках трубопроводов 3-5, состоят из корпуса 32с коромысловым механизмом поворота, снабженного регулятором выходного сечения сопла связанным с корпусом аппарата и выполненным в виде калиброванного стержня 33 со сменными конусами 34. Стержень 33 с одной стороНы. опирается на втулку 35, а с другой - на звездообразную опору 36, установленную между стволом 37 и сменными соплами 38. Калиброванный стержень 33 жес.тко связан с механизмом 39 осевого перемещения, выполненным в виде винта с маховичком, взаимодействующим с гайкой корпуса втулки 35, снабжен жестко закреплеш ым флажком, связанным со. шкалой 40 отсчета. Стержень. 33 с конусом 34, связанный с подающим механизмом 39, при вращении маховичка имеет возможность перемещаться относительно сопел 38, изменяя тем самым выходное сечение сопла. Установка аппаратов 16 на ветках трубопроводов 3-5 осуществляется с помощью втулки 41, имеющей резь бу для навинчивания на стояк. Работа дождевальной системы осуществляется следующим образом. Режим работы дождевальной системы и раждой ветки в конкретном случае устанавливается оператором по необходимой поливной норме и требуемой интенсивности дождя (продолжительности полива). Для веток трубопроводов I и 2, где установлены соответственно однобачковые и трехбачковые импульсные аппараты определяется продолжительность одного цикла срабатывания, количество циклов срабатывания и общее вре мя полива. На основаюш этих данных соответственно настраив(аются команднью аппараты II каждой ветки, управляющие соответотвенно своим генератором 10 импульсов давления. При поливе включают насос 8 на пульте 9 управления и, открыв задвижку 12 на ветке трубопроводов I или 2, соединяют напороофазующий . узел 7 с сетью распределительных трубопроводов 6. Вода от насоса подается к генератору Ю импульсов давления той ветки, на которой открыта задвижка, и накапливается в ресивере 17. Отсюда давление воды передается на малую ступень дифференциального поршня гидрореле 18. Под действием давления поршень .перемещается в верхнее .крайнее положение и сообщает ресивер с полостями мембранных приводов клапанов 19 и 20. Сливной клапан 20 закрывается, а напорный клапан 19 открывается, Ьоединяя трубопроводную сеть 6, а . следовательно, и насос с поливными ветками I или 2 в зависимости от того, на какой ветке открыта задвижка (возможен вариант совместной работы). Вода по трубопроводной сети поступает через регулировочную арматуру 21 к командному аппарату II и далее через щланги 24 к .запорным, .органам2 3 или 25 импульсны дождевателей 14 и 15 (режим накопления). Начинается процесс накопления вод в гидропневмоаккумуляторах 22, При этом в импульсных дождевателях 15 при работе ветки 2 повышенное давление в полости Б, создаваемое насосом, через канал связи воздействует на мембрану 3 гидропневмоаккумулятора 28 и, преодолевая давление смдатого воздуха в полости В, перемешает ее в нижнее положение сжимая /роздух и накапливая тем самым его энфгию (в полости В). Шток с дифф . ренциальным поршнем ЗО занимает при этом верхнее положение, перекрывая кла паном выходной патрубок корпуса запорного органа 25 (за счет повышенного давления в полости А). Степень наполнения дождевателей определяется по командному аппарату II. Давление накапливйЬмого объема воды в командном апп рате передается по трубопроводу офатно связи на большую ступень дифференциального поршня гйдрорелб 18. При достижении верхнего расчетного давления в командном аппарате 11 дифференциальный поршень перемещается в исходное (нижнее) положение и соединяет мембранные полости .клапанов 19 и 20 со сливом. Напорный клапан 19 под действием напора воды закрывается и прекращается подача воды к веткам трубопроводов 1 или Я, а сливной клапан 20 открывается, соединяя трубопроводную сеть с атмосферой (подается сигнал понижения давления). При этом давление под полупровод виковым клапаном диффереициального поршня запорного органа 23 импульсного дождевателя 14 или в стакане 29 (полость А) запорного органа 25 импульсного дождевателя 15 падает и дифференциальный поршень под действием давления воды перемещается вниз, открывая при этом выходной патрубок запорного органа 23 или 25 (режим выплеска) . Диафрагма 31 гидропневмоакку- мулятора 28 у дождевателей 15, удерживаемая давлением в нижнем положении, не оказывает при этом воздействия на дифференциальный поршень. Вода, под действием сжатого воздуха выпл. скивается на орошаемую плошадь через среднеструйные аппараты у импульсных дождевателей 14 и через стволы на поворотной головке 26 у импульсных дождевателей 15. В процессе выплеска вода черег шпанг поступает из полости запорного органа 25 в полост ь мембранного привода механизма поворота 27, который воздействует на штоке с пружиной, связанной с флажком, и сжимает ее. При понижении давления в полости Б (в процессе выплеска) до нижнего предела, который- регул1фуется предварительной подкачкой гидропневмоаккумупятора 28, равновесное состояние нарушается, и мембрана 31, преодолевая остаточное давление, воздействует на ударник дифференциального поршня 30 и перемещает его в верхнее положение, закрывая клапаном выходной патру&эк запорного органа 25 независимо от сигнала повьшения давления, подаваемого генератором, В конце выплеска под действием сжатой пружины флажок, кинематически связанный с зубчатым колесом, поворачивает поворотную гоповку на расчетный угол. В процессе выплеска давление в ко мандном аппарате 11 падает и прв достижении расчетного нижнего предела дифференциальный поршень гидрорепе 18 перемещается в верхнее крайнее положение под действием давления вооы в расивере 17. Вода ю последнего поступает в мембранные приводы клапанов 19 и 20. Сливной клапан 20 закрывается, а на10порный 19 огкрываегся (подается сигнал повышения давления). Вода вновь поступает через поливную сеть к запорным органам импульсных дождевателей 14 ил 15. При этом дифференциальные поршни запорного органа 23 импульсных дождевателей l4 поднимаются вверх и прижимаются к выходным патрубкам, излив воды, из среднеструйных аппаратов прекращается. Дифференциальный поршень ЗО импульсных дождевателей 15 занимает при этом берхнее положение под действием сжатого воздуха и дождеватель 15 готов к последующему циклу накопление-выплеск. После выплеска среднеструйные аппараты дождевателей 14 также поворачиваются ма расчетный угол и рабочий цикл накопление-выплеск повторяется. Для веток трубопроводов 3 - 5 в зависимости от требуемой интенсивности дождя на дождевателях 16 по шкале 4О устанавливается требуемое положение конуса 34. Расчетом или по специаль-. ным номограммам устанавливают время, работы дождевателей, необходимое для вы лива заданной поливной нормы. При необходимости полива открываетс соответствующая регулированная арматура 12 на распределительных трубопроводах 6 и включается соответствующий насое 8 на пульте 9 управления. Вода от насоса 8 подается в распределительный трубопровод 6, а из него в поливные тру бопроводы 3 - 5 (в зависимости от того, каждая задвижка открыта)и через выходные отверстия сопел распространяется по полю в виде дождя. В зависимости от условий опыта на ветках трубопроводов 4 и 5 могут работать от одного до четы рех дождевателей 16 с конусным регулятором расхода. Распределительные и поливные трубопроводы неработающих веток, а также отдельные дождеватели 16 перекрываются с помощью регулировочно арматуры 12, при этом на работающих дождевателях с помощью регулировочной арматуры устанавливается необходимый напор. Применение сети поливных трубопрово дов импульсногу) дождевания, снабженный импульсными дождевателями, выполненны ми с различными для каждой вз веток Ъбъемом выплеска гидропневмоаккумуляторов И количеством струеформируюших .стволов с регуляторами автономной регу лировки интенсивности дождя, позволит обеспечить на ветках этих вариантов расширенный нижний диапазон интенсив35ности дождя. Так, на первой ветке диа- . пазон интенсивности обеспечивается дождевателями с одним гидропневмоаккумулятором (например, в зависимости от продолжительности цикла срабатывания 12015 с в пределах О,О02-0,02 мм/мин), а на второй ветке - параллельным расположением трех гидропневмоаккумуляторов (например,в диапазоне 0,02-0,06 мм/мин), Применение сети поливных трубопроводов непрерывного дождевания, снабженных дождевателями непрерывного действия, по оси стволов которых установлен конусный регулятор расхода, связанный с механизмом его осевого перемещения, выполненным с различным для каждой .из веток диаметром выходного сопла, диаметром основания и углом конусности регулятора и количеством струеформирующих стволов, позволит обеспечить на этих ветках расширенный верхний диапазон интенсивности дождя. Так, на третьей ветке при установке дождевателей (например, со сменным соплом с диаметром выходного сечения сопла 14 мм, конусным регулятором с диаметром основания конуса 11 мм и углом конуса равным 16f) обеспечивает ся диапазон интенсивности в пределах О,О6-0,13 мм/мин. На четвертой ветке при установке дождевателей (например, со сменным соплом с диаметром выходного сечения сопла il8 мм, снабженный конусным регулятором с диаметром основания конуса 15мм и утлом конуса 18°) обеспечивается возможность регулирования диапазона и тенсивности в пределах О,13-О,26 мм/мин. На пятой ветке при установке сЬух дождевателей (например, с диаметром вы;ходного сечения сопла 18 мм, с диаметром основания конуса 15 мм и углом конуса ) обеспечивается возможность регулирования диапазона интенсивности дождя в пределах 0,26-0,52 мм/мин. Применение дождевальной системы, ветки поливных трубопроводов которой расположены по площади орошения соответствующих им вариантов опыта и снабженных дождевателями равного радиуса действия с автономно регулируемым пределом интенсивности дождя, отличным для разных веток и в совокупности обеспечивающим возможность ее изменения от допускаемой по условиям впитывания воды в в 1ючву до вепрерывного внесения нормы по;1вва в соответствии с водохютреблением орошаемой культуры,позволит проводить . полевые опыты по изучению режима оро|шения сельсжохозяйственных культур в расширенном диапазоне регупированияпродопжигельности выдачи нормы полива в целом по установке и гвбкой,авгонрмной ее регулировке на отдельных вариантах опыта.

От ботка вопросов режима орошения и технологии работы новой дождевальной техники на дождевальной установке с имитацйей основного качественного показателя

(интенсивности дождя) пйзводит в значвь тельной степени сократить сроки исследований и затраты труйа и средств по срав неншо с изучением этих вопросов на опытно-производственных участках, а следовательно, оценить агротехническую применимость новой дождевальной техники в типичных районах. ГП /Tf f f atnMOCipepou ЧчАг.1 ,

1. ДОЖДЕВАЛЬНАЯ СИСТЕМА, преимущественно для изучения режя мов орошения сельскохозяйственных куяь тур, включающая сеть поливных трубо проводов с импульснык ш дождевателями и нахюрообразующвх узел, отличающаяся тем, что, с целью выявления агротехнической применимости дождевальной техншси для различных првродно г климатических и почвенных условий, она снабжена сетью поливных трубопроводов с дождевателями непрерывного действия, снабженных регуляторами расхода, а по13 ливные трубопровода с импульсными дождевателями выполнены с различным для каждого трубопровода объемсы выплеска гидропневмоаккумуляторов и снабжены автономными генерак рами импульсов давления. 2.Система по п. 1, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью обеспечения одинакового радиуса действия импутш сных дождевателей при изменении интенсивности дождя по ух;ловвю ее соответствия водопотребле(шю орошаемой культуры, импульсные дождеватели выполнены с различным количеством струеформярующих стволов. 3.Система по п. 1, о т л и ч а ю- о щ а я с я тем, что, с целью обеспече- С/) ния одинакового ра/щуса действия дождеватепей при измененин интенсивности дождя по условию ее соответствия скорости . звпнтывания воды в почву, дождеватели jiejipepuBHoro действия выполнены с раз- В личным для каждого трубопровода диа- метром выходного сопла, углом конуоности регулятора расхода и количеством струефо5мирующих стволов. 4ik СП 00 ел

///X4V/// V//AV/; V J ;

ФигЛ

lo

(О

5{

е