Оросительная установка Советский патент 1992 года по МПК A01G25/09 

VI

СА) ГО 00

о ю

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для создания стационарных оросительных установок кругового действия для моноаэрозольного орошения полей без дополнительного тради- ционного почвоувлажнительного орошения.

Известна оросительная установка кругового действия, водопроводящий трубопровод которой имеет длину, превышающую длину половины диагонали орошаемого ей квадратного поля, причем в каждом пролете между промежуточными опорно-ходовыми тележками его металлическое звено подвешено к несущему тросу, а на указанных те- лежках он снабжен гибкой вставкой и шарнирным соединением его пролетных металлических звеньев. Движитель этой установки - электрический или трактор - с прицепленной к нему головкой ведущей те- лежкой, способной противостоять весьма значительной боковой составляющей силе тяжения прицепленного к ней конца водо- проводящеготрубопровода, выполняющего роль тяговйй цепи, находится на полевой дороге, окаймляющей поле.

К недостаткам этих установок следует отнести значительную энергоемкость, снижение КЗИ орошаемого поля и эффективности орошения, так как является пери- одическим и значительно затрудняется автоматическое регулирование интенсивности орошения в зависимости от естественной температуры воздуха над орошаемым полем.

Известна оросительная установка, выполненная в виде консольной фермы, закрепленной на поворотной решетчатой стойке и снабженной противовесом и двумя комплектами дефлекторных насадок, из ко- торыходин предназначен для традиционного почвоувлажнительного дождевания, а другой - для аэрозольного орошения.

К недостаткам этой установки, снижающим эффективность орошения, относятся высокая металлоемкость и энергоемкость, низкая производительность, что увеличивает количество таких установок на поле, снижает КЗИ и осложняет выполнение полевых работ.

Цель изобретения - повышение эффективности орошения.

Поставленная цель достигается тем, что оросительная установка, включающая основание, поворотную платформу с закреплен- ной на ней водопроводящей колонной и силовым приводом, подвижную по вертикали центральную опору с водопроводящим телескопическим стояком и электромагнитными вентилями, связанными с блоками управления, водораспределительные трубопроводы с деф лекторными насадками, закрепленные на пространственной ферме, связанной винтовой системой подвески с центральной опорой, имеет пространственную ферму, выполненную в виде кольца, а водораспределительные трубопроводы совмещены с вантами, равномерно закрепленными по окружности кольцевой фермы и центральной опоры, причем, с целью самообеспечения электроэнергией она снабжена ветроэнергетической установкой и батареей аккумуляторов, а также снабжена воздуходувкой с электронагревателем и воздуховодами, сообщенными с водоподво- дящими трубами.

На фиг. 1 схематически изображена установка, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, план; на фиг. 3 - колонна, боковой вид; на фиг. 4 - нижнее звено колонны, разрез; на фиг, 5 - разрез А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - верхнее звено колонны, разрез.

Оросительная установка стоит в центре орошаемого квадратного поля над неподвижным гидрантом распределительного трубопровода 1 закрытой оросительной сети. Гидрант (фиг. 4) состоит из стояка 2, электрофицированной задвижки 3 и телескопического звена 4, в который входит нижний конец подвижного по вертикали во- допроводящего трубопровода 5, способного вращаться вместе с установкой и подниматься на высоту, ограниченную высотой неподвижного телескопического звена гидранта.

Нижний конец стояка 2 неподвижного гидранта заделан в железобетонный фундамент 6 стального трубчатого ствола 7 опорной колонны установки. Устойчивость колонны обеспечивают сваи 8 и балка 9. Возможность вращения опорной колонны на ее железобетонном фундаменте 6 обеспечивается тем, что нижний конец ее ствола 7 соединен с фундаментом 6 кольцевым шарниром 10, а также электродвигателем 11 с редуктором 12.

Верхний конеу. водопроводящего трубопровода 5 (фиг. 6) заглушен и четырьмя L-образными трубами 13 жестко соединен с кольцевой водопроводящей трубой 14.

С кольцевой водопроводящей трубой 14 соединены многочисленные трубчатые во- допроводящие ванты 15. На этих вантах подвешено опорное кольцо 16, диаметр которого равен примерно ширине квадратного поля, орошаемого установкой. В рабочем положении это кольцо висит на высоте около 3 м над самой высокой точкой поля. Оно может быть выполнено из тонкостенной полиэтиленовой трубы с. толщиной стенки 2-3

мм, а диаметр этой трубы может быть не более 100 мм.

Количество водопроводящих вантов 15 определяется и длиной опорного кольца 16, необходимостью расположения на нем точек закрепления вантов 15 на расстоянии, исключающем возможность возникновения опасного продольного изгиба опорного кольца, работающего на сжатие со значительным напряжением в пролетах между этими точками. Так, если орошаемое поле имеет площадь 25 га (500x500 м), то опорное кольцо 16 установки, орошающей его, имеет диаметр 500 м и длину 1570 м. Следовательно, если водопроводящих вантов 15 будет 400 шт., то расстояние между точками соединения их с опорным кольцом 16 будет 3,94 м, что, вероятно, близко к максимально допустимому. В этом случае на кольцевой водопроводящей трубе 14 водопроводящие ванты 15 разместятся едва ряда с шагом 30 мм в каждом ряду. При максимальной интенсивности аэрозольного орошения 600- 700 л/с, т.е. при максимальном расходе, потребляемым установкой, 4-5 л/с и при минимально допустимом расходе одной аэрозольной дефлекторной насадки 17 не менее 0,01 л/с количество последних на поле площадью 25 га равно количеству водопроводящих вантов 15, т.е. 400 шт., по одной на каждом ванте. Если поле, орошаемое установкой, в 4 раза больше, т.е. 1000x1000м (100 га), то количество водопроводящих вантов 15 на такой установке будет 800 шт., а дефлекторных насадок 17 - 1600 шт., по две на каждом водопроводя- щем ванте 15.

Все аэрозольные дефлекторые насадки 17 находятся на уровне опорного кольца 16 и свободно висят на полиэтиленовых водопроводящих трубках 18, диаметром 2-3 мм, присоединенных к водопроводящим вантам 15. Они разделены на восемь групп и размещены над полем так, чтобы оно орошалось ими наиболее равномерно, причем размещение насадок во всех восьми группах разное, такое, что все насадки установки вращаются над полем по разным круговым траекториям.

Чтобы обеспечить возможность монтажа и ремонта опорного кольца 16 на земле, а также возможность опускать его на землю перед надвигающейся бурей или ураганом, на верхнем перекрытии ствола колонны установлен винтовой подъемник 19с электроприводом.

Для подогрева водопроводящих вантов 15 и трубок 18 теплым воздухом зимой, с целью предотвращения их обледенения при гололеде, в нижнем звене ствола 7, на широкой балке9 опорной колонны, установлен электронагревательный прибор 20 и воздуходувка 21с электроприводом, которая соединена напорным воздуховодом 22 и

гибким шлангом 23 с нижним концом подвижного водопроводящего трубопровода 5. На воздуховоде 22 установлена электрифицированная задвижка 24, а на нижних концах всех водопроводящих вантов 15 ус0 тановлены пробковые краны, которые на зиму открываются.

В связи с необходимостью максимально возможного нагревания воздуха в нижнем звене опорной башни зимой во время

5 гололеда стенку, входную дверь и перекрытие этого звена покрывают теплоизоляцией, а для входа в это помещение воздуха при работе воздуходувки 21 в его стенке имеется отверстие, закрытое сеткой.

0 Для питания электроэнергией всех электроприводов установки на вершине опорной колонны установлен ветродвигатель 25 с генератором электрического тока, вращающим опорную колонну через редук5 тор 12 и питающегося электроэнергией, как и другие электроприводы, через батарею аккумуляторов 26, который непрерывно заряжает ветродвигатель 25 через контактное устройство 27, закрепленное под широкой

0 балкой 9 (фиг. 4). Аккумуляторные батареи установок всех полей хозяйства могут быть соединены между собой кабелями, что обеспечивает возможность ремонта каждого вентродвигателя, если он вышел из строя,

5 без прекращения работы его оросительной установки.

Для автоматического регулирования интенсивности аэрозольного орошения поля внутри опорной стойки ветродвигателя 25

0 подвешено тепловое реле 28. Его пробковые краны с соляноидами двустороннего действия установлены на горизонтальных частях водопроводящих вантов 15, находящихся на круглом балконе опорной колонны

5 и в соответствии с разделением на группы дефлекторных насадок тоже разделены на восемь групп, каждая из которых соединена кабелем с одной из восьми контактных точек этого реле.

0

В эксплуатации установка действует в автоматическом режиме, а пуск и остановка всех ее электроприводов и электрических нагревательных приборов может выпол5 няться или автоматами, установленными на ней, или дистанционно, радиоимпульсами из центральной усадьбы хозяйства, причем действовать она, как и насосная станция, будет только днем, от восхода до заката солнца при температуре воздуха, превышающей оптимальную для культуры, которой занято орошаемое ею поле.

Ночью установка стоит с закрытой задвижкой на стояке 2, и если до восхода сол- нца температура воздуха в будке ветродвигателя 25, где находится тепловое реле 28, опустится до оптимальной или ниже ее, то все пробковые краны на водопро- водящих вантах 15 будут автоматически закрыты этим тепловым реле. Если к восхо- ду солнца температура воздуха окажется выше оптимальной на N градусов, то N из восьми групп пробковых кранов останутся открытыми до включения установки в работу утром.

Утром, после включения в работу насосной станции, подающей воду в закрытую оросительную сеть системы, под действием напора в гидранте включаются в работу электродвигатель 11, вращающий опорную башню установки, и электропривод задвижки 3 гидранта, если в этот момент температура воздуха над полем выше оптимальной на N градусов, и потому N групп пробковых кранов установки будут открыты. Если температура воздуха в этот момент ниже оптимальной и все пробковые краны будут закрыты, то электродвигатель 11 и электропривод задвижки 3 включатся в работу лишь при последующем превышении температу- ры воздуха над оптимальной на 1°С после включения тепловым реле 28 первой группы пробковых кранов, с контактом которой на тепловом реле связан пускатель электродвигателя 11 и электропривода задвижки 3. В этом случае включение установки в работу произойдет при температуре воздуха 19°С, если поле будет занято картофелем, при 21°С, если на поле будет пшеница, при 23°С, если на поле капуста и при 26°С, если кукуруза.

После включения в работу электродвигателя 11 опорная башня начинает вращаться с : скоростью 1-2 оборота в час, но опорное -кольцо 16 приходит в движение лишь посге того, как водопроводящие ванты 15 плавно изогнутся на краю балкона опорной башни и угол изгиба их в плане достигнет величины, создающей необходимый крутящий момент.

При понижении температуры воздуха над полем на уровне вершикы опорной колонны в конце дня тепловое реле будет в обратном порядке выключать группы де- флекторных насадок по одной при каждом понижении температуры воздуха на один градус. Если до захода солнца температура воздуха на указанном уровне понизится до оптимальной, тепловое реле остановит электродвигатель 11 и закроет задвижку 3

при напоре в оросительной сети, т.е. при работающей насосной станции системы. Если повышенная температура воздуха удержится до ночи, то электродвигатель 11 остановится, а задвижка 3 закроется лишь с остановкой насосной станции.

После получения штормового предупреждения или усиления ветра более 15- 20 м/с насосную станцию останавливают. Со снятием напора в закрытой оросительной сети останавливается и оросительная установка, а после прекращения инерционного вращения опорных колец дистанционным радиоимпульсом включают винтовые подъемники 19 на подъем кольцевых водо- проводящих труб 14 и спуск опорного кольца 16 на землю. Пос/е уменьшения скорости ветра до безопасной опорные кольца 14 поднимают подъемниками 19 в рабочее положение и включают насосную станцию.

Для предотвращения повреждения опорного кольца 16 и водопроводящих ван- тов 15 в осенне-зимний и весенний периоды, когда установка находится на консервации, опорное кольцо 16 оставляют в рабочем положении с установкой расчалок через 100-200 м, закрепляя его на вершинах столбов, установленных на обочинах полевых дорог.

Если зимой будет получен прогноз о возможности гололеда и опасности обледенения элементов установки, то дистанционно включают электронагревательные приборы 20, открывают задвижки 24 и включают электропривод воздуходувки 21, которая будет прогонять теплый воздух по всей длине вантов 15 по опорному кольцу 16 и через дефлекторные насадки, предохраняя их от обледенения.

Предлагаемая аэрозольная оросительная установка не охватывает непосредственным орошением угловые зоны квадратного поля, которые составляют около 21,5% площади поля. Однако это не имеет существенного значения, так как под действием ветров угловые зоны поля будут подвергаться благотворному влиянию орошаемой центральной зоны поля, причем влиять будет не только микроклимат, создаваемый установкой в центральной зоне поля, но и микроклимат, создаваемый установками смежных полей.

Применение ветродвигателей в аэрозольных оросительных установках позволяет упорядочить и экономно использовать электроэнергию из государственной электросети.

Для надежного обеспечения системы электроэнергией в регионах с затяжными плевыми условиями и для дублирования

выходящих из строя ветродвигателей необходимо соединить кабелями аккумуляторные батареи отдельных оросительных установок в единую сеть всей оросительной системы,

При соединении в единую энергосистему ветродвигателей и аккумуляторных батарей всех ооосительных установок, тепловых резервных установок хозяйства и государственной электросети с внутрихозяйственными потребителями электроэнергии появится возможность накапливать и использовать электроэнергию, вырабатываемую ветродвигателями оросительных установок в течение восьми-девяти месяцев в году, когда поля не орошаются.

Такое дублирование источников электроснабжения повышает надежность в работе оросительной системы хозяйства.

Перевод оросительных систем в аридных зонах на смешанное орошение, аэрозольное в сочетании с почвоувлажни- тельным, внутрипочвенным, а по всех прочих зонах - на моноаэрозольное орошение с применением предлагаемой оросительной установки обеспечивает повышение урожайности всех культур при значительном уменьшении водопотребления, благодаря чему будут кардинально решены экологические проблемы регионов.

Формула изобретения

1. Оросительная установка, включающая основание, поворотную платформу с

0

5

0

5

0

закрепленной на ней водо про водя щей колонной и силовым приводом, подвижную по вертикали верхнюю центральную опору с водопроводящим телескопическим стояком и электромагнитными вентилями, связанными с блоком управления, водораспределительные трубопроводы с дефлекторными насадками, закрепленные на пространственной ферме, связанной с вантовой системой подвески с центральной опорой, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности орошения путем одновременного увлажнения всего орошаемого участка с переменной интенсивностью, пространственная ферма выполнена в виде кольца, а водораспределительные трубопроводы совмещены с вантами, равномерно закрепленными по окружности кольцевой фермы и центральной опоры.

2.Установка по п. 1,отличающая- с я тем, что, с целью самообеспечения электроэнергией, она снабжена ветроэнергетической установкой, установленной на вершине колонны, и батареей аккумуляторов.

3.Установка по п. 1,отличающая- с я тем, что, с целью предотвращения замерзания водопроводящих элементов, она снабжена воздуходувкой с электронагревателем и воздуховодами, сообщенными с во- допроводящими трубами, имеющими запорные устройства.

6

Использование: в стационарных оросительных установках кругового действия для одновременного увлажнения всего орошаемого участка с переменной интенсивностью. Сущность изобретения: пространственная ферма установки выполнена в виде кольца 16, а ее водораспределительные трубопроводы совмещены с вантами 15, равномерно закрепленными по окружности на кольцевой ферме 16 и поворотной центральной опоре 7. С водопроводящими вантами 15 сообщены через трубки 18 дефлекторные насадки 17, находящиеся на уровне кольца 16. Оросительная установка снабжена ветроэнергетической установкой 25, установленной на вершине опоры 17, и батарей аккумуляторов, а также воздуховодами для обогрева водопроводящих вантов 15, имеющих на входе запорные устройства. При вращении кольцевой фермы 16 совместно с опорой 7 относительно основания 6 включение в работу дефлекторных насадок 17 происходит по заданной программе в зависимости от температуры окружающего воздуха и заданной интенсивности орошения. 2 з.п, ф-лы, 6 ил. сл

Pue.t

налрадления гоеподетдующик бетрод

Фиг 2.

50

Фиг. 5.