Способ орошения и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК A01G25/16 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при организации орошения сельскохозяйственных культур.

Известен способ изменения влажности почвы при выращивании растений, включающий определение влагосодержания почвы с помощью датчиков и полив, при котором для оптимизации влагосодержания растений в период вегетации определяют.скорость водноготока в стебле растений и тургесцентность его тканей, которые сопоставляют с изменением влагосодержания почвы С 1.

Недостатком способа является сложность определения указанных параметров в поле, в результате чего способ не может применяться в широких масштабах на орошаемых массивах полей,. .

Известно устройство управления водным режимом, включающее измеритель влажности почвы и логическое устройство с блоками измерения и автоматики/ в котором сигналы датчиков влажности сравнивают с нижним. пределом влажности почвы, установленным с помощью тарировочного графика на логическом устройстве, периодический опрос датчиков блоком

автоматики и выдачу им сигнала на полив при достижении заданного уровня предполивной влажности f2.

Недостатками устройства .являются . отсутствие автоматического программного управления влажностью почвы, так как заданный уровень влажности задаётся вручную, неучет других факторов произрастания растений, на10пример метеоусловий, и отсутствие возможности проведения освежительных поливов.

Целью изобретения является повышение эффективности поливов при од15новременной экономии поливной воды путем формирования минимальной поливной нормы, достаточной для созревания растений при нарастании дефицита влаги в корнербитаемом слое и

20 исключающей ожоги листьев солнечными лучами.

Эта цель достигается тем, что освежительные поливы осугчествляют ночью„поливными нормами 1,01,5 м /га на каждый градус средне- . .суточных выше температур воздуха с перерывами в случае естественного дождя на срок, определяелый

30 гидротермическим козффяциентом.

В устройстве для реализации способа с целью упрощения конструкции чувствительные элементы датчиков температуры воздуха выполнены в вид биметаллических пружин выходом на стрелочный индикатор с общей осью вращения стрелок, снабженных электрическими контактами для подключения таймера, в цепь которого включен выход датчика дождя.

Сущность изобретения сводится к частично1м поддержаниям и плавным расходованиям предвегетационного максимального запаса продуктивной влаги в почве путем подачи ограниченной суточной поливной нормы воды равной 1,0-1, на 1 сутки, на кахсдый градус среднесуточной тем пературы воздуха и достаточной в основном для увлажнения листьев.

Мерой ограничения суточной поливной нормы служит гидротермический ко.эффициент (ГТК) , вычисляемый как отношение суммы атмосферных осадков взятой в м/га, к суглме активных температур (среднесуточных температур воздуха 10°С и выше) за один и тот же отрезок времени, например за период вегетации растений. ГТК от 1,0 до 1,5 за этот период характеризует достаточное естественное увлажнение сельскохозяйственных культур. Минимальная достаточная оросительная норма равна сумме норм предвегетационного полива почвы и всех ограниченных суточных поливов. В сочетании с суммой атмосферных осадков она искусственно поддерживает ГТК оросительного сезона на уровне, равном 1,1-1,3 и находящееся в пределах достаточного увлажнения.

Определению потребности и нормы суточного полива служит устройство, в котором температурный маятник отсчитывает время начала и меру подачи воды, часовой механизм, конструктивно связанный с конкретным дождевальным устройством, - продолжительность подачи} датчик жидких осадков - меру неполивного периода после.дождя. Например, среднеструйный дождевальный аппарат Роса-1 имеет среднюю интенсивность искусственного дождя 1,0-3,5 в 1 мин, Для подачи ограниченной нормы при нижнем значении напора воды и интенсивности довдя 1,1-1,0 м/га в 1 мин, конструктивно обусловленных, он должен работать в . сутки на каждый .среднесуточной температуры воздуха и, например, при 20°С полив ночью в конце этих суток .должен продолжаться 20 мин. Ter«ieратура, измеренная в одной, точке, является представительной для участка, соразмерного производственной единице земледелия, например одному

ПОЛ) севооборота, поэтому один регулятор-маятник достаточен для одной такой единицы.

В температурном маятнике использован код температуры воздуха с

одной амплитудой в сутки, стабилизированный циклом солнечного освещения и нарушаемый движением воздушных масс. Маятник состоит из двух датчиков температуры воздуха - свободного и демпфированного или мгновенного и среднего значений, у которых совмещение стрелок бывает два раза в сутки, когда величина общего показания совпадает (в пределах точности измерения) со среднесуточной температурой, Из них совмещение при понижении температуры определяет начало подачи воды, а угол отклонения обеих стрелок от нулевого положения - меру

подачи поливной воды.

На фиг. 1 приведена схема четырех узлов Л, Б, В и Г устройства и трех цепей электрической связи между ними, на фиг. 2 - узлы Л и Г, общий

вид, на фиг. 3 - принцип работы узла А,

Устройство содержит следующие узлы: А - температурный маятник с суточным периодом колебания, Б - датчик хсидких атмосферных осадков, В шаговый реверсивный двигатель и Г реле времени (таймер) с вмонтированным в него узлом А и с электрическим приводом часового механизма. На общей шкале 1 узлов А и Г нанесены по

зар.жнутому кругу деления от О до 60 С от О до 60 мин времени, взятых в качестве примера для нижних значений напора воды и интенсивности дождя у аппарата Роса-1.

В узле В на валу 2 жестко посажены нажимной выступ 3 и два храповых колеса 4 и 5 противоположного вращения с приводом от двух электромагнитов 6 и 7. Храповые собачки 8 и 9

находятся на двух штоках, на которых установлены винтовые цилиндрические пружины: 10 нормально сжатая и аналогичная ей пружина 11 нормально свободная. На колесе 4 имеется выщербленность 12.

В узле Б имеется водосборная воронка 13 и под ней двухкамерная емкость 14 с контактом 15, который в статике замкнут с одним из двух контактов 16. Кроме этого в цепь серии

импульсов от узла Б включены зажимы 17 источника тока и электромагнит 6. В цепи серии импульсов от. узлов А и Г имеются зажимы 18 источника тока, сплсшная и прерывистая кольцевые контактные дорожки 19, скользящий контакт 20, контакт 21-на подпружиненном рычаге 22 (штриховая линия) для замыкания контакта 23 и электромаг,нит 7. В цепи сигнала злектромагнитного пускателя подачи воды имеются

захшмы 24 этого пускателя, зажиг-ы 25 источника тока/ контакт 26, за лкнутый контактом 21 на рьмаге 22 (сплошная линия) и две сплошные кольцевые контактные дорожки 27, замкнутые скользящим контактом 28. Двумя размерными линиями показаны пределы движения двух храповых собачек 8 и 9, которые в статике не находятся в зацеплении со своими храповыми колесами 4 и 5. Вал 2 в статике фиксирован неподвижно силой трения в своем подаиипнике скольжения.

Демпфированный датчик температуры фиг.2) воздуха представляет собой круглый сплошной вал 29, на который жестко посахсены стрелки 30, спиральная плоская биметаллическая пружина 31 в качестве чувствительного элемента с креплением к валу -29 и барабану 32, и демпфирующий дисковый тормоз 33 со смазкой дисков вязкой жидкостью, например полидиметилсилоксаном. Подшипники тормоза 33 уплотнены, например, сальниковыми кольцами. Стрелка 30 имеет сделанную из диэлектрика шарнирно прикрепленную верхнюю часть изолятора 34, подпружиненную в прямом положении, с электрическим контактом 35 на конце. . Свободный датчик температуры воздуха представляет собой круглый полый вал 36 со стрелкой 37 и торжественной предыдущему датчику биметаллической пружиной 38, но без тормоза (демпфера). Стрелка 37 имеет на своём верхнем конце шарнирно прикрепленный подпружиненный двуплечий рычаг 39, тоже изолятор, с контактом 40. На втором полом.валу 41 есть сделанная из диэлектрика стрелка 42 времени, спиральная пружина 43 ее возврата в нулевом положении и электромагнитная фрикционная муфта

44сцепления, соединенная с колесом

45зубчатой цилиндрической передачи. К верхнему концу стрелки 42 прикреплены подпрухшненный нажимной выступ

46и два скользящих контакта 20 и 28. Две пары контактных дорожек 19 и 27 прикреплены при помсмци изоляционного кольца 47 и трех штоков 48 к сердечнику электромагнита 49 для подачи в рабочее положение, а для возврата в исходное имеется винтовая цилиндрическая пружина 50 сжатия. В барабане и корпусе узлов А и Г сделаны окна 51 для свободного прохода воздуха к двум биметаллическим пружинам.

Нафиг. 3 показаны позиции работы температурного маятника: а ,6,6 при рабочем ходе стрелки 37 во время понижения температуры воздуха, 2-, д , е - при ее свободном ходе во время повышения температуры. Изолятор 34 имеет косой срез 52 и прямоугольный выступ 53. Размерными линия да показаны пределы отклонения подвижных подпружиненных изолятора 34 и рычага 39 от их фиксированного положения в позициях а , г. , -в , е 5 Работа устройства и способ осуществляются следующим образом.

Определение срока и продолжительности подачи ограниченной суточной поливной нормы воды или продолжительности неполивного периода после дождя состоит в следующем. В узле А при совмещении стрелок 30 и 37 (фиг.За) в процессе понижения температуры контакт 40 пододпигается 5 под прямоугольный выступ 5-1 изолятора 34, замыкается с контактом 35 и подает ток в узел Г на питание привода часового механизма, электромагнита 49 и фрикционной 44 сцепQ ления (фиг.2). Муфта 44 сцепления через зубчатое колесо 45 передает движение от часового механизма на стрелку 42, а электромагнит 49 подает .две пары кольцевых контактных 5 дорожек 19 и 27 к замыканию двумя скользящими контактами 20 и 28. Если нажимным выступом 3 узла В (фиг.1) рычаг 22 прижат, а его контакт 21 замкнут с контактом 26, то через зажимы 24 поступает ток в электро0магнитный пускатель подачи воды и начинается полив.

Подпружиненный нажимной выступ 46 стрелки 42 времени в позиции d подходит к двуплечему рычагу 39, в позиции (5 щелчком перебрасывает

его в позицию и , размыкает контакты 35 и 40 и тем самым выключает из работы часовой механизм узла Г, фрикционную муфту 44 сцепления и 0 электромагнит 49. Спиральная пружина 43 возвращает стрелку 42 в нулевое положение, а пружина 50 сжатия контактные дорожки 19 и 27 в исходное положение. С размыканием дорожек 5 27 прекращается поступление тока в электромагнитный пускатель подачи воды, а с ним и полив.

При совмещении стрелок 30 и 37 в процессе повышения температуры 0 двуплечий рычаг 39 в позиции г надвигается на косой срез 52 и не дает изолятору 34 отклониться вверх, а сам преодолевает сопротивление своей пружины и поворачивается до положения в позиции , в которой поднимает изолятор 34 вверх. Прямоугольный выступ 53 не дает этому рычагу повернуться в исходное положение до тех пор, пока контакты 35 и 40 не отодвинутся один от другого без замыкания и без включения в работу узла Г.

Узел Б находится в режиме слежения, а его электрическая цепь - постоянно 5 под напряжением. При размыкании контактов 15 и 16 во время опрокидывания емкости 14 под тяжестью дохсдевой воды появляется импульс - разры тока. Электромагнит 6 освобождает сжатую пружину 10 и она через шток с храповой собачкой 8 поворачивает храповое колесо 4 вместе с валом 2 на один шаг зуба против хода часовой стрелки. Нажимной выступ 3 отпу кает подпружиненный рычаг 22, а контакт 21 переходит к Зсшыканию с контактом 23. Учет импульсов узлов В, поступающих от узла Б, продолжается до тех пор, пока выщербленност 12 не пододвинется к собс1чке 8. Например, при одном импульсе на казкды 5 дождевой воды и возможности поворота колеса 4 с валом 2 на 40 шагов (до выщербленности 12) узел В может учесть не более 200 м /га сум мы осадков. Увеличить или уменьшить верхний предел сумьлирования можно путем открепления колеса 4 от вала 2, перестановки на его шлицах, число зубье которых кратно числу зубьев этого колеса, и закрепления в новом положении. Если контакт 21 замкнут с контактом 23, в процессе рабочего хода те пературного маятника через позиции а , S , -6 поступают импульсы от пары сплоиной и прерывистой контактных дорожек 19 узлов А и Г в электромаг нит узла В, например по одному на каждые 5 С величины общего показани стрелок 30 и 37, а он поворачивает колесо 5 с валом 2 по ходу часовой стрелки до тех пор, пока нажимной выступ 3 прижмет рычаг 22 и отключи его контакт 21 от замыкания с кон- тактом 23. Тем временем один или несколько суток полив отсутствует. Например, при учтенной узлом В сумме осадков 200 или 120 MVra (20 или 12 мм слоя воды) в средней за неполивной период температуре 15 ИЛИ 20°С, он продолжается 13 или 8 сут в перврм случае температур, 8 или 4 сут втором. После дождя в 3 мм перерыв равен 2 или 1 ;сут, пос ле .2 мм-.1 или О сут, после 1 мм и менее (моросящий дождь, туман, роса) перерыва не будет. Для повышения жесткости взаимодействия стрелок 30, 37 и 42 они :представляют собой три прозрачных диска с обозначением своих индексов и расположением на этих индексах изоляторов 34 и 39, контактов 20, 28, 35 и 40 и нажимного выступа 46. Для неподвижной фиксации стрелок 30 и 37 во время замыкания контактов 35 и 40 в диск одной из них вставлен электромагнит и в другую - сер- дечник. Обмоткой электромагнита является проводка к контакту первог диска. Так как стрелки 30 и 37 могут сделать не более одного оборота, то проводка проходит снизу от узла Г внутрь каждого диска. Эффективность предлагаемых способа орсхиения и устройства для его осуществления заключается в том, что всю оросительную норму воды или часть ее, кроме влагозарядки, подают автоматически и расходуют ограниченными суточными поливными нормами, исключая тем самым инфильтрацию за пределы корнеобитаемого слояпочвы и постепенно подсушивая его для лучшего вызрезания растений, ночное дождевание сопровождается эффектом положительного влияния росы на растения. Комлпект узлов устройства прост и дешев в изготовлении, надежен в точен в работе, что приводит к бережному расходованию воды, технических ресурсов оросительной системы и к повышению качества урожая, а это даст значительную экономию в народном хозяйстве. Условиями применения изобретения являются размещение растений полевой культуры в типичных для них почвенно-климатических условиях и выполнение влагонакопительных и влагозащитных агротехнических приемов. Формула изобретения :{, Способ орошения, включагаций весенний влагозарядковый полив и освежительные поливы в период вегетации и созревания растений, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности поливов при одновременной экономии поливной воды путем формирования минимальной поливной нормы, достаточной для со- зрения растений при нарастающем дефиците влаги в корнеобитаемом слое и исключающей ожоги листьев солнечной радиацией, освежительные поливы осуществляют ночью поливными нормами 1,0-1,5 м/ra на каждый градус среднесуточных вьшие температур воздуха с пepe эывaми в случае естественного дождя на срок, определяемый гидротермическим коэффициентом. 2. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее таймер, датчики мгновенного и текущего среднего значений температур воздуха и датчик дождя, отличающеес я тем, что, с целью упрощения конструкции, чувствительные элементы Датчиков температуры воздуха выполнены в виде биметаллических пружин выходом на стрелочный индикатор с общей осью вращения стрелок, снабженных электрическими контактами для подключения таймера, в цепь которого включен выход датчика дожля,, .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР W405509, кл. А 01 G- 25/00, 1971.

2.Ганкин А.В., Зенков Н.Г. Автоматическое устройство управления ВОДН1.1М режимом почвы. - Гидротехника и мелиорация, 1975, 9, с, 34-35.