Оросительная система дискретного полива по бороздам

 

Изобретение позволяет снизить капиталоемкость и расширить диапазон применимости дискретного полива за счет выполнения распределительных 5 и поливных 7,8 трубопроводов из гибких (полиэтиленовых) шлангов, подключенных стационарно на участке к унифицированным наземным водораспределителям 6 с задачниками норм и импульсов водоподачи 9, обеспечивающим совместно с водоподающим сифоном 1, зарядным ме

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 А 01 G 25/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ юг. (21) 4807900/15 (22) 04.04.90 (46) 15.01.93.Бюл.N 2 (71) Казахский науч но-исследо вател ьский институт водного хозяйства (72) В.Ф.Гаммер, Н.Ю,Креккер, P.Ï.Ïîìàшев, М.С.Садоетдинов и С.С.Сухенко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1323651, кл. Е 01 В 13/02. 1987.

Авторское свидетельство СССР

N1685313,,кл. А 01 G 25/16. по заявке N

4761975/15, 1989.

„, . Ж„„1787382 А1 (54) ОРОСИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДИСКРЕТНОГО ПОЛИВА ПО БОРОЗДАМ (57) Изобретение позволяет снизить капиталоемкость и расширить диапазон применимости дискретного полива за счет выполнения распределительных 5 и поливных 7, 8 трубопроводов из гибких (полиэтиленовых) шлангов. подключенных стационарно на участке к унифицированным наземным водораспределителям 6 с задачниками норм и импульсов водоподачи 9, обеспечивающим совместно с водоподающим сифоном 1, зарядным ме,V

QO

{ ) 00

1787382 ханизмом 2 и регулируемой перемычкой 3 на раме 4 мобильйость системы вдоль хозяйственного распределителя, При ее работе на программаторе 9 дросселем 37 двухковшового дозэтора 35 регулируется продолжительность циклов подачи воды в

g," » 4f

Изобретение относится к технике поверхностного полива сельскохозяйственных культур и может быть использовано для прерывистой водоподачи в борозды импульсной струей.

Известна оросительная система, снабженная стационарной поливной сетью с микрогидрантами и управляемая через гидравлическое программное устройство сифонами-водовы пусками, связанными с транспортирующим и поливным трубопроводами и имеющими сверху капоры с воздушными трубками.

Недостатком ее является суженный диапазон применимости, обусловленный постоянным линейным интервалом выдачи поливных струй по длине поливного трубопровода и изменчивостью междурядий культур севооборота, чередующихся е>кегодно нэ каждом поле на протяжении ротации севооборота.

Известна также оросительная система с закрытой оросительной сетью и цилиндрическими водораспределителями, разделенными вертикально перегородками на сектора, камеры которых через сифоны соединены с транспортирующими и поливными трубопроводами, водоподача в которые управляется шаговым переключателем, Недостатком ее являются низкие эксплуатационные возможности, не обеспечивающие выдерживание режима дискретного полива по бороздам.

Известна оросительная система дискретного полива по бороздам, содержащая соединенные распределительными трубопроводами мобильные распределители, выполненные в виде закрытой сверху емкости с вертикальными перегородками, образующими капоры поливных и транспортирующего сифонов, гидравлически связанных с поливными трубопроводами и последующими водораспределителем. Управляется система задатчиком норм полива через воздушные трубки капоров сифонов. Этэ система наиболее близка к предложенной и принята в качестве прототип».

45 поливные шланги и обеспечивается автоматическое переключение поливов на нижерасположенные к распределителю 5 участки за счет кинематической связи его через подвижную вилку 38, двухплечий курковый рычаг 39 с поплавком 40 емкости 41. 5 ил.

Недостатком ее являются низкие эксплуатационные качества из-за узкого диапазона применимости, Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств системы путем расширения диапазона ее применимости.

Система может работать при различных элементах техники дискретного полива по бороздам, соответствующих условиям участка орошения и требованиям возделываемой культуры, обеспечивает равномерное рассоедоточение поливного тока по площади одновременного полива, обладает широким диапазоном применяемости и высокой эффективностью.

Это достигается выполнением емкости мобильных водораспределителей цилиндрической, установкой в ее днище и крышке соосно им водозаборного патрубка и над ним кольцеобразного кожуха с тремя жестко закрепленными вертикальными внутренними перегородками. образующими капоры поливных и транспортирующего сифонов. стояки которых расположены в середине секторов кожуха и имеют на верхних торцах ориентированные к центру емкости скосы, снабжением задатчика норм полива гидравлически связанным с емкостью двухходовым дозатором, имеющим два клапана взаимодействующие с воздушными трубками поливных сифонов и кинематически с ним связанным курковым механизмом. один из рычагов которого имеет поплавковый привод, а на другом установлен клапан. взаимодействующий с воздушной трубкой транспортирующего сифона.

На фиг,1 изобра>кена общая схема оросительной системы при двустороннем командовании распределительного трубопровода; на фиг,2 — то же, при одностороннем командовании; на фиг.3 — мобильный водораспределитель, вид сверху; на фиг.4 — то же, разрез А-А на фиг.3, на фиг.5 — задатчик норм полива, Оросительная система дискретного полива по бороздам включает водозабор 1, выполненный, например, в виде сифона с зарядным механизмом 2 и регулируемой перемычкой 3, установленных на раме 4 и обеспечивающих забор и подачу воды тре1787382

5

50

55 работающему сифону 18, и через водовыпускные отверстия в трубопроводе — в поливные борозды подкомандной площади. При этом через воздуховпускные прорези 26 в процессе работы водораспределителя происходит подсос воздуха, что выравнивает во времени подводимый к емкости 27 и отводимый из нее расход.

Полив трубопроводом 8, т.е, продолжительность такта, длится до тех пор, пока не наполнится правая секция дозатора 35 и он не перекинется на своей оси в правое нижнее положение, При этом линия управления сифона 18 — воздушная трубка 28 при отходе от нее клапана 31 соединяется с атмосферой. В секторе капора 15 уровень воды падает, а в емкости 27 повышается — до нижних скосов стояков сифонов. При этом клапан 32 перекрывает трубку 29 сектора 16. Теперь уже капор 16 становится герметичным и переливающаяся через стояк сифона 19 вода интенсивно выносит воздух из-под его капора, В нем нарастает разрежение и повышается уровень воды выше верхнего гребня стояка сифона 19, Теперь уже весь расход через сифон 19 и переходник 23 поступает к левому поливному трубопроводу 7 (см.фиг.1), т.е. происходит смена направления подачи воды — до следующего цикла срабатывания или нового такта полива.

Полив в этом направлении продолжается до следующего переключения ковшового дозатора 35 — опять в первоначальное (предшествующее левое) положение, Так циклически осуществляется импульсная (тактная) подача воды на левую и правую половину орошаемого поля до тех пор, пока не выльется расчетная поливная норма, т.е. до и-го цикла срабатывания нормой добегания. При этом продолжительность импульса может регулироваться (дросселем 37) временем тэ кта за пол нен ия ковшово го дозатора 35. т.е. поступающим расходо через питающий трубопровод 36.

В процессе каждого цикла срабатывания сливаемый из дозатора 35 в нижнем положении его ковшей объем воды через окна 42 поступает и накапливается в емкости 41. По мере заполнения емкости 41 поплавковый привод 40 в стакане 45 поднимается и через связанный с ним шток воздействует нэ левый рычаг куркового механизма 39. Проворачиваясь на своей оси, он своим кулачком взаимодействует с роликовым толкэтелем и приподнимает вилку 38, Поворот рычага происходит до прохождения курковой пружиной механизма 39 мертвой точки (точки необратимого проворота), сопровождающего:я резким переключением приводного рычага в другое (левое) крайнее положение, При этом клапан 33 перекрывает воздушную трубку 30, а вилка 38, кинематически связанная с кулачком, резко поднимается вверх до упора в нижний ограничитель 43, пережимэя питающий трубопровод 36 и фиксируя ковшовый дозатор 35 в нейтральном положении, В этом положении ни один из клапанов 31 и 32 не перекрывают воздушные трубки 28, 29, В результате в работающем на и-ом цикле поливном сифоне срывается вакуум, Другой же поливной сифон, который при последнем и-ом такте был отключен, в результате доступа в его управляющую трубку атмосферного воздуха также не может включиться, Однако при этом включается в работу сифон 20 транзитного (распределительного) трубопровода 5, в воздушную трубку 30 сектора 17 которого перекрыт доступ воздуха клапаном 33.

Теперь уже в секции 17 в результате интенсивного выноса воздуха образуется разрежение, уровень воды в ней повышается выше гребня скоса стояка сифона 20 и он начинает работать полным сечением. В секциях 15, 16, уровень воды падает и перелив воды из поливных сифонов 18, 19 прекращается, т.е. полив на первом участке, подкомандном поливным трубопроводам 7. 8 прекращается. Весь расход от первого водораспределителя 6 по распределительному трубопроводу 5 подается к следующему, нижерасположен ному водорасп ределител ю системы, на котором установлен свой задатчик норм полива 9, обеспечивающий аналогичнОе вышеописанному распределение поливной воды по тактам уже на второй позиции. Работа последующих водораспределителей системы и технология орошения подкомандных им участков происходит аналогично, Исключение составляет только последний водораспределитель системы, который имеет только два сектора (капора) из-за отсутствия у него транспортирующего сифона. Поэтому на задатчике норм полива этого водораспределителя отсутствуют элементы, управляющие его работой — воздушный патрубок 30, клапан 33. курковый механизм 39, вилка 38 и нижняя емкость 41 с поплавком 40 и стаканом 45.

После завершения полива нэ нижнем участке зэдатчик норм полива на первом водораспределителе возвращается в исходное положение. Это происходит в резульгате постепенного слива воды из емкости 41 через регулируемое )тверстие 46 водосбросной трубки 47.

По мере сброса из емкости 41 воды уровень ее в стакане 45 также понйжэется. Поплавок 40 при этом под собственным весом опускается, проворачивая приводной рычаг

1787382

55 механизма 39 против часовой стрелки, При прохождении мертвой точки курковой пружиной механизма 39 происходит его резкий проворот до устойчивого (правого) положения. Клапан 33 отходит от трубки 30, открывая доступ атмосферному воздуху в секторе

17 кожуха 12 (под капор транспортирующего сифона 20). В нем происходит срыв вакуума, уровень воды в емкости 27 водораспределителя 6 поднимается и вновь начинается одновременный перелив воды в стояки всех сифонов. При этом, если на сифонном водозаборе 1 не будет прекращена водоподача, то система продолжит свою работу, начав новый цикл последовательного полива всех участков сверху вниз. Связано это с тем, что при повороте против часовой стрелки кулачкового рычага механизма 39 вилка 38 опускается, дозатор 35 становится неустойчивым и займет под собственн ым весом одно из сВоМх устойчивых нижних(левое или правое) положений, Отход вилки 38 вниз до ограничителя 44 сопровождается разжатием питающего трубопровода 36 и возобновлением подачи по нему управляющего расхода к двухковшовому дозатору 35, Для обеспечения качественного полива всех подкомандных к распределительным трубопроводам 5 участков сбрасываемый из емкости 41 первого водораспределителя 6 расход увязывают с общей продолжительностью полива всех участков системы. При этом на системах с большой протяженностью распределительных трубопроводов 5 возможно применение обратной связи. Для этого на последнем водораспределителе применяют унифицированный с вышерасположенными задатчик норм полива, а его воздушный патрубок 30 лийией связи соединяют с сектором 17 транспортирующего сифона 20 первого водораспределителя, При этом клапан 33 выполняют нормально закрытым при опущенном поплавке 40 на задатчике норм последнего распределителя и открывающим доступ атмосферного воздуха в патрубок обратной связи после поднятия поплавка при отработке на последнем участке n-ro цикла срабатывания его поливных трубопроводов, На системе с односторонним располо>кением поливных трубопроводов (фиг.2) за5

50 датчики норм полива водораспределителей обеспечивают поочередную подачу воды в ветви их раскладки до замыкающей, При этом дозаторы 35 могут выполняться с неравнообьемными ковшами, которые подбираются таким образом, чтобы обеспечить равную продолжительность тактов полива на всех ветвях поливных трубопроводов.

Формула изобретения

Оросительная система дискретного полива по бороздам, содержащая последовательность от водозабора соединенные через распределительный трубопровод мобильные водораспределители, выполненные каждый в виде емкости, в днище которой выполнены гидравлически связанный с распределительным трубопроводом водоподводящий патрубок и стояки водораспределительных сифонов, а крышка снабжена вертикальными перегородками. образующими по секторам связанные через воздушные трубки с задатчиком норм полива капоры поливных и транспортирующего сифонов, соответственно. гидравлически связанных с поливными трубопроводами и через распределительный трубопровод — с водоподводящим патрубком последующего водораспределителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем расширения диапазона применимости, емкость мобильнь х водораспределителей выполнена цилиндрической и снабжена установленными в днище и крышке соосно с ней водозаборным патрубком и над ним — кольцеобразным кожухом с тремя жестко закрепленными вертикальными внутренними перегородками. образующими капоры поливных и транспортирующего сифонов, стояки которых расположены в середине секторов кожуха и имеют на верхних торцах ориентированные к центру емкости скосы, а задатчик норм полива снабжен гидравлически связанным с емкостью двухходовым дозатором, имеющим два взаимодействующие с воздушными трубками поливных сифонов клапана, и кинематически с ним связанным курковым механизмом, один из рычагов которого имеет поплавковый привод, а на другом установлен клапан, взаимодействующий с воздушной трубкой транспортирующего сифон;..

1787382 буемым расходом в распределительный трубопровод 5 из гибких (полиэтиленовых) шлангов, расположенный по поверхности земли, Распределительный трубопровод 5 гидравлически связан с мобильными водораспределителями 6, к которым подключены поливные гибкие трубопроводы 7, 8, снабженные водовыпускными отверстиями.

Водораспределители 6 снабжены задатчиками норм полива 9, а расстояние между ними (р) зависит от природно-хозяйственных условий и назначается в пределах оптимальной длины борозд (6).

Схема расположения оросительной системы в зависимости от условий поливного участка может быть с двусторонним расположением поливных трубопроводов 7, 8 относительно распределительного 5 (фиг,1) или с односторонним — тогда оба поливных трубопровода связаны муфтой 10 или гасителем статического напора и направлены по уклону в одну сторону (фиг.2). Первая схема предпочтительней при малых поперечных уклонах участка полива, вторая — при больших уклонах поперек борозд (или трассы раскладки поливных трубопроводов).

Водораспределители 6 для обоих схем компоновки унифицированы и выполнены в виде емкости из концентрично установленных наружной 11 и внутренней 12 труб, соединенных между собой кольцеобразной крышкой и образующих совместно кожух 13, Вертикальными перегородками 14 емкость разделяется по секторам в верхней части — на герметичные капоры 15, 16, 17 над стояками самозаряжающихся водораспределительных поливных 18, 19 и транспортирующего 20 сифонов, Количество управляемых сифонов на водораспределителе в зависимости от модификации оросительной системы и расположения их на ней изменяется от двух до трех.

При этом последний распределитель системы имеет на одну рабочую секцию меньше, тэк как он только поочередно подает воду в поливные трубопроводы 7, 8 левой и правой половины участка поля. Транзитная же подача воды на нижерасположенные участки нэ этом водораспределителе отсутствует, Сифоны 18, 19, 20 выполнены в виде вертикальных стояков. жестко и эксцентрично закрепленных относительно центрального водоподводящего патрубка 21 в днище 22 наружной трубы 11 распределителя. При этом нижние (сливные) концы сифонов снабжены на входах в поливные и распределительные трубопроводы переходниками 23 с зарядными носиками 24 и гидрозатворами 25, а стояки — скосом, Гребни скосов установлены на одном уровне, а нижние кромки — выше воздуховыпускных

55 отверстий 26 и ориентируются на зарядный носик своего сифона, что обеспечивает даже при небольших расходах через нижний скос сифона интенсивный отсос воздуха изпод его капора.

Воздуховпускные отверстия 26 выполнены треугольной формы и размещены по центру симметричных секторов, образованных вертикальными перегородками на нижнем конце внутренней трубы 12. Нижний конец ее, как и вертикальных перегородок секторов, не доходит на одну пятую диаметра наружной трубы до ее днища 22. Днище

22 и наружная труба 11 водораспределителя образуют цилиндрическую емкость 27, гидравлически связанную с водоподводящим патрубком 21 и секторами 15, 16, 17 водораспределителя, а через внутреннюю трубу

12 — с атмосферой.

Секторы 15, 16, 17 в верхней части капоров снабжены воздушными трубками 28, 29, 30, связанными с управляющими клапанами

31, 32, 33 на задатчике норм полива 9.

Задатчик норм полива состоит из шкафа

34 с установленными на оси двухходовым дозатором 35 с клапанами 31, 32, гидравлически связанным через питающий трубопровод 36 и регулируемый дроссель 37 с емкостью 27 водорэспределителя. Клапаны

31, 32 дозатора 35 в крайних его положениях имеют возможность перекрыть воздушные трубки 28, 29 капоров 15, 16 поливных сифонов, к которым подключены поливные трубопроводы 7,8, т.е, позволяет управлять поочередной их работой. Дозатор кинематически связан через подвижную вилку 38 роликовый толкатель и двухплечий курковый механизм 39 с поплавковым приводом

40, расположенным в емкости 41. Последняя, в свою очередь, гидравлически связана через окна 42 с верхней частью шкафа 34.

При верхнем расположении поплавка в емкости 41 клапаны 31, 32 фиксируются в нейтральном положении.

Правый рычаг куркового механизма 39 снабжен клапаном 33, который при верхнем положении поплавка перекрывает воздушную трубку 30, т.е. управляет работой транзитного водораспределительного трубопровода. включающегося после завершения цикла полива на позиции для подачи воды к нижерасположенным участкам поля.

Гибкий питающий трубопровод 36 проходит петлей в прорези подвижной вилки 38 под ограничителем 43, обеспечивая возможность свободно забирать управляемый расход в дозатор при нижнем положении вилки 38, т.е, упоре ее в ограничитель 44, При верхнем положении вилки подача воды в дозатор прекращается, так как шланг 36

1787382 пережимается. Привод вилки осуществляется за счет взаимосвязи ее роликового толкателя с выполненным в виде кулачка рычагом куркового механизма 39, который вращается на своей оси и через шток связан с поплавком 40, перемещаемым в гидравлически связанном с емкостью 41 стакане 45. Скорость перемещения поплавка 40 можно регулировать согласованием расходов поступающего отдозатора 35 и сбрасываемого через регулируемое сливное отверстие 46, связанное водосбросной трубкой 47 с нижерасположенным трубопроводом 7 или 8. При завершающем такте подъема вилки 38, сопровождающемся фиксацией дозатора 35 в нейтральном положении, обеспечивается возможность воздушным трубкам 28, 29 соединиться одновременно с атмосферой. Это происходит после выбора холостого хода (до точки необратимого поворота) куркового механизма 39 и упора его клапана 33 в перекрываемое им входное отверстие трубки 30, При небольшом дефиците испаряемости комплект оросительной системы дискретного полива выполняется мобильным с возможностью перемещения его на смежные позиции для увеличения площади обслуживания, Работа системы в режиме дискретного бороздкового полива осуществляется следующим образом.

Перед поливом по бороздам оросительный комплект размещают на позиции с учетом рекомендуемых схем расположения сети и настраивают на требуемый по элементам техники полива и технологии подачи воды режим работы. Для этого водораспределители 6 с помощью выдвижных опор (см,фиг.4) устанавливают нэ высоту, обеспечивающую требуемый головной командный напор, согласованный с уклоном участка, длиной распределительного трубопровода

5 и оптимальной длиной борозд для данных почвенных условий. К ним подключаются гибкие поливные (гибкие) трубопроводы 7, 8, раскладываемые поперек поливных борозд и снабженные в соответствии с междурядьем культуры и расходом в борозду нужными по интервалам и диаметрам водовыпускными отверстиями. На задатчике норм полива 9 расход регулируют дросселем 37, обеспечивая требуемый на управление ковшовым дозатором 35, с которым согласовывается сбрасываемый через сливное отверстие 46. Т.е. для принятой длины борозд настраивается соответствующее ей время добегания в борозды, требуемое число циклов срабатывания поливных трубопроводов нормой добегания и общее время

40

50

55 полива на позиции. Это обеспечивает после выдачи всей нормы полива последующее автоматическое переключение полива на нижележащий участок, обслуживаемый последующими водораспределителями, которые настраиваются на идентичный режим работы.

При включении системы зарядным механизмом 2 производится запуск сифон ного водозабора 1, а перемычкой 3 устанавливается требуемый подпор для обеспечения расчетного стабильного расхода в распределительный трубопровод 5, Поданный по распределительному трубопроводу 5 рас5 ход воды поступает в первый водораспределитель 6 и начинает заполнять его.

Заполнение емкости 27 стабилизируется при установлении горизонта воды чуть выше нижних кромок скосов сифонов 18, 19, 20, через которые происходит поступление воды во все поливные 7,8 и транзитный (распределительный) 5 трубопроводы, а по питающему трубопроводу 36 — s верхний ковш дозатора 35 задатчика норм полива 9. При этом программатор полива (задатчик 9) находится в исходном положении: емкость 41 опорожнена, поплавок 40 — в нижнем положении, курковый механизм 39 — в крайнем (развернутом против часовой стрелки) устойчивом положении, клапан 33 не запирает трубку 30, вилка 38 — в нижнем положении, двухковшовый дозатор 35 не зафиксирован по нейтрали — т.е. находится в одном из крайних (устойчивых) положений (на схеме левое). В этом случае воздушная трубка 28, управляющая сектором 15 правого поливного трубопровода 8, перекрыта клапаном 31, а трубка 29, 30 связаны с атмосферой.

Переливающаяся через стояки сифонов

18, 19, 20 вода попадает на зарядные носики

24 переходников 23, способствуя интенсивному выносу воздуха из секторов 15, 16, 17 капоров сифонов 18, 19, 20. Под капором 15 сифона 18, воздушная трубка 28 которого перекрыта клапаном 31 от доступа воздуха. возрастает разрежение (вакуум). Уровень воды в секторе 15 повышается до рабочего горизонта, т,е. выше верхнего гребня скоса стояка сифона 18, и он включается на полный расход (производительность его становится максимальной), Включение сифона 18 приводит к понижению уровня воды в емкости 27 водораспределителя до его рабочего горизонта, а вместе с ним и в секторах 16, 17 {капорах сифонов 19, 20), в которых прекращается перелив воды через нижнюю кромку скоса стояков сифонов, Расчетный расход системы полностью поступает в поливнойтрубопровод8(см.фиг.1), подключенный через водяной затвор 25 переходника 23 к

1787382

1787382

1787382

30

40

Составитель 8.Гаммер

Техред М.Моргентал Корректор H.Ðåâñêàÿ

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 18 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5