Дождевальная установка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 574129 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 23.10.73 (21) 1966724/15 (51) М. Кл.

А01 G25/00 (32) 24.10.73 (33) США (23) Приоритет— (31) 300426

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25.09.77. Бюллетень № 35 (45) Дата опубликования описания 04.08.77 (53) УДК

631,347. 1 (088.8) Иностранцы

Роберт Дж. Кирчер, Ричард Д, Сетти (США}, Дэвид Порат (Израиль) и Дэвид Секклер (США) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Стерлинг Сквэр Спринклер Компани, инк (США) (71) Заявитель (54) ДОЖДЕВАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к оросительной технике, и может быть использовано в дождевальных установках, работающих по кругу.

Известны дождевальные установки, включающие вращающийся вокруг центрального шарнира секционный напорный трубопровод с разбрызгивателями, помещенный на приводные колесные опоры, Одна из трудностей, возникающих при использовании подобных устройств, состоит в том, что орошаемый участок вынужденно приобретает форму круга, радиусом которого является основной трубопровод. Поэтому применение дождевальной установки вращающегося типа на прямоугольном участке посевов приведет к тому, что значительная часть площади (за пределами этого круга) остается неорошенной. Установлено, что подобные системы оставляют неорошенными 21,4% потенциально продуктивной плошади квадратного поля.

Цель изобретения — спзеснечение возможносм полива участков различной конфигурации.

Это достигается тем, что дождевальная установка имеет дополнительный трубопровод, шарнирносвязанный с крайней секцией основного трубопровода и установленный на приводные колесные опоры, и снабжена средствами управления колесами опор дополнительного трубопровода по углу между направлением основного трубопровода при его вращении и колес дополнительного трубопровода.

Опоры основного трубопровода имеют независимый привод, причем привод опор крайней секции основного трубопровода кинематически связан с дополнительным трубопроводом, 1р Средства управления содержат один многопозиционный переключатель, связанный с приводом опор крайней секции основного трубопровода, и второй многопозиционный переключатель, связанный с приводом управляемых колес дополнитель1ч ного трубопровода, включенным в цепь питания обоих переключателей, На основном трубопроводе установлен конечный выключатель, связанный с приводом опор

20 основного трубопровода и дополнительным трубопроводом.

Средства управления содержат блок сравнения углового положения основного трубопровода с положением управляемых колес дополнительного тру.бопровода.

574129

Привод управляемых колес выполнен„певерсиви.:,м, а в схему многопозиционных переключателей в . мены по меньшей мере два вращающих,я переключателя для включения привода соответственно по часовой стрелке и против.

Установка имеет два дополнительных многопозиционных врашаацыхся переключателя, связанных с управляемыми колесами дополнителного трубопровода и кинематически — с колесами одной из опор основного трубопровода.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемой установки (первый вариант); на фиг. 2 — схематически изображены взаимные положения основного и дополнительного трубопроводов при обработке одного квадранта поля; на фиг. 3— график зависимости положения управляемых колес от угла установки основного трубопровода;. на фиг. 4 — основной трубопровод, вид спереди; на фиг. 5 — дополнительный трубопровод, вид спереди; на фиг. 6 — дождевальная установка, вид сверху; на фиг.7 — разрез А — А на фиг. 6; на фиг, 8— один из дисков кодирующего устройства, применяемых в первом варианте установки; на фиг. 9—

-схема электрической системы управления установкой (второй вариант).

Основной трубопровод 1 состоит из отдельных секций 2, расположенных по одной прямой. Дополнительный трубопровод 3 может содержать, например, две секцин4, одна иэ.,которых в точке 5 шарнирно соединена с наружным или свободным когщом крайней секции 6 основного трубопровода.

Каждая иэ секций 2 основного трубопровода поддерживается соответствующей опорой 7, на когорой смонтированы колесные пары 8. Секции4 поддерживаются опорами 9, снабженными соответствующими колесными парами 10. Конструкши опор 7 и 9 одинакова, за исключением того, что колеса 10 управляемые. Практически для управления колесами 10 мо>кет быть использован один приводной электродвигатель 11.

К трубопроводу 1 и дополнительному трубопроводу 3 подается вода; оба трубопровода содер>кат раэбрьгзгнвающие устройства, обеспечивающие равномерное распределение воды.

Основной трубопровод, длина которого постоянна, может обеспечить лишь обработку круговой части поля. Дополнительный трубопровод 3, поворачиваясь вокруг точки 5, позволяет орошать участки поля эа пределами этой круговой части. Управляя положением трубопровода 3 относительно основного (это положение определяется углом P), можно производить орошение площадей некруглой фор мьь Ка ждая коле сная пара 12 пров одится электродвигателем (на фиг. Hc показан) с постоянной частотой вращения. ь месте соединения крайней секции 6 и прилегающей к ней секции установлен конечный выключатель. Когда под действием деформации, возникающей в месте этого соединения при перемещении крайней секции 6, выключатель срабатывает, включается двигатель прилегающей секции.

Аналогичным образом перемещение второй секции вызывает срабатывание конечного вьпслючателя в месте соединения второй секции с третьей и включение двигателя, приводящего третью секцию, и так далее для каждой из оставшихся секций.

Каждый из двигателей обеспечивает вращение связанных с ним опорных колес с одной и той же скоростью, и так как секция 6 движется с наибольшей скгг1>остью, то и внутренние секции движутся в прерывистом режиме, причем секция, ближайшая к центру, перемещается в течение наиболее коротких периодов. Такая система сравнительно проста и дешева, она допускает применение одинаковых электродвигателей с постоянной частотой вращения и не требует специального редуктора для каждой иэ секций.

Система может управляться движением дополнительного трубопровода, а не крайней секцией основного плеча. Двигатель, приводящий в движение опору 13, работает не непрерывно, а включается реагирующим на деформации конструкции конечным выключателем 14.

В основании 15 основного трубопровода расположено кодирующее устройство углового положения., которое может быть аналого-пыфровым",и преобразует угол и (фиг. 1) в цифровой сигнал, включающий пять двоичных еди1пщ. Аналогичное кодирующее устройство установлено в опоре 9, снабженной управляемыми колесами 10. Зто устройство -акже генерирует цифровой сигнал, включающий пять двоичных единип и несущий информацию об угловом положении управляемых колес трубопровода 3 относительно про11звольно выбранного начала отсчета углов (например., от перпендикуляра к трубопроводу 3).

Два цифровых сигнала от обоих кодирующих устройств поступают в блок сравнения, генерирующий управляющий сигнал при неравенстве двух цифровых сигналов (или при другом заданном их соотношении). Зтот управляющий сигнал подается на двигатель 11 привода управления положением колес, заставляющий колеса 10 поворачиваться t>o тех пор, пока представленный в виде цифрового кода сигнал, соответствующий угловому положению управляемых колее, не окажется равным (или не будет иным заданным образом соответствовать) сигналу на выходе кодирующего устройства углового положения основного трубопровода, При достижении такого положения двигатель 11 отключается и трубопровод 3 продолжает поворачиваться при неподвижной установке управляемых колес.

В ходе вращения трубопровода 3 достигается положение, в котором деформация секции 6 основного трубопровода вызывает срабатывание реагирующего на деформации конечного выключателя 14. При своем срабатывании конечный выключатель 14 включает двигатель привода колес секции 6, приводя эту секцию в движение. Аналогично опи574129 санному выше перемещение крайней секции основного трубопровода 1 вызывает последовательное включение двигателей привода колес остальных, расположенных ближе к центру, секций, в результате чего основной трубопровод движется над пожм.

Для работы установки необходимо определять цля каждого отдельного положения основного трубопровода направление установки управляемых коl лес. Это может быть выполнено математически, если известны длины обоих трубопроводов и их относительные скорости. Направление установки управляемых колес 10 для каждого отдельного положения (a) основного трубопровода 1 совпадает с . направлением вектора скорости наружной точки трубопровода 3 относительно основания 15.

Этот вектор вычисляется для каждого отдельного положения основного трубопровода и диски кодирующих устройств (обеспечивающие подачу различных цифровых сигналов, соответствующих каждому отдельному положению основного трубопровода 1) устанавливаются так, что обеспечивается надлежащее управление управляемыми колесами. На фиг. 3 приведена практическая зависимость между угловым положением а основного трубопровода и углом ф установки управляемых колес, обозначенным на фиг. 2. В интервале от а —— 40 до n = 60 необходимы резкие изменения в положении управляемых колес в связи с перемещение основного трубопровода, однако, линейная скорость крайней секции 6 невелика. Поэтому во всех случаях поворот управляемых колес будет мгновенным, т.е. управляемые колеса устанавливаются в требуемое положение быстро rto сравнению с линейной скоростью перемещения обоих трубопроводов установки.

Секции 2 основного трубопровода состоят из полых труб, по которым вода подается к раэбрызгивателям 16, расположенным вдоль отдельных секций. На опорах 7 смо1г1ированы электродвигатели 17, приводящие колеса 12, сообщающие вращение трубопроводу l. Эти электродвигатели управляются известным способом, однако, включение двигателя 18 определяется деформацией секции 6, вызываемой вращением трубопровода 3.

Секция 6 может быть соединена с внутренней секцией 4 дополнительного трубопровода гибким шлангом 19, допускающим требуемый поворот трубопровода 3 относительно основного и обеспечивающим подачу воды к разбрыэгивателям 20 трубопровода 3. Опора секции 6 может быть слаб кена кронпггейном 21, в котором установлен свободно вращающийся палец 22, закрепленный на секции б.

Электродвигатель 1! управления положением колес смонтирован на оноре 9 нац колесами. Электродвигатель 11 имеет постоянную частоту вращения, пуск и остановка его осуществляются 310 сиги;лам, иостуна1ощим иэ схемы сравнения. Уста11о13ка и:1и положение управляемых колес задается м11331ииковыми рычагами 23 (фиг. 7), соединенными с вертикальными валами 24 и поворачиваюемые колеса сначала в такое первое положение, при котором трубопровод 3 может начать перемещаться наружу, а затем во второе положение, при котором он может вернуться в свое первоначальное положение. Следовательно, в процессе работы установки при обработке каждого квадранта управляемые колеса должны устанавливаться в одно и то же положение дважды (т.е. при входе и сходе) . Это создает неопределенность, обычно предъявляемую к конструкции схемы сравнения требование такого изменения закодированных сигналов углового положения частей системы, при которой появляется возможность различения направления перемещения удлинительного плеча относительно основного. Этого можно избежать благодаря применению рулевого привода кривошипного типа, содержащего в ращающийся диск 26, который при работе двигателя 11 вращается только в одном направлении. Диск 26 связан с маятниковыми рычагами 23 звеном 27, шарнирно-соединенным с краем диска 26 пальцем.

Другим концом звено 27 связано с маяпгиковыми рычагами 23 горизонтальными тягами 28. 11ри такой конструкцш1 (и надлежащем выборе размеров и

55 .60 щими поворотные кулаки 25, на которых установлены колеса.

Работа установки осуществляется следующим образом.

При продвижении дождевальной установки в л1бом квадранте поля, необходимо установить управляположения элементов рулевого привода) полный поворот диска 26 вызывает поворот управляемых о колес 10 на 90 в одном направлении (что соответствует повороту диска 26 на 180 ), a затем — 3и 90 в обратном направлении с возвращением в исходное положение (при повороте диска 26 от 180 до

360 ). Следовательно, так как в пределах каждого квадранта каждому положению основного трубопровода соответствует определе нное положение диска 26, указанная выше неопределенность в данном случае отсутствует, несмотря на выполнение всего цикла работы рулевого привода.

С дополнительным трубопроводом 3 может быть связан вспомогательньш насос (HB чертежах не показан), что позволяет трубопроводу 3 перемещаться относительно грунта с более высокой скоростью, че м основ ному трубопроводу 1.

Информация с диска, изображеш1ого на фиг. 8, может считываться с помощью фотоэлектрических устройств (соответствующие устройства для этой цели известны). Аналогичньш диск может быть использован в устройстве, кодирующем сигналы, управляющие положением управляемых колес и обеспечивающие такое положение этих колес, которое обуславливает взаимное положение дополнительного трубопровода 3 и основного 1 в каждом отдельном положении последнего.

Второй вариант изобретения (фиг. 9) также основан на регистрации угла, однако, угол не измеряется непосредственно с помощью кодирующего устройства, изображенного на фиг. l. Угол на

574129

7 фиг. 9 измеряется путем счета числа оборотов, совершенных колесом 29 крайней секции 6. . правление положением управляемы: колес 10 — перемещение их из одного положения в другое и обратно — осуществляется реверсивнйм электродвигателем.

Система управления на Фиг. 9 аналогич, изображенной на фиг. 1, за исключением того, что вместо кодирующих устройств и схемы сравнения применены многопозиционные вращающиеся пере-. ключателии, осуществляющие функции кодирования и сравнения.

И:версивньй электродвигатель 30 имеет зажимы 31 и 32, которые могут быть попеременно заземлены. Заземление зажима 31, например, вызывает вращение в направлении по часовой стрелке, а заземление зажима 32 — вращение против часовой стрелки.

В рассматриваемом варианте работа системы управляется тремя группами вращающихся переключателей 33, 34 и 35. Группа 33 содержит три двадцатичетырехпозиционных вращающихся переключателя 36, 37 и 38; вращающиеся части этих переключателей управляются вращающимся соленоидом 39. Группа 34 содержит четыре двадцатичетырехпозиционных вращающихся переключателя 400, 41, 42 и 43; вращающиеся части этих переключателей получают механическое перемещение лкбым пригодным для этого способом от рулевого привода управляемых колес 10 трубопровода 3.

Группа 35 содержит три двенадцатипозиционных переключателя 44, 45 и 46, назначение которых состоит в управлении направлением вращения двигателя 30. Эти переключатели приводятся в действие вращающимся соленоидом 47.

Вращающиеся части переключателей выполнены разными для различных функций. Например, переключатель 41 замыкает в любом из своих положений только один контакт, а переключатель 42 замыкает все контакты, за исключением одного.

Управление работой установки основано на учете числа оборотов, совершенных колесами 48 крайней секции 6. Колесо 48 может быть снабжено кулачком 49, перемещающим ведомое звено 50, приводящее в действие переключатель 51 один раз за каждый оборот колеса48, Конденсатор 52 нормально заряжен напряжением источника (28 В) через резистор 53. Один раз за каждый оборот колеса 48 переключатель 51 приводится в действие кулачком 49 и его ведомым звеном 50 и передает зарщ конденсатора 52 через диод 54 на вращающийся соленоид 39. Каждый раз при подаче сигнала на соленоид 39 группа переключателей 33 перемещается на одно положение в направлении против часовой стрелки.

Неподвижные контакты переключателя 37 соединены штепсельными разъемами 55 и 56 с неподвижными контактами переключателя 42. Аналогично неподвижные контакты переключателя 38 соединены штепсельными разъемами 57 и 58 с контакта5

1б

Ж

60 ми переключателя 43. Отдельные контакты соединены между собои перемычками. Схема соединени контактов программирует работу электродвигателя 30 в соответствии с требованием установю управляемых колес 10 в желательное положени при каждом отдельном угловом положении основного трубопровода. Эта программа может быт составлена, например, так, что обеспечит изменени установки управляемых колес (ф) в зависимост от угла а в соответствии с кривыми (см. фиг. 3) .

Ппедположим, что неподвижный контакт 59 соединен с неподвижным контактом 60 перемычками. включенными между штепсельными разъемами 5 и 58. Если схема находится в состоянии, изображен ном на фиг. 3, то при включении в переключате ле 38 контакта 59 зажим 31 двигателя 30 заземля ется через переключатели 45, 46, 43 и 38. В резуль тате происходит пуск двигателя, например, в на. правлении по часовой стрелке, вызывающий поворот управляемых колес 10. При вращении двигателя 30 приводится в действие группа переключателей 34 и переключатели 40, 41, 42 и 43 проходят через, свои последовательные положения.

Когда в условиях рассматриваемого примера переключатель 43 достигает своего контакта 60, заземление зажима 31 двигателя 30 размыкается. В результате двигатель отключается, и поворот управляемых колес 10 прекращается. Таким образом. угловое положение ф управляемых колес определяется местом установки перемычки между разъемами 57 и 58.

Когда колесо 48 заканчивает второй оборот, система срабатывает так, как OIIHcaHo выше, переводя переключатель 38 на неподвижный контакт 61, что вновь вызывает пуск двигателя 30 и работу его до момента, когда переключатель 43 достигнет своего контакта, электрически соединенного с контактом 61 через разъемы 57, 58.

Когда наступает необходимость изменить направление вращения двигателя на обратное, чтобы вызвать поворот управляемых колес в направлении против часовой стрелки, двигатель 30 переводится с помощью руппы переключателей 35 под управление переключателями 37 и 38 и процесс повторяется.

Переключатель 62 управляется кулачком 63, вращающимся вместе с ротором двигателя 30, перемещающим ведомое звено 64, которое приводит в действие переключатель, Для получения понижающего передаточного отношения 24:1 от кулачка 63 к группе переключателей 34 применяется соответствующая зубчатая передача, Следовательно, при повороте вращающихся частей переключателей группы 34 между двумя соседними неподвижными контактами кулачок 63 делает один полный оборот.

В течение оборота кулачка 63 ведомое звено 64 обеспечивает такую установку переключателя 62, при которой вращающиеся части переключателей 45 и 46 заземлены. Это означает, что двигатель 30 не может быть остановлен независимо от установки

574129

Фиг. 7 переключателей 42 и 43 до тех пор, пока кулачок 69 не повернется в положение, показанное на фиг. 1

Это положение, а также работа кулачка 63 и его ведомого звена 64 могут быть отрегулирбваны так, чтобы обеспечивалась точная установка переключателей 40, 41, 42, 43 на каждом из неподвижных контактов. Таким образом, кулачок 63 и ведомое звено 64 кулачка, а также переключатель 62 действует как средства точной регулироваки работы переключателей, предотвращающие потерю синхронности.

Переключатель 65, соединенный с источником постоянного напряжения (28 В) совместно с переключателем 36 может быть использован для ручного включения переключающего соленоида 39, в результате чего система может быть переведена в исходное состояние.

Формула изобретения

1. Дождевальная установка, включающая вращающийся вокруг центрального шарнира секционный напорный трубопровод с разбрызгивателями, помещенный на приводные колесные опоры, о тличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности полива участков различной конфигурации, установка имеет дополнительный трубопровод, шарнирно-связанный с крайней секцией основного и установленный на приводные опоры, и снабжена средствами управления колесами опор дополнительного трубопровода по углу между направлением основного трубопровода при его вращении и положением колес дополнительного трубопровода.

2. Установка по п. 1, о т лича ю щ а я с я тем, что ov nai основного трубопровода имеют независимый привод, причем привод опор крайней секции кинематически связан с дополнительным трубопров одом.

3. Установка по п. 1, от лич а юща я с я тем, а что средства управления содержат один многопозиционный переключатель, связанный с приводом опор крайней секции основного трубопровода, и второй многопозиционный переключатель, связанный с приводом управляемых колес дополнительщ ного трубопровода, включенным в цепь питания обоих переключателей.

4. Установка по и, 1, отличающаяся тем, что на основном трубопроводе установлен конечный выключатель, связанный с приводом опор основного трубопровода и дополнительным трубопроводомм.

5. Установка по пп. 1, З„отличающаяся тем, что средства управления содержат блок сравнения углового положения основного трубопровода с положением управляемых колес дополнительного трубопровода.

6. Установка попп.1,3, отлича юща я с я тем, что привод управляемых колес выполнен реверсивным, а в схему многопозиционных переключателей включены по меньшей мере два вращающихся переключателя для включения привода соответственно по часовой стрелке и против, 7. Установка по и. 6, отличающаяся тем, что она имеет два дополнительных многопозицион80 ных вращающихся переключателя, связанных с управляемыми колесами дополнительного трубопровода.

8. Установка по пп.6,7, отличающаяся тем, что многопозицонные переключатели связаны кинематически с колесами одной из опор основного трубопровода.