Машина для уничтожения саранчи
LOCUST KILLER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к машинам, в которых используется электричество для уничтожения вредителей растений.
Патент США №-2,429,412 описывает систему применения электрической обработки почвы, чтобы уничтожить вредные органические вещества, а также стерилизовать и обрабатывать почву. В этом патенте описано устройство, которое включает в себя генератор и трансформатор, соединенные с коробчатой структурой, содержащей электропроводящие пластины, которые проникают в почву, когда структура протягивается через поле. Однако это устройство не имеет отдельного или ведущего рыхлителя почвы, поэтому горизонтально расположенные электрические плиты, расположенные в нижней части коробчатой конструкции, сами должны вскрыть почву. Коробчатая структура, содержащая электрические проводники, имеет небольшой размер и обеспечивает очень мелкую обработку почвы, а верхняя часть коробчатой структуры должна находиться в контакте с поверхностью почвы, чтобы обеспечить надлежащую проводимость, которую трудно поддерживать.
Патент США № 2,588,561 подает электричество в почву с помощью серии дисков для культивирования, имеющих проводящие кольца, которые чередуются поочередно. Однако диски не обеспечивают глубокую обработку почвы, так как в почву проникает менее половины их диаметра, а проводящие кольца не обеспечивают широкого или полного электрического покрытия, особенно потому, что они вступают в контакт только с разрыхленной почвой. Кроме того, проводящие кольца должны постоянно заменяться, так как они являются частью структуры обработки почвы, а также потому, что они имеют тенденцию к ухудшению после длительного контакта с почвой. Следует отметить, что в связи с расположением личинок саранчи на поверхности поля важно не допустить их прикрытие почвой, что существенно уменьшит воздействие на них электрических разрядов.
Из всех известных технических решений наиболее близким по совокупности признаков и достигаемому положительному эффекту (прототипу) является патент US 2003O15O156A1.
Способ и аппарат для удаления вредителей почвы, включающий множество рыхлителей присоединенных параллельно к переднему концу опорного элемента, множество расположенных вниз хвостовиков-жал, прикрепленных к заднему концу элемента упомянутой опоры, каждый из указанных хвостовиков-жал выровнен с одним из указанных рыхлителей и имеет, по меньшей мере, одну электропроводящую наружную поверхность, генератор для генерации электрического тока, подаваемого на указанные хвостовики-жала, трансформатор, соединенный с указанным генератором и указанным хвостовиком-жалом для преобразования электрического тока, подаваемого на упомянутый хвостовик-жало, причем  каждый из указанных хвостовиков-жал имеет в целом плоское поперечное сечение, заостренный передний край и заостренный нижний край, при этом каждый из упомянутых хвостовиков-жал имеет клиновидное поперечное сечение, ширина которого увеличивается от передней к задней кромке каждого такого хвостовика, причем ширина каждого из указанных хвостовиков-жал является регулируемой, при этом  указанный генератор обеспечивает электричество в трех фазах A, B и C, и предоставляется семь хвостовиков-жал, а также подается электричество по фазовой схеме A-B-C-A-B-C-A, причем каждый из указанных хвостовиков-жал обычно имеет форму перевернутой буквы U, имеющей две расположенные вниз ножки, и при этом внутренняя часть каждой из упомянутых ножек имеет электропроводящую поверхность.
Недостатками известного устройства являются его низкая эффективность при уничтожении саранчи, так как впереди расположенные рыхлители перемешивают яйца саранчи с почвой, препятствуя эффективному воздействию на них в дальнейшем электрических зарядов.
Задачей, которую решает изобретение, является повышение эффективности уничтожения саранчи электрическими разрядами.
Поставленная задача решается с помощью машины для уничтожения саранчи, включающей множество рыхлителей, присоединенных параллельно к переднему концу опорного элемента, множество расположенных вниз хвостовиков-жал, прикрепленных к заднему концу элемента упомянутой опоры, каждый из указанных хвостовиков-жал выровнен с одним из указанных рыхлителей и имеет, по меньшей мере, одну электропроводящую наружную поверхность, генератор для генерации электрического тока, подаваемого на указанные хвостовик-жала, трансформатор, соединенный с указанным генератором и указанным хвостовиком-жалом для преобразования электрического тока, подаваемого на упомянутый хвостовик-жало, причем  каждый из указанных хвостовиков-жал имеет в целом плоское поперечное сечение, заостренный передний край и заостренный нижний край, при этом каждый из упомянутых хвостовиков-жал имеет клиновидное поперечное сечение, ширина которого увеличивается от передней к задней кромке каждого такого хвостовика, причем ширина каждого из указанных хвостовиков-жал является регулируемой, при этом указанный генератор обеспечивает электричество в трех фазах A, B и C, и предоставляется семь хвостовиков-жал, а также подается электричество по фазовой схеме A-B-C-A-B-C-A, причем каждый из указанных хвостовиков-жал обычно имеет форму перевернутой буквы U, имеющей две расположенные вниз ножки, и при этом внутренняя часть каждой из упомянутых ножек имеет электропроводящую поверхность, где рыхлители выполнены в виде установленных с возможностью вращения на перпендикулярной направлению движению машины горизонтальной оси и электрически изолированных от нее и друг от друга плоских дисков с электрически соединенными с ними токосъемниками, при этом установленные в совпадающей с направлением движения одной продольной вертикальной плоскости симметрии хвостовиков-жал плоские диски имеют на 25-30% больший диаметр и в 2-2,5 раза большую толщину, чем установленные между ними и по краям машины плоские диски меньшего диаметра, причем на все плоские диски подается электричество по фазовой схеме                     A-B-C-A-B-C-A-С-А-В-С-А-В-С-А.
На фиг. 1 - представлен вид в перспективе осуществления настоящего изобретения; на фиг. 2 - увеличенный вид по линии 2-2 на фиг. 1; на фиг. 3- увеличенный перспективный вид сзади одного хвостовика по линии 3-3 на фиг. 1;на фиг. 4 - увеличенный перспективный вид сбоку хвостовика-жала по фиг. 3; на фиг. 5 – поперечное сечение хвостовика-жала по линии 5-5 на фиг. 1; на фиг.6 - схематическое представление варианта осуществления подключения фаз электричества, имеющего серию из семи хвостовиков-жал; фиг. 7 - вид в поперечном разрезе одного хвостовика-жала по линии 7-7 на фиг. 4; на фиг. 8 представлен вид сбоку хвостовика-жала по фиг. 7; на фиг.9 представлен разрез по оси вращения установленных с возможностью вращения на перпендикулярной направлению движению машины горизонтальной оси и электрически изолированных от нее и друг от друга плоских дисков с электрически соединенными с ними токосъемниками.
Ссылаясь на чертежи, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым или соответствующим структурам на нескольких видах, и конкретно ссылаясь на фиг. 1 и 2 видно, что изобретение включает в себя два ряда рабочих органов, регулируемых с возможностью прикрепления к панели инструментов 19. На оси 21 переднего ряда рыхлители выполнены в виде установленных с возможностью вращения на перпендикулярной направлению движению машины горизонтальной оси 21 и электрически изолированных от нее и друг от друга  с помощью, например,  капроновых втулок 42 и 43 плоских дисков 44 и 45 с электрически соединенными с ними токосъемниками 46, при этом, установленные в совпадающей с направлением движения одной продольной вертикальной плоскости симметрии задних хвостовиков-жал 32 плоские диски 44 имеют на 25-30% больший диаметр и в 2-2,5 раза большую толщину, чем установленные на одинаковом расстоянии между ними и по краям машины плоские диски меньшего диаметра 45, причем на все плоские диски через токосъемники 46 и токопроводящую втулку 47, на которой установлены токосъемники 46 и плоские диски 44 или 45, подается электричество по фазовой схеме A-B-C-A-B-C-A-С-А-В-С-А-В-С-А.
Хвостовики 32 заднего ряда являются хвостовиками-жалами, предназначенными для передачи электричества в почву. Каждый из хвостовиков-жал 32 установлен на небольшом расстоянии непосредственно за соответствующим плоским диском больший диаметра 44. Такое расположение дисков большего диаметра 44 продлевает срок службы хвостовиков-жал 32, которые идут уже по щели, образованной дисками большего диаметра 44.Электрический генератор 28 и трансформатор 29 предназначены для выработки электроэнергии для использования хвостовиками-жалами 32 и дисками 44 и 45. Генератор 28 и трансформатор 29 могут быть установлены вместе с хвостовиками-жалами и плоскими дисками на панели инструментов, на прицепе, связанном с панелью инструментов, на тракторе или на другом транспортном средстве, тянущемся за панелью инструментов, или они могут быть установлены отдельно на любом из них. Соответствующая изолированная проводка используется для подачи электроэнергии на разные внешние проводящие поверхности 39, 40 хвостовиков-жал и токосъемники 46 дисков 44 и 45 в разные фазы, как более подробно обсуждается ниже.
Ссылаясь на фиг. 3-5 и 7-8 видно, что каждый хвостовик-жало 32 прикреплен к панели 19 инструментов с использованием центрального фланца 33, предпочтительно изготовленного из стали. Фланец 33 заключен внутри двух U-образных изолированных частей 34 и 35 (см. фиг. 7). Проводящие металлические поверхности 39 и 40 расположены снаружи от изолированных частей 34 и 35. Поверхности 39 и 40 прикреплены к одному из выходов генератора 28 и трансформатора 29. Как видно на фиг. 1 и 2, поверхности 39 и 40 вступают в непосредственный контакт с почвой для обеспечения стерилизующего электричества. Передний край 37 каждого хвостовика-жала 32 сужается к точке, чтобы облегчить легкое перемещение через грунт за хвостовиком-жалом 32 рыхлителя 21. Аналогичным образом, нижний край 38 каждого хвостовика-жала 32 также сужается к точке. Эти заостренные края обычно выполняют лезвия ножа или функцию плуга, когда хвостовик-жало 32 проходит через почву.
Обращаясь конкретно к фиг. 7 видно, что проводящие стороны 39, 40 каждого хвостовика-жала 32 установлены так, что общая ширина хвостовика-жала 32 увеличивается от передней кромки 37 к задней кромке. Таким образом, каждый хвостовик-жало 32 образует клин, который увеличивается в размерах спереди назад. Эта клинообразная конструкция позволяет уплотнять почву между хвостовиками-жалами 32, таким образом увеличивая плотность почвы, когда хвостовик-жало 32 протягивается через почву. Это уплотнение увеличивает проводимость электрического заряда в профиле почвы. Величина увеличения ширины может варьироваться в зависимости от таких вещей, как расстояние между хвостовикам-жалами 32, влажностью почвы и другими условиями. Регулировка может быть выполнена с помощью болтов 41.
Используется стандартный 3-фазный генератор 29, хотя любой подходящий генератор, имеющий разные фазы, может использоваться с одинаковым успехом. При использовании 3-фазного генератора требуется по меньшей мере 3 + 1 = 4 хвостовика-жала 32 для развертывания рядом друг с другом, чтобы каждая фаза могла замыкать электрическую цепь через почву (A-B-C-A). Ток течет от генератора между каждой из трех пар фаз A-B, B-C и C-A. Используя вышеупомянутую конфигурацию 3 + 1, генератор может одновременно обеспечивать ток во всех трех фазах, тем самым непрерывно подводя электричество к почве между каждым из хвостовиков-жал 32. Дополнительные хвостовики-жалы 32 могут быть добавлены с использованием 3-фазного генератора по схеме 3 + 3 + 1: A-B-C-A-B-C-A (см. схему на фиг.6, показывающую систему с 7 хвостовиками и 15 дисками). Следует понимать, что проводящие панели 39, 40 на обеих сторонах каждого хвостовика-жала 32 получают заряд в той же электрической фазе, и что только почва между заряженными хвостовиками-жалами 32 будет электрифицирована.
Нижняя часть может иметь более выраженную форму клина по сравнению с верхним хвостовиком-жалом 32, который можно регулировать в соответствии с условиями почвы и аналогично использованию болтов 41, которые действуют как клинья.
Машина для уничтожения саранчи работает следующим образом.
Обработка почвы с использованием машины по настоящему изобретению должна проводиться до посадки сельскохозяйственных культур и до образования у личинок саранчи крыльев. Электрическая энергия может потенциально нанести ущерб существующим растениям и корневым системам. Поскольку средством борьбы с вредителями является электричество, на почве практически нет вредных воздействий. Существует вероятность того, что почвенные микробы необходимо будет пополнить из-за уничтожения естественных организмов. Обработка почвы с использованием машины по настоящему изобретению предпочитает, чтобы почва была влажной, чтобы лучше проводить электричество. Таким образом, предпочтительно, чтобы обработка проводилась в течение достаточно короткого времени после дождя или после орошения. Чем больше влаги в почве, тем эффективнее будет обработка.
Хотя можно использовать любые подходящие размеры в качестве другого примера и без ограничения объема прилагаемой формулы изобретения, фланец 33, показанный на фиг. 7, может быть изготовлен из холоднокатаной стали толщиной 1 дюйм на 10 дюймов, заключенной в две С-образные детали 34, 35 из пластика со сверхвысокой молекулярной массой (UHMW) или капрона для целей изоляции. Размеры пластика UHMW, который охватывает хвостовик-жало 32, могут быть, например, около 2 дюймов в толщину и около 31,5 дюйма в ширину. Передний край 37 каждого хвостовика-жала 32 может быть сконструирован, например, под углом около 45 градусов, хотя может использоваться любой подходящий угол. Передний край может быть изготовлен из холоднокатаной стали с твердой поверхностью. Нижний край 38 также наклонен. Силиконовый герметик может быть нанесен сверху на шов между UHMW пластиком 34, 35 и металлическим фланцем-жалом 33, чтобы предотвратить доступ влаги к активированным пластинам 39, 40 и предотвратить закорачивание между хвостовиком-жалом 32 и панелью инструментов 19. Нижняя часть хвостовика-жала может быть снабжена съемными стоками для предотвращения накопления влаги.
Эти хвостовики-жала 32, а также диски 44 и 45 соединены с генератором и трансформатором, причем генератор имеет, например, выход 480 Вольт, которые пропускаются через множительный трансформатор, например, от 9,5 до 1, чтобы получить 4160 вольт при максимальной мощности 200 ампер на хвостовика-жалах 32. Трансформатор подключен к 7 отдельным хвостовикам-жалам 32 с помощью провода высокого напряжения. Все электрические кабели заключены в пластиковую трубу из ПВХ между генератором, трансформатором, распределительной коробкой и хвостовиками-жалами 32.  При использовании, когда трактор 20 работает и позиционируется в поле, генератор 28 запускается, плоские диски 44, 45 и хвостовики-жала 32 опускаются в профиль почвы. Генератор 29, плоские диски 44, 45 и хвостовики-жала 32 активируются с пульта управления оператора в кабине. Генератор доводится до рабочей мощности и активируется магнитным переключателем, подключенным к трансформатору. После достижения рабочего напряжения трактор начинает медленно двигаться по полю, приблизительно от 2 до 3 км в час, в зависимости от условий почвы. Плоские диски 44, 45 и хвостовики-жала 32 проникают в почву, к ним поступает электрическая мощность. Электричество исходит от каждого плоского диска 44, 45  и  хвостовика-жала 32 в виде струи. Между каждым плоским диском 44, 45 и  хвостовиком-жалом 32 электрический заряд непрерывен. Выполнение плоских  дисков 44 на 25-30% большего диаметра и в 2-2,5 раза большей толщины, чем установленные между ними и по краям машины плоские диски меньшего диаметра 45, позволяет плоским дискам большего диаметра и толщины продавливать в почве щель большей глубины и толщины, облегчая работу хвостовиков-жал 32.
При этом, при такой конструкции соседних дисков, исключается возможность выворачивания ими расположенного между ними слоя почвы наверх, т. к. силы сцепления почвы с боковыми поверхностями соседних дисков 44 и 45 вследствие их разных диаметров и толщины многократно отличаются. Таким образом, личинки саранчи остаются на поверхности почвы и не погружаются в нее, что позволяет после воздействия на них струй электричества между плоскими дисками 44 и 45 осуществить на них еще и дополнительное эффективное электрическое воздействие струй электричества между боковыми поверхностями хвостовиков-жал 32, полностью повторным воздействием, уничтожая остатки не уничтоженных плоскими дисками 44 и 45 личинок саранчи. Глубина погружения плоских дисков 44, 45 и хвостовиков-жал 32 определяется опытным путем на основании характеристик и влажности почвы.
Использованные источники:
1. Москвичев А.Ю., Карпова Т.Л., Генералов С.А., Кобызев А.Б. В борьбе с саранчой в Волгоградской области требуются новые подходы. Агрономия и лесное хозяйство, №2, 2012, с. 1-7.
2. Запевалов В.Е. Микроволны высокой мощности против саранчи и других вредных животных. Copyright © 2017 for this paper by its authors. Copying permitted for private and academic purposes. Proceedings of the 27th International Conference «Microwave & Telecommunication Technology» (CriMiCo’2017) Sevastopol, Russian Federation, September 10—16, 2017, с 1459-1465.