УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕЦИЗИОННОГО ПОЛИВА СЕМЯН ПРИ ПОСЕВЕ

Полезная модель относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам для посева семян различных сельскохозяйственных культур и посевным агрегатам.
Исследования показывают, что увлажнение почвенного контура семян при посеве, вместе с использованием раствора стимуляторов роста и пестицидов, впоследствии закладывает устойчивые и большие урожаи, обеспечивая интенсивный рост и развитие сельскохозяйственных культур. В науке и практике известны различные способы посева: стандартный широкорядный - с установкой ширины междурядий от 45 до 90 см и более; пунктирный - отличающийся от обычного широкорядного возможностью задать распределение расстояний между семенами в рядке; также существуют сплошной рядовой, перекрестный, узкорядный и другие специализированные способы (Степанов, В.Н. Основы агрономии / В.Н. Степанов, А.Н. Кисилев. - М.: Сельхозиздат, 1963. - 471 с.). Эти способы решают проблемы равномерного размещения семян по площади поля и однородной заделки их на необходимую глубину вместе с созданием условий для комплексной механизации возделывания сельскохозяйственных культур. Недостатком стандартных способов является невозможность увлажнения почвенного контура вместе с использованием раствора стимуляторов роста и пестицидов при посеве семян. Для решения этих задач используют специальные сеялки и сошки.
Известен комбинированный сошник (SU №952131, 23.08.1982), включающий два канала-проводника для внесения раствора удобрений и высева семян одновременно с посевом.
Недостатком является то, что он не обеспечивает подачу раствора непосредственно на семенное ложе к семенам, и, соответственно, зависит от гидрометеорологических (необходимость в дождевой воде) или (и) технических условий (необходимость в оросительной воде).
Известно устройство для посева семян (RU №2302094, 10.07.2007), включающее сошник, емкость для воды, водопровод и специальный водовыпуск, состоящий из наконечника с переходом из округлого сечения от водопроводящей части в плоское в виде лопатки, подающий постоянную струю воды или раствора стимуляторов роста и пестицидов на семенное ложе к семенам.
Недостатком устройства является большой расход воды или раствора стимуляторов роста и пестицидов для увлажнения почвы семенного ложа вокруг семян, так как вода или раствор выливается непрерывной струей, в то время как большинство пропашных культур (сорго, кукуруза, подсолнечник, сахарная свекла и др.) и овощи высеваются одно или двух строчным пунктирным способом с междурядьями от 45 до 90 см и внутри рядка с расстоянием между растениями от 5 до 50 см, в зависимости от заданной нормы высева.
Наиболее близким техническим решением является устройство для внутрипочвенного полива семян при посеве (RU №2483516, 10.06.2013), состоящее из датчика выпадения семян из сошника, состоящего из излучателя и приемника излучения, магнитного клапана-прерывателя струи воды или раствора стимуляторов роста и пестицидов на трубопроводе с регулировочным винтом (или электронного устройства) для синхронизации места попадания семян на семенное ложе и подачи дозы воды или раствора стимуляторов роста и пестицидов и реле-регулятора, регулирующей продолжительность открытия магнитного клапана-прерывателя для изменения дозы пропускаемой воды или раствора стимуляторов роста и пестицидов в гибкий трубопровод, что обеспечивает подачу сигнала о выпадении семян на семенное ложе, кратковременное открытие гибкого трубопровода магнитным клапаном-прерывателем и подачу реле-регулятором дозированного объема воды или раствора стимуляторов роста и пестицидов на семенное ложе к месту попадания семян, обеспечивая создание контура увлажнения почвы и запаса влаги только вокруг семян.
Недостатком устройства является то, что используемый реле-регулятор не точно учитывает скорость движения посевного агрегата, делая невозможным равномерную подачу воды или раствора одинаковым объемом непосредственно на место попадания семян из сошника. В свою очередь дозированная подача воды или раствора происходит самотеком, образовывая комья влажной почвы, забивающие водовыпуск в конце трубопровода, что также приводит к неравномерности увлажнения и вынужденным остановкам для очистки посевного агрегата.
Задача полезной модели выражается в создании устройства для равномерной подачи точной дозы воды или раствора стимуляторов роста и пестицидов прерываемой струей под давлением через форсунку непосредственно на место попадания семян из сошника. Возможность точного регулирования дозы выпускаемой под давлением воды или раствора обуславливает ее эффективное и равномерное использование вместе с организацией автономной работы техники (таблица 1).
Анализ данных показывает, что применение посевного агрегата значительно снижает период «посев - всходы» у сельскохозяйственных культур, количество внеплановых остановок является нормативным, и устройство прецизионного полива семян при посеве не оказывает влияние на их увеличение.
Технический результат - обеспечение эффективности использования воды, стимуляторов роста и пестицидов путем достижения регулируемой и прецизионной работы посевного агрегата вместе с повышением производительности труда из-за уменьшения количества простоев на очистку агрегата и точного учета его скорости в работе, означающее потенциальное снижение расходов на производство единицы сельскохозяйственной продукции.
Указанный технический результат достигается тем, что на сошник устанавливается пневматическая сеялка типа СУПО-6 (СУПН-8 и др.) устройства, содержащего конструктивные элементы: датчик выпадения семян из сошника, состоящего из излучателя и приемника излучения, которые обеспечивают подачу сигнала о выпадении семян на семенное ложе; системного блока управления, синхронизирующего место попадания семян с семенным ложем, регулируя продолжительность открытия электромагнитного клапана-прерывателя, подавая расчетную дозу воды или раствора под давлением, обеспечиваемым насосом (типа водяного, 2-3 атмосферы), работающим от редуктора, который преобразует центробежную силу вращающихся колеса сеялки и высевающего диска с помощью цепи или троса, с точным учетом скорости посевного агрегата через трубопровод, регулируемый электромагнитным клапаном-прерывателем с водовыпуском в форме форсунки (например http://www.sprayrus.ru/spray_nozzles/standard_spray_nozzles.aspx) и созданием контура увлажнения почвы, запаса влаги или раствора пестицидов и стимуляторов роста только вокруг семян с уменьшением количества простоев на очистку агрегата.
Полезная модель поясняется фигурой, на которой приведена схема сошника, вид сбоку.
Устройство состоит из емкости с водой 1, которая навешивается на самоходную машину (трактор); сошника 2, который серийно выпускается для пневматических сеялок; трубопровода 3 с водовыпуском в виде форсунки 4; датчика, состоящего из излучателя 5 и приемника излучения 6; электромагнитного клапана-прерывателя струи 7 с системным блоком управления 8, регулирующего продолжительность его открытия и, соответственно дозы подаваемой воды или раствора; узла кабелей 9, вмонтированных в раму сеялки 10 и подводящих электропитание к излучателю и приемнику излучения, подающих сигнал на открытие электромагнитного клапана-прерывателя, запитанных от самостоятельного элемента питания, являющегося составной частью системного блока управления, синхронизируя подачу дозы воды или раствора на уложенные семена 11 в верхнем слое почвы 12 на семенном ложе 13, что образовывает контур увлажнения 14, закрываемый прикатывающим колесом 15; семенного ящика 16; высевающего диска 17 с отверстиями для семян 18; чистика 19; насоса 20, нагнетающего давление в трубопроводе; редуктора 21 и цепи или троса 22, завязанной на центробежной силе движущегося колеса сеялки 23 и вращении высевающего диска 17.
Устройство работает следующим образом (фигура). Из семенного ящика 16 семена 11 поступают в сошник 2, который при движении раздвигает верхний слой почвы 12, образуя канавку с семенным ложем 13, присасываясь за счет вакуума к отверстиям для семян 18 вращающегося высевающего диска 17, которые, дойдя до чистика 19 (прерывающего вакуум), падают на семенное ложе 13, при выпадении семена освобождают просвет высевающего диска 17 и излучатель 5 через открывшиеся отверстия подает сигнал излучения на приемник излучения 6 и через узел кабелей 9, проходящий через раму сеялки 10, приходит в системный блок управления 8, открывающий электромагнитный клапан-прерыватель струи 7, который на регулируемый период ослабляет локальное давление на трубопровод 3, и вода или раствор по трубопроводу 3 и водовыпуску в виде форсунки 4 поступает на семенное ложе 13 под нагнетаемым давлением от насоса 20, установленного на трубопроводе 3, работающего от преобразования центробежной силы колеса сеялки 23 через редуктор 21 с помощью цепи или троса 22. Для синхронизации места падения семян и подачи дозы воды или раствора системным блоком управления 8 изменяют длину подающей части трубопровода 3 от электромагнитного клапана-прерывателя струи 7 до конца водовыпуска в виде форсунки 4 в конце трубопровода и, тем самым, устанавливают необходимое время добегания дозированной струи воды или раствора к семенам 11 на семенное ложе 13, таким образом, чтобы место выпадения семян 11 и вылив дозы воды совпали и образовали вокруг семян контур увлажнения 14.
Размеры контура увлажнения 14 почвы регулируют в зависимости от размера семян, глубины посева, вида культуры, продолжительности прорастания семян, наличия влаги в почве и прогноза метеоусловий на период получения всходов. Полив производится такой нормой, чтобы влага не увлажняла самый верхний слой почвы и на поверхности не образовывалась почвенная корка, поэтому в каждом конкретном случае необходимо рассчитывать поливную норму и концентрацию веществ в воде, если вносятся стимуляторы роста и пестициды.
Для определения поливной нормы на 1 га определяют:
B
- норму высева (N) семян в шт. на 1 га по рекомендациям зональных систем земледелия для конкретной агроклиматической зона, культуры и сорта (гибрида);
- объем почвы (V), которая увлажняется при прерываемом струйном внутрипочвенном поливе вокруг одного семени, при радиусе увлажняемого контура почвы (r) (в метрах) определяют по известной формуле объема шара:
Наблюдения показали, что контур увлажнения образует форму, близкую к шару, поэтому при расчетах поливной нормы принято, что контур увлажнения вокруг семян образует форму шара;
- масса почвы (Р), которая увлажняется при струйном внутрипочвенном поливе на 1 га, определяется по формуле:
3
3
где α - плотность сложения почвы (объемная масса) верхнего 0-0,1 м слоя почвы, м/т (например, для черноземных почв 1,1 м/т);
- поливная норма на 1 га для увлажнения семян при внутрипочвенном струйном поливе (m) определяется по формуле:
HB
где W - наименьшая влагоемкость верхнего слоя почвы 0-0,1 м, в процентах от абсолютно сухой массы почвы (например, для черноземов равна 33%);
H
W - влажность почвы (начальная) при посеве в слое 0-0,1 м, в процентах от абсолютно сухой массы почвы (обычно от 60 до 90% от массы абсолютно сухой почвы);
100 - коэффициент пересчета процента в доли.
Пример расчета:
B
- норма высева семян N=50000 шт. на 1 га;
- объем увлажняемой почвы V при создании контура увлажнения при прерываемом струйном внутрипочвенном поливе вокруг одного семени, при радиусе увлажняемого контура почвы r=0,015 м:
- масса почвы (Р), которая увлажняется при струйном внутрипочвенном поливе на, 1 га равна
Р=0,000014⋅1,1⋅50000=0,77 т
3
где α - плотность сложения почвы (объемная масса) верхнего 0-0,1 м слоя почвы равна 1,1 м/т;
- поливная норма (m) на 1 га для увлажнения 0,77 т почвы вокруг семян равна
3
m=0,77⋅(33-23,1)/100=0,076 м/га (или 76 л/га).