Устройство для аэросева семян
DEVICE FOR AEROSOWING SEEDS

Изобретение относится к лесному и сельскому хозяйству, в частности к устройствам, обеспечивающим точный высев на площадях, недоступных или неэффективных для наземных средств механизации.
Известно устройство для аэросева (А.с. №49875 СССР; МПК B64D 1/16; опубл. 31.08.1936), содержащее расположенные по всей длине крыла самолета резервуары, в которых, с целью распыления из них зерна через мундштуки, установлены воздушные инжекторы, соединенные посредством трубок с воздухопроводом от вентилятора, нагнетающего воздух.
Недостатками данного устройства являются сложность, повышенная энергоемкость, обусловленная наличием механической системы создания давления воздуха, и невозможность обеспечения точного высева семян.
Известно устройство для аэросева (Пат. №1092783 Испания; МПК B64D 1/16; опубл. 11.11.2013), предназначенное для засева площадей при лесовосстановлении, включающее дозатор, установленный под фюзеляжем беспилотного самолета, состоящий из семенного бункера, выход которого является входом шнекового питателя, выход которого является рассеивающим семена эжектором.
Недостатком данного устройства является невозможность обеспечения точного высева семян из-за отсутствия управления скоростью вращения шнекового питателя и скоростью высева семян в зависимости от скорости движения беспилотного самолета.
Известно устройство для аэросева семян с летательного аппарата (Заявка на изобретение №2017/0029109 А1 США; МПК B64D 1/18, А01С 7/08, B64F 5/00; опубл. 02.02.2017), обеспечивающее непрерывное и равномерное разбрасывание семян, включающее модульный хоппер (бункер) для семян, головку распределения семян и гидравлическую систему, приводимую в действие насосом, соединенным с вспомогательным агрегатом летательного аппарата.
Недостатками данного устройства являются сложность, обусловленная наличием высокоэнергоемкой гидравлической системы для создания давления воздуха, и невозможность обеспечения точного высева семян ввиду отсутствия управления скоростью высева в зависимости от скорости движения летательного аппарата.
Известен высевающий аппарат (Пат. №2660253 РФ; МПК А01С 7/04; опубл. 05.07.2018), включающий корпус с установленным сверху загрузочным бункером с крышкой и дозатором семян, семяпровод. Внутри корпуса с возможностью вращения размещен барабан с радиальными отверстиями соотносительно размерам семян.
Недостатком данного высевающего аппарата является невозможность обеспечения точного высева семян из-за отсутствия управления скоростью вращения барабана и скоростью высева семян в зависимости от скорости движения летательного аппарата.
Известно устройство для автоматически регулируемой пневматической загрузки (Пат. №2644956 РФ; МПК А01С 7/08; опубл. 15.02.2018), содержащее загрузочный бункер, соединенный с семяпроводом, первый пневмоканал, выходящий вблизи выхода загрузочного бункера, второй пневмоканал, выходящий вблизи входа указанного семяпровода, при этом один из пневмоканалов выполнен с возможностью регулирования проходного сечения.
Недостатками данного устройства являются высокие сложность и энергоемкость, обусловленные наличием разветвленной пневматической системы, и отсутствие управления скоростью высева семян в зависимости от скорости движения летательного аппарата.
Наиболее близким по техническому исполнению к предлагаемому изобретению является устройство для аэросева семян (Пат. №2712516 РФ; МПК B64D 1/16, А01С 7/04, А01С 7/08; опубл. 29.01.2020), содержащее загрузочный бункер, соединенный с семяпроводом, первый пневмоканал, выходящий вблизи выхода загрузочного бункера, второй пневмоканал, выходящий вблизи входа семяпровода, при этом второй пневмоканал выполнен с возможностью регулирования проходного сечения, ленточный питатель с ведущим и ведомым роторами, две турбины, третий изогнутый пневмоканал, причем ленточный питатель, ведомый ротор которого закреплен на оси, связанной с корпусом летательного аппарата, а ведущий ротор закреплен на оси, соединяющей центры ведущего ротора, двух турбин и закрепленной на корпусе летательного аппарата, размещен на выходе загрузочного бункера, турбины расположены на равном расстоянии от ведущего ротора ленточного питателя в первом и втором пневмоканалах, все пневмоканалы жестко закреплены на корпусе летательного аппарата и ориентированы по ходу его движения, а выход третьего изогнутого пневмоканала подключен вблизи выхода семяпровода, вход которого соединен с выходом ленточного питателя, а выход является выходом устройства. Принято за прототип.
Недостатком данного устройства является малая скорость высева семян, определяемая только скоростью движения летательного аппарата, что снижает точность аэросева и глубину проникновения семян в почву.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения точности аэросева и увеличения глубины проникновения семян в почву.
Поставленная задача возникает в лесном и сельском хозяйстве при необходимости точного аэросева семян.
Технический результат достигается тем, что устройство для аэросева семян, содержащее загрузочный бункер, соединенный с семяпроводом, первый пневмоканал, выходящий вблизи выхода загрузочного бункера, второй пневмоканал, выходящий вблизи входа семяпровода, при этом второй пневмоканал выполнен с возможностью регулирования проходного сечения, ленточный питатель с ведущим и ведомым роторами, две турбины, третий изогнутый пневмоканал, причем ленточный питатель, ведомый ротор которого закреплен на оси, связанной с корпусом летательного аппарата, а ведущий ротор закреплен на оси, соединяющей центры ведущего ротора, двух турбин и закрепленной на корпусе летательного аппарата, размещен на выходе загрузочного бункера, турбины расположены на равном расстоянии от ведущего ротора ленточного питателя в первом и втором пневмоканалах, все пневмоканалы жестко закреплены на корпусе летательного аппарата и ориентированы по ходу его движения, а выход третьего изогнутого пневмоканала подключен вблизи выхода семяпровода, вход которого соединен с выходом ленточного питателя, а выход является выходом устройства, согласно изобретению, дополнительно содержит блок питания, прозрачные окна, расположенные друг против друга в верхней части семяпровода, оптически связанные между собой источник оптического излучения и приемник оптического излучения, жестко закрепленные с внешней стороны семяпровода, ключ-инвертор, к управляющему входу которого подключен выход приемника оптического излучения, электромагнит, закрепленный в нижней части семяпровода, при этом информационный вход ключа-инвертора соединен с выходом блока питания, а выход подключен ко входу электромагнита.
На чертеже представлена функциональная схема устройства для аэросева семян.
1
2
1
2
1
2
1
2
3
3
Устройство для аэросева семян состоит из загрузочного бункера 1, ленточного питателя 2, ведущего 3 и ведомого 3 роторов ленточного питателя 2, закрепленных на осях 8 и 8, двух турбин 4 и 4, трех пневмоканалов 5, 5 и 5, причем пневмоканал 5 выполнен изогнутым, семяпровода 6, соединенного с загрузочным бункером 1, корпуса 7 летательного аппарата, блока питания 9, прозрачных окон 10, 11, источника оптического излучения 12, приемника оптического излучения 13, ключа-инвертора 14, электромагнита 15.
2
2
1
1
1
1
2
1
2
1
1
2
1
2
3
1
2
3
Загрузочный бункер 1 жестко закреплен на корпусе 7 летательного аппарата и предназначен для хранения семян. В нижней части загрузочного бункера 1, на его выходе, размещен ленточный питатель 2, лента которого имеет ячейки для семян с размером, рассчитываемым из условия размещения в ней не более одного семени. Ведомый ротор 3 ленточного питателя 2 закреплен на оси 8, связанной с корпусом 7 летательного аппарата, а ведущий ротор 3 закреплен на оси 8, соединяющей центры ведущего ротора 3, двух турбин 4, 4 и закрепленной на корпусе 7 летательного аппарата. Турбины 4 и 4 расположены на равном расстоянии от ведущего ротора 3 ленточного питателя 2 в первом 5 и втором 5 пневмоканалах соответственно и выполнены в виде роторов с жестко закрепленными на них лопастями. Первый пневмоканал 5 выходит вблизи выхода загрузочного бункера 1. Второй пневмоканал 5 выходит вблизи входа семяпровода 6 и выполнен с возможностью регулирования проходного сечения. Третий пневмоканал 5 выполнен изогнутым вниз, а его выход подключен вблизи выхода семяпровода 6, вход которого соединен с выходом ленточного питателя 2, а выход является выходом устройства. Все пневмоканалы 5, 5 и 5 выполнены в виде полых цилиндров с конусообразными воздухозаборниками на входах, жестко закреплены на корпусе 7 летательного аппарата и ориентированы по ходу движения летательного аппарата для захвата максимального объема встречного (набегающего на летательный аппарат) воздушного потока.
В верхней части семяпровода 6 друг против друга расположены прозрачные окна 10 и 11, при этом с внешней стороны семяпровода 6 на прозрачном окне 10 жестко закреплен источник оптического излучения 12, а на прозрачном окне 11 - приемник оптического излучения 13, оптически связанный с источником оптического излучения 12. Выход приемника оптического излучения 13 подключен к управляющему входу ключа-инвертора 14, информационный вход которого соединен с выходом блока питания 9, а выход подключен ко входу электромагнита 15, закрепленного в нижней части семяпровода 6.
Устройство для аэросева семян работает следующим образом.
1
2
1
2
1
2
1
1
3
В процессе полета летательного аппарата с установленным на нем устройством для аэросева семян набегающий (встречный) воздушный поток создает воздушные потоки в первом 5 и втором 5 пневмоканалах, скорость которых определяется их диаметром и скоростью движения летательного аппарата. Воздействуя на лопасти турбин 4 и 4, данные воздушные потоки приводят к их вращению и, соответственно, к вращению жестко связанного с турбинами 4 и 4 ведущего ротора 3 ленточного питателя 2. В результате вращения ведущего ротора 3 лента движется, набирая в ячейки семена из загрузочного бункера 1, со скоростью, зависящей от скорости летательного аппарата. Из ячеек ленточного питателя 2 семена поступают в семяпровод 6, где приобретают дополнительное ускорение, зависящее от скорости набегающего воздушного потока, поступающего в семяпровод 6 по третьему изогнутому пневмоканалу 5. В результате временной интервал высева семян и вертикальная составляющая скорости их падения автоматически регулируются скоростью движения летательного аппарата.
Увеличение скорости высева семени в данном устройстве для аэросева семян реализуется за счет использования семян с накатанной оболочкой, содержащей специальные порошковые магнетики (например, трифолин), и кратковременного воздействия на них магнитного поля следующим образом. При отсутствии семени в семяпроводе 6 на вход приемника оптического излучения 13 непрерывно поступает оптический сигнал через прозрачные окна 10 и 11 от источника оптического излучения 12. В результате на выходе приемника оптического излучения 13 формируется электрический сигнал, который поступает на управляющий вход ключа-инвертора 14 и держит его в закрытом состоянии, блокируя прохождение сигнала от блока питания 9 на вход электромагнита 15, закрепленного в нижней части семяпровода 6 (электромагнит 15 отключен).
При прохождении семенем участка семяпровода 6 между источником оптического излучения 12 и приемником оптического излучения 13 оптический сигнал от источника оптического излучения 12 на входе приемника оптического излучения 13 пропадает, в результате чего на выходе приемника оптического излучения 13 исчезает электрический сигнал, поступающий на управляющий вход ключа-инвертора 14. Ключ-инвертор 14 открывается, обеспечивая, тем самым, прохождение сигнала от блока питания 9 на вход электромагнита 15. Электромагнит 15 срабатывает, формируя магнитное поле заданных величины и направления, которое воздействует на семя, ускоряя его движение. После прохождения семенем участка семяпровода 6 между источником оптического излучения 12 и приемником оптического излучения 13 оптический сигнал от источника оптического излучения 12 на входе приемника оптического излучения 13 восстанавливается, блокируя прохождение сигнала от блока питания 9 на вход электромагнита 15 и, тем самым, отключая его. Это, в свою очередь, исключает торможение семени полем электромагнита 15 при прохождении им нижней части семяпровода 6.
Таким образом, предложенное устройство для аэросева семян повышает скорость высева (движения) семян в процессе аэросева, что увеличивает точность аэросева и глубину проникновения семян в почву.