ИРРИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ПОЛЯ ИРРИГАЦИОННОЙ СИСТЕМОЙ
IRRIGATION SYSTEM AND METHOD OF CROSSING FIELD BY IRRIGATION SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к сельскохозяйственной ирригационной системе и способу. Более конкретно, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к фронтальному ирригационному устройству с подачей по шлангам, при этом устройство особенно подходит для использования с ирригационной системой и способом.
Обсуждение предшествующего уровня техники
Сельскохозяйственные культуры возделывают по всему миру в широком многообразии климатов с различными рельефами местности и почвами. Во многих из этих климатов необходимо искусственно дополнять естественные климатические осадки с помощью ирригационных систем, обеспечивая получение сельскохозяйственными культурами достаточного количества воды. Кроме того, ирригационные системы могут быть использованы для доставки удобрений и химических веществ, среди прочего, для того, чтобы способствовать росту здоровых сельскохозяйственных культур, подавлять сорняки и защищать сельскохозяйственные культуры от заморозков.
Общепринятые ирригационные системы для использования с сельскохозяйственными культурами, культивируемыми в поле, включают в себя системы орошения дождеванием. В подобных системах, вода может подаваться по шлангу и/или подаваться по трубопроводу в один или более "гидрантов", расположенных по центру в пределах поля или рядом с ним. В качестве альтернативы, вода может подаваться по каналу за счет направления воды в канал, который проходит вдоль и/или через поле.
Гидранты или каналы соединены шлангом с дождевальной ирригационной сетью высокого давления, которая содержит поднятый и вытянутый трубопровод, который опирается на множество ферм. Трубопровод содержит множество водораспыляющих насадок, расположенных на расстоянии друг от друга в основном вдоль всей длины трубопровода, и может опускаться вниз приблизительно до 0,91 м (три фута) от сельскохозяйственных культур, предоставляя возможность распределения воды на сельскохозяйственные культуры сверху.
Общепризнанные виды дождевальной ирригационной сети включают в себя круговые дождевальные системы и фронтальные дождевальные системы.
Круговые дождевальные системы являются идеальными для использования на полях, имеющих круглые площади, засеянные сельскохозяйственными культурами, и в большинстве случаев содержат гидрант, расположенный в середине каждой круглой площади, засеянной сельскохозяйственной культурой. В подобных системах, поднятый и вытянутый трубопровод с водораспыляющими насадками тянется от гидранта к внешней окружности круглой площади, засеянной сельскохозяйственной культурой, таким образом, чтобы системы могли приводиться в действие по круговой схеме над сельскохозяйственными культурами для доставки к ним воды в процессе вращения.
Фронтальные дождевальные системы являются идеальными для использования на полях с квадратной, прямоугольной и неправильной формой, например, "L"-образных полях. Подобные системы в большинстве случаях содержат один или более гидрантов, расположенных на поле и/или рядом с ним, и/или один или более каналов, расположенных вдоль или через поле, которые соединены с поднятым, вытянутым трубопроводом с водораспыляющими насадками. В отличие от круговой дождевальной системы, имеющей трубопровод со стационарным концом, трубопровод во фронтальной системе соединен и тянется от подвижной тележки, выполненной с возможностью перемещения взад и вперед по траектории тележки. Трубопровод может быть зафиксирован под углом, перпендикулярно траектории тележки и поворачиваться в конце по траектории тележки, что необходимо, если траектория тележки расположена посередине поля, предоставляя возможность поворота с одной стороны траектории тележки до другой при каждом проходе по траектории тележки.
Когда общепринятая тележка достигает конца траектории тележки, а пользователю нужно полить поле на противоположной стороне от траектории тележки или повторно полить поле там же, необходимо отключить гидрант, который может оказать отрицательное воздействие на другие работы, отсоединить шланг с одной стороны тележки и переподсоединить его с другой, снова включить гидрант и изменить направление тележки на обратное по траектории тележки. При условии, что общепринятые шланги обычно очень тяжелые, переключение шланга с одной стороны тележки на другую является времязатратным и трудоемким; проблемы, которые усиливаются с каждым проходом по траектории тележки. Замена общепринятых шлангов более легкими по массе шлангами не является оптимальной, потому что они подвержены образованию перегибов и блокировки текучей среды, что является более вероятным при попытке эксплуатации с низким давлением с целью экономии энергии. Кроме того, более легкие по массе шланги легко повреждаются, когда их переезжает оборудование, такое как трактор, что может быть необходимо время от времени. Раскрытие изобретения
Следующее раскрытие предоставлено для обозначения сущности предмета изобретения, раскрытого в данном описании. Несмотря на то, что ниже описаны некоторые аспекты настоящего изобретения, данное раскрытие не предназначено для ограничения объема правовых притязаний настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют ирригационную систему и способ, которые не имеют проблемы и ограничения общепринятых ирригационных систем, таких как система, изложенная выше.
Настоящее изобретение предоставляет, в своем самом простом виде, фронтальную ирригационную систему и способ с подачей по шлангам, которая использует трубу с множеством водораспыляющих насадок, прикрепленную к тянущему элементу (например, колесной тянущей шланг тележке, тянущей шланг башне и тому подобное), который тянет узел шланга позади себя, двигаясь в то же время с трубой и водораспыляющими насадками сбоку относительно поля. Система и способ облегчает чередование узла шланга с одной стороны фронтального элемента на другую по мере того, как фронтальный элемент перемещается вперед и назад по траектории (например, траектории тележки), избегая в то же время образования перегибов в узле шланга.
Упомянутые выше аспекты достигаются в одном аспекте представленного изобретения посредством предоставления ирригационной системы, имеющей жидкостный трубопровод для доставки жидкости. Система содержит подвижную тележку, имеющую множество колес, узел гибкого шланга, прикрепленный к подвижной тележке и выполненный с возможностью предоставления участка жидкостного трубопровода, и внутреннее соединение. Внутреннее соединение прикреплено к подвижной тележке, помещено в жидкостном трубопроводе, и выполнено с возможностью частичного ограничения по меньшей мере части узла гибкого шланга.
В некоторых вариантах осуществления, узел гибкого шланга может содержать первый шланг, имеющий первый минимальный диаметр изгиба, и второй шланг, имеющий второй минимальный диаметр изгиба, больший чем первый минимальный диаметр изгиба. Первый минимальный диаметр изгиба может быть меньше, чем ширина подвижной тележки, а второй минимальный диаметр изгиба может быть больше, чем ширина подвижной тележки.
Система может дополнительно включать в себя соединительный узел во втором шланге, выполненный с возможностью прикрепления второго шланга к первому шлангу. Часть узла гибкого шланга может представлять собой переходную область, расположенную рядом с соединительным узлом в первом шланге, при этом переходная область может иметь третий минимальный диаметр изгиба, который находится между первым минимальным диаметром изгиба и вторым минимальным диаметром изгиба.
Система может дополнительно включать в себя множество ограничителей, прикрепленных к внутреннему соединению и помещенных в переходной области для образования третьего минимального диаметра изгиба. Внутреннее соединение может быть помещено в первом шланге и прикреплено ко второму шлангу. Внутреннее соединение может быть прикреплено только к подвижной тележке и второму шлангу.
Соединительный узел может содержать круглую вставку, установленную во второй шланг, и вытянутый крепежный элемент, перекрывающий ее диаметр, при этом крепежный элемент выполнен с возможностью прикрепления к нему внутреннего соединения и предоставления внутреннему соединению степени подвижности вдоль него. Внутреннее соединение может быть прикреплено к тележке с узлом шланга посредством вращающегося соединительного приспособления, выровненного по центру на нижней стороне тележки.
Упомянутые выше аспекты представленного изобретения также могут быть достигнуты посредством предоставления способа перемещения участка ирригационной системы, имеющего жидкостный трубопровод. В одном варианте осуществления, способ включает стадии предоставления подвижной тележки, имеющей множество колес, прикрепления узла гибкого шланга к подвижной тележке, которая выполнена с возможностью предоставления участка жидкостного трубопровода, и прикрепления к подвижной тележке внутреннего соединения, которое помещено в жидкостном трубопроводе и выполнено с возможностью по меньшей мере частичного ограничения по меньшей мере части узла гибкого шланга.
Узел шланга, использованный в вариантах осуществления данного способа, может содержать первый шланг, имеющий первый минимальный диаметр изгиба, и второй шланг, имеющий второй минимальный диаметр изгиба, больший, чем первый минимальный диаметр изгиба. Первый минимальный диаметр изгиба может быть меньше, чем ширина подвижной тележки, а второй минимальный диаметр изгиба может быть больше, чем ширина подвижной тележки.
Способ может дополнительно включать прикрепление второго шланга к первому шлангу с помощью соединительного узла. Часть узла гибкого шланга может представлять собой переходную область, которая расположена рядом с соединительным узлом в первом шланге, при этом переходная область имеет третий минимальный диаметр изгиба, который находится между первым минимальным диаметром изгиба и вторым минимальным диаметром изгиба.
Способ может дополнительно включать прикрепление множества ограничителей к внутреннему соединению в переходной области для образования третьего минимального диаметра изгиба. Внутреннее соединение может быть помещено в первом шланге и прикреплено ко второму шлангу, а может быть прикреплено только к подвижной тележке и второму шлангу.
Способ может дополнительно включать круглую вставку, установленную во второй шланг, и вытянутый крепежный элемент, перекрывающий ее диаметр, при этом крепежный элемент выполнен с возможностью прикрепления к нему внутреннего соединения и предоставления внутреннему соединению степени подвижности вдоль него. Внутреннее соединение и узел шланга могут быть прикреплены к тележке посредством вращающегося соединительного приспособления, которое выровнено по центру на нижней стороне тележки.
Дополнительные аспекты, преимущества и вспомогательные приспособления настоящего изобретения будут частично изложены в описании, которое следует, и частично будут очевидны из описания, или могут быть изучены при практическом использовании всего изобретения.
Краткое описание фигур чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения ниже подробно описаны со ссылкой на приложенные фигуры чертежей, на которых:
Фиг. 1 представляет собой вид сверху в плане фронтальной ирригационной системы с подачей по шлангам в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления настоящего изобретения, иллюстрирующий тележку, соединенную с гидрантом посредством в значительной степени удлиненного жесткого шланга и гибкого шланга;
Фиг. 2 представляет собой вид сверху в плане фронтальной ирригационной системы с подачей по шлангам, проиллюстрированной на фиг. 1, иллюстрирующий тележку, соединенную с гидрантом через изогнутый жесткий шланг и гибкий шланг;
Фиг. 3 представляет собой вид сверху в плане фронтальной ирригационной системы с подачей по шлангам, проиллюстрированной на фиг. 1, иллюстрирующий тележку, соединенную с гидрантом через изогнутый жесткий шланг и гибкий шланг;
Фиг. 4 представляет собой вид сверху в плане фронтальной ирригационной системы с подачей по шлангам, проиллюстрированной на фиг. 1, иллюстрирующий тележку, соединенную с гидрантом через изогнутый жесткий шланг и гибкий шланг;
Фиг. 5 представляет собой перспективное изображение сзади справа тележки, проиллюстрированной на фиг. 1, иллюстрирующее соединение между тележкой и гибким шлангом;
Фиг. 6 представляет собой укрупненное перспективное изображение сзади справа тележки, проиллюстрированной на фиг. 1, иллюстрирующее вращающийся соединитель тележки и гибкого шланга;
Фиг. 7 представляет собой укрупненное перспективное изображение сзади справа соединительного узла,
проиллюстрированного на фиг. 1 для соединения жесткого шланга с гибким шлангом;
Фиг. 8 представляет собой изображение в разобранном виде соединительного узла, проиллюстрированного на фиг. 5;
Фиг. 9 представляет собой увеличенный вид сверху в плане соединительного узла, проиллюстрированного на фиг. 7; а
Фиг. 10 представляет собой перспективное изображение соединения между гибким шлангом, соединенным с жестким шлангом, и гидрантом, при этом части гибкого шланга проиллюстрированы частично, чтобы открыть внутренние особенности.
Фигуры чертежей не ограничивают настоящее изобретение конкретными вариантами осуществления, раскрытыми и описанными в данном документе. Чертежи не обязательно изображены в масштабе, вместо этого сделан упор на четкое отображение принципов проиллюстрированного варианта осуществления.
Подробное описание иллюстративного варианта осуществления
Настоящее изобретение допускает вариант осуществления во множестве форм. Несмотря на то, что на чертежах проиллюстрированы и в описании описаны некоторые варианты осуществления изобретения, следует понимать, что подобное раскрытие приведено только в качестве примера. Принципы настоящего изобретения не ограничены конкретными раскрытыми вариантами осуществления.
Сначала со ссылкой на фиг. 1-5 проиллюстрировано фронтальное ирригационное устройство 10 с подачей по шлангам, которое в целом содержит движущуюся тележку 12, которая перемещается взад и вперед по траектории 14 тележки, которая расположена рядом с полем 16 с сельскохозяйственными культурами 18, подлежащими орошению. Предусматривается, что без выхода за пределы объема правовых притязаний представленного изобретения вместо тележки 12 может быть использовано другое тянущее транспортное средство или конструкция (например, тянущая шланг башня). Тележка 12 в большинстве случаев содержит секцию 20 для приема текучей среды и секцию 22 для распределения текучей среды.
Секция 20 для приема текучей среды соединена с источником текучей среды (не проиллюстрирован) через гидрант 24 и подземный трубопровод 26, который расположен вдоль траектории 14 тележки. Источником текучей среды может быть колодец, пруд, резервуар с водой, резервуар с химическим препаратом и/или другой аналогичный источник текучих сред и/или твердых веществ, суспендированных в текучих средах, включая удобрения и пестициды (далее "текучие среды") и доставляемых к сельскохозяйственным культурам 18 в поле 16 посредством секции 22 для распределения текучих сред, которая принимает текучие среды из секции 20 для приема текучей среды.
Тележка 12 образована узлом 28 прямоугольной рамы из стали или другого приемлемого материала (например, алюминия), которая содержит параллельные переднюю и заднюю балки 30, 32, соединенные параллельными боковыми балками 34, 36, которые приварены, прикручены болтами или иным образом соединены вместе. Передняя и задняя балки 30, 32 соответственно соединены с парой передних колес 38, 40 и парой задних колес 42, 44.
Располагаясь параллельно и между боковыми балками 34, 36, находится средняя балка 4 6, которая соединена с передней и задней балками 30, 32 и опирается на них с помощью сварки или другого приемлемого средства для крепления (например, прикрепления болтами). Средняя балка 4 6 увеличивает конструктивную целостность тележки 12 и предоставляет опору для треугольного башенного узла 48.
Башенный узел 48 поддерживает распределяющий текучую среду трубопровод 50 верхнего расположения секции 22 для распределения текучей среды, который содержит множество секций фермы (не проиллюстрировано), которые опираются на множество мобильных башен (не проиллюстрированы). Распределяющий трубопровод 50 проходит наружу от тележки 12 в боковом направлении к ней и содержит множество водораспыляющих насадок (не проиллюстрированы), расположенных вдоль каждой из множества секций распределительного трубопровода 50 для переноса текучей среды к сельскохозяйственным культурам 18 с оптимальной высоты над сельскохозяйственными культурами 18. Подробности иллюстративных секций фермы, мобильных башен и водораспыляющих насадок показаны в патентах US №№4549694 и 7311275, которые включены в данную заявку во всей своей полноте посредством ссылки.
Башенный узел 48 поддерживает распределительный трубопровод 50 через пару передних опорных элементов 52, 54 и пару задних опорных элементов 56, 58, которые соединяют распределительный трубопровод 50 со средней балкой 46 таким образом, чтобы распределительный трубопровод 50 был прикреплен с верхним расположением относительно тележки 12. Передние опорные элементы 52, 54 и задние опорные элементы 56, 58 соединены с распределительным трубопроводом 50 на верхних его концах, которые расположены на расстоянии друг от друга, и со средней балкой 46 на обычном нижнем ее конце с образованием треугольной конфигурации. Таким образом, опорные элементы 52, 54, 56, 58 проходят вниз от распределительного трубопровода 50 со схождением в точках вдоль средней балки 46, которые находятся рядом с передней и задней балками 30, 32 для прикрепления распределительного трубопровода 50 между ними и с верхним расположением относительно тележки 12.
Каждый из передних опорных элементов 52, 54 и задних опорных элементов 56, 58 имеет поперечные элементы 60, 62, 64 и 66, 68, 70, которые расположены соответственно между ними для повышения конструктивной целостности башенного узла 48. Как проиллюстрировано на фиг. 5, поперечные элементы 60, 64, 66, 70 расположены в общем горизонтально, а поперечные элементы 62, 68 расположены в общем по диагонали между передними опорными элементами 52, 54 и задними опорными элементами 56, 58. Кроме того, поперечные элементы 72, 74 расположены в общем горизонтально между передними опорными элементами 52, 54 и задними опорными элементами 56, 58. В иллюстративном варианте осуществления, поперечные элементы 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 соединены с передними опорными элементами 52, 54 и задними опорными элементами 56, 58 посредством винтов со стопорными гайками (не проиллюстрированы). Для соединения поперечных элементов 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74 с опорными элементами 52, 54, 56, 58 без выхода за пределы объема правовых притязаний настоящего изобретения может быть использовано любое средство для крепления, включая сварку.
Рама 28 тележки 12 также может принимать ряд конфигураций без выхода за пределы объема правовых притязаний настоящего изобретения. Например, без выхода за пределы объема настоящего изобретения, колеса 38, 42 и колеса 40, 44 могут быть соответственно соединены с боковыми балками 34 и 36, и/или средняя балка 46 может быть соединена с боковыми балками 34, 36, таким образом, чтобы средняя балка 46 располагалась параллельно передней и задней балкам 30, 32.
На нижней стороне распределительного трубопровода 50 и в сообщении с ним находится узел 76 крепления гибкого шланга, который прикреплен к средней балке 46 между рычагами 78, 80, как проиллюстрировано на фиг. 5 и 6. Рычаги 78, 80 располагаются по существу горизонтально от средней балки 46 и присоединены к узлу 76 крепления шланга в области 82 зацепления рычагов. Узел 76 крепления шланга передает текучую среду в распределительный трубопровод 50 через по существу вертикальный патрубок 84.
Под областью 82 зацепления рычагов находится точка 86 вращения, которая обеспечивает возможность вращения коленчатого соединительного приспособления 88, расположенного под точкой 8 6 вращения. Соединительное приспособление 88 изогнуто вниз относительно горизонтальной плоскости, образованной рамой 28 под углом, составляющим приблизительно от пятнадцати до сорока пяти градусов, для облегчения вращения соединительного приспособления 88, когда оно подвергается воздействию усилия.
Соединительное приспособление 88 поворачивается на 180 градусов, и предпочтительно на семьдесят пять градусов, с центральной точкой, образованной соединительным приспособлением 88 при ориентации перпендикулярно оси, образованной балкой 34, и обращении к гидранту 24 с правой стороны тележки 12. Без выхода за пределы объема настоящего изобретения, соединительное приспособление 88 может также поворачиваться от одного градуса до нескольких градусов вплоть до 360 градусов, постоянно вращаться в одном или обоих направлениях или быть зафиксированным в единственном направлении (например, зафиксированным в центральной точке), и может быть оборудовано шарнирными стопорами для образования максимальной степени или пределов вращения для приспособления к любому применению фронтального ирригационного устройства 10 с подачей по шлангам. Соединительное приспособление 88 содержит наконечник 90 форсунки, который принимает относительно мягкий или гибкий шланг 92 на конце 94 шланга, который проходит вокруг периферии соединительного приспособления 88. Соединительное приспособление 88 также содержит кольцевой выступ 96, расположенный на расстоянии от наконечника 90 форсунки, который обеспечивает водонепроницаемое уплотнение между соединительным приспособлением 88 и гибким шлангом 92, когда гибкий шланг 92 вставляют вокруг него, и конец 94 гибкого шланга проходит мимо кольцевого выступа 96.
Гибкий шланг 92 изготовлен из материала, имеющего минимальный диаметр изгиба, меньший, чем ширина тележки 12. Гибкий шланг 92 изготовлен из гибкого полимера винилхлорида (PVC), имеющего минимальный диаметр изгиба в 0,61 м (два фута) со спиральным ребром 98 по всей его длине для предоставления увеличенной прочности и срока годности гибкого шланга 92. В иллюстративном варианте осуществления, гибкий шланг 92 представляет собой шланг для всасывания и выпуска воды, продаваемый под торговым названием Kanaline SR, который изготовлен из PVC и имеет жесткий PVC спиральный профиль, синтетическую оплетку, гладкий канал ствола, рифленый внешний диаметр, и имеет достаточное пространство для обеспечения возможности визуального внутреннего осмотра потока материала через него. Предусматривается, однако, что гибкий шланг 92 может быть из любого материала с минимальным диаметром изгиба, меньшим, чем ширина тележки 12. Кроме того, предусматривается, что гибкий шланг 92 может быть оборудован мягким резиновым шлангом или рукавом (не проиллюстрировано) для предоставления повышенного срока годности гибкого шланга 92 без выхода за пределы объема настоящего изобретения.
Обращаясь к фиг. 7-9, гибкий шланг 92 соединен с относительно твердыми или жестким шлангом 100 посредством соединительного узла 102, который включает в себя конец 104 гибкого шланга на конце гибкого шланга 92, противоположном от конца 94 шланга, который соединен с соединительным приспособлением 88, внутреннее соединение или тяговый трос 106 с узлом 108 соединения с ограниченным изгибом на его конце, верхний и нижний полузажимы 110, 112, вставку 113 с зубцами, которая частично продолжается в жесткий шланг 100, и муфту 114 для прикрепления вставки 113 к жесткому шлангу 100.
3
Жесткий шланг 100 изготовлен из материала с достаточной прочностью и сроком годности для транспортировки большого количества текучей среды с достаточной скоростью потока, противостоящего повреждению грызунами и тому подобному, и волочению позади тележки 12 и случайному переезду тележкой 12 и другим оборудованием с тяжелой нагрузкой, таким как трактор и тому подобное. В иллюстративном варианте осуществления, жесткий шланг 100 изготовлен из полиэтилена, имеющего диаметр, равный 15,24 см (6,625 дюймов), который обеспечивает скорость потока, приблизительно равную 5,45 м/час (450 галлонов в минуту), мощность, равную 1,5 м/сек (пять футов/сек), и минимальный диаметр изгиба 4,27 м (четырнадцать футов). Однако жесткий шланг 100 может быть изготовлен из любого подобного материала с удовлетворительной прочностью и размером, при условии, что емкость жесткого шланга 100 не превышает скорость, равную 1,5 м/сек (пять футов/сек), поскольку она увеличивает вероятность гидравлического удара и избыточных потерь на трение.
По всей длине гибкого шланга 92 простирается трос 106, который на одном конце соединен с тележкой 12, а на другом конце с жестким шлангом 100. Таким образом, тележка 12 выполнена с возможностью тащить гибкий шланг 92 и жесткий шланг 100 без всякого переноса тянущего усилия с жесткого шланга 100 на гибкий шланг 92, которое вместо этого переносится непосредственно на тележку 12 через трос 106. Трос 106 изготовлен из стали для предоставления достаточной прочности и срока годности ввиду его высокой открытости для воздействия текучей среды внутри гибкого шланга 92 и может быть в виде цепи. Однако может быть использован любой подобный материал с достаточной прочностью и сроком годности. Длина троса 106 равна длине гибкого шланга 92, находящегося под давлением (например, трос, равен 13,7 м (сорок пять футов) для соответствия 12,2 м (сорок футов) гибкому шлангу, который вытягивается до 13,7 м (сорока пяти футов), когда находится под давлением).
С одной стороны верхнего и нижнего полузажимов 110 112 расположен по меньшей мере один рычаг 115 с ребром 116 на его конце. Рычаг 115 проходит от изогнутого участка 118 каждого из зажимов 110, 112, а ребро 116 проходит, перпендикулярно рычагу 115. Форма и размер рычага 115 и ребра 116 подобраны таким образом, чтобы прикреплять верхний и нижний полузажимы 110, 112 к жесткому шлангу 100, когда зажимы 110, 112 закреплены вместе на гибком шланге 92. На другой стороне верхнего и нижнего полузажимов 110, 112 находится спиральное ребро 117, которое проходит от зажимов 110, 112 с увеличением расстояния от них, по мере того, как спиральное ребро 117 идет вокруг изогнутого участка 118 каждого из зажимов 110, 112. Спиральное ребро 117 наиболее приближено к зажимам 110, 112, и особенно к изогнутому участку 118 верхнего зажима 110, в своем начале, и наиболее удалено от зажимов 110, 112, и особенно от изогнутого участка 118 нижнего зажима 112, на своем конце. Форма и размер спирального ребра 117 подобраны таким образом, чтобы оно располагалось между закрученным ребром 98 и двигалось вдоль него, и прикрепляло верхний и нижний полузажимы 110, 112 к гибкому шлангу 92, когда зажимы 110, 112 закреплены вместе на гибком шланге 92. Соединение рычага 115 и ребра 116 верхнего зажима 110 с жестким шлангом 100 будет дополнительно обсуждаться далее.
Зажимы 110, 112 скрепляют вместе посредством противоположных ушек 120, которые выступают из каждого конца изогнутого участка 118. Через отверстия 124 в ушках 120 пропускают множество болтов 122, которые закрепляют там с помощью множества гаек 126, которые закручивают на резьбе на конце болтов 122. Зажимы 110, 112 закрепляют вместе поверх закрученного стального кольца 128, которое расположено рядом с концом 104 гибкого шланга на гибком шланге 92. Кольцо 128 встает на закрученное ребро 98 гибкого шланга 92 и обеспечивает опору для зажимов 110, 112 таким образом, чтобы зажимы 110, 112 имели надежное равномерное соединение с гибким шлангом 92.
Узел 108 соединения с ограниченным изгибом прикреплен к тросу 106 и содержит множество первых и вторых ограничителей 130, 132, скрепленных вместе посредством множества вытянутых перемычек 134, которые проходят от первых ограничителей 130 и попадают во вторые ограничители 132. Каждая перемычка 134 содержит вал 136, который проходит через первый ограничитель 130 и закреплен в нем в центре 138 вала 136 посредством сварки или тому подобного. На концах каждого вала 136 находится головка 140, которая проходит в полость 142 второго ограничителя 132 и зафиксирована внутри него. Головка 140 зафиксирована внутри полости 142 благодаря своему размеру, который больше, чем размер отверстия (не проиллюстрировано) через опорную поверхность 14 4 на втором ограничителе 132, что обеспечивает головке 140 степень подвижности внутри полости 142 каждого второго ограничителя. Таким образом, перемычки 134 скрепляют ограничители 130, 132 вместе, обеспечивая в то же время степень подвижности между ними.
Форма поверхностей первого и второго ограничителей 130, 132 подобрана соответствующим образом, чтобы облегчить надежный упор со степенью подвижности между ними. Каждый из первых ограничителей 130 является круглым или трубчатым со скошенными концами, при этом основная опорная поверхность 146 выполнена с возможностью упора в опорную поверхность 144 одного из вторых ограничителей 132, когда трос 106 прямой, а дополнительные упорные поверхности 148 с каждой стороны основной опорной поверхности 146 выполнены с возможностью упора в опорную поверхность 144 одного из дополнительных ограничителей 132, когда трос 106 не прямой или изогнутый. Каждый из вторых ограничителей 132 имеет трубчатую форму с опорной поверхностью 144 на внешнем опорном участке 150, имеющей окружность, меньшую, чем окружность среднего участка 152. Средний участок 152 образует полость 142, а его форма и размер подобраны таким образом, чтобы вмещать две головки 140, обеспечивая в то же время степень подвижности между ними.
Узел 108 соединения с ограниченным изгибом прикреплен к тросу 106 посредством соединителя 154 троса, который прикреплен к концу множества вторых ограничителей 132 посредством сварки или тому подобного. Соединитель 154 троса имеет в нем отверстие 156, форма и размер которого подобраны таким образом, чтобы принимать и прикреплять трос 106 к соединителю 154 троса посредством сварки или тому подобное.
Узел 108 соединения с ограниченным изгибом помещен внутрь гибкого шланга 92 в переходной области 158 гибкого шланга 92, которая находится рядом с концом 104 гибкого шланга и соединительным узлом 102, как проиллюстрировано на фиг. 7 и 8. Так как трос 106 и узел 108 соединения с ограниченным изгибом остаются внутри гибкого шланга 92, гибкий шланг 92 не имеет возможности изгибаться сколько-нибудь дальше, чем способен изгибаться трос 106.
Трос 106 имеет минимальный радиус изгиба, меньший, чем минимальный радиус изгиба гибкого шланга 92, за исключением участка троса 106, где прикреплен узел 108 соединения с ограниченным изгибом, то есть рядом с переходной областью 158 гибкого шланга 92. В переходной области 158, узел 108 соединения с ограниченным изгибом функционально образует минимальный диаметр изгиба, который находится между минимальными диаметрами изгиба для гибкого шланга 92 и жесткого шланга 100. Следовательно, гибкий шланг 92 принимает минимальный диаметр изгиба троса 106 в переходной области 158, таким образом, чтобы имелось постепенное изменение минимальных диаметров изгиба между гибким шлангом 92 и жестким шлангом 100. Таким образом, вероятность образования перегибов и блокировки текучей среды в гибком шланге 92 уменьшается.
Ряд ограничителей 130, 132, предоставленных вдоль троса 106 в узле 108 соединения с ограниченным изгибом, образуют минимальный диаметр изгиба, принудительно созданный в переходной области 158 гибкого шланга 92. Добавление ограничителей 130, 132 увеличивает минимальный диаметр изгиба переходной области 158, а уменьшение ограничителей 130, 132 уменьшает минимальный диаметр изгиба переходной области 158. Минимальный диаметр изгиба переходной области 158 предпочтительно составляет по меньшей мере 0,91 м (три фута), а более предпочтительно находится в диапазоне между 0,91 и 2,44 м (между тремя и восемью футами), а еще более предпочтительно составляет приблизительно 1,22 м (четыре фута) за счет использования трех первых ограничителей 130 между четырьмя вторыми ограничителями 132, как проиллюстрировано на фиг. 9.
В настоящем изобретении, трос 106 образует минимальный диаметр изгиба для гибкого шланга 92 только в переходной области 158. Предусматривается, однако, что трос 106 может образовать минимальный диаметр изгиба в любом месте вдоль гибкого шланга 92, например, на участке гибкого шланга 92, который находится рядом с соединительным приспособлением 88.
Трос 106 прикреплен к соединительному приспособлению 88 с помощью монтажной петли 160, которая приварена к тросу 106, а форма и размер которой подобраны для приема стержня 162, который закрепляют в ней посредством фрикционной посадки. Стержень 162 имеет диаметр, немного меньший, чем диаметр монтажной петли 160 для предоставления степени вертикальной подвижности монтажной петли 160 и троса 106 вдоль стержня 162 для того, чтобы понизить вероятность захватывания каких-либо твердых веществ, транспортируемых в текучей среде. Предусматривается, что трос 106 может быть соединен с соединительным приспособлением 88 с помощью другого средства, такого как сварка или тому подобное. Например, к внутренней части соединительного приспособления 88 может быть приварена вставка (не проиллюстрирована), имеющая отверстие (не проиллюстрировано), которая может быть выполнена с возможностью соединения с монтажной петлей 160 троса 106 посредством болта и гайки (не проиллюстрированы).
Трос 106 прикреплен к жесткому шлангу 100 посредством узла 108 соединения с ограниченным изгибом, который соединен со вставкой 113 с зубцами, которая частично продолжается в жесткий шланг 100 и закреплена в нем с помощью множества зубцов 164, которые выступают из вставки с зубцами и выполнены с возможностью прикрепления вставки 113 с зубцами к внутренней поверхности 166 жесткого шланга 100. Узел 108 соединения с ограниченным изгибом имеет соединитель 168 шланга, прикрепленный к его концу, который расположен напротив конца, имеющего соединитель 154 троса, посредством сварки или тому подобного. Соединитель 168 шланга имеет монтажную петлю 170, форма и размер которой подобраны для приема через него стержня 172. Стержень 172 имеет 15,24 см (шесть дюймов) длины и проходит через отверстия 174, 176 диаметра 1,9 см (3/4 дюйма) во внешней поверхности 178 вставки 113 с зубцами и закреплен там посредством фрикционной посадки таким образом, чтобы стержень 172 находился вровень с внешней поверхностью 178. Таким образом, гибкий шланг 92 легко принимает вставку 113 с зубцами, и особенно внешнюю поверхность 178 вставки 113 с зубцами, так, что гибкий шланг 92 дополнительно закрепляет стержень 172 во вставке 113 с зубцами. Монтажная петля 170 имеет диаметр немного больший, чем диаметр стержня 172, обеспечивая степень вертикальной подвижности монтажной петли 170 и троса 106 вдоль стержня 172. Предусматривается, что трос 106 может быть соединен со вставкой 113 с зубцами с помощью другого средства, такого как сварка или тому подобное.
Муфта 114 имеет вращающуюся соединительную шейку 180 с крюками 182, 184 для предоставления дополнительных точек соединения между жестким шлангом 100 и оборудованием, способным перемещать жесткий шланг 100, например, трактором (не проиллюстрирован). Когда необходимо перемещение жесткого шланга 100, например, для соединения гибкого шланга 92 и жесткого шланга 100, трактор может быть соединен с одним или обоими крюками 182, 184. Для облегчения соединения между жестким шлангом 100 и трактором, можно вращать шейку 180, поэтому выставление крюков 182, 184 оптимизировано без необходимости существенного перемещения жесткого шланга 100.
Когда соединительный узел 102 собран, рычаги 115 и ребра 115 верхнего и нижнего зажимов 110, 112 проходят и прикреплены к кольцевому ребру 186 на соединителе 113 с зубцами. Таким образом, зажимы 110, 112 прикрепляют гибкий шланг 92 к жесткому шлангу 100.
Гибкий шланг 188 проходит к и соединен с гидрантом 24, подземным трубопроводом 2 6 и в конечном итоге с источником текучей среды (не проиллюстрирован) через гибкий шланг 188, который прикреплен к гидранту 24 через верхний и нижний полузажимы 190, 192. Зажимы 190, 192 идентичны и действуют таким же образом, как зажимы 110, 112. Зажимы 190, 192 соответственно зацепляют кольцевое ребро 194 на гидранте 24, и закрученное ребро 196 на гибком шланге 188 для предоставления надежного соединения между гидрантом 24 и гибким шлангом 188.
Гибкий шланг 188 прикреплен к жесткому шлангу 100 посредством вставки 198 с зубцами и верхнего и нижнего полузажимов 200, 202. Вставка 198 с зубцами идентична и действуют таким же образом, как вставка 113 с зубцами, а зажимы 200, 202 идентичны и действуют таким же образом, как зажимы 110, 112. Зажимы 110, 112 соответственно зацепляют кольцевое ребро 204 на вставке 198 с зубцами и закрученное ребро 196 на гибком шланге 188 для предоставления надежного соединения между гибким шлангом 188 и жестким шлангом 100.
Гибкий шланг 188 заключает стальной трос или цепь 206 и узел 208 соединения с ограниченным изгибом, который соединяет жесткий шланг 100 с гидрантом 24. Таким образом, любое тянущее усилие со стороны жесткого шланга 100 передается непосредственно на гидрант 24, а не на гибкий шланг 188. Цепь 206 соединена с гидрантом 24 на вращающемся соединителе 210 посредством сварки или тому подобного и образует максимальное расстояние между гидрантом 24 и жестким шлангом 100 и максимальную степень растяжения гибкого шланга 188. Цепь 206 изготовлена из стали для предоставления достаточной прочности и срока годности, принимая во внимание высокую степень ее подверженности воздействию текучей среды внутри гибкого шланга 188, и может быть в виде троса. Предусматривается, что без выхода за пределы объема настоящего изобретения, цепь 206 может быть использована снаружи (т.е., соединена с гидрантом 24 и жестким шлангом 100 снаружи).
Вращающийся соединитель 210 прикреплен к гидранту 24 в точке 212 поворота посредством сварки или тому подобного и имеет кольцевую раму 214 с отверстием в ней. Вращающийся соединитель 210 выполнен с возможностью введения в гибкий шланг 188 и поворота приблизительно на двадцать градусов, с центральной точкой, образованной вращающимся соединителем 210, когда он ориентирован параллельно гидранту 24. Вращающийся соединитель 210 поворачивается, когда он подвергается воздействию тянущего усилия (например, со стороны жесткого шланга 100). Кольцевая рама 214 сохраняет круглую форму гибкого шланга 188 для предотвращения образования перегибов гибкого шланга 188 (например, когда жесткий шланг 100 туго тянет цепь 206 и поворачивает вращающийся соединитель 210). Таким образом, соединение между гидрантом 24 и гибким шлангом 188 не требует узла соединения с ограниченным изгибом или тому подобного.
Узел 208 соединения с ограниченным изгибом идентичен и действует таким же образом, как узел 108 соединения с ограниченным изгибом. Узел 208 соединения с ограниченным изгибом соединяет цепь 206 со вставкой 198 с зубцами жесткого шланга 100 для создания минимального радиуса изгиба на гибком шланге 188 в соединении между гибким шлангом 188 и жестким шлангом 100. Таким образом, узел 208 соединения с ограниченным изгибом образует минимальный диаметр изгиба для гибкого шланга 188 в соединении между гибким шлангом 188 и жестким шлангом 100.
Когда гидрант 24 выборочно включен с помощью запорного клапана (не проиллюстрирован) и расположен в центре траектории 14 тележки, местоположение гидранта 24 определяет длину объединенных гибкого и жесткого шлангов 92, 100, 188. Например, если гидрант 24 помещен в середине поля 16, длина объединенных гибкого и жесткого шлангов 92, 100, 188 может быть приблизительно равна половине поля 16. В связи с этим, если поле 16 составляет 304,8 м (1000 футов), объединенные гибкий и жесткий шланги 92, 100, 188 составляют 152,4 м (500 футов). Таким образом, гибкий и жесткий шланги 92, 100, 188 полностью вытянуты и расположены прямо, когда тележка 12 достигает конца поля 16, что уменьшает вероятность образования перегибов.
С целью описания настоящего изобретения, при использовании, направление тележки 12 будет ограничено простым движением вперед и назад по траектории 14 тележки без какого-либо поворота секции 22 для распределения текучей среды. Предусматривается, однако, что тележка 12 может иметь неограниченное множество направлений в зависимости от поля, подлежащими орошению.
При использовании, жесткий шланг 100 соединяют с гидрантом 24 и выравнивают, используя трактор или другое транспортное средство (не проиллюстрировано) от гидранта 24 к концу траектории 14 тележки, где тележка 12 находится в начальном положении, как проиллюстрировано на фиг. 1. Для облегчения выравнивания жесткого шланга 100, могут быть использованы крюки 182, 184 вставки 113 с зубцами в жестком шланге 100, что может потребовать вращения шейки 180, чтобы открыть крюки 182, 184. Кроме того, для облегчения выравнивания с гидрантом 24 может быть использована цепь 206. После того, как жесткий шланг 100 выровнен, жесткий шланг 100 соединяют с гибкими шлангами 92, 188, которые соответственно соединяют с соединительным приспособлением 88 и гидрантом 24. Таким образом, замыкают контур между секцией 20 для приема текучей среды и секцией 22 для распределения текучей среды.
Гидрант 24, который имеет запорный клапан (не проиллюстрирован), выполненный с возможностью включения и выключения потока текучей среды, включают таким образом, чтобы текучая среда двигалась через секцию 20 для приема текучей среды и секцию 22 для распределения текучей среды к сельскохозяйственным культурам 18 для их орошения. Затем тележка 12 начинает двигаться вперед из начальной точки с предварительно заданной скоростью, при этом распределительный трубопровод 50 орошает сельскохозяйственные культуры 18 рядом с тележкой 12. Тележка 12 движется вперед, волоча в то же время гибкий и жесткий шланги 92, 100 до тех пор, пока она не достигнет конца траектории 14 тележки, при этом в данной точке гибкий и жесткий шланги 92, 100, 188 полностью растянуты и по существу являются прямыми, как проиллюстрировано на фиг. 1.
Затем тележка 12 движется обратно по траектории 14 тележки, по причине чего тележка 2 движется через гибкий и жесткий шланги 92, 100, 188 и гидрант 24 и пропускает их между колесами 38, 40, 42, 44, при этом распределительный трубопровод 50 орошает сельскохозяйственные культуры 18 рядом с тележкой 12 второй раз, как проиллюстрировано на фиг. 1-4. По мере того, как тележка 12 уходит от конца траектории 14 тележки и начинает тянуть гибкий шланг 92 в противоположный конец траектории 14 тележки и назад в исходную точку, возникает изгиб гибкого шланга 92, результатом чего является петля в 180 градусов гибкого шланга 92, что является причиной того, что соединительное приспособление 88 подвергается сжимающему усилию. Вследствие минимального диаметра изгиба гибкого шланга 92 в 0,61 м (два фута), между колесами 38, 40, 42, 44 тележки 12 сохраняется изгиб и образованная в результате петля гибкого шланга 92.
По мере того, как тележка 12 продвигается назад в сторону исходной точки на противоположном конце траектории 14 тележки, сжимающее усилие вызывает вращение соединительного приспособления 88 в направлении сжимающего усилия, в то время, как изгиб гибкого шланга 92 смещается вдоль гибкого шланга 92 со скоростью, по существу равной скорости, с которой движется тележка 12. В связи с этим, изгиб в общем остается в фиксированном положении относительно траектории 14 тележки на протяжении периода движения тележки 12.
Когда тележка 12 приблизительно на 1,83-2,44 м (шесть-восемь футов) проходит изгиб гибкого шланга 92, изгиб сталкивается с переходной областью 158 и соединительным узлом 102. Вследствие приблизительного минимального диаметра изгиба в 1,22 м (четыре фута) переходной области 126, образованного узлом 108 соединения с ограниченным изгибом, увеличивается диаметр изгиба и образованной в результате петли. Когда изгиб встречается с соединительным узлом 102 и начинает двигаться вдоль жесткого шланга 100, гибкий шланг 92 становится прямым, а жесткий шланг 100 сгибается в петлю в 180 градусов. Вследствие минимального диаметра изгиба жесткого шланга 100 в 4,2 м (четырнадцать футов), изгиб и образованная в результате в жестком шланге 100 петля увеличивается в диаметре и продолжается по существу за пределы ширины тележки 12 и колес 38, 40, 42, 44. Так как петля, в этот момент, находится точно позади тележки 12, как проиллюстрировано на фиг. 4, петля не создает проблему фронтальному ирригационному устройству 1 с подачей по шлангам.
По мере того, как тележка 12 приближается к противоположному концу траектории 14 тележки, гибкий и жесткий шланги 92, 100 становятся прямыми, а соединительное приспособление 88 поворачивается на семьдесят пять градусов в направлении гидранта 24, обеспечивая, чтобы гибкий шланг 92 не перекручивался и чтобы петля была образована в направлении гидранта 24. Кроме того, вращающийся соединитель 210 поворачивается на двадцать градусов в направлении тележки 12 и кольцевой рамы 214, обеспечивая, чтобы гибкий шланг 188 сохранял свою круглую форму и не перекручивался. Когда тележка 12 достигает противоположного конца траектории 14 тележки и останавливается, гибкий и жесткий шланги 92, 100, 188 не имеют провисания, и уменьшается вероятность образования перегибов.
Варианты осуществления настоящего изобретения, описанные выше, должны использоваться только в качестве иллюстрации, и при интерпретации объема правовых притязаний представленного изобретения не должны быть использованы в смысле ограничения.
Квалифицированные специалисты в данной области легко могут сделать очевидные модификации для вариантов осуществления, которые изложены в данном описании выше, без выхода за пределы сущности настоящего изобретения. Например, квалифицированным специалистам в данной области будет понятно, что принципы настоящего изобретения не ограничены использованием фронтальной ирригационной системы, но могут быть использованы с другими типами ирригационных систем.
Авторы изобретения настоящим утверждают свое намерение полагаться на Теорию эквивалентов для определения и оценки достаточного справедливого объема правовых притязаний настоящего изобретения в отношении любого устройства, по существу не отклоняющегося, но находящегося за пределами буквального объема правовых притязаний настоящего изобретения, как изложено в следующей формуле изобретения.