ОРОСИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА С МОДУЛЕМ АКТИВАЦИИ ВОДЫ
IRRIGATION SYSTEM WITH MODULE OF WATER ACTIVATION

Изобретение относится к сельскохозяйственной гидротехнической мелиорации, в частности к капельному орошению, и может быть использовано для полива садов, виноградников, овощных, пропашных и бахчевых культур.
2
Известна система капельного орошения, включающая источник водоснабжения, подводящую сеть, распределительную сеть и увлажнители с инъекторами, при этом с целью улучшения аэрации увлажняемой зоны и обеспечения контроля за подачей воды в почву, на входе в каждый инъектор установлено гидравлическое сопротивление, а под ним, в стенке инъектора, выполнено отверстие, а с целью стабилизации и регулирования расхода воздуха, подаваемого в почву, каждый инъектор снабжен гидрозатвором, расположенным ниже отверстия, при этом с целью равномерного распределения воды по увлажняемым зонам при изменении напора по длине увлажнителя, инъекторы подключены к увлажнителям через трубчатые вставки различной длины, а гидравлическое сопротивление выполнено в виде поплавкового регулятора уровня воды (SU, авторское свидетельство №545305, М.Кл А01G 25/02).
К недостаткам данной системы относятся низкая надежность работы, отсутствие возможности равномерной подачи воды по всей длине поливного трубопровода, а также подачи оросительной воды с повышенной биологической активностью.
7
Известна система подготовки воды и подачи питательной смеси в почву при капельном орошении, содержащая емкость для подготовки питательного раствора, фильтр, питательный наполнитель и входной патрубок воды, при этом она снабжена высоконапорными гидроциклонами, диафрагменными электролизерами, коммуникационной сетью, запорными элементами в виде вентилей и средствами управления технологическим процессом в виде последовательно смонтированных в гидравлической сети трехходовых кранов, фильтр для очистки воды выполнен в виде горизонтально установленной емкости, заполненной нейтральным фильтрационным материалом в виде послойно уложенных в верхнем горизонте доломитового щебня с размером зерна 5-25 мм слоем 150-300 мм и в нижнем горизонте кварцевого песка с размером зерна 1-5 мм слоем 300-600 мм, при этом объемы емкости и фильтрационного материала соотносятся как 1:(0,3…0,6), а в полости емкости над и под фильтрационным материалом смонтированы щелевые трубопроводы подвода и отвода воды, к тому же поверхности нижних щелевых трубопроводов покрыты нетканым водопроницаемым материалом, упомянутый верхний щелевой трубопровод фильтра гидравлически связан трубопроводом с высоконапорным гидроциклоном для очистки воды, поданной под рабочим давлением по входному патрубку через трехходовой кран от насосной станции в полость гидроциклона, названный гидроциклон снабжен осадочной камерой для сбора продуктов загрязнения, вентилем для их отвода в сеть для полива напуском и в его полости сетчатым экраном в виде полого усеченного конуса, направленного широким основанием в сторону трубопровода связи гидроциклона с верхним щелевым трубопроводом фильтра, части этого трубопровода соединены между собой вентилем и параллельно ему четырехходовым краном, связанным рукавами с емкостью для подготовки питательного раствора, а описанные выше щелевые трубопроводы, уложенные под фильтрационным материалом в полости фильтра, посредством коммуникационной сети и трехходового крана связаны с магистральным трубопроводом для подачи очищенной воды в капельницы через магистральный трубопровод системы капельного орошения, к тому же упомянутая коммуникационная сеть посредством вентилей и напорных гидроциклонов гидравлически параллельно связана с камерами диафрагменных электролизеров, катодная полость первого из них гидравлически связана посредством трехходового крана с магистральным трубопроводом системы капельного орошения, а анодная полость - с сетью для полива напуском, при этом камера второго электролизера с магистральным трубопроводом и сетью для полива напуском соединены в обратном порядке, к тому же трехходовые краны высоконапорного гидроциклона, фильтра и электролизеров с входным патрубком и магистральным трубопроводом последовательно соединены сгонами равного проходного сечения (RU, патент на изобретение №2219761,  А01G 25/02).
К недостаткам данной системы относятся сложность конструкции, низкая надежность работы, высокая стоимость, большие эксплуатационные затраты. Кроме того, диафрагменные электролизеры дают одновременно два потока воды - анолита и католита, а использован одновременно может быть только один. Второй поток при этом сбрасывается, что вызывает непроизводительные затраты энергии.
4
Известен также способ мелиорации почв, включающий подачу поливной воды через систему оросительных каналов и внесение ее в почву вместе со средствами химизации, установку электродов одной полярности в потоке поливной воды, а электродов другой полярности - в грунте, и пропуск между ними постоянного электрического тока, при этом с целью повышения мелиорирующего эффекта и снижения при этом расхода средств химизации, электроды одной полярности устанавливают в оросительном канале со стороны подачи в него поливной воды, а электроды другой полярности - за пределами мелиорируемых площадей в зоне сброса грунтовых вод, а активированную воду одного знака окислительно-восстановительного потенциала забирают из канала и подают дождеванием на почву до приведения рН ее к уровню, оптимальному для сельскохозяйственной культуры (SU, авторское свидетельство №1395213,  А01G 25/00).
К недостаткам данного способа мелиорации относятся низкая эффективность воздействия электрического тока на поливную воду, что не обеспечивает повышения мелиорирующего эффекта и снижения средств химизации. Для получения необходимой биологической активности воздействие электрического тока должно быть концентрированным и направленным.
7
Известна система капельного орошения, включающая водоисточник бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтр с манометрами, оросительную сеть и капельницы, при этом с большим диапазоном поливных норм группа капельниц гидравлически связана посредством соединительных трубок с водовыпуском, каждый из которых установлен вдоль поливного трубопровода оросительной сети, при этом водовыпуск имеет снабженный возможностью поворота вокруг оси симметрии смещения вдоль нее гидрозолотник со штоком управления, размещенный в полости корпуса посредством гильзы, а в ее полости между донной частью корпуса и торцевой частью гидрозолотника размещен упругий элемент на штоке управления, его свободный конец снабжен эксцентриком и рычагом управления, снабженная ниппелем крышка корпуса питающим трубопроводом соединена с поливным трубопроводом, на упомянутом корпусе ярусно с угловым смещением размещены ниппели, осевые каналы которых совмещены с радиально ориентированными каналами гильзы и золотника, названный гидрозолотник с выполненным в нем ярусными радиально ориентированными каналами связан посредством осевого и параллельно ему выполненными каналами с приемной полостью золотника (RU, патент на изобретение №2219760,  01G 25/02).
К недостаткам данной системы относятся сложность конструкции, низкая эксплуатационная надежность работы, отсутствие возможности повышения биологической активности оросительной воды.
Данная система принята нами в качестве ближайшего аналога.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение качества полива оросительной водой с повышенной биологической активностью.
Технический результат - равномерное распределение оросительной воды в корнеобитаемом слое почвы с повышенной биологической активностью и повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
Указанный технический результат достигается тем, что оросительная система с модулем активации воды, включающая водоисточник, насосную станцию, фильтр с манометрами, бассейн-отстойник, оросительную сеть, согласно изобретению она оборудована модулем активации оросительной воды, состоящим из генератора постоянного тока, электроактиватора и переключателя потенциала электродов, при этом электроактиватор включает коаксиально расположенные электроды, полупроницаемую диафрагму между ними, а электроды установлены в диэлектрическом кожухе, наружный электрод выполнен в виде отрезка трубы из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии, на концах трубы выполнена резьба для соединения с подводящим и отводящим трубопроводами, внутренний электрод состоит из цилиндрического стержня со шнековой направляющей с левосторонней винтовой навивкой, входной и выходной концы стержня выполнены коническими, а на входной части внутреннего электрода выполнен лопастной направляющий аппарат с левосторонней направленностью лопастей, при этом лопасти направляющего аппарата имеют электрический контакт с кольцом-электродом, установленным в диэлектрическом подводящем трубопроводе, подвод потенциала к кольцу-электроду выполнен шиной, герметически установленной в стенке подводящего трубопровода, подвод потенциала к наружному электроду выполнен с помощью шины, вмонтированной в диэлектрический кожух, оросительная сеть состоит из магистральных и поливных трубопроводов, причем поливные трубопроводы оборудованы саморегулирующимися водовыпусками и инъекторами-активаторами, состоящими из конического кожуха с водовыпускными отверстиями, направленными параллельно поверхности земли, а во внутренней полости кожуха установлен конический шнек-активатор, закрепленный на цилиндрическом стержне, который имеет коническую входную часть, конический кожух сопряжен с подводящим патрубком с помощью диффузора.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема оросительной системы с необходимым оборудованием:
На фиг.2 показан поперечный разрез электроактиватора.
На фиг.3 - разрез инъектора-активатора.
Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.
Оросительная система с модулем активации воды включает водоисточник 1, в котором смонтировано водозаборное устройство 2 с сороудерживающей решеткой и рыбозаградителем. На всасывающем трубопроводе установлен вакуумметр, для контроля давления во всасывающем трубопроводе. Для забора воды из водоисточника предусмотрен насос 4, рассчитанный на подачу заданного расхода оросительной системы. Контроль напора насоса осуществляется манометром 5.
Для очистки воды от механических примесей используются фильтры 6. Бассейн-отстойник 7 служит для отстоя очищенной фильтрами 6 воды, а также в качестве резервуара чистой воды. В случае необходимости вода может быть подана из фильтра 6, минуя бассейн-отстойник 7, что обеспечивается с помощью задвижки 8. Вакуумметр 9 служит для контроля давления во всасывающей линии насоса 10, а манометр 11 в нагнетательной линии, которая соединена с водовоздушным баком 12. Для контроля давления в водовоздушном баке 12 служит манометр 13.
Обеспечение повышения биологической активности оросительной воды выполняется модулем активации 14, который включает электроактиватор 15, переключатель 16 потенциала электродов и генератор 17 постоянного тока. Задвижка 18 служит для регулировки расхода оросительной системы, которая включает магистральные 19 и поливные 20 трубопроводы.
Для подвода воды к электроактиватору 15 служит диэлектрический трубопровод 21, в котором смонтировано кольцо-электрод 22 с шиной 23. Лопастной направляющий аппарат 24 с левосторонней направленностью лопастей, имеющий электрический контакт с кольцом-электродом 22, закреплен на конической части цилиндрического стержня 25. Трубопровод 21 с помощью резьбы 26 соединен с наружным электродом 27, который представляет собой отрезок трубы из нержавеющей стали, стойкой к электрохимической коррозии. Полупроницаемая диафрагма 28 отделяет наружный электрод 27 от шнековой навивки 29 внутреннего электрода. Подвод электрического потенциала к наружному электроду выполнен с помощью шины 30 с контактом 31, вмонтированной в диэлектрический кожух 32. Отводящий трубопровод 33 закреплен к наружному электроду 27 с помощью резьбы 34.
Инъектор-активатор включает конический кожух 35, в котором выполнены водовыпускные отверстия, расположенные параллельно поверхности земли. Во внутренней полости кожуха 35 установлен конический шнек-активатор 37, закрепленный на цилиндрическом стержне 38. У входной части инъектора-активатора цилиндрический стержень 38 имеет коническую входную часть 39. Конический кожух 35 с помощью диффузора 40 сопряжен с подводящим патрубком 41.
Оросительная система с модулем активации воды работает следующим образом.
Вода из водоисточника 1 забирается насосной установкой 4, при этом в водозаборном устройстве 2 отделяются крупные примеси и молодь рыб. Контроль за работой водозаборного устройства осуществляется вакуумметром 3. Насосная установка 4 подает воду в фильтр 6, при этом манометр 5 обеспечивает контроль за нормальной работой фильтров 6. Из фильтров 6 вода поступает в бассейн-отстойник 7, который одновременно служит резервуаром чистой воды. Если вода, поступающая из фильтров 6, имеет достаточную чистоту, то она может подаваться непосредственно на насосную установку 10 второго подъема. Для этого открывается задвижка 8. Из бассейна-отстойника 7 вода забирается насосной установкой 10 второго подъема и подается в водовоздушный бак 12, а контроль за работой насосной установки осуществляют вакуумметр 9 и манометр 11. Водовоздушный бак 12 поддерживает заданный напор в оросительной сети, что контролируется манометром 13. Из водовоздушного бака 12 вода поступает в электроактиватор 15, приобретает заданный потенциал активации и подается в оросительную сеть через магистральные 19 и поливные 20 трубопроводы. Расход оросительной сети регулируется задвижкой 18. Из поливных трубопроводов, через саморегулирующиеся капельницы вода поступает в инъектор-активатор и через водовыпускные отверстия равномерно увлажняет корнеобитаемый слой почвы.
При этом в инъекторе-активаторе происходит следующий процесс.
Поток воды, поступающий из подводящего патрубка 41, направляется конической частью 39 на витки конического шнека-активатора 37. При этом вода приобретает вращательное движение против часовой стрелки, что приводит к изменению ее структуры и увеличению биологической активности, что фиксируется как увеличение окислительно-восстановительного потенциала.
При работе модуль активации выполняет следующие функции.
Для получения анолита - воды с положительно заряженным потенциалом - к шине 23 и кольцу-электроду подводится положительный потенциал от генератора 17 постоянного тока, а к шине 30 и наружному электроду 27 - отрицательный потенциал. При движении воды из подводящего трубопровода 21 поток встречается с лопастным направляющим аппаратом 24 и приобретает вращательное движение против часовой стрелки, что приводит к изменению структуры воды и ее энергетического потенциала. Вращающийся поток поступает на витки шнековой навивки 29, при этом на него воздействует положительный электрический потенциал и вода становится положительно заряженной - анолитом.
Вращательное движение между витками шнека способствует увеличению контакта с витками шнековой навивки 29 и обеспечивает повышенную возможность передачи потенциала потоку воды, а коэффициент полезного действия при этом возрастает.
При подаче анолита в оросительную сеть обеспечивается возможность уничтожения в почве болезнетворных микробов и вредителей, создаются благоприятные условия для роста и развития культурных растений и повышения их урожайности.
Для получения католита - воды с отрицательно заряженным потенциалом - к шине 23 и кольцу-электроду 22 подводится от генератора 17 отрицательный потенциал, а к шине 30 - положительный. При движении воды по подводящему трубопроводу 21 поток встречается с лопастным направляющим аппаратом 24 и приобретает вращательное движение против часовой стрелки, что вызывает изменение структуры и энергетического потенциала воды. Вращающийся поток поступает на витки шнековой навивки 29, а воздействие отрицательного электрического потенциала обеспечивает образование католита - воды с отрицательно заряженным потенциалом. Воздействие католита на растения вызывает повышение их биологической активности, при этом их энергия роста и развития возрастают, что обеспечивает значительное повышение урожайности.
Использование активированной воды в оросительной системе повышает энергию роста и развития растений, а применение инъектора - активатора позволяет равномерно распределить влагу в корнеобитаемом слое почвы, что повышает качество полива и урожайность сельскохозяйственных культур.