УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЛИВА РАСТЕНИЙ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству и предназначена для автоматического полива растений преимущественно на приусадебных, дачных, садоводческих и огородных участках в отсутствии человека и без использования электричества.
Наиболее близкое техническое решение задачи заполнения накопительной емкости с использованием питающей емкости со стабильным расходом, который не зависит от давления в источнике водоснабжения, имеет устройство, представленное в описании к патенту RU 2217903 С2, A01G 25/02, опубликованном 10.12.2003. Устройство содержит емкость регулятора уровня с поплавком и клапаном-регулятором. Ниже уровня воды в стенку емкости подсоединено капельное устройство. Благодаря поддержанию постоянного уровня в емкости, расход капельного устройства будет величиной постоянной, независящей от изменений давления в источнике водоснабжения. Недостатком устройства является то, что регулирование поливной нормы, при этом, выполняется делителем водяного потока при сливе сифоном накопительной емкости за счет отвода лишнего объема воды в дополнительную емкость. Такой способ регулирования значительно снижает эффективность использования запасов поливной воды, особенно при низких нормах полива, когда большая часть воды может уйти на слив в дополнительную емкость.
Устройство для полива растений, представленное в описании к патенту RU 2081559 С1, A01G 27/00, опубликованном 20.06.1997, позволяет регулировать как объем поливной нормы, так и объем порций, которыми эта норма будет вылита, более рационально. Устройство содержит питающий резервуар, представляющий собой емкость с отверстием сверху. Отверстие после заливки воды закрывается герметичной пробкой. Снизу резервуара вмонтирована капельница, накрытая внутри резервуара воздушной камерой, имеющей общее дно с резервуаром и с отверстием внизу боковой стенки для сообщения с резервуаром. Расход капельницы стабилизирован за счет разрежения, возникающего при истечении воды. Возможность регулирования расхода капельницы предусмотрена применением воздушного вентиля, вмонтированного в воздушную трубку, которая сообщает воздушную камеру с атмосферой. Этим решается задача регулирования поливной, например суточной, нормы. Вода из капельницы поступает в накопительную емкость с гибкой сифонной трубкой, верхнее колено которой подпружинено кольцом. Перемещая кольцо по высоте можно изменять объем воды, который будет выливаться при срабатывании сифона, тем самым будет осуществляться регулирование объема порции воды и соответственно количество порций, которыми будет выливаться поливная норма.
Недостатком устройства является то, что оно не может быть подключено к источнику постоянного водоснабжения, из-за необходимости поддерживать герметичность верхней полости питающего резервуара.
Общим для обоих, упомянутых выше устройств, является то, что в их описании нет указания на механизм запуска сифона. Из этого можно сделать заключение о том, что проходное сечение сифона должно быть настолько мало, что объема последней капли хватило бы на быстрое повышение уровня воды в накопительной емкости до уровня, при котором произойдет запуск сифона. В противном случае будет происходить перетекание воды через сифон по мере поступления ее в накопительную емкость. Область применения устройств со столь малым проходным сечением сифона, скорее всего, как это и заявлено в описаниях к патентам, будет ограничена поливом в основном одиночных или очень ограниченного числа растений.
В качестве прототипа выбрано устройство для полива растений, представленное в описании к патенту RU 2032318 C1, A01G 27/00, опубликованного 10.04.1995. Устройство содержит всасывающий патрубок, заканчивающийся плавучей лабиринтовой камерой, которая имеет возможность качания по высоте накопительной емкости. Уровень заполнения накопительной емкости задается краном-поплавком так, чтобы лабиринтовая камера при всплытии в верхнее положение была в зоне досягаемости управляющего груза. Груз закреплен на конце коромысла внутри накопительной емкости, на другом конце коромысла за пределами емкости, в качестве противовеса, подвешена испарительная емкость с батистовыми фитилями. При каждом цикле слива испарительная емкость пополняется водой. По мере испарения воды из испарительной емкости ее вес уменьшается, управляющий груз опускается вниз и утапливает лабиринтовую камеру, запуская тем самым слив воды из накопительной емкости. После окончания слива устройство готово к следующему циклу. В устройстве предусмотрен лоток для сбора и слива дождевой воды в испарительную емкость, что должно обеспечить задержку полива при выпадении осадков.
Недостатком этого устройства является достаточно сложная его настройка.
Периодичность полива в устройстве определяется длиной рычага подвески испаряющей емкости и скоростью испарения воды из этой емкости, которая в свою очередь зависит от количества испаряющих фитилей. С учетом того, что в целом скорость испарения воды зависит от конкретных метеоусловий (скорости ветра, температуры и относительной влажности воздуха, инсоляции), получение удовлетворительного результата настройки устройства на практике может занять продолжительное время. Кроме того, при таком способе настройки устройства, если дождь пойдет непосредственно после полива, то есть, когда испарительная емкость уже будет заполнена, дальнейшая работа устройства будет происходить без учета выпавших осадков. При использовании устройства на открытом воздухе, то есть не в защищенном грунте, скорей всего придется предусмотреть защиту коромысла с испаряющей емкостью для предотвращения ложного срабатывания устройства из-за возможного раскачивания их ветром. Недостатком устройства является и то, что полив осуществляется постоянной порцией воды, хотя, например, огурец требует поддержания влажности почвы на постоянном уровне, что обеспечивается частыми поливами небольшими порциями, томат рекомендуется поливать реже, но обильней.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение надежности и расширение возможностей устройства в различных режимах эксплуатации, упрощение регулирования параметров устройства при его настройке для полива растений с разными требованиями к поливным нормам или для разных фаз их развития.
Достижение поставленной цели обеспечивает устройство для автоматического полива растений содержащее накопительную емкость с поплавком, представляющим собой емкость, открытую сверху, и сифоном, выполненным с возможностью перемещения всасывающего патрубка вместе с поплавком в вертикальной плоскости, при этом всасывающий патрубок сифона закреплен внутри поплавка у дна поплавка. Перемещение поплавка вместе с всасывающим патрубком ограничено упором, положение которого в вертикальной плоскости можно регулировать. Положение упора будет определять момент срабатывания сифона и, соответственно, объем воды, который будет слит. Вода в накопительную емкость поступает из капельницы, которая подключена гибкой трубкой к питающей емкости ниже верхнего уровня воды в питающей емкости. Уровень воды в питающей емкости поддерживается поплавковым клапаном-регулятором постоянным, чем обеспечивается стабильный расход капельницы. Для предотвращения засорения капельницы и поплавкового клапана-регулятора устройство подключается к источнику водоснабжения через фильтр. Положение капельницы можно регулировать в вертикальной плоскости между накопительной емкостью и верхним уровнем воды в питающей емкости, тем самым, обеспечивая возможность регулирования нормы полива в единицу времени, например в сутки. При использовании устройства на открытом воздухе для снижения риска переувлажнения почвы в случае выпадения осадков положение капельницы можно регулировать в зависимости от уровня этих осадков. Это обеспечивается путем подвешивания капельницы на конце рычага, другой конец которого шарнирно соединен с емкостью для сбора осадков, при этом управляющий поплавок, помещенный в емкость для сбора осадков, через удлинитель соединен с рычагом между точкой подвески капельницы и точкой соединения рычага с емкостью для сбора осадков.
Таким образом, предлагаемый в устройстве механизм запуска сифона обеспечивает гарантированный слив воды, исключая ложные срабатывания. С помощью перемещаемого упора легко регулировать объем порции сливаемой воды, что позволяет выливать поливную норму частыми, небольшими порциями для поддержания влажности почвы на постоянном уровне для влаголюбивых культур, либо производить редкий, но обильный полив. Поплавковый клапан-регулятор позволяет использовать любой, имеющийся в распоряжении источник водоснабжения, будь это резервуар, приподнятый над землей, или напорный водопровод, и при этом исключает влияние изменения давления воды в источнике на стабильность расхода капельницы. Изменяя положение капельницы в вертикальной плоскости можно плавно регулировать ее расход, вплоть до отключения капельницы в положении выше верхнего уровня воды в накопительной емкости, что делает удобным использование такого регулирования также и с учетом осадков. Использование фильтра для очистки воды от механических примесей позволит значительно увеличить продолжительность работы устройства без обслуживания.
На чертеже приведен общий вид устройства для автоматического полива растений. Устройство содержит накопительную емкость 1 с поплавком 2, который представляет собой емкость открытую сверху, сифоном 3 и упором 4, питающую емкость 5 с фильтром 6, поплавковым клапаном-регулятором 7, капельницу 8, гибкую трубку 9, соединяющую капельницу с питающей емкостью, емкость для сбора осадков 10 с управляющим поплавком 11, удлинителем 13 и рычагом 12.
Работает устройство следующим образом. От источника водоснабжения вода, предварительно очищенная от механических примесей фильтром 6, через поплавковый клапан-регулятор 7 поступает в питающую емкость 5. Затем через гибкую трубку 9, капельницу 8 вода направляется в накопительную емкость 1. Расход капельницы, соответственно и норму полива, будет определять высота водяного столба, определяемая как расстояние по вертикали между капельницей и верхним уровнем воды в питающей емкости. Например, при капельном отверстии приблизительно 0,5 мм изменение высоты водяного столба на 1 см приводит к изменению расхода капельницы приблизительно на 1,5 литра в сутки. Чтобы определить, например, суточную норму полива, которую будет обеспечивать устройство при том или ином положении капельницы, достаточно замерить объем воды, вытекающей из капельницы за короткий промежуток времени и путем несложного вычисления определить суточный объем воды. Если нет необходимости регулировать расход капельницы 8 в зависимости от уровня выпавших осадков, например при использовании устройства в закрытом грунте, то положение капельницы в вертикальной плоскости между верхним уровнем воды в питающей емкости 5 и накопительной емкостью 1, фиксируют любым удобным способом, например с помощью кронштейна (на чертеже не показано), а если регулируют расход капельницы с учетом осадков, то капельницу подвешивают на конце рычага 12, который своим вторым концом шарнирно соединен с емкостью для сбора осадков 10. Положение рычага 12 зависит от положения управляющего поплавка 11, помещенного в емкость 10 и соединенного через удлинитель 13, с рычагом 12. При отсутствии осадков поплавок 11 стоит на дне емкости 10 и высоту установки капельницы 8, для обеспечения необходимого расхода, устанавливают изменением высоты точки соединения удлинителя 13 и рычага 12. В случае выпадения осадков, управляющий поплавок 11 всплывает, поднимая при этом рычагом 12 капельницу 8 и, тем самым, уменьшая ее расход вплоть до полного отключения при большом объеме осадков. По мере испарения воды из емкости для сбора осадков 10 управляющий поплавок 11 постепенно опускается, расход капельницы при этом увеличивается, достигая предварительно установленного расхода при достижении управляющим поплавком дна емкости для сбора осадков. По мере поступления воды в накопительную емкость 1 уровень воды в ней повышается, поплавок 2 вместе с всасывающим патрубком сифона 3 всплывает до момента достижения упора 4. После достижения водой уровня, соответствующего верхнему обрезу поплавка 2 в положении касания упора 4, вода начнет заполнять емкость поплавка 2. При заполнении водой емкости поплавка 2 до состояния, когда он потеряет плавучесть, поплавок под собственным весом опустится на дно накопительной емкости 1, при этом произойдет запуск сифона 3 и вода через сливной патрубок начнет поступать к оросителям. После снижения уровня воды в накопительной емкости 1 до верхнего обреза поплавка 2, лежащего на дне питающей емкости, вода начнет удаляться из поплавковой емкости, поплавок 2 всплывает и устройство готово к следующему циклу. Изменяя положение упора 4 по высоте емкости 1, можно изменять объем выливаемой порции воды, при этом минимальный объем будет равен объему поплавковой емкости плюс объем воды необходимый для перекрытия сифонной трубки, а максимальный объем будет определяться объемом накопительной емкости.
Предварительно настроенное, устройство для автоматического полива растений может работать непрерывно весь период вегетации растений при использовании в качестве источника водоснабжения постоянного водопровода. Вмешательство человека в работу устройства может потребоваться в небольшом количестве случаев, а именно: для очистки капельницы от отложений, если будет применяться не самоочищающаяся капельница, а поливная вода с высоким содержанием солей, для пополнения источника водоснабжения, если в качестве источника используется резервуар, приподнятый над землей и в случае необходимости перенастройки поливной нормы в соответствии с потребностью растений в воде в зависимости от фазы их развития.