Устройство для отбора проб почвы

Устройство относится к сельскому и лесному хозяйству и может быть использовано при ботанических, сельскохозяйственных исследованиях корневых систем, как сельскохозяйственных культур, так и диких растительных сообществ, а так же при проведении исследований загрязнения почвенного покрова, а именно - для отбора проб почвы с корнями деревьев для изучения микоризы.
В настоящее время существует большое количество видов устройств для отбора проб почвы для дальнейшего исследования корневой системы растений, загрязнения почвы, ее плотности и т.д.
Из существующего уровня техники известен комплект колец-пробоотборников КПГ-01, который состоит из трех металлических режущих колец объемом 100, 200, 400 см3 с подходящими к их диаметру крышками и одной ручки-наковальни, которая вставляется в углубление в центре крышки. Работает следующим образом: на зачищенную поверхность грунта ставят кольцо заостренной кромкой вниз и забивают его легкими ударами по крышке ручкой-наковальней в грунт. После погружения кольцо окапывают со всех сторон и, подрезав ножом, монолит снизу, извлекают на поверхность. (ГОСТ 5180-84, электронный ресурс: https://izmerkom.ru/kp-402).
Недостатками данного технического решения являются: разборная конструкция, при небольших габаритах большой вес.
Известно устройство для отбора проб почвы, включающее цилиндрический стакан с заостренной режущей кромкой, трехстержневую вилку и ручки. Стакан устройства содержит приспособление для извлечения пробы, которое состоит из выталкивателя, расположенного внутри заборного стакана и жестко соединенного вилкой из трех стержней, которые свободно проходят через отверстия крышки стакана к фланцу с втулкой над стаканом под углом 120° относительно друг друга. Устройство заостренной режущей кромкой заборного стакана устанавливают вертикально на поверхности почвы. Перед началом работы выталкиватель, для извлечения проб почвы из стакана, находится в стакане в нижнем положении. Придерживая устройство за ручку, одновременно производят удары кувалдой по наконечнику стержня и таким образом внедряют стакан на всю его высоту в почву. После того как заборный стакан заполнен образцом почвы, устройство за ручки извлекают из грунта. Устройство располагают над какой-либо емкостью и ударами молотка (кувалды) по фланцу перемещают приспособление для извлечения пробы почвы вниз вдоль стержня. (Патент на изобретение RU 2534139 С2. Опубл. 27.11.2014).
Недостатками данного технического решения являются сложная конструкция, наличие дополнительных приспособлений для извлечения пробы. Для изготовления устройства требуется специальное оборудование.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является прибор для отбора проб почвы, который состоит из коробки, лицевая сторона которой разделена поперечными вырезами на шесть равных частей по 50 мм каждая, и та же лицевая сторона имеет посередине продольный (вертикальный) прорез, пересекающий пять верхних частей. Последняя шестая часть не разрезана и имеет спайку. Нижние края коробки остро заточены. С наружной стороны задней стенки коробки приклепывается ручка. Крышка надевается на ручку при приклепывании ручки к коробке и служит для предохранения от сора со ступни в коробку. В комплект входит пробоприемник и лопатка. Длина коробки без учета ручки составляет 30 см. Когда прибор вогнан в почву до требуемой глубины, то за ручку его поднимают из почвы кверху и вся почва, охваченная коробкой, в виду вязкости нижних слоев, остается в ней. Прибор с содержимым ставится вертикально, открывается крышка и лопаткой через горизонтальный прорез отделяется первый слой почвы высотою в 50 мм; пользуясь вертикальным прорезом, лопатка поднимается с первой пробой объемом (71×71)-50=250.000 мм3 кверху, причем почва, при выходе из коробки, охватывается приемником и затем ссыпается в мешочек. Через следующий горизонтальный прорез так же, как и первая, берутся остальные пробы. (АС38815, опубл. 30.09.1934)
Основными недостатками данного изобретения являются сложность конструкции, большой вес и габариты, а также необходимость применения специального оборудования для его изготовления.
Задачей полезной модели является разработка устройства, обеспечивающего упрощение, облегчение и удобство транспортировки конструкции, простота отбора проб почвы при исследовании микоризы.
Техническим результатом полезной модели, является упрощение и облегчение конструкции, удобство при транспортировки, увеличение надежности устройства.
Заявляемый технический результат достигается тем, что устройство для отбора проб почвы, включающее металлическую рамку с острозаточенными кромками и с прикрепленной с внешней стороны рамки ручку, согласно полезной модели рамка выполнена из 4-х пластин 10×10×10 см толщиной 2-3 мм, сваренных между собой, на нижнюю кромку рамки дополнительно приварен острозаточенный слой быстрорежущей стали, прокаленный методом одного охладителя, ручка выполнена из металлического прута и жестко приварена к одному из внешних ребер рамки.
Сущность изобретения поясняется чертежами:
На фиг. 1 - вид предложенного устройства сверху,
На фиг. 2 - вид предложенного устройства сбоку.
Устройство для взятия проб почв содержит цельнометаллическую квадратную рамку (1), состоящую из 4-х квадратных пластин (2) толщиной от 2 до 3 мм. Сваренных между собой. К нижней кромке приварен слой быстрорежущей стали (3), острозаточенной с внешней стороны и прокаленный методом одного охладителя. Ручка (4) выполнена из металлического прута диаметром от 5 до 6 мм и жестко приварена к одному из внешних ребер (5) рамки.
При работе с различными устройствами по отбору проб почвы возникают сложности с их транспортировкой к месту и с места проведения работ вследствие больших габаритов. Для некоторых устройств требуются дополнительные приспособления для извлечения проб.
В процессе изучения микоризы не требуется фиксации корневой системы растений, деревьев и сохранения целостности монолита почвы, в связи, с чем устройство не содержит спицы и крышку, что уменьшает вес и себестоимость его изготовления. Рамка устройства имеет размер 10×10×10 см для получения пробы почвы объемом 0.001 м кб. (1 л.) за один подход. Получаемый объем пробы почвы позволяет без дополнительных расчетов рассчитать плотность микоризы на 1дм3, что значительно ускоряет и упрощает процесс расчетов. Приваренный к нижней кромки рамки слой острозаточенной быстрорежущей стали и прокаливание его методом одного охладителя, улучшают режущие свойства, а так же увеличивают срок службы устройства. Цельно сваренная конструкция с дополнительными ребрами жесткости - сварочный шов, толщина металла самой рамки в 2-3 мм и приваренная ручка к ребру рамки, выполненная из металлического прута диаметром 5-6 мм, делают полезную модель более прочной, надежной и приводят к снижению веса самого устройства. Небольшой размер и вес обеспечивают удобство при транспортировке до места и с места проведения исследований. Цельно сваренная конструкция так же позволяет улучшить эксплуатационные характеристики устройства. Заявляемую полезную модель можно использовать неограниченное число раз без дополнительной сборки или настройки.
Устройство работает следующим образом:
На предварительно выбранном участке, поверхность почвы очищают от мусора. Исследователь устанавливает устройство вертикально на поверхность почвы режущей кромкой вниз и, держа за ручку, ногой вдавливает в почву, на всю его высоту, пока верхняя кромка рамки устройства не окажется на одном уровне с верхним уровнем почвы. После того как рамка заполнена образцом почвы, устройство за ручку извлекают из грунта с пробой, и помещают в емкость, где проба извлекается из устройства надавливанием рукой на пробу, находящуюся в устройстве. В процессе эксплуатации не требуется дополнительной помощи других лиц.
Для проведения исследований был изготовлен опытный образец размером 10×10×10 см., весом 600 г. Ручка изготовлена из металлического прута диаметром 5 мм, длиной от верхней части кромки рамки - 20 см. Все части рамки изготовлены из прочного 3-х миллиметрового нержавеющего металла. Режущая кромка заточена под углом 45 градусов, что является наиболее оптимальным для прорезывания корневой системы без необходимости дополнительной заточки, при длительной эксплуатации. Все части устройства окрашены красным сигнальным цветом для быстроты поиска в полевых условиях. Экспериментальные исследования показали, что устройство легкое, прочное, удобное при эксплуатации и для транспортировки в рюкзаке или в сумке. При работе с твердыми включениями, не превышающими 2 см в диаметре устройство не деформировалось и при испытаниях показало более высокую работоспособность по сравнению с теми же характеристиками известных устройств аналогичного назначения. На получение одной пробы затрачивалось от 1 до 5 минут, в зависимости от почвы.
Таким образом, заявляемое устройство, предназначенное для отбора проб почвы с корнями деревьев при изучении микоризы, легкое, удобное для транспортировки в рюкзаке или сумке, имеет повышенную надежность, дешевизну и простоту изготовления, по сравнению с приведенными аналогами. Для эксплуатации требуется только один человек. Рамка не содержит разборных элементов, для ее изготовления не требуется специализированного оборудования и может быть изготовлена в любой слесарной мастерской. Заявляемая полезная модель позволяет ускорить расчет плотности микоризы за счет калиброванного объема.