Совершенствование конструкций дождевателей для мобильных дождевальных машин

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.674

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДОЖДЕВАТЕЛЕЙ ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ ДОЖДЕВАЛЬНЫХ МАШИН

А.Л. Сальников, доктор биологических наук, профессор В.Н. Руденко, кандидат технических наук, доцент

Астраханский государственный университет

А.Г. Беспалов, аспирант В.Г. Абезин, доктор технических наук, профессор

Волгоградский государственный аграрный университет

Разработаны конструкции дождевателей-активаторов для мобильных дождевальных машин, позволяющие обеспечивать получение дождя с размерами капель допустимыми для орошения широкого спектра возделываемых сельскохозяйственных культур с повышенной энергией и жизненной силой оросительной воды. Конструкции дождевателей обеспечивают их размещение в задней части дождевальной машины, что значительно упрощает условия эксплуатации и снижает сопротивление на перемещение машины по полю.

Ключевые слова: насодок-активатор, дождевание, мелкодисперсный полив, орошение, мобильные дождевальные машины, сопло, биологическая активность оросительной воды.

Известные дождевальные аппараты и насадки не отвечают агротехническим требованиям по получению дождя с размерами капель, допустимыми для орошения широкого спектра возделываемых сельскохозяйственных культур с повышенной энергией и жизненной силой воды [1]. Кроме того, конструкции насадков и дождевальных аппаратов производят увлажнение поверхности почвы, по которой перемещаются опорные колёса или тележки поливного трубопровода, что вызывает значительное увеличение энергии на перемещение поливного трубопровода по поверхности орошаемого поля.

Разработанные нами конструкции дождевальных насадков и аппаратов в значительной степени лишены перечисленных недостатков.

Дождеватель-активатор для мобильных дождевальных машин (рис. 1.) включает Г-образный корпус 1, горизонтальная часть которого имеет присоединительную резьбу 2 для соединения с подводящим трубопроводом. В вертикальной части корпуса 1 размещено тело 3 вращения, образованное вращением параболы 72 = 2рх около оси 7, где р -параметр параболы (р>0), х - текущая координата параболы. На теле 3 вращения размещён винтовой направитель 4 потока левосторонней направленности. На вертикальной части корпуса 1 с помощью резьбового кольца 5 установлен направляющий аппарат 6 с лопастями 7, выполненных по спирали Архимеда и имеющих левостороннюю направленность. В днище 8 направляющего аппарата 6 между лопастями 7 предусмотрены отверстия 9, расположенные на окружностях разного диаметра. Тело вращения закреплено к днищу 8 направляющего аппарата 6 с помощью болта 10. Расстояние между днищем 8 и выходной кромкой корпуса 1, регулируемое с помощью резьбового кольца 5.

Рисунок 1 - Дождеватель-активатор для мобильных дождевальных машин: 1 - Г-образный корпус; 2 - присоединительная резьба; 3 - тело вращения;

4 - винтовой направитель потока; 5 - резьбовое кольцо;

6 - направляющий аппарат; 7 - лопасти; 8 - днище; 10 - болт

Дождеватель-активатор для мобильных дождевальных машин работает следующим образом.

На дождевальной машине дождеватель-активатор устанавливается на горизонтальном подводящем трубопроводе за зоной установки опорных колес или тележек, чтобы дождевальная машина (перемещалась) опиралась на сухую почву. При подаче воды в корпус 1 поток воды взаимодействует с винтовым направителем 4 потока и приобретает вращательное движение левосторонней направленности, что вызывает изменение структуры воды, повышение её окислительно-восстановительного потенциала и водородного показателя рН, а также биологической активности, обеспечивающей ускорение роста развития растений. Кроме того, тело 3 вращения обеспечивает сжатие потока из уравнения расхода О = юУ, где ю - живое сечение потока, V - скорость потока, с уменьшением живого сечения ю возрастает скорость потока. На сходе с тела 3 вращения поток будет иметь максимальную скорость V, с которой он будет выбрасываться на лопасти 7 направляющего аппарата 6.

При взаимодействии с лопастями 7 поток получает дополнительно вращательное движение против часовой стрелки, что обеспечивает дополнительно повышение биологической активности оросительной воды.

Перемещаясь в межлопастном пространстве, образованным лопастями 7, поток вызывает образование вакуума у отверстий 9 и соответственно подсос воздуха, который захватывается потоком. При взаимодействии потока с наружным воздухом в верхней части лопастей 7 и воздухом, поступающим из отверстий 9, образуется водовоз-душная смесь и обеспечивается качественное распыление оросительной воды, которая производит равномерное увлажнение почвы и растений биологически активированной водой. Биологически активная оросительная вода обеспечивает значительное повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Возможность регулировки расстояния между днищем 8 и выходной кромкой корпуса 1 предотвращает возможность засо-

рения дождевателя-активатора и повышает его эксплуатационную надежность и упрощает его конструкцию.

Повышение надёжности и качества полива, обеспечение возможности регулирования интенсивности и структуры дождя обеспечивается дождевателем-активатором с регулируемым качеством дождя (рис. 2), содержащим монтируемый к водоподводяще-му трубопроводу Г-образный корпус 1, имеющий в нижней части коническое расширение 2. Во внутренней полости корпуса на резьбовом штоке 3 установлено тело вращения однополостного гиперболоида 4, охватываемое витками 5 шнека. Наружная кромка витков 5 шнека выполнена по конической образующей, т.е. вписана во внутреннюю полость конического расширения 2. Витки 5 шнека имеют левостороннюю направленность, а сам шнек является сменным в зависимости от необходимых параметров дождя, чему должно соответствовать шаг витков 5 шнека и число его заходов.

Рисунок 2 - Дождеватель-активатор с регулируемым качеством дождя: 1 - Г-образный корпус; 2 - коническое расширение; 3 - резьбовой шток;

4 - тело вращения; 5 - витки шнека; 6 - делитель потока;

7 - шпилька; 8 - водозахватные козырьки; 9 - прокладка В нижней части к телу вращения однополостного гиперболоида 4 закреплён делитель 6 потока - дождеватель, зафиксированный к телу вращения однополостному гиперболоиду 4 с помощью шпильки 7. Делитель 6 потока выполнен в виде тарельчатой шайбы с водозахватными козырьками 8 на её днище. Между коническим расширением 2 корпуса 1 и торцом тарельчатой шайбы 6 предусмотрена уплотнительная прокладка 9. Входные окна водозахватных козырьков 8 направлены против часовой стрелки. Перед началом работы в корпус 1 устанавливается тело вращения однополостный гиперболоид 4, охватываемый витками 5 шнека. При этом шаг витков и число заходов шнека должны соответствовать требованиям орошаемой культуры по интенсивности и структуре дождя. К нижней части к телу вращения однополостного гиперболоида 4 с помощью шпильки 7 крепится тарельчатая шайба 6 с водозахватными козырьками 8, проходное сечение ю которых должно соответствовать заданному расходу 0 через дождеватель-активатор.

При подаче воды во внутреннюю полость корпуса 1 поток поступает на витки 5 шнека и приобретает вращательное движение, при этом его живое сечение ю уменьша-

ется, так как этому способствует тело вращения однополостный гиперболоид 4. Согласно уравнения расхода 0 = юУ, где V - скорость потока, с уменьшением живого сечения скорость потока возрастает. Экспериментальными исследованиями, проведенными в университете, а также из обзора литературных источников установлено, что при вращении потока против часовой стрелки структура воды изменяется, величина водородного показателя возрастает, вода становится структурированной, а её энергия и жизненная сила увеличивается.

При сходе потока с тела вращения однополостного гиперболоида 4, он будет иметь максимальную энергию и окислительно-восстановительный потенциал, вращающийся поток захватывается водозахватными козырьками 8 и отбрасывается на орошаемую поверхность. При этом поток разрушается на мелкодисперсные частицы, которые под действием силы тяжести оседают на орошаемую поверхность поля. Применение дождевателя-активатора с регулируемым качеством дождя обеспечивает равномерное увлажнение почвы водой с повышенным окислительно-восстановительным потенциалом, предотвращает разрушение структуры почвы и повышает урожайность сельскохозяйственных культур.

Увеличение ширины захвата орошаемой площади в продольном и поперечном направлениях, повышение эксплуатационной надежности, качества полива и коэффициента полезного действия дождевального аппарата обеспечивает широкозахватный дождевальный аппарат (рис. 3), который включает подводящую трубу 1, подвижную распределительную камеру 2, головку 3 крепления дождевальных стволов 4. Дождевальные стволы 4 закреплены к головке 3 с помощью резьбы 5. Во внутренней полости дождевальных стволов 4 выполнены рассекатели 6 потока. Дождевальные стволы 4 во фронтальной полости установлены под углом к горизонту и закреплены к головке 3 расходящимися стволами 4 под углом к радиусу вращения. На виде А показана установка под углом к радиусу вращения распределительной камеры 2. Отклонение стволов 4 от радиуса вращения распределительной камеры выполнено по ходу часовой стрелки.

Рисунок 3 - Широкозахватный дождевальный аппарат: 1 - подводящая труба; 2 - распределительная камера; 3 - головка крепления дождевальных стволов; 4 - дождевальные стволы; 5 - резьба; 6 - рассекатели потока

Широкозахватный дождевальный аппарат может устанавливаться на дождевальные машины фронтального и кругового действия и обеспечивает полив за опорными колёсами, что предотвращает образование колеи и снижает тяговое сопротивление на перемещение дождевальной машины. Широкозахватный дождевальный аппарат работает следующим образом. При напорной подаче воды из подводящей трубы 1 в распределительную камеру 2 вода равномерно распределяется в четыре ствола 4. При этом рассекатели 6 разделяют поток на отдельные струи, которые выбрасываются в атмосферу. Взаимодействуя с воздухом, струи разрушаются на отдельные капли и падают под действием силы тяжести на орошаемое поле. При этом стволы нижнего горизонта обеспечивают большую дальность полёта, чем стволы верхнего горизонта. В результате такого соотношения орошаемое поле будет равномерно увлажняться по направлению движения дождевальной машины.

В то же время из-за расположения стволов под углом к радиусу вращения, вытекающие из стволов струи образуют крутящий момент, обеспечивающий вращение распределительной камеры 2 со стволами 4 против часовой стрелки. Такой технологический процесс обеспечивает равномерное увлажнение орошаемой поверхности, увеличивает производительность, коэффициент полезного действия и урожайность сельскохозяйственных культур.

Библиографический список

1. Абезин, В.Г. Совершенствование технологии орошения сельскохозяйственных культур дождеванием [Текст] / В.Г. Абезин, С. Я. Семененко, В.Ф. Лобойко // Известия Нижне-волжкого агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -2012. - № 1 (25). - С. 130-134.

2. Абезин, В.Г. Современные технологии и технические средства повышения эффективности оросительных систем [Текст] / В.Г. Абезин , А. Л. Сальников // Известия Нижневолж-кого агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -

2012. - № 1 (25). - С. 138-142.

3. Семененко, С.Я. Теоретическое обоснование параметров многоствольного дождевального аппарата [Текст] / С. Я. Семененко, В.Г. Абезин, А. Г. Беспалов // Известия Нижне-волжкого агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. -

2013. - № 2 (30). - С. 204-209.

E-mail: mshaprov@bk.ru