УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОЛИВА
DEVICE FOR AUTOMATIC WATERING

Заявляемое изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам прикорневого полива растений. Устройство ориентировано на решение задачи полива преимущественно декоративных растений заданной суточной дозой широкого диапазона с водозабором из искусственного или естественного водоема.
Известна установка для автоматического полива растений (авторское свидетельство СССР N 940708, МКИ A01G 27/00, публ. 07.07.82).
Установка содержит резервуар питающей жидкости с регулируемой капельницей, резервуар-дозатор, закрепленный под капельницей посредством горизонтальных полуосей вращения, и резервуар-распределитель с системой трубопроводов, причем на боковых стенках резервуар-дозатора выполнены вертикальные направляющие, в которых размещены полуоси вращения с возможностью фиксации в различных положениях.
Недостаток установки по этому авторскому свидетельству заключается в том, что не обеспечивается автоматическая подача питающей жидкости в точку полива, расположенную выше уровня свободной поверхности питающей жидкости.
Другой недостаток данного аналога заключается в том, что в нем необходимо иметь достаточно малый размер просвета канальца капельницы, который быстро засоряется отложениями солей из поливной жидкости. В этом случае установка становится неработоспособной.
Известно устройство для полива растений (патент РФ №2081559, МКИ A01G 27/00, публ. 20.06.1997).
Устройство содержит резервуар питающей жидкости с капельницей и накопитель дозы с отводящей трубкой, размещенный под капельницей, в резервуаре питающей жидкости установлена воздушная камера, причем воздушная камера имеет сообщение с резервуаром питающей жидкости с помощью отверстия, выполненного в нижней части ее стенки, и снабжена трубкой для сообщения с атмосферой через регулятор поступления воздуха.
Недостаток устройства по этому патенту заключается в том, что устройство не обеспечивает автоматическую подачу питающей жидкости в точку полива, расположенную выше уровня свободной поверхности питающей жидкости.
Наиболее близким по технической сущности устройством (прототипом) к предлагаемому является система автополива, предложенная Н.В. Гулиа (источник информации: Поисковая система Яндекс. SAMOSTROJ.RU - Автополив и обратный клапан. Комментарий от 20.12.09).
Система содержит частично заполненную водой бочку, расположенную над водоемом отверстием книзу, отверстие закрыто пробкой с двумя шлангами (трубопроводами) в ней, оба шланга имеют по клапану. Один шланг опущен в водоем. Этот шланг имеет впускной клапан, позволяющий воде только входить в бочку, а другой идет в теплицу с огурцами (подсоединен к патрубку системы подводки воды к нескольким точкам поливного участка теплицы). Этот шланг содержит выпускной клапан, позволяющей воде только выходить из бочки. В этой системе значительный объем бочки заполнен воздухом (примерно 3/4 объема) и незначительный водой. Ночью, когда холоднее, чем днем, воздух в бочке сжимается, и вода из источника водоснабжения входит в нее через впускной клапан. Днем, воздух в ней разогревается, воздух расширяется, и давление гонит воду через выпускной клапан в поливочный шланг. По этим признакам экспериментального образца системы понятие «бочка» ассоциируется с понятием «герметичная воздушная камера, совмещенная с накопителем воды».
Недостаток прототипа заключается в использовании клапанов, содержащих трущиеся поверхности. Из-за отложения на трущихся поверхностях клапанов солей и бактериальной слизи при заборе воды из водоема, устройство становится неработоспособным.
Другой недостаток прототипа заключается в том, что давление воздуха в бочке ниже атмосферного. Жесткие и прочные стенки бочки предотвращают сплющивание ее под давлением атмосферного воздуха. Однако использование бочки в качестве воздушной камеры приводит к большому расходу материала, необходимого для изготовления единицы продукции.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение прикорневого полива растений, выращиваемых на малых земельных участках, преимущественно расположенных на берегу водоема, на искусственном плавающем средстве (плавающем острове) или в контейнере, установленом на поверхности водоема с использованием плавучих опор, заданной суточной дозой широкого диапазона, снижения расхода материала, необходимого для изготовления единицы продукции, повышения надежности работы устройства и скрытности полива растений, применяемых для оформления декоративных водоемов.
Устройство содержит сообщающиеся посредством трубопровода воздушную камеру и размещенный ниже воздушной камеры накопитель воды, всасывающий трубопровод и сливной трубопровод. В накопитель воды введены выпускной конец всасывающего трубопровода и впускной конец сливного трубопровода с установкой отверстия впускного конца сливного трубопровода ниже отверстия выпускного конца всасывающего трубопровода. Внешняя часть всасывающего трубопровода снабжена водо-воздушным затвором, представляющим собой отвесный участок. Внешняя часть сливного трубопровода снабжена водо-воздушным затвором, представляющим собой U-образный прогиб. Отверстие впускного конца всасывающего трубопровода установлено в источнике водоснабжения, а отверстие выпускного конца сливного трубопровода установлено выше уровня водной поверхности источника водоснабжения.
Заявляемое устройство обеспечивает подводку воды в одну точку полива. Для подводки воды к нескольким точкам поливного участка необходимо использовать заявляемое устройство совместно с известными техническими средствами дозирования и распределения подаваемого расхода жидкости между несколькими каналами полива.
При применении устройства для полива растений на берегу мелководного водоема трубопровод, посредством которого воздушная камера сообщена с накопителем воды, накопитель воды, отвесный участок всасывающего трубопровода и U-образный прогиб сливного трубопровода размещаются под землей, например, в специальном коробе, закапываемом вровень с землей.
При применении устройства для полива растений, выращиваемых на плавающем средстве, установленом на поверхности водоема, трубопровод, посредством которого воздушная камера сообщена с накопителем воды, накопитель воды, отвесный участок всасывающего трубопровода и U-образный прогиб сливного трубопровода размещаются под плавсредством.
Производимое при подготовке устройства к работе размещение накопителя воды ниже уровня источника водоснабжения приводит к поступлению в ее полость воды по всасывающему трубопроводу и, как следствие, к уменьшению диапазона задания суточной дозы полива. Для устранения данного недостатка эту воду (бесполезный балласт) можно вытеснить из накопителя воды посредством подкачки воздуха в сообщающиеся воздушную камеру и накопитель воды. В последовательность действий, направленных на вытеснение воздухом этой воды, в частности, входят: а) заглубление отвесного участка всасывающего трубопровода относительно U-образного прогиба сливного трубопровода, при котором разность высот между поверхностью воды в источнике водоснабжения и нижней частью отвесного участка всасывающего трубопровода превысит разность высот между уровнем установки выпускного отверстия сливного трубопровода и нижней частью U-образного прогиба сливного трубопровода; б) закачивание в сообщающиеся воздушную камеру и накопитель воды (через выпускное отверстие сливного трубопровода или через вмонтированный в воздушную камеру ниппель) воздуха до образования в воздушной камере и накопителе воды давления, превышающего давление воды в нижней части U-образного прогиба сливного трубопровода. Выполнение данных действий приводит к сливу воды из накопителя воды и стравливанию избыточного давления воздуха через выпускное отверстие сливного трубопровода.
Снижение расхода материала, необходимого для изготовления единицы продукции, обеспечивается выполнением воздушной камеры с тонкостенной оболочкой.
Повышение надежности работы устройства обеспечивается использованием только неподвижных составляющих частей, работоспособность которых не нарушается из-за отложений на них солей и бактериальной слизи при заборе воды из водоема.
Для маскировки устройства под украшения декоративного водоема, воздушной камере придается форма элемента декора (плавсредства, изящной фигурки, герметичной надувной фигуры, группы изящных фигурок, камня, лежащего на берегу водоема) и производится скрытная установка других элементов устройства. При разработке воздушной камеры в надувном варианте необходимо уделять существенное внимание подбору материала оболочки. Оболочка должна быть долговечной, иметь хорошие прочностные характеристики, быть водо, газонепроницаемой, атмосферостойкой. К производителям материала для надувных изделий с такими характеристиками относится, в частности, ЗАО «Ярославль - Резинотехника». Адрес: 150036, г.Ярославль, ул. Спартаковская, 1. К аналогам надувной фигуры могут быть отнесены надувные фигуры для оформления праздника, выставки, презентации, которые, в частности, производит НПО «Аэроэкология». Адрес: г.Москва, ул. Планерная, 3, корп.3.
К отличительным от прототипа существенным признакам заявляемого устройства относятся: наличие в нем воздушной камеры и накопителя воды, разнесенных в пространстве, полость воздушной камеры сообщается с верхней частью полости накопителя воды посредством трубопровода, в накопителе воды отверстие впускного конца сливного трубопровода расположено ниже отверстия выпускного конца всасывающего трубопровода, внешняя часть всасывающего трубопровода снабжена водо-воздушным затвором, представляющим собой отвесный участок, внешняя часть сливного трубопровода снабжена водо-воздушным затвором, представляющим собой U-образный прогиб.
На фиг.1 представлен общий вид устройства, установленного на поверхности водоема с использованием плавучей опоры.
Устройство содержит воздушную камеру 1, накопитель 2 воды, трубопровод 3, посредством которого полость камеры 1 сообщается с верхней частью полости накопителя 2, упругий всасывающий трубопровод 4 и упругий сливной трубопровод 5. Выпускной конец трубопровода 4 и впускной конец трубопровода 5 введены в полость накопителя 2 через отверстия, расположенные в стенке дна накопителя 2, что обеспечивает их фиксацию в вертикальном положении с установкой впускного отверстия 6 трубопровода 5 у дна полости накопителя 2, а выпускного отверстия 7 трубопровода 4 на заданной высоте относительно отверстия 6 трубопровода 5. Трубопровод 4 содержит водо-воздушный затвор в виде отвесного участка 8. Трубопровод 5 содержит водо-воздушный затвор в виде U-образного прогиба 9, нижняя часть которого установлена выше нижней части отвесного участка 8 трубопровода 4. Отверстие 10 впускного конца трубопровода 4 установлено в источнике водоснабжения, а отверстие 11 выпускного конца трубопровода 5 выше уровня 12 свободной поверхности воды источника водоснабжения.
Подготовка устройства к работе производится в дневное время суток, когда температура атмосферного воздуха еще не достигла максимального значения. Выпускное отверстие 7 трубопровода 4 фиксируется на высоте h относительно впускного отверстия 6 трубопровода 5. Для накопителя 2 цилиндрической формы
h=V/S,
где V - необходимый объем суточной дозы воды, сливаемой в точку полива;
S - площадь основания накопителя 2.
На плавучей опоре 13 размещаются контейнер 14 с растениями, камера 1 и сливной конец трубопровода 5. Под плавучей опорой 13 - трубопровод 3 и накопитель 2. Ниже накопителя 2 устанавливаются отвесный участок 8 трубопровода 4 и U-образный прогиб 9 трубопровода 5. Отверстие 10 впускного конца трубопровода 4 фиксируется в источнике водоснабжения на малой глубине, что исключает засасывание ила со дна, и производится слив воды (как обременяющего балласта), поступившей в накопитель 2 из источника водоснабжения. Процедура слива заключается в закачивании в накопитель 2 воздуха через отверстие 11 трубопровода 5 до образования в сообщающихся полостях накопителя 2 и камеры 1 давления воздуха выше атмосферного на давление столба воды, максимальная высота которого не должна превышать разность высот между уровнем 12 свободной поверхности воды в источнике водоснабжения и нижней частью отвесного участка 8 трубопровода 4, а минимальная должна быть больше разности высот между уровнем установки отверстия 11 трубопровода 5 и нижней частью прогиба 9 трубопровода 5. Трубопровод 5 отсоединяется от насоса (на фиг.1 не показан) и через отверстие 11 трубопровода 5 начнет истекать на слив вода, вытесняемая из накопителя 2 закаченным воздухом. После слива воды закаченный воздух станет выходить в атмосферу, давление в сообщающихся полостях накопителя 2 и камеры 1 снизится и в накопитель 2 по тубопроводу 4 поступит вода из источника водоснабжения, истечение которой в трубопровод 5 приведет к перекрытию выхода воздуха в атмосферу и прекращению поступления воды в накопитель 2. Затем выпускной конец трубопровода 5 подводится к точке прикорневого полива растений через фиксирующее отверстие, расположенное на стенке дна контейнера 14.
Устройство работает следующим образом. Теплообмен камеры 1 с окружающей средой приводит к понижению температуры воздуха в камере 1 в ночное время суток и повышению в дневное время суток. Ночью, охлаждающийся в камере 1 воздух сжимается, что приводит к поступлению в камеру 1 воздуха из накопителя 2, поступлению в накопитель 2 воды по трубопроводу 4 из источника водоснабжения и засасыванию в U-образный прогиб 9 трубопровода 5 атмосферного воздуха. U-образный прогиб 9 трубопровда 5 превращается в водо-воздушный затвор, не позволяющий атмосферному воздуху войти в накопитель 2. Когда охлаждение воздуха в камере 1 прекратится, накопитель 2 будет заполнен водой до уровня, превышающего уровень установки выпускного отверстия 7 трубопровода 4. При изменении температуры воздуха в камере 1 в сторону повышения произойдет увеличение объема воздуха в камере 1, сопровождающееся поступлением воздуха в накопитель 2 и сливом воды из накопителя 2 в источник водоснабжения по трубопроводу 4. После снижения в накопителе 2 уровня воды до уровня установки выпускного отверстия 7 трубопровода 4 в отверстие 7 трубопровода 4 поступит воздух, отвесный участок 8 трубопровода 4 превратится в водо-воздушный затвор, не позволяющий воздуху выйти наружу, и начнется процесс слива заданной суточной дозы воды по трубопроводу 5 в прикорневую зону растений. Когда уровень воды в накопителе 2 снизится до уровня установки впускного отверстия 6 трубопровода 5 в отверстие 6 трубопровода 5 поступит воздух, U-образный прогиб 9 трубопровода 5 превратится в водо-воздушный затвор, не позволяющий воздуху выйти наружу, и слив воды из накопителя 2 прекратится. Таким образом, накопление воды в резервуаре 2 в ночное время суток и слив заданной дозы воды в прикорневую систему растений в дневное время суток будет автоматически повторяться.
Устройство имеет несложную конструкцию и просто в эксплуатации. Обеспечивается выбор поливной дозы воды в широком диапазоне. На работу устройства не влияет наличие солей и бактериальной слизи в поливной воде. Разрешается задача маскировки воздушной камеры под украшения декоративного водоема или его берега и скрытная установка других частей устройства. По данному техническому решению изготовлен экспериментальный образец, эксплуатация которого подтверждает вышеназванные преимущества заявляемого устройства.