ДОЖДЕВАЛЬНЫЙ АППАРАТ
SPRINKLER APPARATUS

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к мелиоративным машинам, предназначенным для орошения сельскохозяйственных культур методом дождевания.
Известны дождевальные аппараты, устанавливаемые стационарно либо на мобильных дождевальных машинах, имеющие корпус, продолжением которого является ствол, расположенный под углом около 30° к горизонту. Такие дождевальные аппараты оснащены пружинно-инерционным механизмом поворота, под воздействием которого струя, выбрасываемая стволом, вращается вокруг вертикальной оси и орошает круговую площадь [Халанский, В.М. Сельскохозяйственные машины / В.М. Халанский, И.В. Горбачев. - М.: КолосС, 2003, 624 с. - аналог].
Недостатком подобных дождевальных аппаратов является сложность конструкции механизма поворота, а также то, что процесс распада струи на капли неуправляем, поэтому зона дождевания орошается неравномерно. Для повышения равномерности орошения приходится применять дополнительные сопла с меньшим углом установки к горизонту, пластинчатые и винтовые рассекатели струи и многократное перекрытие зон дождевания.
Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является дождевальный аппарат, содержащий водопроводящий канал, вращающийся корпус со стволами и насадками, редуктор и турбинку с упругими лопатками, выполненную по принципу сегнерова колеса и обеспечивающую поворот ствола [А.с. SU 184554 Дождевальный аппарат, 1966 г., бюл. №15 - прототип].
Недостатком прототипа является постоянство угла выброса основной струи и ее неуправляемый распад на капли. В середине траектории полета струя распадается более интенсивно, образуя кольцо повышенной интенсивности дождевания. В начале и в конце траектории образуются участки недополива. Недополив под дождевальными аппаратами устраняется многократным перекрытием зон дождевания от соседних аппаратов. Неравномерное орошение приводит к нерациональному расходу воды и к водной эрозии почвы. В местах повышенной интенсивности дождевания вода не успевает впитываться, образуются лужи и поверхностный сток, т.е. размокание структуры и смыв частиц почвы, а после высыхания - образование поверхностной корки.
Задачей настоящего изобретения является повышение равномерности орошения круговой зоны дождевания, и за счет этого уменьшение зоны перекрытия и увеличение площади орошения каждого аппарата.
Поставленная задача достигается за счет того, что в дождевальном аппарате, содержащем вращающийся корпус, закрепленную на нем турбинку, выполненную в виде сегнерова колеса с насадками, вращающийся корпус отогнут в средней части от вертикальной оси под углом около 30 градусов, его торцевая часть оснащена заглушкой, а в стенках верхней части изготовлен концентрический ряд сквозных радиальных отверстий. При этом на ее внешней образующей поверхности шарнирно установлена ступица с внутренней кольцевой проточкой, расположенной против сквозных радиальных отверстий корпуса. На ступице жестко закреплены изогнутые консоли с насадками, образующие вместе со ступицей вторую турбинку в виде сегнерова колеса.
Предложенное изобретение поясняется иллюстрациями. На фиг. 1 представлена схема предложенного дождевального аппарата. На фиг. 2 и 3, соответственно, - сечения А-А и Б-Б на фиг. 1. На фиг. 4 изображена схема зон орошения при работе предложенного дождевального аппарата.
Дождевальный аппарат (фиг. 1) предложенной конструкции содержит стояк 1 трубопровода машины, к которому с помощью штуцера 2 со свободной посадкой и возможностью поворота присоединяется вращающийся корпус 3. Вращающийся корпус 3 выполнен в виде изогнутой в средней части трубы с утолщениями и резьбой на концах, при этом нижняя часть вращающегося корпуса 3 расположена вертикально, а верхняя его часть отклоняется от вертикали примерно на 30°. На верхней части вращающегося корпуса 3 по скользящей посадке, с возможностью вращения относительно его оси, установлена ступица 4, в утолщения которой ввернуты две изогнутые консольные трубки 5 с насадками 6 и 7, образующие со ступицей 4 турбинку в виде сегнерова колеса (фиг. 2). Внутри ступицы 4 выполнена кольцевая канавка (фиг. 1), а во вращающемся корпусе 3 против нее - сквозные радиальные отверстия. К верхней торцевой части ступицы 4 примыкает нижняя часть пружины 8, верхняя часть которой упирается в фиксатор 9, расположенный соосно верхней части вращающегося корпуса 3. К нижней, вертикальной части вращающегося корпуса 3 жестко крепится турбинка 10 с насадками 11 и 12, также выполненная в виде сегнерова колеса (фиг. 3).
Дождевальный аппарат предложенной конструкции работает следующим образом.
При подаче воды из полости стояка 1 трубопровода во внутреннюю полость вращающегося корпуса 3 (фиг. 1) она под давлением вырывается из насадок 11 и 12 турбинки 10, дробясь на отдельные капли. При этом за счет шарнирного размещения и момента реактивных сил вращающийся корпус 3 поворачивается в штуцере 2 относительно вертикальной оси. Оставшийся поток воды через внутреннюю полость вращающегося корпуса 3 и изготовленные в его верхней части радиальные отверстия поступает в кольцевую канавку ступицы 4, а затем через насадки 6 и 7 изогнутых консольных трубок 5 под давлением вырывается наружу, дробясь на отдельные капли. Причем, за счет скользящей посадки ступицы 4 и под воздействием момента реактивных сил, турбинка, образованная ступицей 4 и изогнутыми консольными трубками 5 с насадками 6 и 7, вращается вокруг оси верхней части вращающегося корпуса 3.
Рассмотрим конфигурацию зоны дождевания (фиг. 4), при этом угол β поворота вращающегося корпуса 3 и угол α поворота верхнего сегнерова колеса с изогнутыми консольными трубками 5 отсчитываются от положения, изображенного на фиг. 1. При β=0 и α=0 (в положении сегнеровых колес, изображенных на фиг. 1) все струи выбрасываются горизонтально, но на разной высоте. При повороте верхней турбинки на α=90° по часовой стрелке (вид А-А) струя из насадки 7 выбрасывается под углом -30° к горизонту, а из сопла 6 - под углом +30°. Так как дальность полета струй различна, то орошается площадь эллипса смещенного влево от аппарата (фиг. 4). При повороте колеса на α=180° по часовой стрелке струи выбрасываются горизонтально. При повороте колеса на α=270° струя из насадки 6 выбрасывается под углом -30° к горизонту, а из насадки 7 - под углом +30°. Так как дальности полета струй различны, то орошается площадь эллипса смещенного влево от аппарата (фиг. 4). При повороте корпуса на угол β=90° эллипс орошения смещен вверх, при β=180° - вправо, при β=270° - вниз. При непрерывном вращении корпуса эллипс зоны дождевания вращается, и общая площадь дождевания изображается кругом. Любой радиус круга орошается струями с углами выброса в диапазоне от -30° до +30°.
За счет того, что каждый из радиусов в зоне дождевания орошается многими струями с различными углами выброса относительно горизонта, равномерность распределения воды по площади орошения возрастает.
Центр зоны дождевания дополнительно орошается струями насадок 11 и 12, угол выброса которых постоянен (не обязательно нулевой) и выбирается по условию равномерности дождя и по скорости вращения аппарата. Чем больше отклонены изогнутые концы консольных трубок турбинки 10 от горизонтали, тем меньше скорость вращения корпуса. Дополнительно скорость поворота вращающегося корпуса 3 может регулироваться изменением сжатия пружины, устанавливаемой на нижнем конце вращающегося корпуса 3 (не указана), а скорость вращения верхнего сегнерова колеса - изменением ежатия пружины 8, путем перемещения фиксатора 9.