УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПОЧВЕННЫХ ПРОБ

Полезная модель относится к средствам механизации и автоматизации технологического процесса отбора почвенных проб в полевых условиях для их последующего анализа в лаборатории.
Для составления агрохимических картограмм поля, характеризующих пространственное распределение питательных веществ в почве, необходимо отобрать большое количество проб. В технологии дифференцированного внесения удобрений главной и наиболее трудоемкой операцией является определение содержания питательных веществ на элементарных участках поля. При этом с каждого элементарного участка поля берется смешанный образец средней массой не менее 300 г (в пересчете на воздушно-сухую почву). Смешанный почвенный образец создается из индивидуальных проб, количество которых может достигать несколько десятков (10…40 проб).
Контактный метод отбора проб осуществляется вручную либо механизировано. Для механизированного отбора почвенных проб применяются средства, представляющие собой пробоотборный механизм (пробоотборник), монтируемый на транспортное средство (автомобиль, трактор, квадрацикл, прицеп и т.п.) или встроенный в транспортное средство.
Известны пробоотборники модели Wintex 1000 фирмы «Wintex Agro Aps» (Дания) (Инструкция по эксплуатации Wintex 1000 (contact @ wintexagro.com), которые монтируются на различные транспортные средства и пробоотборники Nietfeld Duohrob 60 (Германия, Пробоотборник Нитфельд DUOPRO B60 http://www.geomir.ru/Soil sampler nietfeld_duoprob 60/).
Недостатком известных устройств является то, что взятие проб без остановки не предусмотрено.
Известно устройство (а. с. SU, №1608453, МПК 7, G01N 1/04) для отбора проб, включающее транспортное средство, раму для монтажа механизмов, установленные на раме пробоотборную иглу, привод ее перемещения, кинематически связанный с транспортным средством, механизм выталкивания пробы из иглы и сборник проб. Пробоотборник и транспортное средство и позволяет получать пробы при непрерывном движении.
Недостаток заключается в том, что пробоотборник заглубляется поворотом планетарного редуктора, который воспринимает значительную нагрузку как рычаг. В случае попадания пробоотборной иглы на твердый предмет (камень) возможна поломка корпуса редуктора или иглы из-за отсутствия механизма ее аварийного подъема. Такое устройство не может производить отбор проб с глубины более 30 см. Однако оба эти изобретения являются мобильными техническими средствами для механизированного отбора почвенных проб.
Представленные мобильные технические средства в конструкциях применяют крепление игл на деталях совершающих вращательное движение.
Известно устройство для отбора почвенных проб (патент RU, №2264607 МПК 7, G01N 1/04), которое решает проблему отбора почвенных проб без остановки транспортного средства. Оно содержит транспортное средство с рамой, опорными колесами, рабочим местом оператора, прицеп к энергосредству, платформу с кареткой, несущей пробоотборник и силовой механизм его перемещения. Данное устройство наиболее близко по технической сущности к заявляемому и выбрано в качестве прототипа.
Недостаток известного устройства состоит в том, что каретка с платформой находятся во время забора пробы в экстремальных условиях (земля, грязь, растительные остатки и пр.). Сам пробоотборник находится на рычаге от точки упора А. Из практики известно, что бывают случаи залипания отборника в почве, что повлечет за собой пробуксовку колеса и силовое воздействие на отборник. Здесь нет устройства для аварийного извлечения пробоотборника - это возлагается на оператора, кроме того, в качестве пробоотборной иглы в современных конструкциях, как правило, применяют бур.
Известны устройства для инъектирования жидких средств в почву, включающий установленное на раме устройство для инъекции с инъектирующими рабочими органами и механизм регулирования их положения (А.с. СССР, №927164, МПК 7 А01C 23/02). Это устройство служит прототипом.
Техническая задача предполагаемой полезной модели состоит в обеспечении отбора почвенных проб путем осуществления этого процесса без остановки мобильного технического средства и обеспечения фиксированного вертикального движения иглы пробоотборника.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для отбора почвенных проб, включающем транспортное средство с рамой и опорными колесами, место оператора, каретку, пробоотборник и силовой механизм его перемещения, согласно полезной модели, каретка размещена на раме с возможностью возвратно-поступательного перемещения и снабжена домкратным узлом, включающим плиту с корзиной, установленную с возможностью перемещения и два гидроцилиндра, а пробоотборник размещен в корзине и прикреплен к плите.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 - изображено устройство для отбора проб (вид сбоку); - на фиг.2 - изображено устройство для отбора проб (вид сверху); - на фиг.3 - изображена каретка и фиксирующий узел; - на фиг.4 - изображена каретка с пробоотборником в рабочем состоянии перед и после взятия пробы; - на фиг.5 - изображена каретка с пробоотборником при взятии пробы; - на фиг.6 - изображен пробоотборник в положении экстренного подъема; - на фиг.7 - изображен узел возврата каретки в исходное положение.
Устройство для отбора почвенных проб состоит из прицепного транспортного средства включает раму 1 и платформу 2 с установленной на ней автономной гидроэлектростанцией 3, местом оператора 4, ящиком для смешанных почвенных образцов 5, пультом 6 управления работой устройства. Вдоль рамы 1 передвигается каретка 7 на роликах 8. Каретка 7 имеет домкратный узел, включающий плиту 9 с корзиной 10 и два гидроцилиндра 11. Корзинка 10 может передвигаться в направляющих профилях 12, жестко смонтированных на каретке 10. К направляющим профилям 12 присоединена втулка 13, в которой может передвигаться штырь 14 от гидроцилиндра 15 присоединенного к плите 9. Пробоотборник 16 помещается в корзинку 10 и крепится к плите 9 домкратного узла каретки 7 (детали и узлы крепления пробоотборника к плите на рисунках не показаны, т. к. это зависит от модели монтируемого проотборника). На раме 1 устройства расположен концевой выключатель 17. Вдоль рамы 1 натянут трос 18, на который навешивают гидрошланги, и провода 19 соединяющие электрооборудование, расположенное на платформе 2 с пробоотборником 16. Для крепления каретки 7 с пробоотборником 16 в транспортном положении на раме 1 приварены два кронштейна 20 с фиксирующими пальцами 21. Фиксирующие втулки 22 прикреплены к плите 9. Снизу платформы 2 установлен возвратный механизм 23, который тросом 24 соединен с кареткой 7. Он состоит из двигателя 25, катушки 26 и самоуправляющей муфты 27. Пробоотборник 16 забирает пробу выдвижной иглой (буром) 28.
Устройство работает следующим образом.
Обрабатываемое поле разбивается на элементарные участки (0,5... 10 га). С каждого элементарного участка отбирается один смешанный образец почвы, состоящий в среднем из 5...10 индивидуальных проб. Устройство устанавливается у поля. Оператор запускает автономную гидроэлектростанцию 3. Снимает с фиксаторов каретку 7 с пробоотборником 16 и переводит их из транспортного в рабочее положение. В электронный блок управления и записи данных (пульт 6) заносится карта разбивки поля на элементарные участки. Эти же данные заносятся и в бортовой компьютер транспортного средства. Устройство по маршрутному указателю транспортируется до места взятия первой индивидуальной пробы, где оператор включает в работу механизм пробоотборника 16. Игла 28 пробоотборника 16 и штырь 14 углубляются в почву, при этом штырь 14 опережает иглу 28. Из-за стопорения пробоотборника 16 рама 1 устройства скользит по роликам, оставляя пробоотборник 16 в неподвижном положении относительно точки отбора. После забора индивидуальной пробы игла 28 пробоотборника 16 и штырь 14 последовательно извлекаются из почвы, по сигналу от пробоотборника 16 включается возвратный механизм, который тросом 24 возвращает каретку 7 с пробоотборником 16 в исходное положение. В это время индивидуальная проба из иглы 28 перегружается в контейнер или мешочек для смешанного образца, которые смонтированы на пробоотборнике 16. Запуск в работу пробоотборника 16 для взятия второй и последующих проб может осуществляться автоматически или вручную оператором.
После взятия необходимого количества индивидуальных проб и загрузки их в контейнер или мешочек для смешанного образца устройство транспортируется на следующий элементарный участок поля. Во время переезда оператор маркирует и помещает смешанный образец в ящик 5. В случае, когда игла 28 пробоотборника 16 и штырь 14 по причине залипания, попадания на твердый предмет или превышение скорости транспортирования, скорости отбора элементарной пробы каретка задействует концевой выключатель 17. Срабатывают цилиндры 11, и домкратный узел поднимает пробоотборник 16 вместе с иглами 28. Затем производится автоматическое или ручное возвращение пробоотборника 16 на исходное положение, подъем игл 28 в исходное положение, опускание домкратного узла с пробоотборником 16 в рабочее положение. По решению оператора количество элементарных проб в этом случае, увеличивается.
Известно, что некоторые монтируемые пробоотборники 16 могут взять элементарную пробу с глубины до 90 см, а устройство рассчитано на беспрерывное взятие типовой пробы до 30 см и на такую же высоту поднимает пробоотборник 16 домкратный узел в экстремальных случаях. Поэтому устройство, при необходимости взятия элементарных проб с глубины большей 30 см, проводит эту операцию только при остановках устройства и в ручном управлении.
В конце работы каретка 10 с пробоотборником 16 притягивается в исходное положение, приподнимается домкратным узлом и фиксируется пальцами 21.
Экономическая эффективность устройства заключается в отборе элементарных проб без остановки транспортного средства. Кроме того, позволяет производить работы с пробоотборниками производящими отбор проб с глубины свыше 30 см -до 90 см и более.