ДВУХКОНСОЛЬНЫЙ ДОЖДЕВАЛЬНЫЙ АГРЕГАТ

Предлагаемая полезная модель относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к широкозахватной оросительной технике для полива капельным орошением. Предложены конструкции стационарных и мобильных широкозахватных двухконсольных дождевальных агрегатов, предназначенных для высокоскоростного полива кормовых, зерновых, овощных и технических культур, многолетних трав, лугов и пастбищ, а также садов и лесопитомников.
Известны широкозахватные дождевальные машины длиной 400-600 метров, в которых самодвижущиеся тележки расположены вдоль водопроводящего трубопровода через 15-40 метров, а сам трубопровод располагается на высоте 2-3 метров. К таким поливным машинам относятся «Волжанка», «Днепр», Фрегат, «Кубань» и другие [1, 2, 3, 4].
Основной недостаток указанных широкозахватных дождевальных машин состоит в невысокой производительности поливных работ. Во вторых, при перемещении по полю эти машины сминают растения колесами самоходных тележек, количество которых достигает 15-20 штук. И в третьих, при использовании этих машин рельеф местности не должен иметь уклон, превышающий 0,02, а высота растений не должна быть более 2 метров.
[Справочник по механизации орошения / Б.Г.Штепа, Н.В.Винникова и др.; Под ред. Б.Г.Штепы. - М.: Колос, 1979. - 303 с.
Штепа Б.Г., Носенко В.Ф., Винникова Н.В. и др. Механизация полива. - М.: Агропромиздат, 1990. - 336 с.
Сапунков А.П. Применение дождевальной техники: современные тенденции. - М.: Агропромиздат, 1991. - 126 с.
Евсеев Г.А. Эксплуатация дождевальных машин. - М.: Россельхозиздат, 1987. - 208 с.]
Наиболее близкими к предлагаемому изобретению по технической сути являются двухконсольные дождевальные агрегаты моделей ДДА-100МА (и ДДА-ЮОВХ) или ДКДФ-1 (и ДКФ-1ПК).
Двухконсольные дождевальные агрегаты фронтального действия типа ДДА-100МА (и ДДА-100ВХ) имеют расход воды (70-130) л/с. Насос и дождевальное устройство у машины располагается на модифицированном тракторе ДТ-75М. Чтобы обеспечить движение агрегата при поливе с малыми скоростями, заменена коробка передач, а вал отбора мощности приспособлен для привода насоса. На тракторе смонтирована рама для крепления фермы, центробежный водяной насос и специальная гидросистема.
ДДА-100МА присущи все достоинства машин, работающих в движении, а именно: непрерывность работы, высокая, по сравнению с позиционными машинами, производительность полива при низком напоре воды (0,37 МПа) и более равномерное распределение дождя по участку.
Недостатки ДДА-100МА, отмечаемые учеными, - это высокие удельные металлоемкость и энергоемкость дождевального агрегата, невысокая долговечность его и сложный забор воды из открытой сети каналов.
[Чубиков Н.Е., Федосеев В.К. Усовершенствование ДДА-100МА. - «Техника в сельском хозяйстве». - М., 1978, №7.
Сапунков А.П. Использование дождевальной техники. - М.: Колос, 1981. - 224 с.
1) SU167700 A, 13.11.1965.
2) SU 753400 А, 07.08.1980.
3) SU 1500208 A1, 15.08.1989].
Двухконсольный дождевальный агрегат типа ДКДФ-1 (или ДКФ-1ПК) - это самая поздняя модель двухконсольной дождевальной машины фронтального
действия примерно с теми же технико-эксплуатационными показателями, что и у ДДА-100ВХ. В частности, производительность полива за час у обеих машин составляет 1 га/час, средняя скорость движения вперед равна 1,02 км/час, средняя интенсивность дождя у ДКДФ-1 составляет 2,8 мм/мин, что несколько меньше чем у ДДА-100ВХ - 3,1 мм/мин., диаметр капель 0,57-1,22 мм у ДКДФ-1 и 0,40-1,46 мм у ДДА-100ВХ, ширина захвата поливных консолей - 122 метра у ДКДФ-1 и 123 м у ДДА-100ВХ.
[Слабунов В.В. Повышение эффективности полива путем совершенствования конструктивных параметров дождевателя консольного дальнеструйного фронтального / В.В.Слабунов. // Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - Саратов: СГАУ, 2005. - 22 с.
Снипич Ю.Ф., Шепелев А.Е. Применение основных законов дождевания при обосновании конструкции дождевальной машины «ДКФ-1ПК-1» / Снипич Ю.Ф., Шепелев А.Е. // Мелиорация и водное хозяйство. - 2006, №4.
7
Патент РФ №2240684 С1, МПК А01G 25/09. Двухконсольный дождевальный агрегат / В.Н.Щедрин, A.M. В.В.Слабунов, П.М.Недорезов и др. Опубл. 27.112004. Бюл. №33 // Открытия. Изобретения. - 2004.
7
Патент РФ №2242116 С1, МПК А01G 25/09. Двухконсольный дождевальный агрегат. / В.Н.Щедрин, A.M.Салдаев, А.С.Штанько и др. Опубл. 20.12.2004. Бюл. №35 // Открытия. Изобретения. - 2004.
7
Патент РФ №2242117 С1, МПК А01G 25/09. Ферма двухконсольного дождевального агрегата. / В.Н.Щедрин, A.M.Салдаев, А.С.Снипич Ю.Ф., В.В.Слабунов, А.С.Штанько. Опубл. 20.12.2004. Бюл. №35 // Открытия. Изобретения. - 2004.].
Это техническое решение принято авторами за прототип предлагаемой полезной модели.
Основной недостаток прототипа - недостаточная производительность полива земель. Она определяется малой шириной захвата дождевального
устройства, которая предопределена невысокой грузоподъемностью используемого трактора.
К другим недостаткам прототипа относятся высокая энергоемкость, приходящаяся на 1 га орошаемых полей, и низкая надежность и долговечность агрегата.
Для повышения технико-эксплуатационных показателей авторы основной целью заявки считают создание такого широкозахватного и высокоскоростного двухконсольного дождевального агрегата кругового или фронтального действия, который бы обладал высокой производительностью полива полей, допускал наличие больших уклонов рельефа сильно пересеченной местности и был способен осуществлять полив любых высокостебельных сельскохозяйственных культур, в том числе кустарника и садовых деревьев.
Технической задачей авторов полезной модели является такое повышение прочности, жесткости и устойчивости конструкции широкозахватного двухконсольного дождевального агрегата кругового или фронтального действия, которое при улучшении технико-эксплуатационных показателях дождевального агрегата позволяет увеличить ширину захвата поливного устройства для осуществления высокоскоростного полива орошаемых полей с большими уклонами рельефа пересеченной местности и любыми сельскохозяйственными культурами, включающими высокостебельные растения, кустарники и садовые деревья.
В двухконсольном дождевальном агрегате, содержащем горизонтально установленное на основание агрегата поворотное устройство с закрепленной над ним центральной стойкой, снабженной двумя боковыми вантовыми консолями, каждая из которых имеет горизонтальную ферму жесткости, включающую несколько трубопроводов, среди которых по крайней
мере один является водопроводящим трубопроводом с установленными на нем дождевальными аппаратами, согласно изобретению, основание агрегата выполнено стационарным или мобильным, поворотное устройство снабжено редукторно-подшипниковым механизмом с автономным энергоносителем, центральная стойка выполнена в виде пилона, консольно закрепленного в поворотном устройстве основания агрегата, боковая вантовая консоль содержит один или несколько вантовых элементов, каждый из которых закреплен на вершине пилона и соединен с горизонтальной фермой жесткости, а ферма жесткости содержит трубопроводы, включающие один или два водопроводящих трубопровода и объединенные поперечными распорками и раскосами в неразрезную стержневую ферму, жестко скрепленную с пилоном, при этом агрегат снабжен водозаборным устройством, включающим вертикальный трубопровод, верхний конец которого, расположенный вдоль оси поворотного устройства, скреплен с шарнирно-осевой муфтой гидрораспределителя потока водопроводящих трубопроводов боковых вантовых консолей, а его нижний конец, снабженный задвижкой, гидравлически сопряжен с включающим задвижку гидрантом закрытой оросительной сети посредством жесткого или гибкого напорного трубопровода.
В двухконсольном дождевальном агрегате стационарное основание агрегата может быть выполнено в виде погруженной в грунт вертикальной цилиндрической оболочки, при этом поворотное устройство выполнено из стали в виде горизонтальной круглой плиты, монолитно объединенной с расположенным ниже ее вертикальным цилиндром и с расположенным выше ее консольным пилоном, в редукторно-подшипниковом механизме поворотного устройства вертикальный цилиндр снаружи снабжен ведомой горизонтальной шестерней, находящейся в зацеплении с ведущей вертикальной шестерней автономного энергоносителя, и надет на цилиндрическую оболочку, выполненную в верхней части из стали и усиленную снаружи
кольцевыми вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости, а между круглой плитой с вертикальным цилиндром и цилиндрической оболочкой рядами уложены стальные подшипниковые шары, движение которых ограничено вертикальными или горизонтальными ребрами жесткости.
В двухконсольном дождевальном агрегате, основание которого является стационарным, пилон может быть выполнен вертикальным, при этом боковая вантовая консоль содержит один или два вантовых висячих пояса, каждый из которых прикреплен к вершине пилона и к дальнему концу горизонтальной фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли соединен с верхним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости вантовыми подвесками, расположенными в вертикальной плоскости.
В этом варианте агрегата вертикальный пилон может быть снабжен объединенными с ним и наклоненными ниже горизонта поперечными стержневыми консолями, при этом боковая вантовая консоль снабжена двумя расположенными в наклонных плоскостях ветровыми Байтовыми поясами, каждый из которых прикреплен к концу поперечной стержневой консоли пилона и к дальнему концу горизонтальной фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли соединен с нижним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости наклоненными к горизонту вантовыми стяжками.
В двухконсольном дождевальном агрегате, основание которого является стационарным, пилон может быть выполнен V-образным с симметрично наклоненными к вертикали стойками, при этом боковая вантовая консоль содержит два разведенных в плане вантовых висячих пояса, каждый из которых прикреплен к вершине наклонной стойки пилона и к дальнему концу горизонтальной фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли
соединен с верхним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости наклонными Байтовыми подвесками.
При этом боковая вантовая консоль снизу может быть усилена расположенным в вертикальной плоскости ветровым вантовым поясом, который прикреплен к вертикальному цилиндру поворотного устройства и к дальнему концу горизонтальной фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли соединен с нижним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости вантовыми стяжками, расположенными в вертикальной плоскости.
В двухконсольном дождевальном агрегате мобильное основание агрегата может быть выполнено в виде прицепа на колесном ходу с платформой высокой грузоподъемности, соединенной жесткой сцепкой с тягачом на гусеничном ходу и скрепленной с уложенной на нее верхней горизонтальной плитой, имеющей боковые консоли, снабженные дополнительными колесными парами, при этом над верхней горизонтальной плитой основания агрегата консольно закреплена выполненная из стали вертикальная цилиндрическая оболочка, поворотное устройство выполнено из стали в виде круглой плиты, монолитно объединенной с вертикальным цилиндром, вертикальный цилиндр надет на цилиндрическую оболочку, усиленную снаружи кольцевыми вертикальными и горизонтальными ребрами жесткости, а между круглой плитой с вертикальным цилиндром и цилиндрической оболочкой рядами уложены стальные подшипниковые шары, движение которых ограничено вертикальными или горизонтальными ребрами жесткости.
В двухконсольном дождевальном агрегате, основание которого является мобильным, пилон может быть выполнен вертикальным, при этом боковая вантовая консоль содержит один или два вантовых висячих пояса, каждый из которых прикреплен к вершине пилона и к дальнему концу горизонтальной
фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли соединен с верхним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости вантовыми подвесками, расположенными в вертикальной плоскости.
В этом варианте агрегата вертикальный пилон может быть снабжен объединенными с ним и наклоненными ниже горизонта поперечными стержневыми консолями, при этом боковая вантовая консоль снабжена двумя расположенными в наклонных плоскостях ветровыми вантовыми поясами, каждый из которых прикреплен к концу поперечной стержневой консоли пилона и к дальнему концу горизонтальной фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли соединен с нижним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости наклоненными к горизонту вантовыми стяжками.
В двухконсольном дождевальном агрегате, основание которого является мобильным, пилон может быть выполнен V-образным с симметрично наклоненными к вертикали стойками, при этом боковая вантовая консоль содержит два разведенных в плане вантовых висячих пояса, каждый из которых прикреплен к вершине наклонной стойки пилона и к дальнему концу горизонтальной фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли соединен с верхним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости наклонными вантовыми подвесками.
При этом боковая вантовая консоль снизу может быть усилена расположенным в вертикальной плоскости ветровым вантовым поясом, который прикреплен к вертикальному цилиндру поворотного устройства и к дальнему концу горизонтальной фермы жесткости, а по длине боковой вантовой консоли соединен с нижним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости вантовыми стяжками, расположенными в вертикальной плоскости.
В двухконсольном дождевальном агрегате, основание которого является стационарным или мобильным, пилон может быть выполнен вертикальным, при этом боковая вантовая консоль содержит нисходящие вантовые раскосы, каждый из которых верхним концом закреплен на вершине пилона, а нижним концом соединен с верхним трубопроводом горизонтальной фермы жесткости.
На фиг.1 показан стационарный дождевальный агрегат с горизонтальными неразрезными стержневыми фермами, поддерживаемыми верхними вантовыми элементами, выполненными в виде нисходящих раскосов;
на фиг.2 - фрагмент стационарного основания дождевального агрегата и поворотного устройства с редукторно-подшипниковым механизмом;
на фиг.3 - стационарный дождевальный агрегат с вертикальным пилоном, вантовыми висячими поясами и подвешенной к ним неразрезной стержневой фермой;
на фиг.4 - стационарный дождевальный агрегат с вертикальным пилоном, снабженным поперечными стержневыми консолями, и с боковыми Байтовыми консолями, усиленными двумя ветровыми поясами;
на фиг.5 - фрагмент стационарного дождевального агрегата с вертикальным пилоном, снабженным поперечными стержневыми консолями, и с водозаборным устройством;
на фиг.6 - стационарный дождевальный агрегат с V-образным пилоном, Байтовыми висячими поясами, разведенными в плане, и подвешенной к ним неразрезной стержневой фермой;
на фиг.7 - стационарный дождевальный агрегат с V-образным пилоном и боковыми вантовыми консолями, снизу усиленными ветровым поясом;
на фиг.8 - мобильный дождевальный агрегат с закрепленной над прицепом горизонтальной плитой с боковыми консолями, снабженными дополнительными колесными парами;
на фиг.9 - мобильное основание дождевального агрегата, устанавливаемое на тумбы с наступлением осенне-зимнего периода;
на фиг.10 - прицеп на колесном ходу с платформой, соединенной жесткой сцепкой с тягачом на гусеничном ходу;
на фиг.11 - мобильный дождевальный агрегат с вертикальным пилоном, вантовыми висячими поясами и подвешенной к ним неразрезной стержневой фермой;
на фиг.12 - мобильный дождевальный агрегат с вертикальным пилоном, снабженным поперечными стержневыми консолями, и с боковыми вантовыми консолями, включающими неразрезную стержневую ферму и усиленными двумя ветровыми поясами;
на фиг.13 - мобильный дождевальный агрегат с V-образным пилоном, вантовыми висячими поясами, разведенными в плане, и подвешенной к ним неразрезной стержневой фермой;
на фиг.14 - мобильный дождевальный агрегат с закрепленными к V-образному пилону боковыми вантовыми консолями, включающими неразрезную стержневую ферму и усиленными снизу ветровым поясом;
на фиг.15 - мобильный дождевальный агрегат с боковыми вантовыми консолями, включающими неразрезную стержневую ферму, поддерживаемую нисходящими вантовыми раскосами;
на фиг.16 - треугольное поперечное сечение неразрезной стержневой фермы, содержащей два водопроводящих трубопровода, расположенных снизу;
на фиг.17 - фрагмент неразрезной стержневой фермы, содержащей два водопроводящих трубопровода, расположенных снизу.
В двухконсольном дождевальном агрегате 1, содержащем горизонтально установленное на основание 2 агрегата 1 поворотное устройство 3 с закрепленной над ним центральной стойкой 4, снабженной двумя боковыми
вантовыми консолями 5, каждая из которых имеет горизонтальную ферму 6 жесткости, включающую несколько трубопроводов 7, среди которых по крайней мере один является водопроводящим трубопроводом 8 с установленными на нем дождевальными аппаратами 9, основание 2 агрегата 1 выполнено стационарным 10 или мобильным 11, поворотное устройство 3 снабжено редукторно-подшипниковым механизмом 12 с автономным энергоносителем 13, центральная стойка 4 выполнена в виде пилона 14, консольно закрепленного в поворотном устройстве 3 основания 2 агрегата 1, боковая вантовая консоль 5 содержит один или несколько вантовых элементов 15, каждый из которых закреплен на вершине 16 пилона 14 и соединен с горизонтальной фермой 6 жесткости. При этом горизонтальная ферма 6 жесткости содержит трубопроводы 7, включающие один 17 или два 18 водопроводящих трубопровода 8 и объединенные поперечными распорками 19 и раскосами 20 в неразрезную стержневую ферму 21, жестко скрепленную с пилоном 14. Кроме того, двухконсольный дождевальный агрегат 1 снабжен водозаборным устройством 22, включающим вертикальный трубопровод 23, верхний конец 24 которого, расположенный вдоль оси 25 поворотного устройства 3, скреплен с шарнирно-осевой муфтой 26 гидрораспределителя 27 потока водопроводящих трубопроводов 8 боковых вантовых консолей 5, а его нижний конец 28, снабженный задвижкой 29, гидравлически сопряжен с включающим задвижку 30 гидрантом 31 закрытой оросительной сети посредством жесткого 32 или гибкого 33 напорного трубопровода (см. фиг.1-17).
В двухконсольном дождевальном агрегате 1 стационарное основание 10 агрегата 1 может быть выполнено в виде погруженной в грунт вертикальной цилиндрической оболочки 34, при этом поворотное устройство 3 выполнено из стали в виде горизонтальной круглой плиты 35, монолитно объединенной с расположенным ниже ее вертикальным цилиндром 36 и с расположенным выше ее консольным пилоном 14, в редукторно-подшипниковом
механизме 12 поворотного устройства 3 вертикальный цилиндр 36 снаружи снабжен ведомой горизонтальной шестерней 37, находящейся в зацеплении с ведущей вертикальной шестерней 38 автономного энергоносителя 13, и надет на цилиндрическую оболочку 34, выполненную в верхней части 39 из стали и усиленную снаружи кольцевыми вертикальными 40 и горизонтальными 41 ребрами жесткости, а между круглой плитой 35 с вертикальным цилиндром 36 и цилиндрической оболочкой 34 рядами уложены стальные подшипниковые шары 42, движение которых ограничено вертикальными 40 или горизонтальными 41 ребрами жесткости (см. фиг.2).
В двухконсольном дождевальном агрегате 1, основание которого является стационарным 10, пилон 14 может быть выполнен вертикальным 43, при этом боковая вантовая консоль 5 содержит один 44 или два 45 вантовых висячих пояса 46, каждый из которых прикреплен к вершине 16 пилона 43 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с верхним трубопроводом 7 горизонтальной фермы 6 жесткости вантовыми подвесками 48, расположенными в вертикальной плоскости (см. фиг.3).
В этом варианте агрегата вертикальный пилон 43 может быть снабжен объединенными с ним и наклоненными ниже горизонта поперечными стержневыми консолями 49, при этом боковая вантовая консоль 5 снабжена двумя расположенными в наклонных плоскостях ветровыми вантовыми поясами 50, каждый из которых прикреплен к концу 51 поперечной стержневой консоли 49 пилона 43 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с нижним трубопроводом 7, 18 горизонтальной фермы 6 жесткости наклоненными к горизонту вантовыми стяжками 52 (см. фиг.4-5).
В двухконсольном дождевальном агрегате 1, основание 2 которого является стационарным 10, пилон 14 может быть выполнен V-образным с симметрично наклоненными к вертикали стойками 53, при этом боковая вантовая консоль 5 содержит два разведенных в плане вантовых висячих пояса 54, каждый из которых прикреплен к вершине 16 наклонной стойки 53 пилона 14 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с верхним трубопроводом 7, 18 горизонтальной фермы 6 жесткости наклонными вантовыми подвесками 55 (см. фиг.6).
При этом боковая вантовая консоль 5 снизу может быть усилена расположенным в вертикальной плоскости ветровым вантовым поясом 56, который прикреплен к вертикальному цилиндру 36 поворотного устройства 3 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с нижним трубопроводом 7, 17 горизонтальной фермы 6 жесткости вантовыми стяжками 57, расположенными в вертикальной плоскости (см. фиг.7).
В двухконсольном дождевальном агрегате 1 мобильное 11 основание 2 агрегата 1 может быть выполнено в виде прицепа 58 на колесном ходу с платформой 59 высокой грузоподъемности, соединенной жесткой сцепкой 60 с тягачом 61 на гусеничном ходу и скрепленной с уложенной на нее верхней горизонтальной плитой 62, имеющей боковые консоли 63, снабженные дополнительными колесными парами 64, при этом над верхней горизонтальной плитой 62 основания 2 агрегата 1 консольно закреплена выполненная из стали вертикальная цилиндрическая оболочка 65, поворотное устройство 3 выполнено из стали в виде круглой плиты 35, монолитно объединенной с вертикальным цилиндром 36, вертикальный цилиндр 36 надет на цилиндрическую оболочку 65, усиленную снаружи кольцевыми вертикальными 40 и горизонтальными 41 ребрами жесткости, а между круглой плитой 35 с вертикальным цилиндром 36 и цилиндрической оболочкой
65 рядами уложены стальные подшипниковые шары 42, движение которых ограничено вертикальными 40 или горизонтальными 41 ребрами жесткости (см. фиг.8-10).
В двухконсольном дождевальном агрегате 1, основание 2 которого является мобильным 11, пилон 14 может быть выполнен вертикальным 43, при этом боковая вантовая консоль 5 содержит один 44 или два 45 вантовых висячих пояса 46, каждый из которых прикреплен к вершине 16 пилона 43 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с верхним трубопроводом 7 горизонтальной фермы 6 жесткости Байтовыми подвесками 48, расположенными в вертикальной плоскости (см. фиг.11).
В этом варианте агрегата вертикальный пилон 43 может быть снабжен объединенными с ним и наклоненными ниже горизонта поперечными стержневыми консолями 49, при этом боковая вантовая консоль 5 снабжена двумя расположенными в наклонных плоскостях ветровыми вантовыми поясами 50, каждый из которых прикреплен к концу 51 поперечной стержневой консоли 49 пилона 43 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с нижним трубопроводом 7, 18 горизонтальной фермы 6 жесткости наклоненными к горизонту вантовыми стяжками 52 (см. фиг.12).
В двухконсольном дождевальном агрегате 1, основание 2 которого является  мобильным 11, пилон 14 может быть выполнен V-образным с симметрично наклоненными к вертикали стойками 53, при этом боковая вантовая консоль 5 содержит два разведенных в плане вантовых висячих пояса 54, каждый из которых прикреплен к вершине 16 наклонной стойки 53 пилона 14 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с верхним трубопроводом 7, 18 горизонтальной
фермы 6 жесткости наклонными вантовыми подвесками 55 (см. фиг.13).
При этом боковая вантовая консоль 5 снизу может быть усилена расположенным в вертикальной плоскости ветровым вантовым поясом 56, который прикреплен к вертикальному цилиндру 36 поворотного устройства 3 и к дальнему концу 47 горизонтальной фермы 6 жесткости, а по длине боковой вантовой консоли 5 соединен с нижним трубопроводом 7, 17 горизонтальной фермы 6 жесткости вантовыми стяжками 57, расположенными в вертикальной плоскости (см. фиг.14).
В двухконсольном дождевальном агрегате 1, основание 2 которого является стационарным 10 или мобильным 11, пилон 14 может быть выполнен вертикальным 43, при этом боковая вантовая консоль 5 содержит нисходящие вантовые раскосы 66, каждый из которых верхним концом закреплен на вершине 16 пилона 14, а нижним концом соединен с верхним трубопроводом 7 горизонтальной фермы 6 жесткости (см. фиг.15-17).
Таким образом, авторами предлагаются два варианта дождевального агрегата, а именно: «Стационарный двухконсольный дождевальный агрегат кругового действия» - (СДДА КД) и «Мобильный двухконсольный дождевальный агрегат фронтального действия» - (МДДА ФД). Агрегаты обоих вариантов предназначены для полива кормовых, зерновых и технических культур, в том числе высокостебельных, а также лесопитомников, садов и многолетних трав, лугов и пастбищ с сильно пересеченной местностью.
При переезде мобильного 11 двухконсольного дождевального агрегата 1 на другой участок орошаемых полей боковые вантовые консоли 5 из рабочего, т.е. перпендикулярного направлению движения агрегата, переводятся при помощи редукторно-подшипникового механизма 12 в транспортное положение, т.е. параллельное направлению движения агрегата 1. Движением агрегата 1 и переводом дождевальных боковых консолей 5 из рабочего
положения в транспортное управляет оператор из кабины трактора-тягача 61. Перекос боковых вантовых консолей 5 (именуемых механизаторами дождевальными крыльями) исключается благодаря тому, что горизонтальная стержневая ферма 6, 21 консолей выполнена неразрезной и жестко скреплена со стойками пилона 14 или 53, а, следовательно, жестко скреплена с поворотным устройством 3 основания 2 агрегата 1. Необходимость в регулировке линии прогиба поливного трубопровода 8 при этом, естественно, отпадает.
Путь движения машины, как обычно, освещается фарами, установленными на верхних узлах неразрезных ферм 21. Фары при этом подключены к электрической сети трактора-тягача 61.
Если в дождевальной боковой вантовой консоли 5 имеются два водопроводящих трубопровода 8, 18 то один из них предназначен для подачи на орошаемое поле раствора ядохимикатов.
Для соединения водозаборного устройства 22 мобильного 11 двухконсольного дождевального агрегата 1 с гидрантом 31 оросительной сети обычно применяют гибкий трубопровод 33, но возможны другие варианты.
Диаметр водопроводящего трубопровода 8 обычно составляет не менее 15-20 см, особенно при консоли длиной более 60 м.
Дождевальные аппараты 9 - это рабочие органы дождевальных машин, образующие капли искусственного дождя. Струйные дождевальные аппараты 9 на двухконсольных дождевальных агрегатах 1 применяют при закрытых оросительных системах для полива во всех почвенно-климатических зонах страны.
По всей длине каждого водопроводящего трубопровода 8, как правило снизу, расположены низконапорные среднеструйные дождевальные аппараты 9 с насадками секторного типа. Среднеструйный аппарат, например типа «Роса», обычно ведет полив по кругу, выполняя оборот за 2-4 минуты. Возможен полив и по сектору.
Каждый дождевальный аппарат 9 имеет несколько дополнительных сменных сопла различных диаметров, чаще всего 12 мм, 13 мм, 14 мм и 22 мм, увеличивающихся по мере удаления от гидранта 31. Весь комплект обеспечивает расход воды от 0,5 до 9,5 л/с. Интенсивность дождя при этом не превышает 0,3 мм/мин.
Давление воды на входе в трубопровод обычно составляет не более 0,5-0,70 МПа. Минимальная поливная норма составляет обычно 100-200 кубометров воды на 1 га. Норма полива может изменяться в широких пределах, от 100 до 600 кубометров на 1 га.
Направленность факела дождя одна из особенностей, влияющая на выбор вида дождевального аппарата 9. Поток дождевального аппарата 9 секторного типа, ориентирован к земле, что дает более стабильное дождевое облако под дождевальной машиной при действии ветра. При этом создание дождевальным аппаратом мелкоструктурного дождя не приводит к разрушению структуры поверхности почвы.
Задача нахождения оптимальных расстояний между дождевальными аппаратами состоит в нахождению такой области, в которой соблюдаются агротехнические требования к интенсивности и равномерности распределения дождя при всех сочетаниях факторов, неблагоприятно влияющих на распределение дождя. Обычно, линейная расстановка дождевальных аппаратов 9 через 4-5 метров, является оптимальной, так как большая часть участка поля поливается двумя дождевальными аппаратами.
На конструкции боковой вантовой консоли 5 дождевального агрегата 1 предусматривается установка не только секторных дождевальных аппаратов 9, но и дальнеструйных дождевальных аппаратов 9, устанавливаемых на концах 47 дождевального пояса. При этом качество искусственного дождя не однородно по длине струи: чем дальше от дальнеструйного аппарата 9, тем крупность капель увеличивается, но увеличение напора приводит к улучшению его структуры. Обычно устанавливается концевой дальнеструйный
дождевальный аппарат с расходом воды от 15 до 80 литров воды в секунду и радиусом действия от 35 до 80 метров (в  отдельных случаях до 120 метров). При этом средняя интенсивность дождя составляет от 0,10 до 0,30 мм/мин. Скорость движения трактора-тягача при этом составляет 0,50-0,75 км в час, что позволяет исключить скопление излишней воды на поверхности поливаемой почвы.
С наступлением осенне-зимнего периода под боковые консоли 63 верхней горизонтальной плиты 62 агрегата 1 подводятся тумбы 67, снимаются дополнительные колесные пары 64, из-под горизонтальной плиты вывозится тягачом прицеп, который вместе с другой техникой устанавливается в гараж, и полностью сливается вода из водопроводящих трубопроводов агрегата. Конструкции агрегата остаются в поле до весны.
Предлагаемые широкозахватные агрегаты 1 отличаются от известных прежде всего размахом дождевальных крыльев 5, что и увеличивает производительность полива земель. Сохраняя в конструкции множество хорошо известных мелиораторам различных деталей, предлагаемые конструкции в то же время отличаются от прототипа принципиально новыми конструктивными мерами, повышающими прочность и жесткость и устойчивость конструкций агрегата.
Во-первых, применено устойчивое основание 2 агрегата 1 - оболочка 34, заделанная в грунт или прицеп-тяжеловоз 58;
во-вторых, применена жесткая конструкция поворотного устройства 3 (35-42), исключающая нежелательные девиации (угловые перемещения) консолей 5 при круговом или фронтальном движении агрегата 1;
в третьих, применена конструктивно жесткая неразрезная стержневая ферма 21, включающая не менее трех трубопроводов 7, среди которых один 17 или два 18 водопроводящие водопроводы;
в четвертых, неразрезная стержневая ферма 21 из труб жестко скреплена с поворотным устройством 3.
В отличие от прототипа боковые консоли 5 с неразрезной стержневой фермой 21 не имеют угловых девиаций ни в вертикальной ни в горизонтальной плоскостях даже при движении прицепа по неровной дороге. Заметим, что в прототипе инженеры специально устраивают горизонтальные шарниры у стойки 4 во избежании излома водопроводящих труб 8. Образно говоря, в прототипе разработчики допускали некоторое «махание» дождевальных крыльев 5, лишь бы крылья не ломались. В данном же случае разработчики пошли на беспрецедентное увеличение жесткости дождевальных крыльев 5. Но если учесть, что дождевальное крыло стало в 4-5 раз длиннее, то даже у опытных специалистов по теории сооружений может возникнуть сомнение в достаточности мер по повышению прочности, жесткости и устойчивости. Дело в том, что даже принятые авторами меры по повышению жесткости конструкций агрегата при такой большой длине консолей 5 не гарантируют от возникновения пространственных колебаний дождевальных крыльев. При такой большой длине консоли могут стать излишне гибкими, на что следует обращать внимание проектировщикам.
В любом случае, только расчет на ЭВМ позволит подобрать требуемые диаметры трубопроводов 7, 8, размер поперечника неразрезной стержневой фермы 21, систему предварительного напряжения боковой вантовой консоли 5 за счет одного 56 или двух 50 ветровых поясов и т.д. Нетрудно видеть, что представленный в заявке спектр широкозахватных двухконсольных дождевальных агрегатов предоставляет широкие возможности для разработчиков дождевальной техники нового поколения.
Одним из важнейших моментов для проектирования предлагаемого авторами мобильного 11 двухконсольного дождевального агрегата 1 является выпуск отечественной промышленностью прицепов-тяжеловозов 58.
Ниже мы приводим характеристики некоторых модификаций выпускаемых отечественной промышленностью прицепов (см. таблицу и рисунки).
Актуальность решаемой авторами задачи определяется потребностями сельского хозяйства в орошении земель на современном этапе. Так, в Российской Федерации в 2004 году к разряду орошаемых земель отнесены 4,5 млн. га сельскохозяйственных угодий, однако фактически поливалось не более 1,3 млн. га. Из-за неисправности оросительной сети не поливались около 1 млн. га, из-за неисправности оросительной техники еще 1 млн. га. При этом требуется проведение комплексной реконструкции гидромелиоративных систем на площади примерно 2 млн. га.
Установлено, что на 2004 год состав парка включает: ДМ ДДА-100, ДЦА-100МА - 2500 шт., ДДН-70, ДДН-100 - 1500 шт. Предварительная же оценка показывает, что в ближайшие 5 лет, при сохранении существующей площади орошения, структуры севооборотов и парка поливной техники, может потребоваться: широкозахватных дождевальных машин кругового действия - 8000 штук, широкозахватных дождевальных машин фронтального действия - 3600 штук (типа «Кубань» и т.п.), мобильных дождевальных агрегатов, работающих от закрытой или открытой оросительной сети (типа ДДА-100ВХ и т.п.) - 2500 штук.
По показателям производительности энергоемкости, материалоемкости, трудозатрат, качеству полива однотипные отечественные научно-технические разработки и зарубежные серийные дождевальные машины существенно не различаются. Но существует проблема, заключающаяся в том, что серийно производимая отечественная техника по показателям эксплуатационной надежности и оснащенности техническими средствами управления отстает от современных серийных зарубежных образцов техники.
Для стабилизации и развития существующего парка техники орошения, необходимо создание техники нового поколения, способствующей достижению
экономически эффективного уровня производства с минимальными затратами ресурсов и энергии, отвечающих требованиям стандартов по качеству и обеспечивающих охрану окружающей среды.
Совершенствование существующей техники полива должно быть направлено на улучшение качества дождя, на снижение материалоемкости и энергоемкости, на повышение надежности и долговечности, улучшение условий труда и повышение его безопасности, на поиск новых компоновочных решений, уменьшение воздействия ходовых систем на почву и создание машин с повышенной шириной захвата.
3
На ближайшую перспективу дождевальные оросительные системы нового поколения должны содержать усовершенствованные широкозахватные дождевальные машины кругового или фронтального действия. При этом необходимо обеспечить увеличение скорости движения в два раза, что позволит осуществлять малоинтенсивное дождевание при норме полива порядка 50-100 м/га. Дождеобразующий пояс должен быть комбинированным, чтобы обеспечивать как обычный полив, так и мелкодисперсный (аэрозольный) для подачи ядохимикатов и растворов солей по блокировке поступления радионуклидов в растения на зараженных почвах.
По данным зарубежных ученых при создании дождевальных машин нового поколения затраты труда могут снизиться в 2-3 раза, энергозатраты на 30-50%, срок службы машин может возрасти с 12 до 18 лет.
То, что это так действительно, следует из анализа основных показателей отечественных дождевальных машин.
Так, производительность двухконсольного дождевального агрегата типа ДДА-100ВХ составляет 160-170 га за сезон, что в 2,5 раза больше, чем у «Фрегата», в 5 раз больше по сравнению с «Волжанкой» и в 4 раза больше по сравнению с «Днепром». Все эти машины могут работать с автономными энергоносителями и позволяют осуществлять забор воды как из закрытых,
т.е. трубопроводных, оросительных систем, так и открытых каналов. Важно отметить, что при питании дождевальной машины из закрытой сети уменьшается засорение полей семенами сорняков, поступающими с поливной водой каналов.
Далее приведем удельные показатели отечественных дождевальных машин по материалоемкости и энергоемкости.
1) По материалоемкости (т/га):
Фрегат - 0,60; Кубань - 0,66; Волжанка - 0,27; ДДА-100ВХ - 0,11.
2) По энергоемкости (кВт/га):
Фрегат - 0,98; Кубань - 0,68; Волжанка - 0,86; ДДА-100ВХ - 0,51.
Сопоставление технико-эксплуатационных показателей рассматриваемых дождевальных машин показывает, что наиболее перспективными из них являются двухконсольные дождевальные машины типа ДДА-100ВХ, ДКФ-1ПК и т.п.
Эти машины хорошо известны и являются прототипом предлагаемых машин нового поколения.
Вышеприведенный материал показывает, что предлагаемые двухконсольные дождевальные агрегаты отвечают тем требованиям, которые инженеры предъявляют к дождевальной технике нового поколения.
В отличие от известных двухконсольных дождевальных машин, у которых общая ширина захвата поливных консолей составляет 120 метров, общая ширина захвата поливных консолей предлагаемого двухконсольного дождевального агрегата может достигать 500-600 метров и более. Высота расположения водопроводящих трубопроводов над поверхностью земли при этом может быть равна 5 метров и более.
Выполнение центральной стойки 4 в виде пространственно жесткого пилона 14 (43 или 53), применяемого инженерами для строительства большепролетных
воздушных переходов трубопроводов через крупные реки и другие естественные препятствия, объединение обычных 7 и водопроводящих трубопроводов 8 горизонтальной фермы 6 жесткости боковой вантовой консоли 5 в конструктивно жесткую геометрически неизменяемую и неразрезную стержневую ферму 21, жестко скрепленную с пилоном 14, применение высокопрочных тросовых вант 15 для подвешивания и предварительного напряжения в вертикальной плоскости горизонтальной фермы 6 жесткости боковой вантовой консоли 5, применение пространственного предварительного напряжения боковой вантовой консоли 5 за счет натяжения ветровых вантовых поясов 50 или 56, применение вертикальной цилиндрической оболочки 34, погруженной в землю, или прицепа-тяжеловоза 58 высокой грузоподъемности, объединенного с горизонтальной плитой 62, снабженной дополнительными колесными парами 64, использование конструктивно жесткого редукторно-подшипникового механизма 12, снабженного автономным энергоносителем 13 и другие конструктивные приемы, охватываемые вышеприведенной формулой изобретения, позволяют в несколько раз повысить производительность работ по орошению полей и различных сельскохозяйственных угодий.
Повышение производительности поливных работ достигнуто благодаря тому, что предлагаемое решение позволило повысить прочность, жесткость и устойчивость конструкций дождевального агрегата 1 и тем самым увеличить длину боковых вантовых консолей 5. Увеличение же общей ширины захвата дождевальных консолей 5, позволило увеличить ширину орошаемого поля, располагаемого между трубопроводами и гидрантами закрытой оросительной сети и, тем самым, уменьшить протяженность водопроводов закрытой оросительной сети и число требуемых гидрантов 31. При этом открываются возможности поднять высоту расположения над землей дождевальных аппаратов 9, увеличить скорость кругового или фронтального движения агрегата 1, обеспечить динамическую устойчивость
конструкций агрегата, исключить разрушение водопроводящих трубопроводов 8 от действия инерционных сил в процессе торможения агрегата, повысить срок службы конструкций и снизить удельные показатели по материалоемкости и энергозатратам дождевального агрегата.
Кроме того, предлагаемые дождевальные машины нового поколения при орошении полей лишь в минимальной степени заминают сельскохозяйственные культуры и позволяют при этом поливать сравнительно высокие кусты и деревья садов и лесопитомников, а также луга и пастбища с сильно пересеченной местностью.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет повысить прочность, жесткость и устойчивость конструкций широкозахватного двухконсольного дождевального агрегата кругового или фронтального действия, что дает возможность, при улучшенных технико-эксплуатационных показателях дождевального агрегата, увеличить ширину захвата поливного устройства для осуществления высокоскоростного полива орошаемых полей с уклонами сильно пересеченной местности и с сельскохозяйственными культурами, включающими высокостебельные растения, кустарники и садовые деревья.
ОБОЗНАЧЕНИЯ:
1 - двухконсольный дождевальный агрегат;
2 - основание агрегата;
3 - поворотное устройство;
4 - центральная стойка;
5 - боковая вантовая консоль;
6 - горизонтальная ферма жесткости;
7 - трубопровод;
8 - водопроводящий трубопровод;
9 - дождевальный аппарат;
10 - стационарное основание агрегата;
11 - мобильное основание агрегата;
12 - редукторно-подшипниковый механизм;
13 - автономный энергоноситель;
14 - пилон;
15 - вантовые элементы;
16 - вершина пилона;
17 - один водопроводящий трубопровод;
18 - два водопроводящих трубопровода;
19 - поперечные распорки;
20 - раскосы;
21 - неразрезная стержневая ферма;
22 - водозаборное устройство;
23 - вертикальный трубопровод водозаборного устройства;
24 - верхний конец трубопровода водозаборного устройства;
25 - вертикальная ось поворотного устройства;
26 - шарнирно-осевая муфта;
27 - гидрораспределитель потока воды;
28 - нижний конец трубопровода водозаборного устройства;
29 - задвижка трубопровода водозаборного устройства;
30 - задвижка гидранта;
31 - гидрант закрытой оросительной сети;
32 - жесткий напорный трубопровод;
33 - гибкий напорный трубопровод;
34 - вертикальная цилиндрическая оболочка стационарного основания;
35 - круглая плита поворотного устройства;
36 - вертикальный цилиндр поворотного устройства;
37 - ведомая горизонтальная шестерня;
38 - ведущая вертикальная шестерня;
39 - верхняя часть цилиндрической оболочки;
40 - кольцевые вертикальные ребра жесткости;
41 - кольцевые горизонтальные ребра жесткости;
42 - стальные подшипниковые шары;
43 - вертикальный пилон;
44 - один вантовый висячий пояс;
45 - два вантовых висячих пояса;
46 - вантовый висячий пояс;
47 - дальний конец горизонтальной фермы жесткости;
48 - вантовые подвески;
49 - поперечная стержневая консоль;
50 - ветровой вантовый пояс, расположенный в наклонной плоскости;
51 - конец поперечной стержневой консоли вертикального пилона;
52 - вантовые стяжки, наклоненные к горизонту;
53 - стойки V-образного пилона, наклоненные к вертикали;
54 - вантовые висячие пояса, разведенные в плане;
55 - наклонные вантовые подвески;
56 - ветровой вантовый пояс, расположенный в вертикальной плоскости;
57 - вантовые стяжки, расположенные в вертикальной плоскости;
58 - прицеп на колесном ходу;
59 - платформа высокой грузоподъемности;
60 - жесткая сцепка;
61 - тягач на гусеничном ходу;
62 - верхняя горизонтальная плита;
63 - боковые консоли верхней горизонтальной плиты;
64 - дополнительные колесные пары;
65 - вертикальная цилиндрическая оболочка мобильного основания;
66 - нисходящие вантовые раскосы;
67 - тумба.