УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПЫЛЕНИЯ РАСТЕНИЙ
DEVICE FOR PLANT POLLINATION

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано в семеноводстве свеклы при выращивании семян гибридов для переноса пыльцы из рядков мужских соцветий на рядки растений материнской формы.
В настоящее время в семеноводстве сахарной свеклы используются гибриды. Особенностью их выращивания является то, что компоненты материнской и отцовской линий высаживают полосно в соотношении 4:1 или 3:1. Поскольку современные посадочные машины четырехрядные, то соотношение рядков 16:4 или 12:4.
Известен агрегат-опыливатель ОШУ-50А для нанесения активной среды - пыльцы методом бокового дутья с помощью вентилятора (Дунай Н.Ф., Рябцев Г.А, Слободюк П.И. Механизация защиты растений. - М.: Колос, 1979. - С.106). Однако использование воздушного потока этого агрегата по принципу бокового дутья не обеспечивает равномерного распределения пыльцы на соцветия соседних рядков.
Известно устройство для опыления растений (А.с. СССР №954063, А01Н 1/02, 1982. Бюл. №32), осуществляющее обработку цветков механическим и тепловым способами с использованием вентилятора, эластичных валиков с приводом от вала отбора мощности (В ОМ) трактора. Недостатком этого устройства является невозможность переноса пыльцы на соседние рядки растений.
Известно устройство для искусственного опыления растений (А.с. СССР №1429997, А01Н 1/02, 1988. Бюл. №38), содержащее раму с закрепленным на ней вентилятором, механическое приспособление раскрытия коробочек соцветий в виде эксцентрикового мотовила с эластичными планками, привод рабочих органов от ВОМ трактора. Недостатком этого устройства является невозможность переноса пыльцы с рядков мужских соцветий и равномерного ее распределения в рядках материнской формы.
В качестве прототипа принята машина для искусственного опыления растений (А.с. СССР №1022685, А01Н 1/02, 1983. Бюл. №22). Общими признаками заявляемого устройства и прототипа является наличие всасывающих и распылительных труб, размещенных на левой и правой частях рамы, соединенных гибкими шлангами с насосами, работающими от двигателя трактора. Устройство-прототип гибкими ворсистыми элементами, подвешенными в левой части рамы, стряхивает пыльцу с соцветий, которая распыляется и насосом вместе с воздухом засасывается в отверстия всасывающей трубы, проходит по гибкому шлангу через насос и направляется по гибкому шлангу к распылительной трубе в правую часть рамы агрегата. Аналогично, стряхнутая гибкими элементами пыльца под правой частью рамы перемещается в левую часть с помощью второго насоса.
Недостатками прототипа являются невозможность проникновения гибких ворсистых элементов в нижнюю часть растений, например семенников сахарной свеклы, и сложность забора пыльцы насосом через трубы с отверстиями на значительной высоте (~1,5 м). Кроме того, даже частично собранная пыльца с верхних частей семенников оседает и прилипает к внутренней поверхности всасывающей и нагнетательной труб, а наличие двух насосов, двух муфт сцепления и двух редукторов усложняет конструкцию и повышает материалоэнергоемкость. Основным недостатком указанного прототипа, осуществляющего перекрестное опыление растений (справа налево и слева направо), является невозможность его использования при дополнительном опылении семенников гибридов сахарной свеклы, компоненты которых (опылитель и материнская форма) располагаются чередующимися полосами, например четыре рядка опылителя и по восемь рядков слева и справа от них соцветий растений материнской формы.
Цель изобретения - расширение функциональных и технологических возможностей устройства путем усовершенствования конструкции, обеспечивающей повышение эффективности опыления и урожайности возделываемой культуры.
Указанная цель достигается тем, что в центральной части рамы установлен вентилятор с одним всасывающим патрубком, соединенным гибким рукавом с полусферической заборной камерой, размещенной на раме с возможностью колебаний и перемещающейся над рядками семенников опылителя, а на левой и правой частях рамы размещены распылительные камеры, соединенные посредством выходных патрубков-диффузоров, коленообразных воздуховодов и гибких рукавов с вентилятором и перемещающиеся над рядками семенников материнской формы, причем камеры шарнирно соединены между собой поводками.
С целью повышения эффективности сбора пыльцы с мужских соцветий, переноса и более полного ее проникновения в рядки семенников материнской формы перед заборной камерой вентилятора размещен механизм встряхивания всех обрабатываемых рядков растений с приводом от ВОМ трактора.
Для предотвращения оседания и прилипания пыльцы на внутреннюю поверхность заборной, распылительных камер и воздуховодов она покрыта эластичным материалом и с этой же целью все камеры и воздуховоды снабжены периферийными полостями в виде термосекций, соединенными газопроводами, содержащими гибкие шланги, с выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания (ДВС), на выходе из которого установлена заслонка с целью поддержания определенных температуры в термосекциях и влажности в камерах.
Новые конструктивные решения выполнения устройства для опыления растений позволяют решить поставленную технологическую и техническую задачу - усовершенствовать конструкцию, расширить следующие функциональные и технологические возможности агрегата:
- герметичность заборной и распределительных камер за счет фиксированного положения боковин, интенсивное встряхивание рядков семенников, например, кривошипно-шатунным механизмом и дополнительная подача воздуха от компрессора к соплам боковин заборной камеры обеспечивают более полный сбор, перенос пыльцы с рядков мужских соцветий и ее проникновение в соцветия рядков материнской формы;
- равномерное распределение и нанесение пыльцы в рядки семенников материнской формы через перегородки с отверстиями;
- усиление эффекта стряхивания пыльцы боковинами в заборной камере и ее проникновения в семенники в распылительных камерах;
- создание в камерах, воздуховодах и термосекциях микроклимата (влажность и температура), обеспечивающего свободное перемещение частиц пыльцы без их осаждения и прилипания к внутренней поверхности рабочих органов, представляющей собой эластичную пленку, снижающую до минимума коэффициент трения частиц при их движении.
Изобретение иллюстрировано чертежами, где изображены на фиг.1 - вид сверху на устройство для опыления растений с кинематической схемой привода рабочих органов; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - конфигурация боковин камер (вид сверху); на фиг.5 - общий вид боковины заборной камеры; на фиг.6 - сечение полости боковины заборной камеры с движением воздуха через сопло; на фиг.7 - секция распределения воздушно-пыльцевого потока; на фиг.8 - схема движения пыльцы опылителя через входное и выходные отверстия делителей.
Перечень обозначений на чертежах:
1 - вентилятор,
2 - заборная камера,
3 - всасывающий патрубок,
4, 7 - гибкие рукава,
5 - выходные патрубки-диффузоры,
6 - коленообразные воздуховоды,
8 - распылительные камеры,
9 - термосекции,
10 - газопроводы,
11 - фартуки,
12 - боковины заборной камеры,
13 - боковины распылительных камер,
14 - пружинный механизм,
15 - сопла полой боковины,
16 - воздухопроводы,
17 - компрессор,
18 - секции распределения пыльцы,
19 - перегородки с отверстиями,
20 - полые делители,
21 - поводки,
22 - водила,
23 - шатун,
24 - кривошип,
25 - двухручьевый ведомый шкив,
26 - карданные соединения,
27 - датчики температуры,
28 - термореле,
29 - датчики влажности,
30 - отверстия для выхлопных газов.
Устройство (фиг.1, 2) содержит приводимый от ВОМ трактора (не показан) вентилятор 1, соединенный с установленной по центру рамы заборной камерой 2 посредством всасывающего патрубка 3 и гибкого рукава 4, а двумя выходными патрубками-диффузорами 5 посредством горизонтально и диаметрально-противоположно размещенных с возможностью горизонтальных колебаний коленообразных воздуховодов 6 и гибких рукавов 7 - с распылительными камерами 8. Камеры 2 и 8 выполнены полусферическими (фиг.3) и содержат по периферии термосекции 9, параллельно соединенные посредством газопровода 10 с выходной частью коллектора двигателя внутреннего сгорания (ДВС) трактора (фиг.1); кроме того, камеры 2 и 8 снабжены фартуками 11 и боковинами 12 и 13 в форме двух разноименно сопряженных дуг с углом точек сопряжения по вертикали, выраженного тригонометрической функцией:  (фиг.6), где А - межцентровое расстояние по горизонтали; R и r - радиусы дуг (фиг.2, 4); боковины 12 и 13, выполненные с возможностью поворота на осях (фиг.2, 4, 5), соединены с корпусами камер 2 и 8 и прижимаются к ним посредством пружинных механизмов 14, причем боковины 12 заборной камеры 2 выполнены полыми и снабжены направленными вовнутрь и вверх под углом менее 90° к вертикали соплами 15 (фиг.5, 6) и соединены посредством содержащего гибкий шланг воздухопровода 16 с компрессором 17 (фиг.1, 5, 6).
Распылительные камеры 8, кроме термосекций 9, содержат секции равномерного распределения пыльцы 18 по ширине захвата агрегата, ограниченные горизонтальными перегородками с отверстиями 19 с увеличением их диаметров в противоположную от входа воздухопровода 16 сторону с учетом неразрывности воздушного потока через i-e (каждое следующее) отверстие, определяемой уравнением:
0
i
Sv/n = sv(x),
2
где S=πD/8 - площадь сечения полусферы камеры;
0
v - начальная скорость воздуха в камере в момент времени t=0 в точке с координатой х=0;
n - число отверстий;
i
2
s=πd/4 - площадь сечения i-го отверстия диаметром d;
v(x) - функция скорости воздуха в камере по координате v.
Перегородки 19 с отверстиями 19а также содержат отходящие книзу вертикальные клиновидные полые делители 20 (фиг.7) с верхним входным отверстием, направленным вниз, и с выходными в нижней части клина отверстиями, направленными вверх и в стороны (фиг.8).
Заборная камера 2 с обеих сторон шарнирно соединена с распылительными камерами 8 поводками 21, шарнирно соединенными с водилами 22 встряхивающего устройства, например кривошипно-шатунного механизма двустороннего действия (фиг.1), содержащего шатун 23, кривошип 24, ведомый двухручьевый шкив 25, соединенный с ведущим шкивом с приводом от ВОМ трактора посредством клиноременной передачи и карданных соединений 26. Термосекции 9 содержат датчики температуры 27, соединенные с установленными на выходе из коллектора термореле 28. Кроме того, камеры 2 и 8 снабжены датчиками влажности 29 (фиг.1), соединенными с установленными в кабине трактора психрометрами (не показано), а термосекции 9 камер 2 и 8 содержат отверстия для выхлопных газов 30 (фиг.2, 3).
Агрегат работает следующим образом. Включив в работу вентилятор 1 и встряхивающее устройство, например кривошипно-шатунный механизм, тракторист приводит в движение агрегат. За счет разрежения, создаваемого вентилятором 1 в заборной камере 2, и колебательных движений камеры 2 стряхнутая с растений пыльца увлекается воздушным потоком во всасывающий патрубок 3 и далее направляется через коленообразные воздуховоды 6 в секции распределения пыльцы 18 распылительных камер 8 (фиг.3, 7) и через отверстия перфорированной перегородки с отверстиями 19 и полых делителей 20 равномерно оседает на встряхиваемые поводками 21 кусты семенников материнской формы.
При определенном положении установленной перед коллектором двигателя трактора заслонки в термосекциях 9 устанавливают необходимую температуру и влажность в камерах 2, 8 и воздуховодах 6, фиксируемые термометром и психрометром в кабине тракториста, способствующие перемещению частиц пыльцы без прилипания на стенки внутренней поверхности камер 2, 8, рукавов 4, 7 и воздуховодов 6, покрытых изнутри эластичным материалом.
В зависимости от густоты стояния растений, их формы и параметров, атмосферной влажности и температуры и других факторов частоту и амплитуду колебаний камер 2, 8 можно регулировать перестановкой ведомого двухручьевого шкива 25 и изменением радиуса кривошипа 24.
Поступающий от компрессора 17 по воздухопроводам 16 в полости боковин заборной камеры 12 воздух, выходя из сопел 15 (фиг.5, 6), способствует дополнительному, более полному съему пыльцы опылителя с растений, направляя ее во всасывающий патрубок 3 вентилятора 1. Конфигурация боковин 12 и 13 камер 2 и 8 с овалом в передней части и двумя разноименно сопряженными дугами относительно движения агрегата позволяет полностью охватывать кусты растений, прижимая их с помощью пружинного механизма 14 к внутренней полости камер 2 и 8, также способствуя более эффективному сбору пыльцы опылителя и ее распределению в семенниках материнской формы.
Таким образом, предложенное устройство позволяет расширить как функциональные и технологические возможности оборудованных вентиляторами сельскохозяйственных машин, так и повысить эффективность возделывания семенников сахарной свеклы за счет более полного сбора пыльцы опылителя и равномерного ее распределения в рядках семенников материнской формы с увеличением их урожайности.