УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДПОЧВЕННОГО ОРОШЕНИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ВЛАГОЛЮБИВЫХ РАСТЕНИЙ
DEVICE FOR SUBSOIL IRRIGATION WHILE GROWING WATER-LOVING PLANTS

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для внутрипочвенного орошения при выращивании влаголюбивых растений в закрытом грунте.
Известна система капельного орошения, включающая источник водоснабжения, подводящую сеть, распределительную сеть и увлажнители с инъекторами, на входе в каждый инъектор установлено гидравлическое сопротивление, а под ним, в стенке инъектора, выполнено отверстие (Авторское свидетельство SU №545305, кл. A01G 25/02 от 09.03.1977).
Эта система выполнена из труб-увлажнителей, из которых по инъекторам, выведенным концами в почву, вода поступает непосредственно к корневой системе растений, но для регулирования водного режима требуется специальная оросительная система, и является сложной, а регулирование по длине увлажнителя происходит через вставки различной длины и выбирается из условия получения на входе во все инъекторы одинаковых напоров, а также включает гидравлические сопротивления, что усложняет систему и делает ее неудобной в эксплуатации, и невысокое качество работы, определяемой но величине водоподачи почвогрунтов и времени освобождения расчетного, например, увлажнения в почву по всей корневой системе растения.
Известен регулятор полива, содержащий механизм подачи воды, рабочую емкость и приспособление для слива воды, приспособление для слива воды выполнено в виде рычага с прикрепленным к нему сервомеханизмом, размещенным в верхней части рабочей емкости, и двух одноплечих рычагов – запорного с пробкой и управляющего с поплавком, которые смонтированы на оси и соединены с помощью гибких тяг с рычагом сервомеханизма, причем длина гибкой тяги, соединяющей запорный рычаг и рычаг сервомеханизма при закрытом пробкой выходным отверстием, меньше расстояния от запорного рычага до крайнего верхнего положения рычага сервомеханизма, а длина гибкой тяг, соединяющей управляющий рычаг и рычаг сервомеханизма, при закрытом пробкой выходном отверстии больше расстояния от управляющего рычага до крайнего нижнего положения рычага сервомеханизма, но меньше рычага до нейтрального положения рычага сервомеханизма.
Таким образом, более кратко регулятор полива может быть описан как установка для автоматического полива растений, включающая резервуар-дозатор со сливным отверстием, смонтированное на его стенке посредством кронштейна регулировочное устройство поплавкового типа, тягу, связанную с поплавком, двухуровневый фиксатор, запорную арматуру с вентилем для подачи воды, пробку для перекрытия отверстия и трубопроводы (Авторское свидетельство №1790349, кл. A01G 27/00 от 23.01.1993).
Недостатками известного технического решения являются его сложность, а регулировка происходит с помощью рычага, связанного по всему объему тягами, что мешает сборке, ремонту и обслуживанию установки, а значит, снижена надежность эксплуатации. Кроме того, не обеспечиваются комфортные условия роста растений, что мешает получить гарантированный урожай при подпочвенном орошении.
Наиболее близким из известных технических решений является выбранный в качестве прототипа способ создания водного режима почвы для выращивания влаголюбивых растений путем поддержания на требуемом уровне грунтовых вод, при этом грунтовые воды создают и поддерживают на требуемом уровне путем подачи в зону корневых систем растений с помощью трубопроводов с выпускными отверстиями, перекрытыми свободно надетыми на трубопровод цилиндрическими кожухами, при этом отверстия и, соответственно, кожухи располагают на трубопроводе с образованием водопроходов между кожухами, которые совмещают с расположением корневых систем растений (Авторское свидетельство SU №1489649, кл. A01G 25/00 от 30.06.1989).
Недостатком известного технического решения является низкая эксплуатационная надежность из-за большого подъема воды в корневую систему растений и сложности промывки увлажнителей с необходимостью в ручную снятия заглушки. Кроме того, существует опасность их усиленного заиления вследствие повышенной системы аэрации, в частности, в условиях безуклонного рельефа.
Задачей, на которую направлено данное изобретение, является повышение эксплуатационной надежности путем предотвращения проникновения воздуха в увлажнительный трубопровод, и обеспечения автономности работы устройства при максимальном потоке, и предотвращения заохрирования и заиления трубопровода.
Технический результат достигается тем, что устройство для подпочвенного орошения при выращивании влаголюбивых растений, включающее трубопровод с выпускными отверстиями, перекрытыми свободно надетыми на трубопровод цилиндрическими кожухами, при этом отверстия и, соответственно, кожухи расположены на трубопроводе с образованием водопроходов между кожухами, которые совмещены с расположением корневых систем растений, свободный конец трубопровода снабжен поворотным запорным эластичным клапаном из составных армированных секций, каждая из которых снабжена различными по весу, убывающему к нижней части клапана, горизонтальными ребрами жесткости и имеющем в своей нижней части жестко закрепленную ось, соединенную с поплавками, размещенными в поплавковой камере, сообщающейся с отводящей дреной калиброванным отверстием.
На фиг. 1 показано предлагаемое устройство для подпочвенного орошения с закрепленным клапаном; на фиг. 2 - вид клапана спереди.
Устройство включает трубопровод 1 с выпускными отверстиями 2, которые перекрываются свободно надетыми цилиндрическими кожухами 3. При этом отверстия 2 и кожух 3 располагают на трубопроводе 1 с образованием отдельных водопропускных участков 4 над корневой системой растений. На свободном конце трубопровода 1 установлена камера 5 с поворотным запорным из эластичного материала клапаном 6, который армирован с различными по весу горизонтальными ребрами жесткости 7 и прикреплен к горизонтальной оси к верхней части трубопровода 1. Нижняя часть клапана 6 имеет жесткую ось 8, снабженную двумя штоками 9 и 10, соединенными с поплавками 11 и 12, установленными в одной горизонтальной плоскости и снабженными упором 13, т.е. выше плоскости уровня воды в корневой системе растений. Поплавки 11 и 12 выполнены в виде тора. Камера 5 сообщается с дреной 14 калиброванным отверстием 15. Для контроля водного является камера 5 (при этом может быть размещен датчик влажности почвы - не показан, или решением оператора подачи воды).
Устройство для подпочвенного орошения работает следующим образом.
Решением оператора в трубопровод (например, открытием вентиля) подается вода, которая под напором поступает в трубопровод 1 с отверстиями 2, далее поступает сначала в кожух 3, а затем фильтруется в почву по всей корневой системы растения. Если подача через выпускные отверстия 2 более впитывающей способности почвы вокруг кожуха 3 и уровень начинает подниматься, то под воздействием давления воды благодаря эластичности клапана 6 открывается только нижняя часть его с наиболее легкими ребрами жесткости, под воздействием собственного веса и последующих более тяжелых армированных в виде ребер жесткости остается в первоначальном, т.е. закрытом положении, препятствуя проникновению воздуха в трубопровод 1. При этом камера 5 заполняется водой, поплавки 11 и 12 всплывают, а следовательно, степень подъема всего клапана 6 увеличивается моментально, так как начинает повышаться уровень заполнения камеры 5 до положения упора 13 поплавками 11 и 12 и выход воды из трубопровода 1 увеличивается. Выпуск воды из трубопровода 1 получает ускорение и достигается понижение уровня в почве по всей корневой системе растений. Вода из трубопровода 1 под напором от скопившейся в почве по всей корневой системе растений устремляется обратно через кожух 3 и отверстия 2 посредством трубопровода 1 в камеру 5, позволяет осуществить промывку от отложений в период интенсивной работы полости увлажнителя, определяемой по величине водоотдачи почвогрунтов и времени освобождения расчетного, например, заполнения вокруг корневой системы растения, слоя данного устройства подпочвенного орошения. При полном опорожнении почвы через трубопровод 1 вода из камеры 5 через калиброванное отверстие 15, расположенное в ее нижней части, постепенно вытекает в полость дрены 14. При этом поплавки 11 и 12 постепенно опускаются, в результате чего поплавки воздействуют на штоки 9 и 10, соответственно, усилие на ось 8 клапана 6, закрывая его, и тем самым повышается заполнение вновь водой трубопровода 1, выравнивая увлажнение почвы в зоне охвата корневой системы трубопроводом 1.
Наряду с возможностью одновременной подачи во всю зону охвата увлажнителем трубопровода 1 питательных веществ (газа, теплой воды и т.д.) надежно обеспечивается эксплуатация камеры 5 с запорным клапаном 6.
Гидравлическая связь увлажнителя трубопровода и поплавковой камеры с калиброванным отверстием позволила установить влияние статического давления воды на открытие клапана в автономном режиме работы устройства, чтобы устранить ручное открытие клапана по сравнению с известным устройством.
Успешное функционирование устройства обеспечивает правильный выбор и распределение веса армированием ребер жесткости клапана. Вес и расположение отдельных ребер жесткости с креплением в нижней части клапана оси подбираются в зависимости от диаметра увлажнительного трубопровода, предлагаемого статического давления над ним, скорости течения предлагаемого обратного тока воды из почвы по всей корневой системе растений и объема стока, а также это связано и с атмосферными осадками, проходящими через толщу почвы, и должны увеличиваться от нижней части клапана к верхней. Достигается в основном связи веса отдельных ребер жесткости и некоторым изменением расстояния между ними и поплавковым приводом в камере с калиброванным отверстием. Ребра жесткости могут быть выполнены из легкого материала, изготовленного, например, из полиэтиленовых трубок различного диаметра, полости которых могут использоваться для регулировки веса (возможно, их полости применения для различных по весу заполнителя), а также связи с поплавковым приводом.
Применение изобретения снижает интенсивность отложения различных химических соединений и наносов в увлажнительной трубе, и, применять ограниченной длины его можно в условиях безуклонного рельефа, не опасаясь усиленного заиления вследствие быстрого сброса воды из трубопровода в автономном режиме по сравнению с известным решением. Устройство позволяет автоматизировать процесс подпочвенного орошения корневой системы растений через определенное заданное время, благодаря простоте конструкция надежна, позволяет производить подачу воды через трубопровод с отверстиями, перекрытыми свободно кожухами вокруг увлажнителя полив многократно, без участия открытия в ручную клапана на сброс воды в камеру с калиброванным отверстием и далее в дрену. Таким образом, описанное устройство подпочвенного орошения обеспечивает комфортные условия роста растения и восстановления этого уровня.