СИСТЕМА ПОДПОЧВЕННОГО ОРОШЕНИЯ
SYSTEM OF UNDERIRRIGATION

Изобретение относится к орошаемому земледелию и может быть использовано при утилизации животноводческих стоков с помощью подпочвенных кротовин, а также может быть использовано при промывке от заиления водопропускных отверстий по всей длине трубопровода.
Известен способ защиты поливного трубопровода от заиления при внесении жидких удобрений на оросительной системе, включающий проведение промывок закрытого поливного трубопровода путем подачи в трубопровод воды под напором через отверстия по его длине. По команде реле времени по воздуховоду подают сжатый воздух из источника в промывные патрубки, которые выполнены в виде двух металлических стволов, выход одного из которых соединен с секциями перегородкой, выполненной в виде упругой перфорированной ленты, причем каждая секция закреплена в трубопроводе с образованием замкнутой камеры для подачи воздуха, которая подключена к источнику сжатого воздуха через донное отверстие, перекрываемое эластичным клапаном, выполненным в виде лепестка, при этом камера снабжена внутренним гибким защитным покрытием, имеющим микропоры, и камеры чередуются со свободными участками трубопровода, которые снабжены гидрантами-стояками для подачи стоков к дождевальным машинам (патент RU №2542246, В02В 9/02, A01G 25/02 от 20.02.2015).
Недостатком описанного способа поливного трубопровода от заиления при внесении жидких удобрений является создание сложной конструкции системы распределения животноводческих стоков. Отсутствие возможности регулирования расхода воды через водовыпускные отверстия, расположенные секционно, в зависимости от напора приводит к недостаточной эксплуатационной надежности и неравномерности поступления воды в поливной трубопровод.
Наиболее близким аналогом к заявленному объекту по совокупности общих признаков является система подпочвенного орошения, включающая кротовины для подачи в них животноводческих стоков, в кротовинах размещены гибкие перфорированные шланги для подачи в них оросительной воды (авторское свидетельство SU №1069717, A01G 25/06 от 30.01.1984).
Однако недостатком известной системы являются быстрое заиление водовыпускных отверстий при отсутствии воды внутри шланга, что вызывает низкую надежность конструкции. Кроме того, к недостаткам известной системы можно отнести сложность эксплуатации самого гибкого шланга, расположенного внутри кротовин, так как животноводческие стоки обладают большой вязкостью в движении, обволакивают шланг, масса их достаточно тяжелая, которая давит на гибкие стенки трубопровода-шланга, он начинает во многих местах прогибаться, что влечет за собой и его сжатие стенок с отверстиями по его периметру. В этом случае расходы чистой воды резко уменьшаются, что ведет к отсутствию возможности заданного регулирования расхода в зависимости от напора и низкая эксплуатационная надежность, а сам шланг покрывается «коркой» от налипания на него ила от животноводческих стоков, т.е. их масса имеет большую вязкость на налипание к стенкам шланга. Состав таких стоков зависит в целом от его концентрации по плотности насыщения илом и другими включениями. Таким образом, нестабильность расхода воды не сможет очистить перфорацию от прилипших органических включений в диапазоне рабочих изменений статического напора в шланге (трубопровода), т.е. наблюдается отсутствие закономерности при уменьшении поперечной площади отверстий по всей длине шланга, размещенного в кротовинах. Все это снижает эффективность его работы. Таким образом, необходимо учитывать характеристику напорного шланга-трубопровода для подачи воды в кротовины, наполняемые под напором животноводческие стоки.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение эксплуатационной надежности и обеспечение возможности регулирования расхода в зависимости от напора в устройстве для подачи воды и повышения эффективности работы водовыпускных отверстий от заиления.
Технический результат - повышение урожайности сельскохозяйственных культур, комплексная механизация укладки трубопровода из полиэтиленового материала при эксплуатации, упрощение эксплуатации системы.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе подпочвенного орошения, включающей кротовины для подачи в них животноводческих стоков, устройство трубопровода с водовыпускными отверстиями для подачи воды, устройство трубопровода с водовыпускными отверстиями выполняют из полиэтиленового материала и в верхней своей части водовыпускные отверстия снабжают коническими запорными клапанами, нижние концы которых соединяют с направляющими иглами по всей длине и фиксируют концы их с упругоэластичными элементами в виде ряда отдельных блюдцеобразных участков лент, которые соединяют между собой в местах крепления в верхней части стенки трубопровода, имеющих выпуклость в сторону дна трубопровода.
Кроме того, зафиксированные концы направляющих игл выполняют в виде винт-гайка, которые закрепляют с упругоэластичными элементами и располагают в средних точках блюдцеобразных участков лент.
За счет того, что над отверстиями высоконапорного трубопровода из полиэтиленового материала выполнен конический клапан-регулятор с направляющей иглой, один конец которой фиксируют с упругоэластичным элементом, размещенным внутри трубопровода, и упругоэластичный элемент расположен по длине трубопровода в виде ряда отдельных блюдцеобразных участков лент, которые соединяют между собой в местах крепления в верхней части стенки трубопровода, т.е. перед водовыпускными отверстиями, а конец иглы выполняют в виде винт-гайка, достигается указанный выше технический результат.
Работа конического клапана-регулятора выполняется автоматически в зависимости от подачи воды под напором в трубопровод из полиэтиленового материала, что обеспечивает системе подпочвенного орошения высокую эксплуатационную надежность и очищает водовыпускные отверстия от засорения илом и другими влечениями, находящимися в животноводческих стоках, в подпочвенных кротовинах.
Совокупность существенных признаков достаточна, и каждый из них необходим для достижения указанного выше технического результата.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 схематично изображена кротовина, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение трубопровода.
Система подпочвенного орошения включает высоконапорный трубопровод 1 из полиэтиленового материала с водовыпускными отверстиями 2, уложенного на дно кротовины 3. Укладывают трубы 1 таким образом, чтобы водовыпускные отверстия 2 были размещены в верхней части стенки трубопровода 1. Над водовыпускным отверстием 2 снаружи трубопровода 1 размещают конический запорный клапан 4 и соединяют с направляющей иглой 5, последнюю фиксируют с помощью винт-гайки 6 к упругоэластичному элементу в виде ленты 7. Таким образом, упругоэластичные ленты 7 выполнены в виде ряда отдельных блюдцеобразных участков лент 7 по длине трубопровода 1 с водовыпускными отверстиями 2, при этом концы лент 7 закрепляют между собой в местах крепления в верхней части стенки трубопровода 1. Кроме того, направляющую иглу 5 располагают в средней точке блюдцеобразного участка ленты 7.
При сжатии со стороны выпуклой части упругоэластичной ленты 7, через направляющие и регулируемые иглы 5, настраивают конические запорные клапаны 4, которые затем в процессе работы системы меняют сквозное проходное сечение отверстия 2 (живое сечение) в верхней части стенки трубопровода 1. Конические запорные клапаны 4 также изготавливают из полиэтиленового материала, что облегчает их вес и исключает покрытие налета ржавчины и других явлений, а это обеспечивает возможность их работы надежно при использовании животноводческих стоков в кротовинах 3. Следует отметить то, что укладка такого трубопровода 1 в кротовину 3 не требует строгого соблюдения уклона кротовины и ее неровности к поверхности дна, так как трубы из полиэтиленового материала могут копировать все неровности устройства дна кротовины, при этом водовыпускные отверстия не сжимаются по длине трубопровода. Водовыпускное отверстие 2 выполнено в стенке трубопровода в форме усеченного конуса с конусной поверхностью 9…13°, что предотвращает засорение при работе. Возможность регулирования заданного режима расхода через водовыпускное отверстие 2 обеспечивается длиной иглы 5 клапана 4, конец иглы которой зафиксирован винт-гайкой 6 в средней точке блюдцеобразного участка ленты 7, а также зависит от опорной поверхности иглы, соединенной с лентой 7 до оси водовыпускного отверстия 2.
Система подпочвенного орошения работает следующим образом.
Животноводческие стоки под напором, не превышающим глубину укладки кротовин, подают в кротовины 3. При движении стоков на конические запорные клапаны 4 с направляющими иглами 5 сверху действуют гидростатическое давление и гидростатический напор (при отсутствии воды в трубопроводе 1), а иглы 5 действуют на упругие эластичные участки лент 7 с выпуклостью вниз, в сторону дна (стенки) трубопровода 1, при этом сама лента 7 уже имеет жесткость с выпуклостью, которая опускается вовнутрь трубопровода, проходное сечение водовыпускного отверстие закрывается.
При подаче и движении высоконапорного потока в трубопроводе 1 под напором вода, проходя по длине его, действует на упругоэластичные участки лент 7 с закрепленными направляющими иглами 5 и с учетом статического напора преодолевает давление стоков со стороны кротовины 3, через иглы 5 конические запорные клапаны 4 поднимаются вверх над водовыпускными отверстиями 2, в результате этого коническая запорная часть отверстия 2 увеличивает проходное сечение водовыпускного отверстия 2 в стенке трубопровода 1. При уменьшении давления внутри трубопровода 1 за счет упругости (жесткости) выпуклой части ленты 7 и давления от стока опускается конический запорный клапан 4, при этом проходное сечение через водовыпускное отверстие уменьшается, а расход через отверстия по всей длине трубопровода будет стабилизироваться. В этом случае расход через водовыпускные отверстия определяется только действующим напором и заранее настройкой направляющей иглы за счет винт-гайки.
Следует учитывать, что при движении воды по трубопроводу возникают потери по длине, связанные с трением жидкости о стенки трубопровода, и местные потери от упругоэластичной ленты, связанные с изменением скорости по величине или направлению. Полные потери определяются по известным формулам гидравлики. Таким образом, с увеличением длины трубопровода и количества участков с упругоэластичными лептами потери будут возрастать, а напор уменьшаться. С уменьшением напора будет уменьшаться и расход через водовыпускные отверстия, если не обеспечить заранее регулирование (настройку) расхода с помощью направляющих регулировочных игл, имеющих на конце винт-гайку, и закрепленных в средней точке блюдцеобразных участков лепт, т.е. в местах выпуклости упругой ленты, расположенной внутри трубопровода. Отсюда видно, что вначале трубопровода напор имеет большую величину и упругоэластичный элемент в виде ленты под его воздействием начнет выгибаться вверх и давит на направляющую иглу, а конический полиэтиленовый клапан будет открывать водовыпускное отверстие, что приведет к определенному пропуску расхода через него. В результате настройки направляющей иглы через винт-гайку, закрепленных на ленте, возможно на каждом отдельном участке трубопровода с водовыпускными отверстиями отрегулировать размещение конического клапана по высоте над отверстием в стенке трубопровода, а это в свою очередь позволяет уменьшать или увеличивать живое сечение водовыпускного отверстия в зависимости от созданного заданного напора воды. Размеры блюдцеобразных участков обусловлены расстояниями между водовыпускными отверстиями и их поперечным сечением по длине трубопровода. При этом вода, под напором выходя из водовыпускных отверстий, разрушает сложившийся осадок ила, перемешивает и распределяет стоки по длине кротовин (концентрация их разбавляется до расчетной), что способствует впитывающей способности через поры почвы. При этом напор через водовыпускные отверстия гасится формой применения конического запорного клапана (форма самих клапанов может быть различна). Сами клапаны очищаются, а осевший ил переводится во взвешенное состояние и смывается в кротовину.
При отключении подачи воды под напором также постепенно снижается давление. В результате в основном под действием упругих свойств упругоэластичных элементов в виде отдельных участков лент и веса клапана с направляющей иглой, на который сверху также действует и давление стока, клапан возвращается в исходное положение и водовыпускные отверстия закрываются, а лента принимает свою первоначальную геометрическую форму, т.е. выпуклостью вниз в сторону дна трубопровода.
В целом это приводит к очистке отверстия при открытии клапана, а также защите его от заиления разжиженным стоком.
Эффективность применения разработанной системы обеспечит равномерный расход через водовыпускные отверстия по всей длине трубопровода, уложенного на дно кротовины, что позволит производить равномерное разбавление животноводческих стоков водой по всей длине кротовины, соответственно, не превышающий суммарный расход стоков, которые проникают в поры почвы, и повысить урожайность сельскохозяйственных культур, а также обеспечить благоприятную эколого-мелиоративную обстановку орошаемого земледелия. Кроме того, применение запорного элемента в виде конического запорного клапана с направляющей иглой, изготовленного из полиэтиленового материала, облегчает его вес, обуславливают невысокую стоимость системы в целом, а также простоту его монтажа при установке клапана над отверстием в форме усеченного конуса в стенке трубопровода, что предотвращает его засорение в работе. Такая возможность не обеспечивается в системе ни одним известным техническим решением.