Орудие для окучивания и формирования борозд и гряд
TOOL FOR HILLING AND FORMING FURROWS AND RIDGES

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, предназначенной для рыхления с помощью механизированных устройств с фрезой, приводимой в действие бензиновым или электрическим приводом. Изобретение может быть использовано для окучивания картофеля, формирования приподнятых гряд или глубоких борозд.
Известны механизированные устройства, например насадка-культиватор MTD GC 720 для триммера (http://mtd-zapchasti.ru/productid7398.html), описанная в патенте US 5048616. Этот культиватор рыхлит почву, но не эффективен для окучивания или формирования гряд потому, что не выполняет перемещение почвы, оставляя взрыхленную почву на той же поверхности. «Культиватор Землякова переносной с механизированным приводом», описанный в патенте RU 2460262, имеет такой же недостаток: не перемещает почву для образования борозд или гребней.
Известно ротационное почвообрабатывающее «Орудие для поверхностной обработки почвы» RU 2564873, в котором ножи размещены на диске фрезы под углом 4 5 градусов. Они не перемещают почву вдоль оси вращения фрезы. Впрочем, значительное перемещение почвы на всю довольно большую ширину орудия рассматривалось бы как недостаток в его работе. Перемещение земли не происходит потому, что фрезы вращаются пассивно, то есть имеют практически нулевую горизонтальную скорость лопастей фрезы, соприкасающихся с почвой.
Известен «Рабочий орган окучника» патент RU 2200373. Для перемещения этого пассивного орудия требуются значительные усилия тяги вдоль борозды, что заставляет увеличивать вес тяглового механизма, расходуя мощность двигателя очень не эффективно. Все устройство в целом получается тяжелым и не мобильным: требует много места для разворота в конце борозды. Такие же недостатки имеют «Малогабаритный агрегат окучник» в патенте RU 2320107 и «Способ и система для формирования борозд в почве» RU 2449524, в котором микропроцессорная система позиционирует не активную фрезу, а некую разновидность сохи.
«Устройство для окучивания» в патенте RU 2226755 сокращает по сравнению с клиновыми окучниками встречное сопротивление за счет пассивного вращения окучивающих дисков. Недостаток такого устройства в том, что оно вместе с тягловым механизмом должно быть тяжелым, чтобы достаточно сильно прижималось к почве и в результате получается не мобильным и энергоемким. Такие же проблемы имеет «Устройство для обработки междурядий и формирования клубненесущего слоя при возделывании картофеля» RU 2356198, в котором написано, что «задача решается (формируется гряда) путем перемещения двух гребней, образованных при посадке, навстречу друг другу с помощью предлагаемого формирователя, представляющего собой два цилиндра, вращающихся под воздействием почвы при движении агрегата». Недостатки такого устройства в том, что фрезы вращаются пассивно, устройство имеет большой вес, имея 2 фрезы диаметром 40 см, установленных на расстоянии 140 см. Еще более энергоемким и тяжелым является «Комбинированный гребнеобразователь» RU 2427120, имеющий 4 орудия, последовательно расположенных на раме. Это орудие формирует гряды без растений, но не может использоваться для окучивания подросших растений.
Известно «Орудие для окучивания растений» RU 2350058, которое взрыхляет почву активно вращающимися фрезами, но по-прежнему перемещение почвы выполняют «загортачи» (лемеха), для чего требуется мощная тяга вдоль борозды. Аналогично работает «Почвообрабатывающее орудие» в патенте RU 2062003. Электроприводная фреза рыхлит почву, а клиновидная пластина и дополнительный лемех перемещают почву для формирования гряды или борозды. Использование лемеха заставляет увеличивать мощность приводного двигателя и вес орудия (для увеличения его сцепления с почвой).
Орудие по патентному документу US 7644779 состоит из фрезы, приводимой во вращательное движение приводом (15), расположенной на валу, ось вращения которого находится под углом (фиг. 4, 5) к направлению гряды. Штыри (56) фрезы образуют винтовую поверхность. Распределение штырей по винтовой поверхности имеет целью сглаживание нагрузки на привод фрезы, но не для перемещения почвы вдоль оси фрезы. Это подтверждается тем, что одна и та же винтовая поверхность используется и на фиг. 4 с поворотом фрезы вправо для перемещения почвы вправо, и на фиг. 5 - с поворотом влево для перемещения почвы влево. Круглая, а не лопастная поверхность штырей также не способствует перемещению почвы вдоль оси фрезы. В патентном документе US 7644779 не говорится о перемещении почвы вдоль оси фрезы.
В качестве наиболее близкого аналога предлагаемого изобретения правомерно принять орудие для рытья канав, описанное в патентном документе JP S46-20250. Правая полуось 16 орудия снабжена шнеком 17, а левая полуось 14 снабжена обычными прямыми культиваторными лопастями 15, за которыми установлен лемех 21 с отвалом вправо. Наличие лемеха заставляет применять тягловое усилие непосильное человеку, поэтому продвижение вперед выполняется ведущими колесами 5, и вес орудия должен быть достаточно большим для предотвращения буксования. Использование лемеха снижает мобильность орудия, увеличивает его вес, стоимость, мощность. Следует подчеркнуть, что лемех является неотъемлемой частью орудия, описанного в патентном документе JP S46-20250, а ось вращения фрезы перпендикулярна направлению движения. Также важно отметить проблему управления при работе с односторонним или двусторонним лемехом, распложенным позади ведущих колес. Если лемех начинает наезжать на куст справа, то надо повернуть весь агрегат влево, а для этого надо лемех подвинуть вправо относительно колес, повреждая куст.
В предлагаемом изобретении технический результат, заключающийся в более эффективном перемещении большего объема почвы и снижении нагрузки на оператора, который вручную продвигает орудие вдоль оси борозды, достигается за счет лопастей фрезы, образующих винтовую поверхность. Лопасти начинающие захватывать почву - разрезные для того, чтобы взрыхлить почву и уничтожить сорняки. Одновременно эти лопасти имеют винтовой наклон для перемещения почвы вдоль оси фрезы. А лопасти, завершающие перемещение почвы - это сплошная винтовая поверхность (шнек) потому, что в эту часть фрезы поступает больший объем почвы и эта почва уже рыхлая. Кроме того, эта часть фрезы ближе к листьям и стеблям растения и должна быть гладкой, чтобы не повреждать растение. Если осуществляется перемещение почвы фрезой влево вдоль оси фрезы, то это создает обратную реакцию на фрезу, направленную вправо. Сила реакции, разлагаясь на силу вдоль штанги привода фрезы и силу, направленную вдоль гряды, облегчает усилия оператора по перемещению фрезы вдоль гряды.
Следует отметить, что в первом варианте фрезы радиус сплошной винтовой поверхности постепенно уменьшался, как в патенте JP 2002000005. Но наблюдение за характером перемещения большого объема почвы заставило сделать сплошную часть фрезы без уменьшения радиуса. Опыт подтвердил правильность варианта без уменьшения радиуса фрезы.
Предлагаемое орудие наиболее удобно в применении с приводом бензокосы или электрокосы (триммера) с разъемной штангой, т.к. при этом достигается максимальная мобильность и гибкость использования в стесненных условиях теплицы или огородного участка. Это орудие может также использоваться с мотокультиватором и как навесное орудие, получающее вращательное движение от двигателя трактора, позволяя снизить вес и мощность приводного оборудования. Как показывает многолетний опыт, наиболее удобным является такой способ использования орудия, при котором фрезы, расположенные слева и справа от редуктора культиватора MTD GC 720, перемещают почву в одном направлении, как показано на фиг. 1. При работе окучивается каждая сторона гряды отдельно. При этом ось вращения вала орудия находится под углом к направлению гряды - ряда растений. Как в любом другом ручном инструменте, оператор подбирает скорость продвижения и угол в процессе выполнения работы. Угол зависит от необходимого количества нагребаемой почвы - высоты гряды, плотности и влажности почвы и от других факторов. По опыту использования (одна из реализаций) угол 60-70 градусов к направлению ряда растений способствует более производительному формированию гряды.
Первые разрезные лопасти рыхлят почву, уничтожая сорняки, начинают ее перемещение. Последние лопасти имеют сплошную поверхность и только перемещают взрыхленную почву.
Оператору при обработке удобнее находиться в соседнем междурядье. Это полезно и потому, что оператор не утаптывает уже взрыхленную почву при правильной последовательности обхода гряд. Одностороннее окучивание позволяет более аккуратно обходить кусты картофеля, что важно при окучивании уже больших кустов при повторном окучивании. Окучивание каждой стороны позволяет без побочных эффектов выполнять захват отдельных крупных сорняков, которые оказались очень близко к картофельному кусту.
Предлагаемое орудие применимо не только для окучивания картофеля, но и для формирования приподнятых широких овощных гряд. При этом полезно удлинить штангу крепления культиватора, чтобы не утаптывать гряду и выдерживать оптимальный угол.