ДОЖДЕВАЛЬНАЯ МАШИНА (ВАРИАНТЫ)
IRRIGATION MACHINE (VERSIONS)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к искусственному орошению полей, и может использоваться в конструкции дождевальной машины, преимущественно многоопорной, кругового или фронтального действия.
Из литературы [1, 2] известна дождевальная машина кругового действия «Фрегат», содержащая неподвижный напорный трубопровод с поворотным коленом, расположенные на неподвижной жесткой раме ([1], стр. 11, п. 4.2; [2], стр. 6, рис. 5), и связанный с поворотным коленом водопроводящий трубопровод ([1], стр. 11-12, п. 4.3; [2], стр. 8, рис. 6) с разбрызгивателями, установленный на опорных тележках с гидроприводом (гидравлическим поршневым двигателем) колес ([1], стр. 12-15, п. 4.4; [2], стр. 11, рис. 7). Кроме того, на опорных тележках установлены тросовые опоры, с которыми соединена система тросов, удерживающих водопроводящий трубопровод в линейном положении ([1], стр. 15; [2], стр. 25, рис. 13). Система тросов состоит из системы вертикальной тросовой подвески для поддержания водопроводящего трубопровода и тележек в вертикальной плоскости и системы горизонтальных тросовых растяжек на поперечинах для увеличения жесткости водопроводящего трубопровода в горизонтальной плоскости ([1], стр. 16-17, п. 4.5; [2], стр. 28-29, рис. 16а, стр. 32-33, рис. 16б).
Вода для полива подается под давлением через напорный трубопровод и поворотное колено в водопроводящий трубопровод и поступает на разбрызгиватели. Кроме того, вода из водопроводящего трубопровода поступает в гидропривод колес опорных тележек для осуществления их перемещения по поливаемой территории. Во время перемещения дождевальной машины система тросов удерживает водопроводящий трубопровод в линейном положении.
В описанной конструкции дождевальной машины все силовые конструктивные элементы - неподвижная рама, рамы опорных тележек, тросовые опоры, тросы - изготовлены из стали различного профиля, их составные части соединены между собой сваркой или болтовым соединением. Секции водопроводящего трубопровода также выполнены из тонкостенных стальных труб, оцинкованных для повышения коррозионной стойкости.
Существенным недостатком дождевальных машин подобного типа является их значительный вес, приводящий к образованию колеи от колес опорных тележек при перемещении машины по рыхлой почве или к пробуксовке отдельных колес, приводящей к изгибу водопроводящего трубопровода и к аварийной остановке машины. В то же время, использование тонкостенных оцинкованных стальных труб способствует снижению веса дождевальных машин, но приводит к их значительному удорожанию.
Из ряда патентных документов, например из заявки РСТ № WO 2007/071264 (публ. 28.06.2007 г.), из заявки КНР №103782875 (публ. 14.05.2014 г.), известны дождевальные машины кругового или фронтального действия с пластиковым водопроводящим трубопроводом. Подобные трубопроводы не подвержены коррозии, однако требуют дополнительной поддержки, поскольку их линейные размеры в сильной степени зависят от температуры окружающей среды.
Известен патент США на изобретение №6109535 (публ. 29.08.2000 г.), в котором пластиковый водопроводящий трубопровод дождевальной машины установлен в виде вкладыша в стальной трубопровод, который полностью изолирован от поливной воды, проходящей по пластиковому трубопроводу. Таким образом, водопроводящий трубопровод не подвержен коррозии, но масса дождевальной машины только увеличилась из-за использования стального трубопровода в качестве оболочки.
Из патента Российской Федерации на изобретение №2535158 (публ. 10.12.2014 г.) известна дождевальная машина, в которой водопроводящий трубопровод выполнен из полиэтиленовых труб.
Полиэтиленовые трубы укладываются на пролеты тележек, выполненные в виде напряженных объемных ферм мостового типа треугольного сечения, которые своими концами шарнирно крепятся к самоходным тележкам. Раскосы ферм, образующие стороны треугольника, крепятся к продольному уголку на вершине фермы таким образом, что их концы находятся выше этого уголка, образуя козлы, в которые укладываются и крепятся полиэтиленовые трубы, соединяющиеся своими фланцами с короткими трубами на самоходных тележках. Такая конструкция пролетов водопроводящего трубопровода позволяет монтировать на тележки машины сначала фермы, а затем укладывать трубопровод на эти фермы.
В рассмотренной конструкции дождевальной машины отсутствует жесткий каркас полиэтиленового трубопровода, поэтому возможно провисание трубопровода в зонах его свободного расположения в результате температурного расширения, а также ослабление герметичного крепления фланцев полиэтиленовых труб к фланцам коротких труб на тележках.
Наиболее близким решением, взятым за прототип, является дождевальная машина, описанная в патенте Российской Федерации на изобретение №2497348 (публ. 10.11.2013 г.).
Дождевальная машина состоит из неподвижной опоры, самоходных опорных тележек с гидроцилиндрами и пролетов водопроводящего трубопровода из сваренных между собой полимерных труб с дождевальными аппаратами. Полимерные трубы смонтированы в жестком каркасе, состоящем из уголков, скрепленных между собой пластинами, кронштейнами и поперечинами. Концы каркаса крепятся к рамам опорных тележек фланцами. На полимерных трубах приварены полиэтиленовые муфты для монтажа дождевальных аппаратов, сливных клапанов и рукавов гидроцилиндров. К кронштейнам монтируются вертикальные поддерживающие тросы, к поперечинам - поддерживающие горизонтальные тросы.
Поскольку полимерные трубы сварены между собой, то проблема ослабления герметичности стыков труб отсутствует, также отсутствует проблема коррозии полимерного трубопровода. В то же время, при работе дождевальных аппаратов во влажной среде находятся составные части каркаса, поддерживающие тросы и составные части опорных тележек, что способствует их коррозии. Кроме того, из-за необходимости создания жесткого каркаса для полимерного или полиэтиленового трубопровода масса дождевальной машины увеличена.
Задачей изобретения является снижение массы дождевальной машины при одновременном увеличении коррозионной стойкости ее составных частей.
Указанная задача в дождевальной машине, содержащей подвижный водопроводящий трубопровод с подключенными к нему разбрызгивателями, решается тем, что по меньшей мере часть трубопровода выполнена из базальтопласта.
Водопроводящий трубопровод может быть установлен на самоходном автономном транспортном средстве.
В другом варианте водопроводящий трубопровод может быть установлен на колесах с возможностью перемещения при внешнем воздействии.
Указанная задача в другом варианте дождевальной машины, содержащей водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями, установленный на опорных тележках с колесами, решается тем, что секции трубопровода выполнены из базальтопласта.
Водопроводящий трубопровод, как правило, через поворотное колено подключен к неподвижному напорному трубопроводу, расположенному на неподвижной жесткой раме.
При этом поворотное колено, и/или неподвижный напорный трубопровод, и/или неподвижная жесткая рама выполнены преимущественно из базальтопласта.
Каждая из опорных тележек выполнена предпочтительно самоходной и снабжена приводным двигателем, связанным по меньшей мере с одним колесом тележки.
Приводной двигатель может быть выполнен электрическим.
В другом варианте приводной двигатель может быть выполнен гидравлическим поршневым.
Указанная задача в другом варианте дождевальной машины, содержащей водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями, установленный на опорных тележках с колесами и снабженный системой поддержки в виде ферм, решается тем, что секции трубопровода и по меньшей мере часть составных элементов ферм выполнены из базальтопласта.
Система поддержки одного пролета водопроводящего трубопровода между тележками образована, как правило, простирающимися между тележками по меньшей мере двумя связующими стержнями, на которых закреплены две вершины опорных треугольных рам, на третьей вершине которых, обращенной вверх, установлен водопроводящий трубопровод.
Указанная задача в другом варианте дождевальной машины, содержащей водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями, установленный на опорных тележках с колесами и снабженный системой тросовой поддержки, включающей тросовые опоры на опорных тележках и поперечины на трубопроводе, решается тем, что секции трубопровода и по меньшей мере часть поперечин, тросовых опор и тросов выполнены из базальтопласта.
Указанная задача в другом варианте дождевальной машины, содержащей водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями, установленный на опорных тележках, выполненных в виде рамы из профильных элементов с колесами, решается тем, что секции трубопровода и по меньшей мере часть профильных элементов рамы выполнены из базальтопласта.
При этом профильные элементы рамы могут быть образованы трубами, и/или уголками, и/или швеллерами.
Указанная задача в другом варианте дождевальной машины, содержащей водопроводящий трубопровод с разбрызгивателями, установленный на опорных тележках, выполненных в виде рамы из профильных элементов с колесами, и снабженный системой тросовой поддержки, включающей тросовые опоры на опорных тележках и поперечины на трубопроводе, решается тем, что секции трубопровода с поперечинами, профильные элементы рамы, тросовые опоры и тросы выполнены из базальтопласта.
Техническим результатом изобретения явилось создание вариантов облегченных дождевальных машин с повышенной коррозионной стойкостью за счет выполнения их конструктивных элементов из базальтопласта - композитного материала на основе природного экологически чистого материала базальта.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна». Совокупность отличительных признаков, приводящая к решению поставленной задачи, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в сельском хозяйстве при искусственном орошении полей, поэтому оно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемое изобретение представлено на следующих чертежах.
На фиг. 1 показана дождевальная машина на основе самоходного автономного транспортного средства.
На фиг. 2 изображен водопроводящий трубопровод дождевальной машины, установленный на колесах.
На фиг. 3 приведена дождевальная машина кругового действия с системой поддержки водопроводящего трубопровода, выполненной в виде ферм.
На фиг. 4 представлена самоходная опорная тележка с гидравлическим поршневым приводным двигателем.
На фиг. 5 показана самоходная опорная тележка с электрическим приводным двигателем.
На фиг. 6 приведено сечение водопроводящего трубопровода дождевальной машины, показанной на фиг. 3, по месту его установки на опорных треугольных рамах фермовой системы поддержки.
На фиг. 7, 8 изображена дождевальная машина кругового действия, снабженная системой тросовой поддержки водопроводящего трубопровода, включающей тросовые опоры на опорных тележках и поперечины на трубопроводе: на фиг. 7 - вид спереди; на фиг. 8 - вид сверху.
Основным элементом дождевальной машины является подвижный водопроводящий трубопровод 1 с подключенными к нему разбрызгивателями 2, при этом по меньшей мере часть трубопровода выполнена из базальтопласта. В то же время, трубопровод может быть полностью изготовлен из базальтопласта. Водопроводящий трубопровод может быть установлен на самоходном автономном транспортном средстве 3, как показано на фиг. 1, или может быть установлен на колесах 4 (фиг. 2) с возможностью перемещения при внешнем воздействии, например, в виде прицепа.
В другом варианте выполнения, в частности, при использовании дождевальных машин с водопроводящими трубопроводами 1 значительной длины (до полукилометра и более), дождевальная машина содержит водопроводящий трубопровод 1, как правило, секционный, с разбрызгивателями 2, установленный на опорных тележках 5 с колесами 6, при этом секции трубопровода 1 выполнены из базальтопласта. Такая дождевальная машина может быть кругового действия, где водопроводящий трубопровод 1 через поворотное колено 7 подключен к неподвижному напорному трубопроводу 8, расположенному на неподвижной жесткой раме 9. В то же время, дождевальная машина может быть фронтального действия с забором воды из оросительного канала насосом, установленным, например, на самоходной платформе. В преимущественном исполнении все или некоторые из частей дождевальной машины кругового действия - поворотное колено 7, неподвижный напорный трубопровод 8, неподвижная жесткая рама 9 - выполнены также из базальтопласта. Каждая из опорных тележек 5 выполнена, как правило, самоходной и снабжена приводным электрическим двигателем 10 (фиг. 5) или гидравлическим поршневым двигателем 11 (фиг. 4), связанным по меньшей мере с одним колесом 6 тележки 5. В то же время, предпочтительно обеспечить привод на все колеса 6 опорной тележки 5, что повышает ее проходимость по влажной или мягкой почве.
В другом варианте выполнения дождевальная машина содержит водопроводящий трубопровод 1 с разбрызгивателями 2, установленный на опорных тележках 5 с колесами 6 и снабженный системой поддержки в виде ферм 12 (фиг. 3), при этом секции трубопровода 1 и по меньшей мере часть составных элементов ферм 12 выполнены из базальтопласта. Система поддержки одного пролета водопроводящего трубопровода 1 между тележками 5 состоит, в частности, из простирающихся от одной тележки 5 к другой по меньшей мере двух связующих стержней 13, на которых закреплены две вершины опорных треугольных рам 14, на третьей вершине которых, обращенной вверх, установлен водопроводящий трубопровод 1, например, как показано на фиг. 6.
В другом варианте выполнения дождевальная машина содержит водопроводящий трубопровод 1 с разбрызгивателями 2, установленный на опорных тележках 5 с колесами 6 и снабженный системой тросовой поддержки, включающей тросовые опоры 15 на опорных тележках 5 и поперечины 16 на трубопроводе 1 (фиг. 7, 8), при этом секции трубопровода 1 и по меньшей мере часть поперечин 16, тросовых опор 15 и тросов 17 выполнены из базальтопласта. Каждая тросовая опора 15 образована, как правило, несколькими профильными элементами, соединенными в виде треугольника, обращенного вверх острым углом, с которым соединены первые концы части тросов 17, чьи вторые концы закреплены на проушинах и кронштейнах 18 водопроводящего трубопровода 1. Другая часть тросов 17 связана, как правило, с концами поперечин 16 и опорными тележками 5.
В другом варианте выполнения дождевальная машина содержит водопроводящий трубопровод 1 с разбрызгивателями 2, установленный на опорных тележках 5, выполненных в виде рамы 19 из профильных элементов с колесами 6, при этом секции трубопровода 1 и по меньшей мере часть профильных элементов рамы 19 выполнены из базальтопласта. Профильные элементы рамы 19 могут быть образованы трубами, и/или уголками, и/или швеллерами.
В другом варианте выполнения дождевальная машина содержит водопроводящий трубопровод 1 с разбрызгивателями 2, установленный на опорных тележках 5, выполненных в виде рамы 19 из профильных элементов с колесами 6, и снабженный системой тросовой поддержки, включающей тросовые опоры 15 на опорных тележках 5 и поперечины 16 на трубопроводе 1, при этом секции трубопровода 1 с поперечинами 16, профильные элементы рамы 19, тросовые опоры 15 и тросы 17 выполнены из базальтопласта. В этом варианте выполнения дождевальная машина имеет наименьший вес.
Дождевальная машина перемещается по обрабатываемому полю вдоль оросительного канала, забирая из него воду насосом, или вокруг неподвижного напорного трубопровода 8 посредством поворотного колена 7, передавая воду далее в водопроводящий трубопровод 1 с разбрызгивателями 2. В первом случае это фронтальная дождевальная машина, во втором - круговая дождевальная машина.
Кроме того, вода из водопроводящего трубопровода 1 поступает под давлением в гидравлический поршневой двигатель 11 гидропривода колес 6 опорных тележек 5 для осуществления их перемещения по поливаемой территории. В другом варианте колеса опорных тележек 5 приводятся в движение электрическим двигателем 10. Во время перемещения дождевальной машины водопроводящий трубопровод 1 удерживается в линейном положении системой поддержки в виде ферм 12 или системой тросовой поддержки.
В то же время, современные технологии, в том числе связанные со спутниковыми системами глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС, позволяют реализовывать гораздо более сложные траектории перемещения дождевальных машин, преимущественно многозвенных, с индивидуальным управлением приводом каждой опорной тележки 5. Использование в качестве основного конструкционного материала базальтопласта, плотность которого в четыре раза ниже плотности стали при сопоставимых характеристиках по прочности, позволяет значительно облегчить дождевальную машину и этим самым улучшить ее управляемость и проходимость, а также снизить энергозатраты на перемещение по обрабатываемому полю. Кроме того, конструктивные элементы, изготовленные из базальтопласта, не подвержены коррозии, поэтому нет ограничений для их нахождения в контакте с водной средой или с растворами химических или органических удобрений.
Литература
1. Дождевальная машина «ФРЕГАТ» ДМУ. Руководство по эксплуатации ДМУ-00.000. РЭ, СССР, Москва, Внешторгиздат. Изд. № ЛО-5812 Л-4, зак. 1141.
2. Дождевальная машина «ФРЕГАТ» ДМУ. Альбом рисунков к руководству по эксплуатации ДМУ-00.000. РЭ1, СССР, Москва, Внешторгиздат. Изд. № ЛО-4938. Т-8, зак. 200.