УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ ПОЧВЫ

Предлагаемая полезная модель относится к средствам определения твердости почвы, в частности для измерения твердости почвы корнеобитаемого слоя травянистых растений.
Твердость почвы является важной физической характеристикой почвы, показывающей ее способность сопротивляться сжатию и расклиниванию. Для определения этого показателя существуют специальные приборы - твердомеры - различных типов: ударного действия, со статической нагрузкой, с принудительным вдавливанием в почву конического или цилиндрического наконечника.
В сельском хозяйстве широко распространен твердомер системы акад. В.П.Горячкина (Сабликов, М.В. Сельскохозяйственные машины. Ч.2. Основы теории и технологического расчета [текст]: учеб. Пособие / М.В.Сабликов. - М.: "Колос", 1968 - 296 с.), имеющий основание, в отверстие которого вставлен шток с наконечником, вкрученным в резьбовое отверстие в торце штока. Верхний конец штока связан с цилиндрической пружиной, на которую опирается нажимная планка с рукоятками, имеющая возможность перемещения вдоль направляющих штанг. Твердомер снабжен пишущим механизмом, фиксирующим изменение длины пружины и перемещение штока. Определение твердости почвы осуществляется путем регистрации пишущим механизмом величины сжатия пружины под влиянием сопротивления, воспринимаемого наконечником при вдавливании его в почву.
Данный твердомер имеет малый диапазон глубины измерений (0-30 см), ограниченный величиной максимального перемещения нажимной планки с рукоятками вдоль направляющих штанг.
Между тем, при разработке технологий выращивания пастбищных культур возникает необходимость определения твердости почвы корнеобитаемого слоя (ризосферы) трав, т.к. этот показатель (в числе прочих) характеризует условия обитания растений. В этом случае применяется метод послойного определения твердости почвы, путем трудоемкой подготовки на соответствующих глубинах рабочих площадок для снятия показателей твердости почвы известным твердомером, в ризосфере большинства травянистых растений (1,0-1,2 м) необходимо подготовить 3 таких площадок.
Цель полезной модели - снижение трудоемкости при послойном определении твердости почвы ризосферы трав.
На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого устройства, на фиг.2 - устройство на начальном этапе определения твердости почвы, на фиг.3 - устройство на промежуточном этапе.
Устройство состоит из рабочего штока 1, вставленного в отверстие основания 2 с закрепленным на нем направляющими штангами 3, наконечника 4 с резьбовым хвостовиком. Верхний конец рабочего штока 1 связан с цилиндрической пружиной 5, на которую опирается нажимная планка 6 с рукоятками, имеющая возможность перемещения вдоль направляющих штанг 3. Устройство снабжено пишущим механизмом (не показан).
Переходная муфта 7, вкрученная резьбовым хвостовиком в нижний свободный конец рабочего штока 1, имеет соосное с ним глухое цилиндрическое отверстие. К основанию 2 прикреплена опорная рамка 8 с помощью винтов 9, вкрученных в резьбовые отверстия направляющих штанг 3. В подошве опорной рамки выполнено отверстие, соосное и равное диаметру отверстия в основании 2. Устройство снабжено нажимным штоком 10 с резьбовыми отверстиями в торцах, соответствующими размеру хвостовика наконечника 4, и промежуточными штоками 11, имеющими с одной стороны резьбовое отверстие, а с другой - резьбовой хвостовик, соответствующие диаметру и глубине отверстий в нажимном штоке. Наружный диаметр нажимного и промежуточных штоков соответствует диаметру отверстий подошвы опорной рамки, основания и промежуточной муфты.
Высота опорной рамки 8 (размер А) соответствует размеру полного хода рабочего штока 1, увеличенному на длину переходной муфты 7 (размер Б). Длина нажимного и промежуточного (без учета длины резьбового хвостовика) штоков также равна величине полного хода рабочего штока с прибавлением размера В глубины отверстия переходной муфты.
Определение твердости почвы с помощью предлагаемого устройства производится послойно в несколько этапов. На первом этапе в отверстие подошвы опорной рамки 8 заводят нажимной шток 10 с вкрученным наконечником 4 и вставляют свободный конец в отверстие переходной муфты 7, находящейся вместе с рабочим штоком 1 в верхнем положении (фиг.2). После этого устройство устанавливают вертикально подошвой опорной рамки на поверхность почвы. Нажимая на рукоятки, вдавливают нажимной шток с наконечником в почву. При этом пишущий механизм фиксирует величину сжатия пружины в зависимости от сопротивления, оказываемого почвой. После погружения нажимного штока на величину перемещения рукояток устройство поднимают и в резьбовое отверстие выступающей над поверхностью почвы части нажимного штока 10 вкручивают промежуточный шток 11, свободный конец которого вставляют в отверстия подошвы опорной рамки 8 и переходной муфты 7, поднятой в верхнее положение (фиг.3). Нажимая на рукоятки, погружают наконечник 4 на глубину следующего слоя. После этого цикл повторяется. Количество присоединяемых промежуточных штоков определяется задаваемой максимальной глубиной измерения. Фиксируемые на бумажной полосе пишущего механизма линии маркируют соответственно номерам слоев. После завершения измерений соединенную систему промежуточных и нажимного штока с наконечником извлекают из полученной скважины с помощью специальной рукоятки, вкручиваемой в резьбовое отверстие верхнего промежуточного штока. С целью получения статистически достоверных данных проводят повторные замеры. Показатели твердости определяют после совмещения диаграмм повторностей по слоям измерений.
Предлагаемое устройство было изготовлено и опробовано при проведении полевых исследований технологий выращивания пастбищных культур, в ходе которых подтверждена возможность определения твердости почвы с помощью устройства на глубину до 1,2 м при низких трудозатратах.