Дождевальная техника
Наиболее распространенный способ орошения сельскохозяйственных культур — дождевание, создание искусственного дождя над полями. Для этого применяются дождевальные машины и установки.
Дождевальная машина – разновидность сельскохозяйственной техники, предназначенная для проведения оросительных полевых работ путем разбрызгивания над полем воды. Преимуществом дождевальных машин является то, они способны проводить орошение даже грязной водой с примесями почвы и частиц растений. Применение дождевальных машин автоматизирует процесс полива и является очень важным в регионах с сухим климатом.
По интенсивности полива дождевальные машины различаются на дальноструйные, короткоструйные и среднеструйные (дальность полива их – от пяти до 80 метров).
По принципу действия бывают мобильные и позиционные дождевальные машины.
Многоопорные дождевальные машины позиционного действия. Наиболее просты по конструкции машины, в которых оросительный трубопровод одновременно служит и валом привода опорных колес. Машина отечественного производства такого типа («Волжанка») состоит из магистрального трубопровода 10 и двух независимых дождевальных крыльев 1...8. Крылья располагают по обе стороны от магистрального трубопровода со смещением на одну позицию одно от другого. Каждое крыло состоит из оросительного трубопровода длиной от 150 до 400 м, собранного из отдельных секций 7, и приводной тележки 3. Секция представляет собой трубу, посредине которой установлено разъемное опорное колесо 6. Секции соединены между собой с помощью присоединительных фланцев. На корпусе присоединительного фланца установлен среднеструйный дождевальный аппарат кругового действия и автоматический сливной клапан. Дождевальный аппарат присоединен к поливному трубопроводу с помощью механизма самоустановки, который в процессе перемещения удерживает дождевальный аппарат в вертикальном положении. Сливные клапаны предназначены для рассредоточенного слива воды из трубопровода перед переездом на новую позицию. Клапан состоит из овальной резиновой пластины 12, установленной внутри фланца каждого звена трубопровода с помощью болта 11 с гайкой, и планки 13. При нормальном напоре резиновая пластина плотно прижимается водой к внутренней стенке фланца, плотно закрывая отверстия. При падении давления пластина отгибается, и вода через сливные отверстия выходит из секции трубопровода. Приводная тележка 3 установлена в середине крыла. Вращение от двигателя внутреннего сгорания 10 через реверс-редуктор передается на два дополнительных ведущих колеса 4 и водопроводящий трубопровод с ходовыми колесами.
а — схема машины; б — автоматический сливной клапан; 1 — концевая заглушка; 2 — среднеструйный дождевальный аппарат; 3 — приводная тележка; 4 — ведущее колесо; 5 — секция трубопровода; 6 — опорное колесо; 7 — узел присоединения; 8 — гидрант; 9 — водоподводящий трубопровод; 10 — двигатель; 11 — болт; 12 — резиновая пластина; 13 — стальная планка.
Машина «Волжанка» работает позиционно с фронтальным перемещением с одной позиции на другую. После присоединения к гидранту под напором воды сливные клапаны автоматически закрываются, и дождевальные аппараты начинают работать. После пуска первого крыла присоединяют и запускают второе. Выдав поливную норму, отъединяют крыло от гидранта, запускают двигатель и, перекатив крыло к следующему гидранту, включают его в работу. Оба крыла могут работать одновременно. Машина предназначена для полива низкостебельных культур высотой не более 1, 0 м. Для полива высокостебельных культур применяют другую дождевальную машину такого же типа (ДФ-120 «Днепр»), в которой оросительный трубопровод поднят на высоту 2, 1 м и установлен на двухколесных самоходных тележках с помощью ферм и растяжек.
Многоопорные мобильные дождевальные машины кругового движения представляют собой движущийся по кругу многоопорный трубопровод на колесах. Основные узлы: неподвижная опора 1, водопроводящий трубопровод 2 со среднеструйными дождевальными аппаратами 3 кругового действия, самоходные тележки 5 с гидравлическим приводом, дальнеструйный дождевальный аппарат 4 секторного полива, система регулирования скорости движения тележек, механическая и электрическая системы защиты от поломок. Центральная неподвижная опора собрана из угловой стали и представляет собой ферму, имеющую вид усеченной пирамиды. Ее устанавливают над гидрантом водопроводящей сети. С помощью неподвижного колена, стояка, расположенного по вертикальной оси опоры, и поворотного колена водопроводящий трубопровод соединяют с гидрантом. Водопроводящий трубопровод составлен из стальных оцинкованных труб с фланцами для их соединения и имеет переменное сечение: первый участок, расположенный ближе к центру, составлен из труб большего диаметра, чем второй, расположенный на периферии. Он установлен на А-образных рамах тележек с помощью растяжек на высоте 2, 2 м, что позволяет поливать высокостебельные культуры, например кукурузу.
а — машина кругового движения; 1 — неподвижная опора; 2 — секция тпубопровода с фланцевым соединением; 3 — среднеструйный дождевальный аппарат; 4 — дальнеструйный дождевальный аппарат секторного полива; 5 — самоходные тележки с гидроппиводом.
Машина составлена из отдельных секций. Каждая секция со стоит из звена (пролета), водопроводящего трубопровода и тележки с двумя колесами, расположенными одно за другим. Каждая труба снабжена двумя штуцерами: верхним — для установки дождевального аппарата и нижним — для сливного клапана. Для равномерности полива применяют среднеструйные дождевальные аппараты четырех типоразмеров с различным расходом воды и дальностью струи, чем дальше расположен аппарат от центральной неподвижной опоры, тем больше расход воды и дальность струи. На концевой секции, кроме среднеструйного, установлен и дальнеструйный аппарат секторного полива. Машина передвигается при поливе за счет энергии (напора) воды в трубопроводе. Гидропривод тележки состоит из клапана-распределителя, гидроцилиндра, двуплечего рычага и толкающей штанги с двумя концевыми выступами. Вода из трубопровода через клапан-распределитель поступает в гидроцилиндр. Под действием напора воды гидроцилиндр поднимается (шток неподвижен) и через двуплечий рычаг приводит в движение толкающую штангу, которая своими концевыми выступами упирается в почвозацепы колес и толкает их в направлении движения. Скорость движения тележек различна и по мере удаления от неподвижной центральной опоры возрастает. Необходимое соотношение скоростей различных тележек устанавливается автоматически с помощью механизма синхронизации, состоящего из дроссельных клапанов с приводами и тяг, укрепленных на водопроводящем трубопроводе. Когда скорость той или иной тележки изменяется, то трубопровод изгибается, при этом тяги через привод воздействуют на дроссельный клапан, увеличивая или уменьшая расход воды, поступающей в гидроцилиндр до тех пор, пока тележка не станет в одну линию с другими тележками. Скорость движения машины задается установкой вручную крана-задатчика, установленного на последней тележке. При этом время одного оборота машины можно изменять от 37...51 мин (для разных модификаций машины) до 10 суток. Обычно поливная норма выдается за один оборот машины поэтому, изменяя скорость машины, регулируют поливную норму.
Двухконсольный дождевальный агрегат, который является машиной фронтального движения, представляет собой совокупность всех элементов дождевальной системы, навешенных на трактор, оборудованный ходоуменьшителем. Основные узлы: водозаборный узел с плавающим водозаборным клапаном, центробежный насос с редуктором, двухконсольная пространственная ферма с короткоструйными дождевальными насадками, гидросистема для управления фермой и водозаборным узлом, эжектор. Плавучий всасывающий клапан 12 соединен с всасывающим патрубком насоса при помощи двух труб и двух шарнирных муфт (вертикальной и горизонтальной), которые дают ему возможность перемещаться в пространстве. Двухконсольная ферма служит не только несущей конструкцией, но и выполняет роль оросительного трубопровода, подводящего воду к дождевальным насадкам. Она смонтирована из отдельных панелей 8. Каждая промежуточная панель состоит из двух водопроводящих труб 20 нижнего пояса, двух стоек 11, одного стержня 9 верхнего пояса, распорки 15, двух раскосов 7, двух растяжек 17 и двух открылков 19 с насадками 16. Натяжение раскосов и растяжек регулируют стяжными гайками. Каждая панель в поперечном сечении имеет форму равностороннего треугольника, размеры которого от панели к панели по мере удаления от трактора уменьшаются, соответственно уменьшается и диаметр водопроводящих труб нижнего пояса и сечение стержня верхнего пояса. Чтобы создать постоянную интенсивность дождя по ширине захвата, учитывая падение напора по длине водопроводящих труб, диаметр отверстий в насадках по мере их удаления от середины к концам постепенно увеличивают. Дождевальные насадки 16 промежуточных панелей — короткоструйные дефлекторные, а насадки 18 концевых панелей — струйные с отражательными лопатками. Консоли фермы соединены одна с другой при помощи поворотного водопроводящего круга 14, предназначенного для поворота фермы вокруг вертикальной оси при переводе в транспортное положение. Поворотный круг опирается на гидродомкрат 6, состоящий из четырех гидроцилиндров двухстороннего действия, снабженных опорными роликами для поворотного круга. Гидродомкрат устроен таким образом, что при подъеме штоков одной пары цилиндров штоки другой пары опускаются. Это позволяет быстро выравнивать консоли при поперечных наклонах трактора в работе и продольных в транспортном положении.
б — машина фронтального движения; 6 — гидродомкрат; 7 — раскосы; 8 — панели; 9 — верхний пояс; 10 — концевая панель; 11 — стойки; 12 — плавучий клапан; 13 — трактор; 14 — поворотный круг; 15 — распорки; 16 — дождевальные насадки; 17 — растяжки; 18 — концевая насадка; 19 — открылки.
Для работы дождевального агрегата нарезают временные оросительные каналы с расстоянием один от другого, равным ширине захвата агрегата (120 м). При поливе агрегат медленно движется по дороге, проложенной вдоль оросителя. Плавучий клапан перемещается на поплавке, забирая воду, которую насос подает через. напорный трубопровод в поворотное кольцо, откуда она поступает в водопроводящие трубы нижнего пояса и дождевальные аппараты. Агрегат может быть оборудован гидроподкормщиком. Недостатки агрегата — громоздкость, высокая материалоемкость, снижение коэффицйента использования земель (на 2...3%) за счет отвода част их под временные оросители.
Дождевальная установка барабанного типа. На шасси мобильной установки крепится катушка со шлангом, заканчивающимся дождевальным аппаратом на тележке. Шланг разматывается трактором, а наматывание происходит автоматически от энергии воды, протекающей через турбину под давлением из гидранта или непосредственно от насосной станции. При отсутствии достаточного давления в системе шланг можно свернуть при помощи привода барабана от трактора.
Мобильная установка подключается в нужном месте к гидранту либо к открытому водоему. Иногда вдоль поля проводят каналы куда самотеком или подземным насосом подается вода, а уже из канала в нужном месте вода забирается насосом и подается на мобильную установку. Далее, выходящая из дождевального аппарата вода под давлением в несколько атмосфер орошает полосу поля шириной в 30-90 метров и длиной в зависимости от длины шланга (300 - 600 метров).
Так же существуют трубопроводные системы дождевального орошения. В таких системах вода подается из водоисточника по трубам с монтированными на них различными элементами для дождевания. После орошения участка трубы и их комплектующие перемещаются на другой участок.
