Дождевальная система

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК р А 0 5/16 ЕТЕН ИД.:ТЕЛЬСТ ны с различным да объемом выумуляторов и снаб райорами импущ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(46 30.04.83. Бюл. Й 16 (72) А. Я. Рабинович, Н.Ю.Креккер, А.А.Калашников и В. ф.Гаммер (71) Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства (53) 631.347.1 (088.8)(56) Х. Дементьев В.Г. Орошение, М., фКолосф, 1978, с; 91-97.2. Авторское свидетельство СССР % 305702, кл, А 01 б 27/00, 1978, (54)(57) 1. ДОКДЕВАЛЬНАЯ СИСТЕМА, преимущественно для изучения реж)в мов орошения сельскохозяйственных куль тур, включающая сеть поливных трубопроводов с импульснымн дождевателями и напорообразующих узел, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью выявления агротехнической применимости дождевальиой техники для различных природно ; климатических и почвенных условий, она снабжена сетью поливных трубопроводов с дождевателями непрерывного действия,снабженных регуляторами расхода, а попивные трубопроводы с импульсными дождевателями выполнедля каждого трубопровоплеска гидропневмоаккжены автономными генесов давления.2 Система по и. 1, о т л и ч а юш а я с я тем, что, с целью обеспечения одинакового радиуса действия импулв сных дождевателей при изменении интенсивности дождя по условию ее соответствия водопотребленню орошаемой культуры, импульсные дождеватели выполнены с различным количеством струеформирующих стволов.3. Система по и. 1, о т л и ч а юощ а я с я тем, что, с целью обеспече ф Ения одинакового радиуса действия дождевателей при изменении интенсивности дождя.по условию ее соответствия скоростй С . впитывания воды в почву, дождеватели непрерывного действия выполнены с раз-личным для каждого трубопровода диа метром выходного сопла, углом конус- ности регулятора расхода и количеством . струеформирующих стволов.1014535 Составитель Т. КукосРедактор И. Ковальчук ТехредМ.Гергель Корректо Рош Тираж 721 ПодлиПИ Государственного комитета СССРло делам изобретений и, открытий5, Москва, Ж, Раушская наб аз 3051/ ВНИ1 10148Изобретение относится к технике оро щения и может найти применение при про-ведении научно-исследовательских работ, например, по изучению режима орошения сельскохозяйственных культур и оценке агротехнической применимости дождевальной техники в типичных районах.Известны автоматизированные дождевальные системы с программными устройствами, в которых поливные режимы 10 задаются по разработанной программе или на основе информации, передаваемой на пункт управления системы от датчиков влажности, установленных в почве. Достоинство этих систем - возможность ра боты одновременно нескольких распределительных трубопроводов по индивидуальным программам 1.У этих систем, снабженных в основном дальнеструйными аппаратами с гидроавто О матическим затвором минимальное время между импульсами не должно быть менее одного оборота (6-7 мин),что определяет небольшой диапазон возможного регулирования средней интенсивности дождя. 25Наиболее близкой к предлагаемой является стационарная автоматизированная дождевальная система с импульсными дождевальными аппаратами, включающая наливные трубопроводы с установленными на них дождевателями импульсного действия, работающими в ждущем режиме, командные импульсы к которым подаются по рабочей жидкости и вырабатываются в. голове системы, посредством.генератора командных импульсов понижения давленйя и напорообразующий узел 2. Основной недостаток известной дожде . вальной системы - невозможность авто 40 номной регулировки средней интенсивности дождя на отдельных поливных трубопроводах, так как командные импульсы вырабатываются в голове системыпосредством генератора командных импульсов, а средняя интенсивность дождя при атом может изменяться в пределах 0,01 - 0,002 мм/мин, что определяет небольшой диапазон выдаваемых поливных норм при значительной продолжительности 5 О их вылива, а следовательно, невозможность проведения исследований режаа орошения сельскохозяйственных культур в широком диапазоне интенсивности дождя, т.е, на атой системе невозможно, 55 оценить применимость дождевальной техники на поливе сельскохоэяйственньв культур в типичных районах с-имитацией 38 2 режима водоподачи интенсивности дождя . и его продолжительности.Цель, изобретения - выявление агро- технической применимости дождевальной техники для различных природно-климатических и почвенных условий, т.е. обеспечение возможности проведения полевых опытов по изучению режима орошения сельскохозяйственных культур в расширенном диапазоне интенсивности дождя, охватывающем предел от допускаемой по условиям впитывания воды для различ иых по водопроницаемости почв до непрерывного внесения нормы полива в соответствии с водопотреблением орошаемой культуры.Поставленная цель. достигается тем, что система снабжена сетью поливныхтрубопроводов с дождевателями непрерывного действия, снабженных регуляторами расхода, а поливные трубопроводы с импульсными дождевателями выполнены с различным для каждого трубопровода объемом выплеска гидропневмоаккумуляторов и снабжены автономными генераторами импульсов давления.Кроме того, для обеспечения одинако вого радиуса действия импульсных дождевателей при изменении интенсивности дождя по условию ее соответствия .водо- потреблению орошаемой культуры импульсные дождеватели выполнены с различным количеством струеформирующих стволов.Кроме того, с целью обеспечения одинакового радиуса действия, дождеватели непрерывного действия выполнены с раз пичными для каждого трубопровод диа метром выходного сопла, углом конус- ности регулятора расхода и количеством струеформирующих стволов.На фиг. 1 приведена принципиальная схема дождевальной системы; на фиг 2- схема генератора импульсов давления в режиме накопления", на фиг. 3 - то же в режиме выстрела; на фиг, 4 импульсный дождевальный аппарат с одним гидропневмоаккумулятором (с пределом интенсивности 0,002 - 0,02 мм/мин),общий вид; на.фиг. 5 - импульсный дождеватель . с параллельным расположением нескольких гидропневмоаккумуляторов (с пределом интенсивности 0,02 - 0,06 мм/мин), общий вид; на фиг. 6 - струйный дождеватель с конусным регулятором расхода (с пределом интенсивности 0,06- 0,26 мм/мин, общий вид.Дождевальная система для проведения полевых опытов по изучению режима3 1 О 14орошения сельскохозяйственных культурв широком диапазоне регулирования продолжительности выдачи нормы поливавключает сеть поливных трубопроводовв виде веток поливных трубопроводов 1и 2 импульсного дождевания и снабженаветками поливных трубопроводов 3 -. 5непрерывного дождевания, подключенны. ми через сеть распределительных трубопроводов 6 к напорообразующему узлу 7, 1 Окоторый состоит из насосных агрегатов8, пульта 9 управления с системой аварийной защиты и двух автономных гене- .раторов 10 импульсов давления, установленных в голове импульсных веток 1,2 игидравлически связанных с команднымиаппаратами 11, Каждый генератор автономно связан со своим командным аппаратом и управляет работой только тойветки, с которой гидравлически связанее командный аппарат. Напорообразующий узел 7 соединен с генератором 10импульсов поливными трубопроводами посредством соединительной и регулировочной арматуры 12. Водозабор дождевальной системы осуществляется из закрытойили открытой оросительной сети, соединенной с резервуаром 13 с помощью трубопровода, снабженного системой заправки водой,Ветки поливного трубопровода 1 - 5расположены по вариантам опыта и снаб- .жены дождевателями одинакового радиусадействия с регулируемым пределом интенсивности дождя, отличным от разныхветок,и в совокупности обеспечивающим возможность ее.Изменения от непрерывного внесения нормы полива в соот-.ветствии с водопотребле кием орошаемой,культуры (на ветках трубопроводов 1 и2 импульсного дождевания) до допуска- фоемой по условиям впитывания воды впочву в процессе полива (на ветках трубопроводов 3 - 5 непрерывного дождевания)На ветках поливных трубопроводов 1 ф 5и 2 предусмотрены штуцера для одключе.ния импульсных дождевателей 14 и 15,выполненных с различным для каждой.изветок объемом выплеска гидропневмоаккумуляторов и количеством струеформирую 1 цих стволов, а на ветках трубопроводов 3 - 5 установлены .стояки дляустановки дождевателей 16 иецрерывного действия с конусным регуляторомрасхода. 55Поливные трубопроводы 1 и 2 ветокимпульсного дождевания служат для под;вода воды к импульсным аожцевателям и 535 4одновременно являются технологическим каналом связи для подачи сигналов понижения и повышени давления от генератора 10 импульсов даьления к запорным органам импул,ьсных дождевателей 14 и 15. Пульт 9 управления служит для ручно го или автоматического управления работой дождевальной установки. Он вклю чает комплект контрольно-измерительных приборов ( расходомер, счетчик импульсов) и систему аварийной защиты для отелю чения системы при неисправностях в ра,- боте. Генераторы 10 импульсов давлениягидравлически связанные с ветками трубопроводов 1 или 2 выполнены гидравлическими с обратной связью, включают.ресивер 17, установленный на напорномтрубопроводе 6 и гидравлически связанный с последним и управляющим элементом, выполненным в виде ждрореле 18с дифференциальным поршнем, соединенным с напорным 19 и сливным 20 клапанами, установленными на напорном трубопроводе и гидравлически связаннымис ними.Напорный 19 и сливной 20 клапанывыполнены с мембранным приводом.Большая ступень дифференциального поршня гидрореле 18 в свою очередь гидравлически связана с верхней полостью гидропневмоаккумулятора командного аппара-та 11, установленного на той ветке,которой командует данный генератор, игидравлически связанного черю запориый орган и регулировочную арматуру .21 с напорным трубопроводом 6,Дифференциальный поршень гидрореле18 может занимать два положения, взависимости от которых полости мембранных приводов напорного 19 и сливного 20 клапана могут сообщаться с напором или атмосферой, т.е. гидрореле отележивает степень наполнения командного аппарата и управляет работой напорного и сливного клапанов, которые подают сигнал в трубопроводы 1 и 2. Присообщении трубопроводов с насоснойстанцией (с напором) в них формируетсясигнал повышения давления, а при сообщении с атмосферой - сигнал понижениядавления.Командные аппараты 11 выполненыпо .схеме импульсных дождевателей 14,гидропневмоаккумуляторы которых снабжены штуцерсм для подключения трубэщхеода обратной связи, соединяющего5 10145 верхнюю полость гидропневмоаккумущ- тора командного аппарата 11 с гидро- реле 18,Импульсные дождеватели 14, установленные на первой ветке, выполнены по з схеме с фиксированным объемом выплеака, с принудительным управлением по сигналам понижения и повышения давления в трубопроводах, подаваемыми генератором 10 импульсов давления уста новленного на этой ветке. Каждый дож деватель 14 состоит из гидропневмоаккумулятора 22, установленного на кольцевую опору и. разделенного перфорированным сводом и эластичной мембраной 15 на две части. Нижняя часть его предварительно заполняется воздухом, а верх няя - гидравлически связана через за парный орган 23 (верхнего расположения)и гибкий шланг 24 с поливным трубопро-, гО водом 1.Запорный орган 23 выполнен в виде гидроуправляемого дифференциального поршня со сбросом воды из надпоршневой полости в дождевальную насадку в 25 качестве которой может быть примейен среднеструйный аппарат.Импульсные дсокдеватели .15, установленные на трубопроводе 2, выполнены в виде звездообразного аппарата с парал лельным расположением трех гидропнев- " моаккумуляторов 22, установленных под углом 120 ф к корпусу запорного органа 25, гидравлически связанного с поливным трубопроводом 2 с помощью гибких шлангов 24. В верхней части кор пуса запорного органа 25 прикреплена поворотная головка 26 с механизмом 27 поворота, на которой установлены стволы со струйными и щелевыми насади 40 ками ближнего полива, а внизу корпуса . прикреплен дополнительный гидропневмоаккумулятор 28. Предварительная заправка его воздухом позволяет получать . фиксированный объем выплеска за счет .подачи им сигнала на закрытие запорного органа независимо от генератора импуль , сов давления.Подвижная часть головки 26 имеет воэможность радиального поворота после50 окончания выстрела за счет энергии предварительно сжатой пружины и флажка, кинематически связанного с храповим колесом В мембранным приводом меха 1 щзма 27 поворота, гидравлически сооб щающегося с полостью запорного органа 25.С корпусом запорного органа. 25 .жестко связан стакан 29, внутри кото 38 6рого установлен дифференциальный поршень с ударником 30, имеющий возмогность перемещения относительно стакана, Гидропневмоаккумулятор 28 разобщен от полости запорного органа 25разделительной мембраной 31. В исходном положении дифференциальный поьшень 30 под действием сжатого воздуха, воздействующего на мембрану 31,которая взаимодействует с ударником,занимает крайнее верхнее положение иперекрывает клапаном выходной патрубок корпуса 25. Начало выстрела ипродолжительность паузы у этих импульсных дождевателей также регулируетсясигналом понижения давления, подаваемым генератором импульсов давления,установленным на этой ветке,. Дождевальные аппараты 16 непрерывного действия с конусным регуляторомрасхода, установленные на ветках трубопроводов 3 - 5, состоят из корпуса32 с коромысловым механизмом поворота, снабженного регулятором выходного сечения сопласвязанным с корпусом аппарата и выполненным в виде калиброванного стержня ЗЗ со сменнымиконусами 34, Стержень 33 с. однойстороны. опирается на втулку 35, а сдругой - на звездообразную опору 36,установленную между стволом 37 исменными соплами 38. Калиброванныйстержень ЗЗ жестко связан с механизмом 39 осевого перемещения, выполненным в виде винта с маховичком, взаимодействующим с гайкой корпуса втулки 35, снабжен жестко закрепленнымфлажком, связанным со шкалой 40 отсчета, Стержень. 33 с конусом 34, связанный с подающим механизмом 39, привращении маховичка имеет возможностьперемещаться относительно сопел 38,изменяя тем самым выходное сечениесопла. Установка аппаратов 16 на вет-ках трубопроводов 3 - 5 осуществляется с помощью втулки 41, имеющей резь"бу для навинчивания на стояк.Работа дождевальной системы осуществляется следующим образом.Режим работы дождевальной системы и каждой ветки в конкретном случаеустанавливается оператором по необходимой поливной норме и требуемой интенсивности дождя ( продолжительностиполива).,Пля веток трубопроводов 1 и2, где установлены соответственно однобачковые и трехбачковые импульсныеаппараты, определяется продолжительность одного цикла срабатывания, коли20 7 10145 чество циклов срабатывания и общее время полива. На основании этих данных соответственно настраиваются командные аппараты 11 каждой ветки, управлякпцие соответственно своим генерато- з ром 10 импульсов давления.При поливе включают насос 8 на пульте 9 управления и, открыв задвижку .12 на ветке трубопроводов 1 или 2, соединяют напорообразуюший:. узел 7 с сетью распределительных трубопроводов 6. Вода от насоса подается к генератору 10 импульсов давления той ветки, на,которой открыта задвижка, и накапливается в ресивере 17. Отсюда 5 .давление воды передается на малую ступень дифференциального поршня гидрореле 18. Под действием давления поршень.перемешается в верхнее, крайнее положение и сообщает ресивер с полостями мембранных приводов клапа нов 19 и 20, Сливной клапан 20 закрывается, а напорный клапан 19 открывается, соединяя трубопроводную сеть 6, а. . следовательно, и насос с поливными вет ками 1 или 2 в зависимости от того, на какой ветке открыта задвижка (возможен вариант совместной работы). Вода по трубопроводной сети поступает через регулировочную арматуру 21 к командному у аппарату 11 и далее через шланги 24 к .запорным. органам 23 или 25 импульсных дождевателей 14 и 15 (режим накопления). Начинается процесс накопления воды в гидропневмоаккумуляторах 22, При этом в импульсных дождевателях 15 при работе ветки 2 повышенное давление в полости Б, создаваемое насосом, через канал связи воздействует на мембрану 31 гидропневмоаккумулятора 28 и, преодо, левая давление сжатого воздуха в полости В, перемешает ее в нижнее положение, сжимая,воздух и накапливая тем самым его энергию (в полости В), Шток с дифференциальным поршнем 30 занимает при этом верхнее положение, перекрывая клапаном выходной патрубок корпуса запорного органа 25 (за счет повышенного- давления в полости А), Степень наполнения дождевателей определяется по командному аппарату 11, йавление накапливаемого объема воды в командном аппарате передается по трубопроводу обратной связи на большую ступень дифференциального поршня гидрореле 18.55При достижении верхнего расчетного давления в командном аппарате 11 дифференциальный поршень перемешается в исходное (нижнее) положение и соеди 35 8няет мембранные полости клапанов 19 и 20 со сливом. Напорный клапан 19 под действием напора воды закрывается и прекрашается подача воды к веткам трубопроводов 1 или 2 а сливной клапан 20 открывается, соединяя трубопроводную сеть с атмосферой (подается сигнал донижения давления), При этом давление под полупроводниковым клапаном дифференциального поршня запорного органа 23 импульсного дождевателя 14 или в стакане 29 (полость А) запорного органа 25 импульсного дождевателя 15 падает и дифференциальный поршень под действием давления воды перемешается вниз, открывая при этом выходной патрубок запорного органа 23 или 25 (режим выплеска). Йиафрагма 31 гидропневмоаккумулятора 28 у дождевателей 15, удерживаемая давлением в нижнем положении, не оказывает при этом воздействия на дифференциальный поршень. Вода, под действием сжатого воздуха выпл.,.кива- ется на орошаемую плошадь через среднеструйные аппараты у импульсных дождевателей 14 н через стволы на поворотной головке 26 у импульсных дождевателей 15.В процессе выплеска вода через шланг поступает из полости запорного органа 25 в полость мембранного привода меха.тниэма поворота 27, который воздействует на штоке с пружиной, связанной с флажком, н сжимает ее.При понижении давления в полости БФ (в процессе выплеска) до нижнего предела, который. регулируется предварительной подкачкой гидропневмоаккумулятора 28, равновесное состояние нарушается, и мембрана 31, преодолевая остаточное давление, воздействует на ударник дифференциального поршня 30 н перемещает его в верхнее положение, закрывая клапаном выходной патрубвк запорного органа 25 независимо от сигнала повышения давления, подаваемого генератором.В конце выплеска под действием сжатой пружины флажок, кинематически связанный с зубчатым колесом, поворачивает поворотную головку на расчетный угоп.В процессе выплеска давление в ко- мандном аппарате 11 падает и при дости женин расчетного нижнего предела дифференциальный поршень гидрорэпе 18 перемешается в верхнее крайней положение под дййствием давления воды в расивере 17. Вода вз последнего поступает в мембранные приводы клапанов 19 и 20. Сливной клапан 20 закрывается, а на9 1014 порный 19 открывается (подается сигнал повышения давления). Вода вновь поступает через поливную сеть к запорным органам импульсных дождеватепей 14 или 15, При этом дифференциальные поршни запорного органа 23 импульсных дождевателей 14 поднимаются вверх и прижимаются к выходным патрубкам, излив воды, из среднеструйных аппаратов прекращается, Дифференциальный поршень ц 30 импульсных дождеватепей 15 занимает при этом верхнее положение под действием сжатого воздуха и дождеватель 15 готов к последующему циклу накопление-выплеск. 15После выплеска среднеструйные аппараты дождевателей 14 также поворачиваются на расчетный угол и рабочий цикл накопление-выплеск повторяется.Для веток трубопроводов 3 - 5 в зависимости от требуемой интенсивности дождя на дождевателях 16 по шкале 40 устанавливается требуемое положение конуса 34. Расчетом или по специаль-. ным номограммам устанавливают время работы дождевателей, необходимое для вылива заданной поливной нормы.При необходимости полива открывается соответствующая регулированная арматура 12 на распределительных трубопрово-, Зо дах 6 и включается соответствующий на-е сос 8 на пульте 9 управления. Вода от насоса 8 подается в распределительный трубопровод 6, а из него в поливные трубопроводы 3 - 5 (в зависимости от того, каждая задвижка открыта)и через выход 35 ные отверстия сопел распространяется по полю в виде дождя, В зависимости от условий опыта на ветках трубопроводов 4 и 5 могут работать от одного до четы 40 рех,дождевателей 16 с конусным регулятором расхода. Распределительные и поливные трубопроводы неработающих веток, а также отдельные дождеватели 16 перекрываются с помощью регулировочной арматуры 12, при этом на работающих45 дождевателях с помощью регулировочной арматуры устанавливается необходимый на пОдеПрименение сети поливных трубопроводов импульсного дождевания, снабженных 5 О импульсными дождевателями, выполненными с различными для каждой из веток 1 объемом выплеска гидропневмоаккумуляторов и количеством струеформирующих ,стволов с регулятораМИ автоНомвой регулировки интенсивности дождя, позволит обеспечить на.ветках этих вариантов расширенный нижний диапазон интенсив 835 10ности дождя. Так, на первой ветке диапазон интенсивности обеспечивается дождевателями с одним гидропневмоаккумулятором (например, в зависимости от продолжительности цикла срабатывания 120 15 с в пределах 0,002-0,02 ммlмин), а на второй ветке - параллельным расположением трех гидропневмоаккумуляторов (например,в диапазоне 0,02-0,06 мм/мин);Применение сети поливных трубопроводов непрерывного дождевания, снабженных дождевателями непрерывного действия, по оси стволов которых установлен конуоный регулятор расхода, связанный с механизмом его осевого перемещения, выполненным с различным для каждой из веток диаметром выходного сопла, диаметром основания и углом конусности регулятора и количеством струеформирующих стволов, позволит обеспечить на этих ветках раоширенный верхний диапазон интенсивности дождя, Так, на третьей ветке при установке дождевателей (например, со сменным соплом с диаметром выходного сечения сопла 14 мм, конусным регулятором с диаметром основания конуса 11 мм и углом конуса равным 16 ф) обеспечивается диапазон интенсивности в пределах 0,06-0,13 мм/мин.На четвертой ветке при установке дождевателей (например, со сменным соплом с диаметром выходного сечения сопла " ,18 мм, снабженный конусным регулятором с диаметром основания конуса 15 мм и. углом конуса 18) обеспечивается возможность регулирования диапазона интенсивности в пределах 0,13-0,26 мм/мин.Ка пятой ветке при установке дЬухдождевателей (например, с диаметром вы,ходного сечения сопла 18 мм, с диаметром основания конуса 15 мм и углом конуса 18 О) обеспечивается воэможность регулирования диапазона интенсивности дождя в пределах 0,26-0,52 мм/мин.Применение дождевальной системы,ветки поливных трубопроводов которой расположены по площади орошения соответствующих им вариантов опыта и снабженных дождевателями равного радиуса действия с автономно регулируемым пределом интенсивности дождя, отличным для разных веток и в совокупности обеспечивающим возможность ее изменения от допускаемой по условиям впитывания воды в в почву до непрерывного внесения нормы полива в соответствии с водопотреблением орошаемой культуры,позволит проводить полевые опыты по изучению режима оро 1 шения сельскохозяйственных культур в рас11 - . 1014835 12ширенном диапазоне регулирования проаол- (интенсивности дождя) позволит в значижительности выдачи нормы полива в целом тельной степени сократить сроки исследо- по установке и гибкой,автоврмной ее регу- ваний и затраты труда и средств по сраьлировке на отдельных вариантах опыта.,нению с изучением этих вопросов наОтработка вопросов режима орошенияопытно-производственных участках, а и технологии работы новой дождевальной следовательно, оценить агротехническую техники на дождевальной установке с ими- применимость новой дождевальной техники тааией основного качественного показателя в типичных районах.