среднеструйный дождевальный аппарат чубикова, нестеренко

Формула изобретения

Среднеструйный дождевальный аппарат, включающий корпус, центральный ствол, два диаметрально расположенных боковых ствола с дождевальными насадками, имеющих углы между осевыми линиями их цилиндрических отверстий и горизонтом около 30^o, коромысло с реактивной лопаткой на одном его конце и противовесом на другом, две стойки, ограничивающие поворот коромысла, жестко соединенные с боковыми стволами и верхней площадкой, и возвратную пружину, отличающийся тем, что снабжен пластинчатыми профильными дефлекторами, расширяющимися под углом от оси вращения аппарата и направленными рабочими поверхностями под острым углом к осевым линиям цилиндрических отверстий насадок, а своими узкими сторонами закрпленными жестко на стволах дождевальных насадок посредством продолговатых планок, причем на коротком стволе посредством планки, жестко соединенной через Г-образный кронштейн, выносящий планку и дефлектор над изгибом коромысла с реактивной лопаткой, при этом рабочие поверхности концевых частей дефлекторов на ширине 5 - 15 мм от кромки имеют постоянный угол изгиба в сторону от осевой линии отверстия насадки, равный 0 - 20^o, а также переменный регулируемый угол изгиба-наклона дефлектора в ту же сторону, равный 0 - 20^o, которые в сумме обеспечивают рабочей поверхности каждого дефлектора горизонтальное положение и возможность отклонения в пределах угла 0 - 10^o к горизонту, кроме того, конечные кромки дефлекторов на ширине 0 - 5 мм имеют углы изгиба, направленные в ту же сторону, что и упомянутые выше, но с глубиной и шириной кромки, уменьшающимися по мере удаления от середины ширины струесбросной части каждого дефлектора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к поливной технике, и может быть использовано в дождевальных системах.

Известен среднеструйный дождевальный аппарат кругового действия, включающий корпус с центральным стволом внутри, два боковых ствола длинного и короткого, оканчивающихся дождевальными насадками, направленными в диаметрально противоположные стороны, к корпусам которых приварены планки с рассекателями струй воды и узел вращения аппарата, состоящий из коромысла с реактивной лопаткой на одном его конце и противовесом на другом, возвратной пружины и двух стоек, жестко укрепленных на боковых стволах, ограничивающих поворот коромысла, воспринимающих его импульсные удары с диапазоном угла поворота аппарата на 2-4^о за каждый удар, с углами между осями отверстий боковых стволов и тоже отверстий сопл насадок и горизонтам примерно в пределах 30^о.

Этот аппарат имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, угол между осевыми линиями его боковых стволов, тоже насадок с горизонтом, очень велик. Это создает дождь чрезмерно большого радиуса действия, большой вертикальной парусности, что приводит к большим потерям его КПД на унос ветром с орошаемого участка поля, растяжению паруса в горизонтальной плоскости и его испарению, а в общем к растрате не только водных, но и значительного количества энергетических ресурсов, идущих на перекачку воды по оросительной системе до аппарата и на превращение ее в дождь. Этот недостаток, снижающий заданные поливные нормы, естественно снижает и урожайность орошаемого поля. Во-вторых, у всех типоразмеров аппаратов, отверстия (сопла) насадок на выходе струй в атмосферу цилиндрические, с диаметрами, например у ДМ-454-90 "Фрегат", достигающим 11,9 мм. Такие цилиндрические отверстия, несмотря на применение планок с рассекателями струй, формируют в воздухе узкополосной, с большой мгновенной интенсивностью низкокачественный дождь, разномерный по структуре размера капель, отмороси (водяной пыли) до диаметров превышающих 4-5 мм. Мелкие капли легко уносит ветер, они не достигают орошаемой поверхности поля и дают в осадок дождь с более крупными каплями, с большей концентрацией солей в сравнении с источником водозабора. При этом крупные капли разрушают структуру почвы, превышают ее почвенные комки в пылевидное бесплодное состояние, чем наносят орошаемой земле экологический вред. В третьих указанные аппараты нельзя применять в перевеpнутом положении, например подвешенном на штанге, тем более на высотах не больше 1 м от поверхности орошения, что требует технология приповерхностного дождевания в ветровых зонах орошения. В этом положении дождевальные насадки под углом 30^о к горизонту работая под напором 4-6 атмосфер будут бить в орошаемую поверхность поля как брандспойты. Если в землю, то размывать ее, если в растения, то прибивать их к земле, чем снизят урожайность. И еще недостаток. Пружина механизма вращения аппарата не всегда и не всякая даже целевая, обеспечивает необходимую силу удара коромысла о стойки и поворот аппарата не требуемый угол за удар, равный 2-4^о. А от этого зависит интенсивность дождя слой осадков в минуту, т. е. опять экологическое качество полива. Бывают, и нередко, случаи, когда аппарат вообще прекращает вращаться и тогда наступает размыв почвы. Требуется остановка дождевальной машины, замена пружины.

Цель изобретения упрощение конструкции, уменьшение металлоемкости, трудоемкости изготовления и повышение качества дождя.

Поставленная цель достигается тем, что дефлекторы, позволяющие получать дождь под углами выброса струй из предела 010^о к горизонту закреплены посредством планчатого и Г-образного кронштейнов непосредственно на корпусах (нерезьбовых частях) дождевальных насадок. При этом уменьшены и размеры дефлекторов, а вместо реактивных пластин, ухудшающих качество дождя, создавать реактивную силу, помогающую вращать аппарат и регулировать величину угла импульсного поворота его в пределах 2-4^о за каждый удар коромысла о стойки механизма вращения способствуют рабочие поверхности самых дефлекторов, которые поворачивают, например при штатном положении аппарата, от их нормального положения, 90^о к плоскости, проходящей через осевые линии стволов и насадок, на угол из предела 0-15^о против часовой стрелки, если смотреть от конечной водосбросной кромки дефлектора к оси вращения аппарата, и осуществляется это путем поворота дождевальной насадки, на которой закреплен дефлектор. Улучшение качества дождя достигается дополнительно за счет того, что конечные рабочие части дефлекторов имеют, примерно по месту их пересечения с осевой линией отверстия насадки постоянные углы изгиба, направленные в сторону струй воды, выбрасываемых под напором из цилиндрических отверстий насадок. И еще качество дождя улучшено за счет того, что самые конечные кромки дефлекторов, на ширине примерно в пределе 0 5 мм имеют так же углы изгиба, направленные в ту же сторону, что и упомянутый, но с глубиной и шириной кромки уменьшающихся по мере удаления от середины ширины струесбросной части каждого дефлектора, в каждую сторону, что объясняется тем, что наибольшая сила соударения струи цилиндрической формы с дефлектором требуется для сечения струи с наибольшей вертикальной хордой диаметром этой струи.

На фиг. 1 изображен среднеструйный дождевальный аппарат в штатном положении; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 общий вид дефлектора, закрепленного на дождевальной насадке, размещенной под противовесом коромысла механизма вращения, на длинном стволе аппарата; на фиг. 4 общий вид дефлектора, закрепленного на дождевальной насадке, размещенной над реактивной лопаткой и изгибом коромысла механизма вращения, на коротком стволе аппарата; на фиг. 5 схема выброса струй воды из отверстий (сопл) дождевальных насадок без дефлекторов и с дефлекторами, при штатном положении аппарата установленного, например, на напорном трубопроводе дождевальной машины; на фиг. 6 то же, вид сверху.

Среднеструйный дождевальный аппарат включает корпус 1, центральный ствол 2, два диаметрально расположенных боковых ствола 3 (короткий и длинный) с дождевальными насадками 4, имеющими угол между осевыми линиями отверстий насадок (ОЛОН) и горизонтом примерно 30^о, узел вращения коромысло с реактивной лопаткой 5 на одном его конце и противовесом 6 на другом, две стойки 7, ограничивающие поворот коромысла, жестко соединенные со стволами 3 и площадкой (П), а также возвратной пружины 8. Непосредственно с корпусом (нерезьбовой частью) дождевальной насадки 4 длинного бокового ствола, размещенной под противовесом 6 коромысла, жестко соединена планка 9, и также, но дополнительно посредством Г-образного кронштейна 10 закреплена жестко на насадке 4 короткого ствола планка 9, поднятая над реактивной лопаткой 5 коромысла. К планкам 9 снизу, разделенные симметрично на две равные половины вертикальной плоскостью, проходящей через осевые линии всех стволов аппарата, жестко прикреплены узкими концами пластинчатые дефлекторы 11, расходящиеся с удалением от центра вращения аппарата боковинами под углом . Примерно в 10 мм от внешней струесбрасывающей кромки каждый дефлектор имеет постоянный угол изгиба ₁, с пределом 0-20^о, направленный в сторону от пересекающей его, примерно в месте изгиба осевой линии ОЛОН к горизонтальному положению (Г). Весь дефлектор 11, считая от места его крепления к планке 9, имеет переменный, регулируемый, например винтом 12, угол ₂, равный также пределу 0-20^о, посредством которого и угла ₁ достигает их суммой угла ставящего отогнутую концевую часть дефлектора примерно в горизонтальное положение Г, с допустимым отклонением 010^о. При этом в штатном положении аппарата, когда П механизма вращения сверху, концевая рабочая часть дефлектора имеет с горизонтом угол 0+10^о, а когда аппарат перевернут П вниз тоже 0+10^о к горизонту. Качество дождя лучше, когда струя, сходящая под большим скоростным напором в атмосферу, несколько приподнята. Для дополнительного улучшения качества дождя лучшего дробления струй в мелкие капли, самые конечные рабочие кромки дефлекторов имеют углы прогиба ₃, направленного в ту же сторону, что угол ₁, но с глубиной и шириной кромки, например уменьшающейся по мере удаления от середины ширины струесбросной части каждого дефлектора. Последнее объясняется тем, что наибольшая сила соударения струй цилиндрической формы, вылетающей из цилиндрического отверстия насадки, с дефлектором необходима на наибольшей хорде струи начиная с диаметра.

На фиг. 5 и 6 показана схема работы аппарата без дефлекторов, с дождем D₁, со струями выбрасываемым в атмосферу насадками под углами примерно 30^о к горизонту, высотой h₁, радиусом R₁ в виде узкой полосы, опускающихся на орошаемое поле, с большой мгновенной интенсивностью ₁, с большой парусностью в вертикальной плоскости, а следовательно с большими потерями КПД дождя на унос ветром и испарение и большим экологическим вредом орошаемой земле. И то же, но с лучшими показателями изображена работа аппарата с дефлекторами, дающими дождь D₂ с меньшей высотой h₂, меньшим радиусом действия R₂ и образующим на поле большую площадь осадков меньшей динамической силы, меньшей интенсивности ₂ и дождя, с меньшими потерями его КПД на унос ветром и испарение и меньшим экологическим вредом орошаемой земле по ее эрозии и засолению.

Среднеструйный дождевальный аппарат работает следующим образом.

Вода под напором проходит через центральный ствол 2, боковые стволы 3, насадку 4 и в форме цилиндрической струи выбрасывается в атмосферу. Дальше с одной стороны струя, выходя из насадки, укрепленной на конце короткого ствола, удаляется в профильную часть реактивной лопатки 5 коромысла механизма вращения аппарата, а от нее отбрасывается в направлении вращения аппарата, по часовой стрелке, если смотреть фиг.2 сверху. От реактивной силы этой струи лопатка 5 отбрасывается примерно на угол 15-30^о против вращения аппарата, т. е. против часовой стрелки, коромысло взводит (закручивает) пружину 8. В момент, когда лопатка 5 отброшена, струи воды круглого сечения одновременно из обеих насадок 4 под острыми углами ₁ + ₂ ударяются в рабочие поверхности дефлекторов 11, разливаются по ним тонким слоем и двумя секторами с углом , открываются от конечных кромок дефлекторов в воздух под углом 0. 10^о к горизонту. Соударяясь с воздухом, тонкослойные струи образуют мелкокапельный дождь, выпадающий веером, шириной, превосходящей диаметр струи во множество раз. В то же время, взведенная (закрученная дополнительно) пружина 8 возвращает в исходное положение с разгоном коромысло с лопаткой 5 и противовесом 6, которое производит удар относительно по двум стойкам 7 с разных сторон и этим импульсно, на 2-4^о, поворачивает аппарат по часовой стрелке. После этого процессы повторяются непрерывно и за 90-180 ударов коромысла аппарат совершает полный оборот вокруг своей оси 01-02. В положении, когда аппарат перевернут, стойка П снизу, аппарат работает аналогично, но с той лишь разницей, что при виде сверху поворот будет осуществляться против часовой стрелки.

Предполагаемое техническое решение упрощает конструкцию, уменьшает материалоемкость и трудоемкость изготовления и значительно улучшает качество дождя. Оно может быть использовано, как при изготовлении новых среднеструйных дождевальных аппаратов на базе аналогов, так и при модернизации сотен тысяч аппаратов, находящихся в эксплуатации.