1. Назначение и основные виды техники для орошения

Основное назначение орошения: получение гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур независимо от складывающихся погодных условий за счет управления водным и связанным с ним воздушным, тепловым, солевым, микробиологическим и питательным режимами в почве.

В соответствии с ГОСТ 26967–86 «Гидромелиорация. Термины и определения» в области орошения действуют термины и определения, которые с некоторыми сокращениями приведены ниже.

Орошение земель – гидромелиорация с подводом воды на земли с недостаточной природной водообеспеченностью.

Оросительная система – гидромелиоративная система для орошения земель.

Осушительно-оросительная система – оросительная система с осушительной сетью на орошаемых землях.

Способ орошения земель – комплекс определенных мер и приемов распределения воды на поливном участке и (или) превращения водного потока в почвенную и атмосферную влагу.

Поверхностное орошение – орошение земель с распределением воды по их поверхности.

Аэрозольное орошение – орошение мельчайшими каплями воды для регулирования температуры и влажности приземного слоя атмосферы.

Подпочвенное орошение – орошение земель путем регулирования уровня почвенно-грунтовых вод.

Внутрипочвенное орошение – орошение земель путем подачи воды непосредственно в корнеобитаемую зону изнутри.

Локальное орошение – орошение ограниченного объема почвы вблизи растения.

Капельное орошение – локальное орошение с помощью поливных капельниц.

Дождевание – поверхностное орошение искусственным дождем.

Импульсное дождевание – дождевание в импульсном режиме.

Полив – однократное искусственное увлажнение почвы и (или) приземного слоя атмосферы.

Промывной полив – полив, проводимый с целью уменьшения содержания в почве вредных для растений веществ.

Влагозарядковый полив – полив, проводимый с целью увеличения запаса воды в почве к началу вегетационного периода.

Противозаморозковый полив – полив с дождеванием для защиты растений от заморозка.

Удобрительный полив – полив водой, содержащей питательные вещества для растений.

Полив напуском – полив почвы с помощью поливных полос.

Полив затоплением – полив почвы путем заполнения поливных чеков.

Оросительная сеть – гидромелиоративная сеть для подвода воды от водоисточника к поливному участку.

Поливная сеть – гидромелиоративная сеть, предназначенная для распределения воды по поливному участку.

Ороситель – водовод проводящей оросительной сети, подающий воду к одному поливному участку.

Распределительная борозда – гидромелиоративная борозда временной поливной сети, распределяющая воду между поливными бороздами или полосами.

Поливная борозда – гидромелиоративная борозда, распределяющая водный поток по поверхности почвы с одновременным просачиванием воды через ее дно и откосы.

Поливная полоса – обвалованная полоса земли, имеющая продольный уклон и горизонтальная в поперечном сечении, затапливаемая водным потоком с одновременным просачиванием в почву.

Поливной участок – участок орошаемых земель, обслуживаемый одним оросителем при одинаковых способах полива, поливной технике и режиме орошения.

Поливная техника – совокупность машин, механизмов и орудий для осуществления полива.

Поливная машина для орошения – передвижная машина для распределения и подачи воды на поливном участке.

Дождевальная машина – поливная машина с рабочими органами для дождевания.

Дождевальная установка – установка для позиционного полива дождеванием.

Дождевальный аппарат – рабочий орган с подвижными частями для получения и распределения искусственного дождя по площади полива.

Дождевальная насадка – рабочий орган для получения и распределения искусственного дождя по площади полива, не имеющий подвижных частей.

Режим орошения – совокупность норм и сроков поливов.

Оросительный период – часть вегетационного периода от начала первого полива до окончания последнего полива сельскохозяйственной культуры.

Межполивной период – период между двумя следующими один за другим поливами.

Гидромодуль – объем воды, подаваемый на единицу орошаемой площади в единицу времени.

Оросительная норма – объем воды, подаваемый за год на единицу площади нетто поливного участка.

Поливная норма – объем воды, подаваемый на единицу площади нетто поливного участка за полив.

Допустимая интенсивность дождевания – интенсивность искусственного дождя, при которой не образуется поверхностный сток.

Допустимый уклон – уклон поверхности поливного участка, допускающий применение данного способа полива и поливной техники.

Коэффициент полезного действия оросительной сети – отношение объема воды, поданной при орошении, к объему воды, изъятой из водоисточника в оросительную сеть.

Следует отметить, что по степени естественного увлажнения территории относят к аридным – засушливым, субаридным – промежуточным и гумидным, т. е. влажным.

В гумидных зонах, к которым относится территория Беларуси, наибольшие площади орошаются дождеванием. В последнее время расширяется, особенно в условиях закрытого грунта, применение капельного и внутрипочвенного орошения.

В связи с этим к основным видам техники для орошения дождеванием можно отнести следующие:

• дождевальные системы, комплекты (шлейфы) и установки; дальнеструйные дождевальные машины кругового действия; двухконсольные дождевальные агрегаты;
• многоопорные широкозахватные дождевальные машины кругового действия;
• многоопорные широкозахватные дождевальные машины с фронтальным передвижением;
• шланговые дождеватели (катушечные дождевальные установки);
• туманообразующие установки (машины) и системы мелкодисперсного дождевания.

Дождевальные машины в отличие от установок снабжены средствами для механизированного перемещения.

Дождевальные агрегаты в отличие от установок и машин содержат все элементы дождевальной системы, которые навешены на трактор и работают в движении.

2. Классификация дождевальных систем, машин и установок

Классификация во многом зависит от типа дождевальных систем или машин.

Дождевальные системы, комплекты (шлейфы) и установки главным образом делятся на

• стационарные,
• полустационарные,
• передвижные,
• переносные.

Дальнеструйные дождевальные машины кругового действия и двухконсольные дождевальные агрегаты имеют следующую классификацию.

По способу агрегатирования – навесные, полуприцепные, прицепные, самоходные.

По типу источника забора воды – с забором воды из канала, скважины, водоема, гидранта закрытого или разборного трубопровода.

По механизму забора – с плавающим водозаборным устройством, со шлангом и узлом присоединения к гидранту.

Обычно дальнеструйные машины – это машины позиционного действия, а двухконсольные – работающие в движении.

Многоопорные широкозахватные дождевальные машины кругового действия могут классифицироваться следующим образом.

По типу двигателя, перемещающего машину, – гидроцилиндр на каждой опорной тележке, электродвигатель на каждой тележке.

По способу поддержания прямолинейности основного трубопровода – отключением электродвигателя вышедшей вперед тележки рычажной системой отключения, работающей от изгиба трубопровода, изменением подачи воды в ходовой гидроцилиндр вышедшей вперед тележки рычажной системой, работающей от изгиба трубопровода, отключением электродвигателя вышедшей вперед тележки лазерной системой отключения, регистрирующей изгиб трубопровода.

По типу установленных дождевальных насадок или аппаратов – с секторными насадками, с дефлекторными насадками, со среднеструйными дождевальными аппаратами.

По типу колес – со стальными или с пневматическими колесами.

Многоопорные широкозахватные дождевальные машины с фронтальным передвижением имеют следующую классификацию.

По типу двигателя, перемещающего машину, – двигатель внутреннего сгорания на центральной тележке, гидроцилиндр на центральной тележке, гидроцилиндр на каждой тележке, электродвигатель на каждой тележке.

По режиму перемещения в процессе работы – позиционные и совершающие полив в движении в постоянном или старт-стопном режиме.

По способу забора воды – с забором воды из канала, подводящей подземной или разборной сетью с гидрантами.

По подаче воды в основной трубопровод – по присоединительному шлангу, по двухзвенному трубопроводу, по плавающему водозаборному устройству.

По способу поддержания прямолинейности основного трубопровода – перестановкой опорно-ходовых колес вручную с визуальным контролем прямолинейности; отключением электро-двигателя вышедшей вперед тележки рычажной системой отключения, работающей от изгиба трубопровода; изменением подачи воды в ходовой гидроцилиндр вышедшей вперед тележки рычажной системой, работающей от изгиба трубопровода; отключением электродвигателя вышедшей вперед тележки лазерной системой отключения, регистрирующей изгиб трубопровода.

По типу установленных дождевальных насадок или аппаратов – с секторными насадками, с дефлекторными насадками, со среднеструйными дождевальными аппаратами.

По типу колес – со стальными колесами, с пневматическими колесами или со стальными и пневматическими колесами.

Шланговые дождеватели можно классифицировать следующим образом.

По количеству одновременно работающих тележек – одна или две.

По наличию поворотной платформы – с поворотной платформой, без поворотной платформы.

По способу поворота платформы – с поворотом вручную, с поворотом гидроцилиндром.

По типу привода барабана – с приводом от гидротурбины или с приводом от гидроцилиндра.

По способу перемещения дождевателя – перемещение вручную или путем буксирования трактором.

По типу опорно-ходового устройства перемещаемого дождевального аппарата – на салазках, на двухколесной тележке с полозом, на трех-, четырехили пятиколесной тележке.

По типу перемещаемого аппарата – дальнеструйный секторного действия, многосопловый широкозахватный фронтальный.

3. Основные требования, предъявляемые к технике для орошения

Различают агробиологические, экологические и технико-экономические требования. К агробиологическим следует отнести требования, обеспечивающие оптимальные (рациональные) условия снабжения растений водой, к экологическим – сохранение почв и их плодородия и к технико-экономическим – повышение производительности, снижение энергоемкости и т. п.

Агробиологические требования заключаются в следующем. Для достижения малоинтенсивного (бесстрессового) воздействия процесса орошения на растения отношение интенсивности водоподачи к интенсивности водопотребления должно находиться в пределах 1. 50. Равномерность распределения воды на поле должна удовлетворять следующим требованиям: коэффициент эффективно политой площади – не менее 0,7; отклонение от среднего слоя выпавшего дождя не должно превышать ±25 % для машин с коротко- и среднеструйными и ±30 % – с дальнеструйными аппаратами. Для сохранения растений от механических повреждений в процессе подготовки и проведения поливов коэффициент их повреждаемости должен быть 0,5…2,0 %, а среднекубический диаметр капель дождя – до одного миллиметра.

Экологические требования заключаются в следующем. С целью сохранения структуры и водопрочности почвенных агрегатов, активной жизнедеятельности микроорганизмов в почвообразовательном процессе и повышения плодородия почв содержание влаги в порах почвы должно находиться в пределах 70…90 %, в воздухе – 10…30 %, а отклонение от этих интервалов не должно превышать ±5 %. Для предупреждения водной эрозии почвы скорость движения потока воды в поливной борозде должна быть меньше критически допустимой из условий неразмываемости почвы, а для предупреждения лужеобразования и стока средняя интенсивность дождя должна быть меньше или равна скорости впитывания воды в почву. Чтобы исключить разрушение почвенных агрегатов под действием ударов капель дождя, их диаметр не должен превышать 1,5 мм для коротко- и среднеструйных и 1,8 мм – для дальнеструйных аппаратов.

Технико-экономические требования включают в себя большое число показателей. Однако к наиболее важным из них относятся эффективное использование земли, производительность машин и энергоемкость выполняемого ими процесса. Коэффициент земельного использования, учитывающий потери площади под оросительной сетью и поливной техникой, должен быть равен или больше 0,97.

4. Дождевальные аппараты и насадки

Рабочими органами дождевальных устройств являются дождевальные насадки и аппараты. Они предназначены для преобразования водного потока в дождевые капли, транспортирования капель на определенные расстояния и распределения их по орошаемой площади.

По характеру процесса образования дождя дождевальные насадки и аппараты разделяют на две группы: веерные и струйные. Первые создают широкий веерообразный поток воды в виде тонкой пленки, которая, встречая сопротивление воздуха, распадается на отдельные капли. Они неподвижны относительно машины или установки и одновременно орошают всю прилегающую к позиции площадь в пределах дальности полета капель, отличаются простотой устройства, как правило, не имеют подвижных частей и получили наименование дождевальных насадок. Вторые создают поток воды в виде осесимметричных струй, которые в процессе движения под действием сопротивления воздуха распадаются на отдельные капли. Они одновременно орошают прилегающую к позиции площадь в пределах дальности полета струи. Для орошения всей площади круга им сообщают вращательное (угловое) движение относительно машины или установки. Струйные рабочие органы с поворотными устройствами сложнее веерных. Они имеют подвижные элементы, и такие устройства называют дождевальными аппаратами.

Все рабочие органы, т. е. дождевальные насадки и аппараты, подразделяют главным образом по дальности разбрызгивания и напору воды на три группы: короткоструйные, или низконапорные (дальность полета капель до – 8 м, напор воды – 0,05…0,15 МПа); среднеструйные, или средненапорные (дальность полета капель – до 35 м, напор воды – 0,15…0,5 МПа); дальнеструйные, или высоконапорные (дальность полета капель – до 60 м, напор воды – свыше 0,5 МПа).

Короткоструйные рабочие органы выполняют, как правило, в виде дождевальных насадок. Находят применение дефлекторные, половинчатые, щелевые и центробежные насадки (рис. 1).

Рис. 1. Конструкции дождевальных насадок: а – дефлекторная; б – половинчатая; в – щелевая; г – центробежная: 1 – дефлектор; 2 – корпус; 3 – центральное отверстие

Дефлекторные насадки (рис. 1, а) имеют корпус 2, навинчиваемый на вертикальный стояк. Струя воды, выходя под напором из отверстия диафрагмы, разбивается о дефлектор 1, в результате чего образует пленку воронкообразной формы, которая при дальнейшем движении распадается на капли и орошает прилегающую к насадке круговую площадь. Пленка сходит с дефлектора под углом 30° к горизонту, что обеспечивает максимальную дальность полета образующихся из нее капель.

К достоинствам дефлекторных насадок относят сравнительно малый размер капель (0,9…1,1 мм) и небольшой расход энергии на их образование. Однако капли неодинаковы по величине, интенсивность их распределения по площади полива также неравномерна. По мере удаления от насадки размер капель возрастает, а интенсивность дождя сначала повышается, а затем падает. Из-за высокой интенсивности дождя (0,75…1,1 мм/мин) их применение в машинах и установках позиционного действия весьма ограничено. С увеличением напора воды и диаметра выходного отверстия насадки расход и дальность разбрызгивания воды увеличиваются.

Половинчатые или щелевые насадки применяют, если нужно получить односторонний полив.

В половинчатой насадке (рис. 1, б) дефлектор 1 имеет форму половины конуса и приварен к отогнутой пластине, которая перегораживает в корпусе 2 половину выходного отверстия. Половинчатая насадка работает аналогично круговой. Расход воды определяют по той же формуле, имея в виду, что она выходит через полукруглое отверстие.

Щелевая насадка (рис. 1, в) может быть получена путем пропиливания в стенке трубы щели шириной h.

Вытекающая из щели вода имеет форму плоской веерообразной пленки. Распадение ее на капли происходит менее интенсивно, чем в дефлекторных насадках, вследствие чего вблизи насадки возникает неорошаемая зона.

Центробежная насадка (рис. 1, г) работает следующим образом. Вода поступает через тангенциальный канал корпуса 2, благодаря чему закручивается, вовлекаясь во вращательное движение. На выходе из центрального отверстия верхней крышки 3 образуется кольцевой поток со свободным пространством в центре. После выхода из отверстия диаметром d благодаря тангенциальным составляющим скорости поток воды расширяется, образуя тонкую воронкообразную пленку, которая под действием сопротивления воздуха теряет устойчивость и распадается на капли.

Основные технические характеристики короткоструйных насадок приведены в прил. 4.

Среднеструйные дождевальные аппараты служат рабочими органами большинства современных дождевальных машин и установок. Несмотря на разнообразие марок, они конструктивно близки. На рис. 2 показан среднеструйный дождевальный аппарат, устанавливаемый на дождевальную машину типа «Волжанка».

Рис. 2. Дождевальный аппарат машины «Волжанка»: 1 – возвратная пружина; 2 – коромысло; 3 – основное сопло; 4 – выпрямитель; 5 – вспомогательное сопло

Основными элементами среднеструйного дождевального аппарата являются возвратная пружина 1, служащая для возврата в исходное положение коромысла 2. Вода, проходя через выпрямитель 4, выходит через основное сопло 3 и частично через вспомогательное сопло 5. Для повышения равномерности орошения сопло 5 имеет косой разрез, улучшающий распадение струи на капли.

Наиболее распространено семейство унифицированных аппаратов типа «Роса» (рис. 3). Базовый аппарат этого семейства состоит из алюминиевого корпуса 12 с тремя водопроводящими каналами 3, 5 и 13, механизмов вращения аппарата коромыслового типа и секторного полива. В механизм вращения вместе с коромыслом 4 входят возвратная пружина 2 и шайба 1 со штифтом, которые закрыты пластмассовым колпаком. Концы пружины закреплены в коромысле и шайбе. Механизм секторного полива состоит из пружинных колец 8, упора 6 и рычага 11, насаженных на одну ось 7 и соединенных пружиной 14. В отверстие рычага вставлен стержень 9, застопоренный винтом 10.

Вода из трубопровода поступает в корпус 12 и через водопроводящие каналы 3, 5, 13 и насадки выбрасывается наружу в виде струй, расположенных под углом 30° к горизонту. В воздухе струи распадаются на капли, орошая узкую полоску поля в виде сектора.

Рис. 3. Дождевальный аппарат типа «Роса»: а – общее устройство; б – схема работы механизма секторного полива; I – положение упора при рабочем движении ствола; II – положение упора при возвратном движении ствола; 1 – шайба; 2 – регулируемая возвратная пружина; 3, 5, 13 – водопроводящие каналы; 4 – коромысло; 6 – упор; 7 – ось; 8 – пружинные упорные кольца; 9 – стержень; 10 – стопорный винт; 11 – рычаг; 12 – корпус; 14 – пружина фиксатора

Струя воды из верхней насадки попадает на лопатку коромысла и отталкивает ее влево (в направлении против хода часовой стрелки). Коромысло поворачивается на угол 30…90º и закручивает возвратную пружину. После остановки под действием возвратной пружины коромысло движется в обратном направлении и входит рассекателем в струю. Воздействуя на скошенную грань рассекателя, струя совместно с возвратной пружиной толкает коромысло в направлении его обратного движения до удара в упор на корпусе аппарата. После удара корпус поворачивается на угол 2…3º по ходу часовой стрелки. В следующее мгновение струя воды, минуя рассекатель, вновь попадает на лопатку коромысла и отбрасывает его – цикл повторяется. Аппарат движется по кругу, выполняя оборот за 2…4 мин. Частоту вращения аппарата можно регулировать, закручивая возвратную пружину и фиксируя ее с помощью шайбы и штифта.

Для полива по сектору стержень рычага механизма секторного полива переводят в нижнее положение и закрепляют винтом.

Угол секторного полива устанавливают с помощью усиков упорных колец. Наименьший угол равен 45º. При работе ствол аппарата поворачивается до упора стержня в усик кольца 8. При дальнейшем движении стержень 9 и рычаг 11 поворачиваются на оси 7, отжимая пружины. После прохождения рычагом среднего положения пружина толчком поворачивает упор 6 в положение, при котором коромысло стопорится упором. Удар воды о лопатку передается на упор, и аппарат поворачивается в обратную сторону. Частота колебаний коромысла в этом случае велика, поэтому скорость движения аппарата в обратном направлении в 5…10 раз выше скорости при поливе. Возвратное движение аппарата продолжается до тех пор, пока рычаг механизма секторного полива не соприкоснется с усиком второго упорного кольца; тогда он развернет упор в первоначальное положение и освободит коромысло. После этого цикл полива по сектору повторяется.

Основные технические характеристики среднеструйных аппаратов с коромыслом и лопаткой приведены в прил. 5, а технические характеристики аппаратов серии ДА – в табл. 1.

Таблица 1. Технические характеристики аппаратов серии ДА

Показатели	ДА-8	ДА-4	ДА-2
Диаметр сопла, мм	9; 12; 14	16; 18; 20	22; 25; 28
Расход воды, л/с	1,5; 3; 4	5,5; 7,6; 10,5	11; 16; 20
Давление воды, МПа	0,25; 0,3; 0,35	0,4; 0,45; 0,5	0,5; 0,55; 0,6
Радиус действия, м	15; 22; 25	28; 32; 34	36; 42; 45
Интенсивность дождя, мм/мин	0,15	0,16	0,18

Дальнеструйные дождевальные аппараты разных марок отличаются главным образом конструкцией механизмов вращения. В отдельных конструкциях для вращения дальнеструйных дождевальных аппаратов (ДДА) используют: механическую энергию от ВОМ трактора, кинетическую энергию струи, разрежение воздуха на выходе струи из сопла, реактивную силу струи.

Механический привод от ВОМ трактора состоит из шестеренчатого и червячного редукторов или червячного редуктора и храпового механизма. Его применение ограничивается только тракторными дождевальными машинами.

Кинетическая энергия струи, вылетающей из сопла, используется в разборных переносных установках и широкозахватных машинах. Их выполняют в двух вариантах: с качающимся в вертикальной плоскости коромыслом (ныряющей лопаткой) и с вращающейся турбинкой.

Дальнеструйный аппарат с качающимся коромыслом (рис. 4) вследствие своей простоты находит наибольшее распространение в стационарных системах (рис. 4, а) и на шланговых дождевателях (рис. 4, б).

Рис. 4. Дальнеструйный аппарат с качающимся коромыслом: а – схема; б – общий вид аппарата на шланговом дождевателе; I – коромысло при нижнем положении лопатки; II – коромысло при верхнем положении лопатки; 1 – лопатка; 2 – ствол; 3 – ось качания; 4 – коромысло; 5 – скоба; 6 – корпус; 7 – основание

Принцип действия аппарата состоит в том, что аппарат монтируется на основании 7 (рис. 4, а) с возможностью поворота в корпусе 6. На стволе аппарата имеется горизонтальная ось 3, на которую насажено коромысло 4. Задняя часть коромысла тяжелее, чем передняя, поэтому в исходном положении II коромысло своей задней частью ложится на скобу 5. Вода под давлением поступает в корпус 6 и ствол с соплом 2. Истекая из сопла, струя воды ударяется в лопатку 1 коромысла 4, находящегося в верхнем положении II. Лопатка имеет двойную кривизну, т. е. в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Поэтому струя воды, вышедшая из сопла, ударяясь о лопатку, не только отклоняет ее вниз (положение I) на угол до 120°, но и поворачивает в сторону вместе со стволом на угол 2…6° (в зависимости от напора). Задняя часть лопатки, имеющая больший вес, чем передняя, возвращает лопатку в струю, и цикл повторяется. Лопатка не только поворачивает ствол, но и выполняет роль дефлектора. Когда она входит в струю, то орошается площадь вблизи аппарата, когда выходит из нее, орошается площадь, удаленная от аппарата.

На стационарных системах в основном используются унифицированные дальнеструйные дождевальные аппараты типа ДД кругового действия. Привод поворота ствола обеспечивается специальной турбинкой с трансмиссией (рис. 5). Эти аппараты выпускаются четырех типоразмеров. Их технические данные приведены в прил. 7.

Рис. 5. Дальнеструйный аппарат типа ДД: а – общий вид; б – кинематическая схема механизма поворота ствола; 1 – упор; 2 – толкатель реверса; 3 – нижний редуктор; 4 – вал; 5 – ствол; 6 – турбинка; 7 – верхний редуктор; 8 – фиксирующий и регулирующий винты; 9 – механизм поворота; 10 – упор; 11 – тормоз; 12 – собачка; 13 – храповое колесо; 14 – коромысло; 15 – ходовой редуктор; 16 – шатун

Конструкция аппаратов однотипна, их можно использовать для полива по кругу и по сектору. При эксплуатации дождевальные аппараты типа ДД устанавливают на вертикальные трубчатые стояки не менее 1,5 м над поверхностью почвы.

В аппарате типа ДД обеспечивается круговое вращение ствола 5 с помощью турбинки 6, лопасти которой входят в струю воды, выбрасываемую через сопло.

Турбинка 6 приводит в действие червячную пару верхнего редуктора 7. Далее вращение с помощью длинного вала 4 в трубчатом кожухе передается на червяк нижнего редуктора 3. Трубчатый кожух к стволу аппарата крепится с помощью специального кронштейна, положение которого можно изменять и фиксировать посредством фиксирующего и регулирующего винтов 8. Это позволяет регулировать глубину ввода лопаток турбинки в струю воды (7…10 мм). От глубины погружения их в струю зависит частота вращения турбинки, что обеспечивает изменение в некоторых пределах частоты вращения ствола аппарата.

При вращении турбинка частично дробит струю, что улучшает качество распределения дождя возле аппарата.

На оси червячного колеса нижнего редуктора расположен кривошип, передающий с помощью шатуна 16 качательное движение коромыслу 14, свободно сидящему на ступице храпового колеса 13. Колесо закреплено на червячном валу ходового редуктора 15. При качании коромысла установленная на нем собачка 12 правым или левым плечом (в зависимости от положения рычага реверса 2) входит в зацепление с храповиком и поворачивает его вместе с валом. Червяк со стволом аппарата обкатывается вокруг червячного колеса, ходового редуктора, жестко закрепленного на ступице, ввернутой в основание аппарата и зафиксированной специальными планками.

Для настройки на секторный полив в кольцевые проточки основания устанавливают два упора 1 так, чтобы они составляли заданный угол поворота ствола. При встрече толкателя реверса с упором рычаг реверса переключает вращение аппарата в противоположную сторону.

Тормоз 11 предназначен для предотвращения проворачивания храпового колеса при холостом ходе собачки.

Существуют дождевальные аппараты с механизмом вращения, работающим за счет разрежения, создаваемого струей. Они имеют сопло, заканчивающееся диффузором (расширяющейся насадкой). Поток воды, проходя узкое сечение диффузора, образует зону вакуума. Эту зону соединяют трубкой с пневматическим, например, диафрагмовым двигателем, работающим за счет перепада давления между атмосферой и вакуумом в диффузоре. Колебания диафрагмы обычно через храповой механизм приводят в движение ствол аппарата.

Для поворота ствола также используется вариант, при котором ось сопла располагают под некоторым углом к оси ствола или смещают ее в сторону. При этом возникнет реактивный момент, поворачивающий ствол дождевального аппарата. Дальнеструйные дождевальные аппараты, вращение которых основано на этом принципе, обычно оборудуют специальными тормозными устройствами, воспринимающими разность между вращающим моментом от реактивной силы струи и моментом трения вращающихся частей аппарата.

Наиболее распространены гидравлические и механические тормозные устройства. Гидравлический тормоз обычно представляет собой шестеренный или иной ротационный масляный насос, перегоняющий масло по замкнутому каналу, сопротивление которого регулируется вентилем или краном. Изменяя сопротивление, регулируют частоту вращения ствола дождевального аппарата.

При большой длине машины напор перед насадками снижается по мере удаления их от места подачи воды в машину. Для выравнивания расхода на широкозахватных машинах ставятся насадки или аппараты с увеличивающимися к периферии машины проходными сечениями. Однако если перемещающаяся опора машины оказывается на возвышенности или во впадине, напор перед насадкой изменяется, что приводит к изменению расхода через нее и соответствующему нарушению равномерности полива. Для устранения этого недостатка на ряде зарубежных дождевальных широкозахватных машин кругового и фронтального действия устанавливаются насадки постоянного расхода. Наиболее распространенная конструкция насадки фирмы «Нельсон». Схема насадки представлена на рис. 6, а.

Насадка работает следующим образом. Корпус 1 вворачивается в подводящий трубопровод. Вода поступает в корпус и по трубке 4 проходит между ребрами 11 к сменному соплу 12. Струя воды, истекающая из сопла, ударяется о сменный ребристый дефлектор 14, прикрепляемый гайкой 15 со стойками 13 к основанию 9, соединенному винтами с корпусом 1. При этом между основанием и корпусом за счет пазов, имеющихся во фланце корпуса, образуется щель 17, соединяющая с атмосферой полость, заключенную между корпусом 1, вставкой 6 и основанием 9. Ударяясь о ребра дефлектора, струя распадается на отдельные более мелкие струйки, орошающие поверхность почвы. Давление поступающей в насадку воды передается из трубки 4 по вырезам в ее нижнем торце по зазору 16 под мембрану 7. Мембрана прижата к манжете 8 и кольцу 10 пружиной сжатия 5, верхними витками опирающейся о буртик вставки 6. Изменение давления воды на входе в насадку приводит к прогибанию мембраны 7 и перемещению трубки 4. Перемещение трубки изменяет зазор между ней и кольцом 2. Изменение зазора обеспечивает саморегулирование расхода воды через насадку. Уплотнение между трубкой 4 и буртиком вставки 6 осуществляется шайбой 3.

Рис. 6. Вид насадки постоянного расхода фирмы «Нельсон»: а – схема; б – общий вид; 1 – корпус; 2 – кольцо; 3 – шайба; 4 – трубка; 5 – пружина; 6 – вставка; 7 – мембрана; 8 – манжета; 9 – основание; 10 – кольцо; 11 – ребра; 12 – сопло; 13 – стойка; 14 – дефлектор; 15 – гайка; 16 – зазор; 17 – щель; 18 – отверстие

Общий вид насадки представлен на рис. 6, б. Насадки, смонтированные на широкозахватной машине, показаны на рис. 7, а и увеличенное изображение насадки в работе – на рис. 7, б.

На широкозахватных машинах обычно устанавливается несколько типоразмеров насадок, отличающихся диаметром сопл и конструкцией дефлекторов.

Рис. 7. Насадка постоянного расхода фирмы «Нельсон» в работе: а – расположение насадок на дождевальной машине; б – работа насадки

5. Переносные и стационарные установки, комплекты (шлейфы)

Простейшие дождевальные устройства, состоящие из быстроразборных переносных трубопроводов и разбрызгивающих воду рабочих органов, называются дождевальными установками.

Основой переносных и стационарных установок и комплектов являются быстроразборные трубопроводы и арматура. Быстроразборные трубопроводы предназначены для подачи воды от передвижных насосных станций к дождевальным машинам и установкам или в открытые оросительные каналы. Такой трубопровод состоит из отдельных труб (секций) длиной 5…6 м, соединяемых быстроразъемными муфтами. При соединении конец одной трубы входит в раструб другой – смежной. По форме раструбных концов различают разборные трубопроводы с шаровыми, конусными и цилиндрическими соединениями. Во всех конструкциях раструб снабжен резиновой манжетой, которая создает уплотнение автоматически под действием напора воды в трубопроводе.

После выключения насосной станции напор исчезает, и трубопровод выпускает воду через муфты автоматически. Это исключает местное затопление растений, неизбежное при опорожнении трубопровода в одном месте. За счет эластичности манжет и зазоров между трубами их можно соединять не только соосно, но и под углом до 10…15° одна к другой, чем достигается необходимая приспособляемость в условиях сложного рельефа местности. Для предотвращения повреждений растений каждая труба (секция) снабжена опорой высотой 0,1…0,4 м.

Быстроразборные трубопроводы снабжены водораспределительной арматурой: гидрантами-задвижками, колонками.

Дождевальные установки могут быть стационарными, с переносными трубопроводами, с механизированным перемещением трубопроводов. Наиболее широкое распространение получили установки с переносными быстроразборными трубопроводами. Они предназначены для полива небольших участков со сложным рельефом местности. Расход воды в таких установках не превышает 50 л/с, а производительность – 50 га за сезон. При повышении расхода воды (для увеличения подачи) требуется увеличение диаметра и толщины стенок, а, следовательно, и массы труб, что неприемлемо при ручной их переноске.

К установкам такого типа относится комплект ирригационный КИ-5, представленный на рис. 8.

В состав комплекта входят: магистральный трубопровод, два распределительных трубопровода, четыре оросительных трубопровода (дождевальные крылья) с дождевальными аппаратами и гидранты. Магистральный трубопровод длиной 906 м состоит из первого участка (труба диаметром 150 мм) и второго участка (труба диаметром 125 мм). Подача воды в комплект обеспечивается насосом, приводимым в действие силовой установкой. Распределительные трубопроводы длиной по 270 м располагают по двухсторонней схеме в начале и конце магистрального трубопровода.

При такой схеме половина расходуемой воды еще в начале участка отводится в правый распределительный трубопровод, что позволяет второй участок магистрального трубопровода выполнить из труб меньшего диаметра. Дождевальные крылья длиной по 126 м (труба диаметром 105 мм) располагают перпендикулярно распределительным трубопроводам по обе стороны от них. На каждом крыле установлено по четыре среднеструйных дождевальных аппарата типа «Роса» на расстоянии 36 м один от другого. В комплект входит и гидроподкормщик, который служит для внесения одновременно с поливом растворимых минеральных удобрений и может быть установлен в начале распределительного трубопровода.

Одновременно работают два дождевальных крыла – одно слева, другое справа от магистрального трубопровода. Два других крыла в это время разбирают, переносят и подготавливают к работе. После выдачи поливной нормы их выключают, а включают подготовленные к работе крылья, присоединенные к распределительным трубопроводам с противоположных концов. Передвигая крылья навстречу одно другому, поливают всю площадь по обе стороны распределительных трубопроводов, после чего разбирают распределительные трубопроводы, переносят и присоединяют их к следующим гидрантам магистрального трубопровода. Присоединив к ним крылья, поливают другую часть участка. За один полив каждый распределительный трубопровод последовательно обслуживает три позиции.

Рис. 8. Комплект ирригационный КИ-5 с быстроразборными переносными трубопроводами

Техническая характеристика комплекта КИ-5 с быстроразборными переносными трубопроводами представлена в табл. 2.

Таблица 2. Техническая характеристика комплекта ирригационного КИ-5

Показатели	Значение
Расход воды, л/с	5,0…7,0
Напор, м	До 50
Орошаемая площадь, га	5,05
Площадь одновременного полива, га	0,195
Количество одновременно работающих дождевальных аппаратов	6
Средняя интенсивность дождя с учетом перекрытия, мм/ч	9,6…10,2
Продолжительность полива с одной позиции при поливной норме 300 м3/га, ч	3,1…2,94

Основной недостаток таких установок – большие затраты ручного труда на переноску труб и связанная с ними низкая производительность труда.

Импульсные дождевальные системы отличаются от обычных тем, что работают в режиме прерывистой (импульсной) подачи воды на орошаемую поверхность поля. Основные элементы такой системы:  напорообразующий узел (насосная станция), магистральный, распределительные и оросительные трубопроводы, импульсные дождевальные аппараты. Импульсный дождевальный аппарат отличается от обычного тем, что его рабочий цикл состоит из двух непрерывно чередующихся периодов: периода накопления воды в аппарате и периода выплеска (выброса) ее под действием сжатого воздуха.

Известны импульсные дождевальные аппараты двух типов: автоколебательного и принудительного действия.

Первые способны обеспечить лишь такой режим работы, при котором период накопления только в 5…10 раз больше периода выброса воды, вследствие чего расход воды не может быть меньше 0,5…1 л/с.

Вторые обеспечивают режим работы, при котором период накопления в 50…200 раз больше периода выброса, вследствие чего подводимый расход воды может быть снижен до 0,1 л/с и менее, а средняя интенсивность дождя может находиться в пределах 0,01…0,002 мм/мин.

Наибольшее распространение получили дождевальные аппараты второго типа, работающие в «ждущем режиме» по сигналам понижения давления в трубопроводной сети.

Система дождевания с аппаратами принудительного действия, помимо перечисленных выше основных элементов, включает еще и генератор командных импульсов, работающий в автоматическом режиме. Импульсный дальнеили среднеструйный дождевальный аппарат, работающий по сигналам понижения давления в трубопроводной сети, состоит из трех основных элементов: резервуара (гидроаккумулятора) 6, запорного устройства 2, 3, 4 и 5 и ствола 1 с соплом (рис. 9).

Вода под высоким давлением, но с малым расходом подается в гидроаккумулятор 6, где постепенно накапливается. В период накопления воды клапаны 3 и 4 закрывают проход в ствол 1, и вода не может выйти через него. По мере поступления воды, находящийся в гидроаккумуляторе, воздух сжимается, давление его повышается. При достижении верхнего давления генератор командных импульсов сбрасывает давление в напорной сети, вследствие чего под действием сжатого воздуха клапаны 4, а затем 3 открываются, и происходит выброс накопленного объема воды – «выстрел». В момент выстрела срабатывает механизм вращения, и корпус аппарата поворачивается на заданный угол. Срабатывание всех дождевальных аппаратов происходит синхронно. Клапан 4 закрывается под действием пружины 5 при падении давления в гидроаккумуляторе до нижнего предела. Клапан 3 закрывается под действием поршня 2 при повышении давления в сети, после чего цикл повторяется. Продолжительность периода накопления воды в гидроаккумуляторе составляет от 50 до 300 с.

Рис. 9. Схема импульсного дождевального аппарата: 1 – ствол; 2 – поршень; 3, 4 – клапаны; 5 – пружина; 6 – гидроаккумулятор

Вместимость гидроаккумуляторов в зависимости от марки составляет от 15 до 500 л, верхний предел давления – от 0,4 до 1,0 МПа, радиус действия (дальность полета струи) – от 20 до 70 м. По объему выброса воды за один рабочий цикл различают аппараты малого (до 3 л), среднего (от 3 до 10 л) и большого (более 10 л) объемов выброса. Наиболее распространены аппараты среднего объема выброса. Так как импульсные дождевальные аппараты работают с подводимыми расходами (0,1…2 л/с), во много раз меньшими, чем обычные (10…40 л/с), то это позволяет в 5…8 раз уменьшить диаметры водоподводящих трубопроводов и применить насосно-силовое оборудование малой мощности, в результате чего капитальные затраты на строительство снижаются более чем в три раза. Так как диаметр водоподводящих трубопроводов составляет 12…30 мм, то возможно применение пластмассовых труб с их укладкой бестраншейным способом.

Низкая средняя интенсивность дождя позволяет использовать импульсные дождевальные системы для орошения площадей с большими уклонами и с почвами малой водопроницаемости.

Импульсные аппараты системы работают одновременно на всей площади в режиме чередующихся пауз для наполнения гидроаккумуляторов и периодов выплеска воды под действием сжатого воздуха.

Синхронно-импульсное дождевание имеет ряд принципиальных отличительных особенностей, обеспечивающих значительный агрофизиологический и организационно-хозяйственный эффекты, которые заключаются в следующем:

1. обеспечивается длительное направленное воздействие искусственного дождя на условия роста и развития растений;
2. создаются почти полностью контролируемые условия произрастания растений, исключающие отрицательное воздействие погодных факторов на их рост и развитие;
3. поддерживается влажность активного слоя почвы и приземного воздуха на оптимальном уровне без резких колебаний, свойственных обычным периодическим поливам;
4. за счет предельного рассредоточения поливного тока воды по системе снижаются капитальные затраты на строительство сети напорных трубопроводов, в первую очередь трубопроводов последнего порядка, имеющих наибольшую протяженность, для устройства которых применяются трубы малого диаметра;
5. значительно сокращается расход воды по сравнению с другими способами дождевания, что особенно важно в условиях постоянно растущей ее потребности промышленностью и сельским хозяйством, особенно в районах с сухим климатом.

Наибольшее распространение получила система синхронноимпульсного дождевания типа КСИД-10.

Комплект синхронного импульсного дождевателя состоит из головного узла, гидроподкормщика, распределительного и поливных трубопроводов, импульсных дождевателей, датчика водоподачи и пульта управления.

Одновременно с импульсным дождеванием могут вноситься минеральные удобрения, которые растворяются в гидроподкормщике.

Техническая характеристика КСИД-10 представлена в табл. 3.

Таблица 3. Техническая характеристика системы синхронно-импульсного дождевания КСИД-10

Показатели	Значение
Площадь полива, га	10,0…10,6
Водоподача в сутки, м3/га	До 100
Рабочий напор, кПа	600…650
Количество дождевателей, шт.	51…55
Схема расстановки дождевателей по треугольнику	48×42
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	0,007
Продолжительность рабочего цикла, мин	1,0
Масса комплекта, кг	5485
Обслуживающий персонал, чел.	1 на 8…10 комплектов

На орошаемые участки вода подается по сигналам датчика водоподачи. Датчик водоподачи служит для автоматического включения или отключения насосной станции путем передачи информации о влажности почвы. Датчик представляет собой открытую цилиндрическую емкость, закапываемую в землю и снабженную поплавковым двухпозиционным сигнализатором положения уровня воды. Сигнализатор уровня электрическим проводом соединен с пультом управления. Уровень воды в водном испарителе (открытой цилиндрической емкости) зависит от количества воды, поступающей на поле из импульсных дождевателей. Поплавок сигнализатора положения уровня воды при достаточном ее поступлении в испаритель размыкает контакты ртутного выключателя, что служит командой на отключение насосной станции. При снижении уровня воды на 2 мм поплавок замыкает контакты ртутного выключателя, что является сигналом для включения насосной станции.

Комплект работает в режиме чередующихся циклов «накопление – выплеск». В зависимости от сигнала, поступающего от датчика водоподачи, включается насосная станция, подающая воду ко всем импульсным дождевателям (рис. 10), которые служат для накопления воды в период паузы и ее подачи на орошаемую площадь в период выплеска.

Накопление воды в импульсных дождевателях осуществляется благодаря работе их гидроаккумуляторов.

Гидроаккумулятор (рис. 10, а) представляет собой водовоздушный бак 1, разделенный перфорированным сводом 2 и эластичной мембраной 6 на две части. Нижняя часть предварительно через штуцер 4 заполняется сжатым воздухом до давления 0,3 МПа, верхняя часть – водой через запорный орган 9 следующим образом. Вода из трубопроводной сети 3 под давлением по шлангу 5 поступает в нижнюю полость камеры. Одновременно через обратный клапан вода заполняет подпоршневую полость камеры и поступает в верхнюю полость гидроаккумулятора.

Рис. 10. Импульсный дождеватель: а – схема; б – общий вид; 1 – гидроаккумулятор; 2 – свод; 3 – поливной трубопровод; 4 – штуцер для заполнения гидроаккумулятора воздухом; 5 – шланг; 6 – эластичная мембрана; 7 – присоединительный штуцер; 8 – дождевальный аппарат; 9 – запорный орган

Под действием давления воды эластичная мембрана перемещается вниз и дополнительно сжимает воздух. Наполнение происходит до момента укладки эластичной мембраны на перфорированный свод.

После наполнения всех дождевателей водой до расчетного объема генератор командных сигналов, установленный на головном узле, на короткое время соединяет трубопроводную сеть с атмосферой. Давление в трубопроводах резко понижается. Под действием давления вода выходит в ствол дождевального аппарата и выбрасывается на орошаемую площадь до тех пор, пока пластичная мембрана не займет верхнее положение. После выплеска воды дождевальные аппараты поворачиваются на угол 3…5°, и рабочий цикл «наполнение – выплеск» повторяется. Частота циклов зависит от производительности насосной станции.

Для обеспечения подачи растворимых удобрений в воду, подаваемую в дождевальную технику, в РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» создано оборудование для гидроподкормки к дождевальным установкам ОГД-50 (рис. 11).

Рис. 11. Оборудование для гидроподкормки ОГД-50: 1 – шасси; 2 – прицеп; 3 – крепление трубопроводов; 4 – бак для удобрений; 5 – фильтр; 6 – трубопровод напорный; 7 – вентиль; 8 – устройство дозирующее; 9 – трубопровод отводящий

Оборудование ОГД-50 состоит из установленного на шасси 1 грузового прицепа 2 с креплением 3 для трубопроводов. На прицепе 2 установлен бак 4 для удобрений, фильтр 5, напорный трубопровод 6, к которому прикреплен вентиль 7, а также дозирующее устройство 8 и отводящий трубопровод 9.

Оборудование для гидроподкормки работает следующим образом. Грузовой прицеп 2 с креплением 3 для трубопроводов, установленный на шасси 1, подгоняется трактором к дождевальной установке, после чего отводящий трубопровод 9 присоединяется к водопроводящей системе дождевальной машины. Оператор открывает вентиль 7, и вода начинает поступать из водоема от независимой насосной станции в напорный трубопровод 6 и через фильтр 5 попадает в дозирующее устройство 8 (оборудование может подключаться к дождевальной машине как байпасная линия). Дозирующее устройство 8 под напором воды всасывает заданный объем микроудобрений из бака 4 для удобрений и направляет их в отводящий трубопровод 9, из которого микроудобрения с поливной водой поступают в шланг дождевальной машины для распыла приготовленного раствора.

6. Капельное и аэрозольное орошение

Системы капельного орошения дают большее рассредоточение поливного тока, так как позволяют локально подводить воду к каждому растению в виде отдельных капель с помощью точечных микроводовыпусков – капельниц. В систему капельного орошения (рис. 12) входят: контрольно-распределительный блок 1…8, магистральный трубопровод 9, распределительные трубопроводы 10, капельницы 11. Контрольно-распределительный блок, как правило, включает в себя мотор 1, насос 2, задвижку 3, фильтр 4, водомер 5, манометр 6, баксмеситель 7 и инжектор 8.

а

б

Рис. 12. Система капельного орошения: а – схема; б – общий вид магистрального и распределительного трубопроводов; 1 – двигатель; 2 – насос; 3 – задвижка; 4 – фильтр; 5 – водомер; 6 – манометр; 7 – бак-смеситель; 8 – контрольно-распределительный блок; 9 – трубопровод магистральный; 10 – трубопроводы распределительные; 11 – капельницы; 12 – орошаемые растения

Системы капельного орошения проектируют обычно с напором 0,07…0,28 МПа. Низконапорные системы считаются более предпочтительными, так как в них можно применять более дешевые трубы и капельницы большего диаметра, что уменьшает вероятность их забивания. Для создания необходимого напора используют насосы небольшой мощности и производительности, водонапорные башни, а иногда и просто перепад отметок между источником водоснабжения и орошаемой площадью (самотечные системы).

Магистральный 9 и распределительные 10 трубопроводы монтируют, как правило, из полиэтиленовых труб обязательно черного цвета для предотвращения развития водной растительности, первые диаметром 38…51 мм, вторые – от 6 до 19 мм (рис. 12, б). Трубопроводы в низконапорных системах монтируют без соединительных муфт, вставляя трубы одна в другую. Расстояние между распределительными трубопроводами должно составлять от 0,8 м для полевых культур до 6 м для плодово-ягодных и соответствует ширине междурядий.

Капельницы изготавливают из пластмассы. Обычно их расход составляет от 1 до 15 л/ч. Конструкции капельниц весьма разнообразны. Наиболее простая представляет собой микротрубку из полиэтилена высокой плотности с внутренним диаметром от 0,3 до 2,0 мм. Регулирование расхода происходит за счет изменения потерь на трение, т. е. путем изменения длины микротрубки.

Более надежна в отношении предотвращения забивания капельница с отверстием большого диаметра, состоящая из цилиндра и ввернутой в него пробки. Пространство между нарезкой пробки и внутренней резьбой цилиндра образует спиральный проход, по которому идет вода. Вворачивая или выворачивая пробку, изменяют длину пути, а следовательно и расход воды. Вытекая каплями, вода увлажняет почву в виде зоны эллипсовидной формы глубиной около 1 м и шириной до 2,6 м с выходом на поверхность у основания ствола дерева. При этом почва в междурядьях поддерживается в сухом состоянии, что создает неблагоприятные условия для роста сорняков. Уменьшение объема увлажняемой почвы позволяет экономить воду и приводит к формированию менее разветвленной корневой системы, дающей возможность уплотнить посадки и повысить продуктивность.

Капельницы также бывают диафрагменными, мембранными и поплавковыми. Наиболее совершенные капельницы снабжены несколькими водовыпусками и оборудованы устройствами для стабилизации расхода при переменном давлении в сети и самоочистки микроканалов от взвешенных наносов.

Применение капельного орошения особенно перспективно в районах с ограниченными водными ресурсами, а также на участках с изрезанным рельефом и крутыми склонами с большими перепадами высот (до 60 м).

Аэрозольное орошение часто применяется вместе с дождеванием. Это позволяет улучшить микроклимат в приземном слое воздуха и оптимизировать условия развития растений. Иногда при аэрозольном орошении вместе с внесением воды производится и внесение растворенных удобрений или средств борьбы с болезнями растений.

Для получения микрокапель используются специальные насадки с малым диаметром выходных отверстий или насадки, в которых струя воды разбрызгивается за счет удара в специальные неподвижные либо вращающиеся отражатели, или в оросительной системе создается высокое давление.

Аэрозольное орошение может осуществляться серийными сельскохозяйственными опрыскивателями. Одним из вариантов реализации аэрозольного орошения является использование двухконсольных дождевальных агрегатов, оснащенных специальными диспергирующими насадками. При аэрозольном орошении на единицу площади воды расходуется в несколько раз меньше, чем при обычном дождевании.

Аэрозольное орошение используется и при выращивании растений в закрытом грунте. В этом случае в теплицах монтируются стационарные системы аэрозольного орошения.

Разновидностью аэрозольного орошения является орошение мобильными туманообразующими установками. Основой туманообразующих установок типа ТОУ является колесный трактор тягового класса не менее 4. На нем устанавливается дополнительный топливный бак и отработавший свой ресурс турбореактивный авиационный двигатель. Запас распыляемой воды находится в прицепной цистерне.

Компрессор двигателя нагнетает воздух в камеру сгорания, куда также подается топливо. Разогретый до температуры 1000…1100 °С воздух вместе с продуктами сгорания с большой скоростью подается на двухступенчатую турбину, приводящую в действие компрессор, и охладившись до 400…450 °С, поступает в сопло, из которого выходит со скоростью 400…450 м/с. В сопле установлены регулируемые перфорированные патрубки, в которые по шлангам нагнетается вода из цистерны. Вылетающий из сопла водовоздушный факел за счет резкого увеличения в диаметре теряет скорость и температуру. Мелкодиспергированные капли воды выпадают из факела и оседают на почву и растения, увлажняя их. Расход воды составляет 1…20 л/с. Для машины ТОУ-5 расчетная дальность полета капель равна 100 м.

В установке ТОУ-3 туманообразующий двигатель выполнен поворотным и смонтирован на автомобильном прицепе. Двигатель установки ТОУ-5 расположен на специальной раме базового трактора и управляется из его кабины.

7. Машины и системы для внутрипочвенного орошения

По способу подачи воды внутрипочвенное орошение делят на вакуумное или абсорбционное (вода поступает к растениям благодаря сосущим свойствам почвы, обусловленным силами поверхностного натяжения), безнапорное (верхние слои почвы увлажняются благодаря капиллярному движению воды), напорное (вода подается в почву под давлением).

В системах для внутрипочвенного или подпочвенного увлажнения вода с помощью труб-увлажнителей вводится непосредственно в корнеобитаемый слой почвы. Системы с использованием трубувлажнителей могут быть безнапорными и напорными. В первом случае система действует без машин, во втором используются насосные установки общего назначения.

В настоящее время в качестве труб-увлажнителей используются тонкостенные пластиковые трубы диаметром 16…32 мм. В исходном положении они имеют плоскую форму и смотаны в катушку. При укладке труба разматывается, покрывается почвенным слоем, а после нагнетания в нее воды она приобретает цилиндрическую форму, имеющиеся в стенке трубы микроотверстия при этом открываются и вода, просачиваясь сквозь них, увлажняет почву вокруг трубы. По окончании сезона труба извлекается и утилизируется. При глубине укладки труб ниже пахотного горизонта они могут использоваться многократно.

На рис. 13 показан вариант пластиковой трубы и соединительная арматура.

Рис. 13. Вид фрагмента пластиковой трубы для внутрипочвенного увлажнения с соединительной арматурой

Машинный способ основан на применении рыхлительных рабочих органов с водопроводящими каналами, через которые вода попадает в междурядья на глубину рыхления, соответствующую глубине расположения корневой системы растений.

По способу подвода воды такие машины подразделяют на два типа: с проходным и наматываемым трубопроводами. В первом случае гибкий трубопровод, снабженный пружинными водовыпускными клапанами, укладывают вдоль пути машины и пропускают через водоприемное нажимное, смонтированное на машине устройство. В процессе движения машины посредством последнего открывают пружинные клапаны, и вода поступает сначала в бак, а затем через рабочие органы в корнеобитаемый слой почвы. Во втором случае трубопровод, один конец которого присоединен к гидранту, а другой к приемной колонке машины, наматывается на барабан с реверсивным приводом или сматывается с него в зависимости от направления движения.

Для подпочвенного полива деревьев и кустарников применяют машины с рабочими органами в виде гидробуров. Машина, обычно снабженная цистерной для запаса воды, внедряет рабочий орган в зону увлажнения и затем посредством насоса нагнетает воду в объем почвы.

8. Дальнеструйные машины. Принцип действия и схемы работы

Дождевальные дальнеструйные машины предназначены для орошения дождеванием пастбищ, овощных и технических культур, садов, лесных и садовых питомников. Они характеризуются большими значениями интенсивности дождя, поэтому применяются на почвах повышенной водопроницаемости. Работают машины позиционно с забором воды из открытой или закрытой оросительной сети.

Наиболее распространенной типичной дальнеструйной дождевальной машиной кругового действия является ДДН-70. Ее схема представлена на рис. 14.

Рис. 14. Дальнеструйная дождевальная машина ДДН-70: 1 – эжектор; 2 – трубопровод эжектора; 3 – гидроподкормщик; 4 – механизм поворота со стволом; 5 – тормоз; 6 – раскос; 7 – хомут; 8 – лебедка; 9 – трубопровод всасывающий; 10 – редуктор червячный; 11 – валик шарнирный; 12 – насосредуктор; 13 – рама; 14 – цепи разгрузочные; 15 – вал карданный с кожухом

Дождеватель ДДН-70 состоит из следующих узлов: рамы 13, насоса-редуктора 12, механизма поворота со стволом 4, червячного редуктора 10, шарнирного валика 11, всасывающего трубопровода 9, лебедки 8, карданного вала с кожухом 15, разгрузочных цепей 14, эжектора 1, трубопровода эжектора 2, хомута 7, раскоса 6, тормоза 5, приспособления для внесения удобрений (гидроподкормщика) 3.

Вода засасывается из водоисточника и через водозаборник по всасывающему трубопроводу поступает в насос и дальше через ствол, который вращается вокруг вертикальной оси, и сопла попадает в виде струй в атмосферу. На своем пути струи постепенно распадаются на капли, которые в виде дождя попадают на растения и почву.

Насос-редуктор 12 состоит из двух механизмов – редуктора и насоса, которые имеют общий вал и соединены между собой при помощи болтов и фланца.

Назначение редуктора – повысить частоту вращения рабочего колеса центробежного насоса до 2100 мин^–1. Вращение редуктор получает от ВОМ трактора через карданную передачу.

Механизм поворота со стволом 4 служит для кругового или секторного вращения ствола и равномерного распределения дождя по орошаемому участку. Ствол имеет два сопла – струя большого сопла орошает внешнюю часть круга, а струя из малого сопла – внутреннюю часть круга. Над малым соплом ствола располагается разбрасывающая воду лопатка, которой регулируется равномерность полива внутренней части круга.

Большое и малое сопла снабжены откидными хлопушками, перекрывающими доступ воздуха в дождеватель при заполнении насоса водой с помощью эжектора.

Для выравнивания потока воды, поступающего в сопла из насоса, в колено ствола залиты два ножа, а в ствол вставлен выпрямитель. Ствол 4 имеет прерывистое вращение, которое осуществляется через червячный редуктор 10, закрепленный к корпусу основного редуктора, и шарнирный валик 11.

Работа по сектору осуществляется автоматически переключением собачки благодаря двум упорам, которые вставлены в отверстие фланца ствола.

Всасывающий трубопровод 9, служащий для забора воды из временных оросителей, представляет собой сварную металлическую трубу. Труба одним концом в виде колена с вертикальным шарниром через переходник присоединяется к всасывающему патрубку насоса. Второй конец трубопровода представлен коленом с заборником, которые соединяются с основной трубой также шарниром, позволяющим производить забор воды при левом или правом расположении дождевателя относительно оросителя.

Для предохранения всасывающего трубопровода от попадания в него крупных растительных частей и другого мусора на заборнике устанавливается сетка.

Лебедка 8 устанавливается на кронштейне всасывающего трубопровода и служит для подъема и опускания всасывающего трубопровода из рабочего положения в транспортное и наоборот, а также для точной установки заборника в оросителе.

Эжектор 1 и трубопровод эжектора 2 составляют вакуумную систему, предназначенную для заполнения водой насоса перед его пуском. Эжектор устанавливается на выхлопной трубе трактора, а трубопровод эжектора соединяет его с нагнетательной полостью насоса. Одновременно с закрытием заслонки выхода газов через верхний патрубок открывается доступ к всасывающей линии. За счет разряжения, создаваемого при проходе выхлопных газов, происходит отсос воздуха от дождевателя и его заполнение водой.

Гидроподкормщик 3 выполнен в виде бака цилиндрической формы. Он предназначен для внесения растворимых минеральных удобрений с поливной водой. Бак с горловиной и заглушкой оборудован подводящей и отводящей трубами с вентилями. Внутри бака помещен шнековый смеситель с ручным приводом.

По окончании полива на данной позиции поднимается всасывающий трубопровод дождевателя в транспортное положение и совершается переезд на следующую позицию.

Орошаемый участок должен быть оборудован открытой временной сетью каналов с расстоянием между ними 100 м. Оросительная сеть должна нарезаться каналокопателем типа КОР-500. Первый ороситель нарезается параллельно границе поля на расстоянии от нее 50 м. Места позиции дождевателя предварительно намечаются. Расстояние между позициями устанавливается равным 120 и 60 м в зависимости от схемы полива.

Схема позиций производится в порядке номеров от начала канала вниз по течению воды. После того как дождеватель пройдет всю длину канала, работа продолжается на соседнем канале снова от его начала.

Для того чтобы предотвратить сброс воды по каналу и создать подпор на определенной его длине, ниже позиции дождевателя должна быть установлена переносная водопроводящая перемычка. Если канал имеет большое сечение и малый уклон, применение переносных водопроводных перемычек может оказаться ненужным. При этом дождеватель может не делать холостого переезда к началу канала, а начать работу с конца канала. Нормальная работа дождевателя при круговом

поливе возможна при скорости ветра до 2 м/с, так как ветер с большей скоростью значительно снижает дальность полета струи, что приводит к неравномерному поливу. Поэтому полив рекомендуется производить в безветренную погоду. При ветре более 2 м/с полив рекомендуется производить по сектору.

Машины ДДН-100 и ДДН-150 аналогичны машине ДДН-70, но устанавливаются на тракторах большего тягового класса и соответственно с большей мощностью двигателя.

Машина ДДС-100 разработана на базе ДДН-100 и предназначена для орошения как водой, так и животноводческими стоками, содержащими не более 4 % сухого вещества с твердыми включениями не более 10 мм. Для защиты от более крупных частиц внутри ствола установлена самоочищающаяся решетка. Работает машина от закрытой оросительной сети.

Технические характеристики основных дальнеструйных дождевальных машин приведены в прил. 8.

На базе машины ДДН-70 создана машина, орошающая фронтально в движении и забирающая воду из канала, а также машина с забором воды из гидраната, с которым она соединяется шланговым устройством.

Конструктивно разработаны и испытаны мощные дождевальные машины «Нептун» – ДДС-200, ДД-500 и ДДС-1000. Это самоходные машины, собранные из узлов серийно выпускаемых тракторов и авиационных двигателей. Технические характеристики машин ДДС приведены в табл. 4.

Таблица 4. Технические характеристики машин «Нептун»

Показатели	ДДС-200 «Нептун-I»	ДД-500 «Нептун-II»	ДДС-1000 «Нептун-III»
Расход воды, л/с	200	400	1000
Радиус действия, м	120	190	До 300
Расстояние между оросителями, м	180	290	450
Площадь, орошаемая с одной позиции, га	4,5	11,3	28
Производительность при норме полива 300 м3/га, га/ч	2	4	10
Мощность двигателя, л. с.	300	750	3100

Дождевальные машины «Нептун», обладая большим радиусом действия, требуют более редкой сети оросителей, что снижает капитальные затраты на ее сооружение.

9. Шланговые дождеватели. Принцип действия и схемы работы

Значительное место среди дождевальных машин занимают многоопорные машины, отличающиеся высокой производительностью, но имеющие ряд недостатков: высокая сложность конструкции, большая трудоемкость монтажа, настройки и эксплуатации, значительная масса, большие расходы на хранение, кроме того, в процессе орошения растения повреждаются колесами опорных тележек. Поэтому в последнее время довольно широкое распространение получили шланговые дождеватели, отличающиеся высокой производительностью, компактностью и возможностью использования на небольших участках. Вышеозначенные агрегаты в основном представлены машинами фирм Beinlich и Bauer (Германия), Irriland, Irtec, Ocmis (Италия), Lucomet (Польша), а также марками машин производства Российской Федерации ДШ-10, ДШ-30, ДШ-1, ДШ-32 «Агрос», ДШ-75 «Агрос» и отечественного производства, типа УД-2500.

Шланговые дождеватели, как правило, орошают поля, на которых имеется полоса (дорога) для перемещения дождевателя (рис. 15). Вдоль этой полосы устраивается закрытый трубопровод с выведенными на поверхность гидрантами. Расстояние между гидрантами S_г принимается равным ширине, орошаемой дождевателем полосы В_п с учетом необходимого перекрытия. Ширина орошаемой полосы, как правило, равна примерно 1,6 радиуса действия R_а перемещаемого дождевального аппарата.

По дороге шланговый дождеватель перемещается трактором или малые дождеватели – вручную от гидранта к гидранту. Рядом с гидрантом дождеватель останавливается и затем в зависимости от конструкции разворачивают или дождеватель, или барабан со шлангом таким образом, чтобы ось вращения барабана расположилась перпендикулярно к орошаемой полосе. После этого перемещаемый дождевальный аппарат вручную или трактором (рис. 16) отводится на всю длину орошаемой полосы с учетом радиуса действия дождевального аппарата. В процессе установки перемещаемого аппарата шланг, подводящий к нему воду, разматывается. Шланг укладывается между гребнями или вдоль рядков растительности. Расстояние между опорными полозьями или колесами перемещаемого аппарата обычно регулируемое и устанавливается в соответствии с величиной междурядьев растительности.

Рис. 15. Схема участка, орошаемого шланговым дождевателем

Для предотвращения самопроизвольного перемещения барабанной установки она стопорится упорами, внедряемыми в землю. У машин больших типоразмеров поворот барабана и внедрение упоров в землю производится с помощью гидроцилиндров, сообщенных с гидросистемой трактора.

Рис. 16. Установка перемещаемого дождевального аппарата в исходное положение

На рис. 16 показана машина, у которой барабан не развернут. Положение с развернутым барабаном показано на рис. 17.

Рис. 17. Установка с поворотным барабаном

После установки перемещаемого аппарата в исходное положение барабанный шланговый дождеватель подсоединяют к гидранту, открывают его, и вода, поступающая из гидранта, медленно с помощью работающего от энергии воды гидропривода вращает барабан, постепенно наматывая на него шланг. Шланг подает воду к дождевальному аппарату и подтягивает его к барабанной установке. Шланговые дождеватели, как правило, имеют винтовой механизм, виток к витку укладывающий шланг на барабан. Установка с перемещаемым аппаратом показана на рис. 18.

Рис. 18. Шланговый дождеватель в работе

Шланговые дождеватели выпускаются с перемещаемыми аппаратами дальнеструйными или фронтальными. Последние также называют фермовыми или консольными.

На рис. 19, а показан перемещаемый дальнеструйный дождевальный аппарат в сборе с тележкой в работе, а на рис. 19, б – вид дальнеструйного дождевального аппарата, который может быть настроен как на работу по кругу, так и на работу по сектору.

Рис. 19. Перемещаемый дальнеструйный дождевальный аппарат: а – аппарат в работе; б – общий вид дальнеструйного дождевального аппарата

Перемещаемый фронтальный фермовый аппарат показан на рис. 20.

Рис. 20. Перемещаемый фронтальный дождевальный аппарат в работе

На рис. 21, а показано шасси аппарата, на рис. 21, б – крыло дождевателя с увеличенным изображением дождевальной насадки (распылителя). Ферма аппарата для уменьшения ширины в транспортном положении складывается благодаря шарнирным соединениям (рис. 21, в). Конец фермы показан на рис. 21, г.

Рис. 21. Сборочные единицы перемещаемого фронтального дождевального аппарата: а – шасси; б – крыло фермы; в – шарнирное соединение крыла; г – концевая часть крыла

Некоторые машины для работы под кронами деревьев могут оснащаться перемещаемыми аппаратами, имеющими несколько сопл, струи воды, вытекающие из которых, ударяются в плоские дефлекторы и разбрызгиваются на относительно небольшой высоте позади перемещаемого аппарата. Существуют варианты для аппаратов, орошающих нижнюю часть листьев с использованием нескольких мелкодисперсных насадок.

В качестве шасси перемещаемого фронтального дождевального аппарата у разных машин используются салазки (рис. 22, а и б) или колесные тележки (рис. 22, в и г). Причем полиэтиленовый шланг может опираться на дополнительный полоз (рис. 22, а и в) или дополнительную колесную опору (рис. 22, г). Колесные тележки могут иметь от двух до пяти колес. Ширина колеи колес и полозьев обычно бывает регулируемой для установки ее в соответствии с шириной междурядьев.

Струя воды, выбрасываемая дождевальным аппаратом, создает значительную реактивную силу, способную опрокинуть перемещаемый аппарат, поэтому некоторые из них для повышения устойчивости снабжаются противовесом или бачком, заполняемым водой.

Рис. 22. Схемы перемещаемых дождевальных аппаратов: а – на полозьях; б – на салазках; в – двухколесного; г – трехколесного

После того как барабан намотает шланг и перемещаемый аппарат приблизится на установленную величину, он нажимает на специальную рамку, которая механически отключает подачу воды в машину. Отсоединение машины от гидранта осуществляется вручную оператором.

На тележках некоторых перемещаемых аппаратов для устойчивости устанавливаются грузы или цилиндрическая емкость, заполняемая водой.

Существуют тележки, к колесам которых крепятся дисковые ножи, врезающиеся в почву при перекатывании по ней колес и тем самым обеспечивающие стабильность курса тележки.

При выполнении дождевания полуприцепная установка опирается на упоры, колеса и сницу (рис. 23, а).

Скорость передвижения перемещаемого дождевального аппарата устанавливается посредством пульта, питающегося от солнечной батареи (рис. 23, б).

От скорости движения дождевального аппарата зависит выдаваемый слой дождя.

После орошения полосы перемещаемый аппарат переводится на противоположную полосу или в зависимости от организационной схемы шланговый дождеватель отсоединяется от гидранта и переводится к следующему.

Подобным образом работают и другие шланговые дождеватели.

Технические характеристики некоторых из них приведены в прил. 9.

Рис. 23. Агрегаты дождевальной установки: а – сница; б – пульт управления с солнечной батареей

Большинство машин имеют возможность ускоренного наматывания шланга на барабан, обеспечиваемого механизмом, приводимым в действие от ВОМ трактора.

Освобождение поливного шланга от воды, что необходимо обязательно выполнить при постановке машины на длительное хранение, осуществляется путем разматывания шланга на участке с уклоном, способствующим вытеканию воды. У многих машин предусмотрена продувка шланга сжатым воздухом.

Шланговый дождеватель ДШ-10 имеет два аппарата и соответственно два шланга на сдвоенном барабане. Дождевальные аппараты у ДШ-10, ДШ-30 и «Агрос» базируются на салазках.

Дождеватель шланговый ДШ-75 «Агрос» работает позиционно от гидранта оросительной сети, орошая полосу шириной 60 м, длиной 200…250 м. Дождеватель ДШ-32 «Агрос» поливает полосу шириной 20…25 м и длиной 110 м.

Салазки имеют высокий клиренс и регулируемую в пределах 1500…2800 мм ширину колеи. Рама салазок снабжена прицепным устройством для присоединения к трактору при разматывании трубопровода в начале рабочего прохода. Имеется механизм ускоренного наматывания шланга. Технические характеристики ДШ-32 «Агрос», ДШ-75 «Агрос» приведены в прил. 9.

После автоматического выключения подачи воды в конце прохода барабан разворачивается с помощью гидросистемы трактора на 180 на поворотном круге для полива участка по другую сторону от линии гидрантов.

В конце полива салазки заходят на подъемник и упором нажимают на контактное кольцо. Трос поворачивает трехходовой кран, и подача воды на турбинку прекращается. Подача воды на машину отключается вручную на гидранте.

Типичная компоновка полуприцепного шлангового дождевателя с перемещаемым дождевальным аппаратом на пятиколесном шасси представлена на рис. 24. Машина показана в состоянии готовности к переводу ее на следующую позицию. Дождеватель состоит из рамы шасси 1, барабана для полиэтиленового шланга 2, корпуса 3 привода барабана, колена корпуса привода 4, механизма навески 5 перемещаемого аппарата, шасси 6 перемещаемого аппарата, дождевального аппарата 7.

Рис. 24. Шланговый дожеватель: 1 – рама шасси; 2 – барабан для шланга; 3 – корпус привода барабана; 4 – колено корпуса привода; 5 – механизм навески перемещаемого аппарата; 6 – шасси перемещаемого аппарата; 7 – дождевальный аппарат

Привод вращения барабана осуществляется по нескольким известным схемам. Наиболее распространенными являются варианты привода с использованием водяной турбины. Подобная схема представлена на рис. 25.

Вода, поступающая в корпус привода барабана, делится на два потока: один течет через сопло и воздействует на турбинку, другой идет мимо нее. В колене корпуса потоки объединяются и поступают в линию подачи воды к перемещаемому аппарату. Турбинка через редуктор и зубчатое зацепление приводит во вращение барабан, перемещая дождевальный аппарат.

Тахометр служит для контроля и настройки режима работы дождевателя.

У разных машин редукторы имеют разное исполнение. Они могут иметь цилиндрические зубчатые ступени, червячные пары, клиноременные передачи. Конечная ступень привода барабана выполняется или в виде цилиндрической передачи с внешним либо внутренним расположением малой ведущей шестерни, или в виде цепной передачи, у которой ведомая звездочка имеет диаметр, несколько меньший диаметра барабана.

Рис. 25. Привод вращения барабана шлангового дожевателя

Одним из известных производителей шланговых дождевателей является польская фирма Lukomet, использующая при производстве дождевателей значительную часть конструктивно сложных частей итальянской фирмы Irtec. Одна из машин польского производства – LUKOMA-50-180 представлена на рис. 26.

Рис. 26. Шланговый дождеватель LUKOMA 50-180

Машины выпускаются как с дальнеструйным дождевальным аппаратом, так и с фронтальным двухконсольным с разной шириной захвата. Особенностью двухконсольного аппарата является возможность установки консолей вдоль линии движения тележки, что позволяет орошать поля с наличием столбов, деревьев или других препятствий.

Технические характеристики основных моделей шланговых дождевателей LUKOMA с дальнеструйным аппаратом приведены в табл. 5.

Таблица 5. Технические характеристики шланговых дождевателей LUKOMA с дальнеструйным аппаратом

Показатели	LUKOMA 50-200	LUKOFAMA 110-380	LUKOFAMA 110-430
Диаметр шланга, мм	50	110	110
Длина шланга, м	200	380	430
Скорость наматывания, м/ч	5…140	5…200	5…200
Расход воды, м3/ч	15	82	72
Требуемое давление воды в гидранте, МПа	0,5…1,0	0,7…1,1	0,5…1,1
Диаметр сопл дождевального аппарата, мм	10; 12; 14	26; 28; 30	26; 30
Ширина орошаемой полосы, м	40	90	90
Слой осадков искусственного дождя за один проход, мм	10…60	6…80	6…80
Масса с водой, кг	550	4500	6800

Основными европейскими производителями шланговых дождевателей являются итальянские фирмы Irtec, Irriland, Ocmis. Основные технические данные шланговых дождевателей итальянских производителей приведены в табл. 6. Здесь также помещены технические данные машин серии BAUER RAINSTAR, производимых в Польше.

Таблица 6. Обобщенные технические характеристики шланговых дождевателей с дальнеструйным аппаратом

Показатели	Irtec	Ocmis	BAUER RAINSTAR
Диаметр шланга, мм	40…150	63…160	65…100
Длина шланга, м	120…750	170…850	190…450
Скорость намотки, м/ч	3,4…170	–	–
Расход воды, м3/ч	3,4…143	4,8…17,4	11,9…70,6
Требуемое давление воды в гидранте, МПа	0,31…1,27	0,3…0,8	0,4…1,11
Диаметр сопл дождевального аппарата, мм	8…40	–	14…28
Ширина орошаемой полосы, м	27…125	–	47…94
Рекомендуемая максимальная площадь орошения, га	4…70	–	13…35
Масса без воды, кг	155…5240	–	1270…2714

В таблице указаны данные только для машин, укомплектованных перемещаемой тележкой с дальнеструйным дождевальным аппаратом, который в переводных проспектах также называется и пушкой, и пистолетом, и распылителем, и брандспойтом. В табл. 6.6 приведены только наименьшие и наибольшие значения из всего диапазона для всех моделей.

Машины фирмы Irriland имеют показатели, близкие к параметрам машин фирмы Irtec.

За главный параметр шланговых дождевальных машин большинство производителей принимают наружный диаметр барабана. Так, у машин OCMIS он находится в диапазоне 1690…3630 мм.

Белорусской Системой машин предусмотрено использование установки дождевальной типа УД-2500 для орошения мелиорированных земель, производитель ОАО «Гомельский радиозавод». Установка имеет дальнеструйный аппарат, производительность – до 1,5 га/ч, агрегатируется с трактором класса 2,0, удельный расход топлива – 4,5 кг/га.

Машина УД-2500 может осуществлять орошение с одновременным внесением удобрений. Для этого используется оборудование ОГД-50 для гидроподкормки к дождевальным установкам.

На основе машины УД-2500 Гомельский радиозавод выпускает передвижные дождевальные машины ПДМ-2500 и ПДМ-3000.

На базе УД-2500 РУП «Экспериментальный завод ИМСХ НАН Беларуси» изготовлена машина УЖС-2500, предназначенная для поверхностного внесения жидкой осветленной фракции бесподстилочного навоза под озимые, яровые зерновые, кормовые культуры, орошения пастбищ и многолетних трав.

10. Двухконсольные дождевальные машины (агрегаты)

Двухконсольные дождевальные агрегаты предназначены для орошения дождеванием всех сельскохозяйственных культур (включая высокостебельные – кукурузу, сорго, подсолнечник и др.), а также лугов и пастбищ с забором воды из открытой оросительной сети.

Типичным представителем машин данной группы является двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100МА. Его дождевальное оборудование устанавливается на специальной трубчатой ферме на тракторе ДТ-75М с ходоуменьшителем и специальной коробкой передач. Общий вид агрегата представлен на рис. 27.

Рис. 27. Общий вид двухконсольного дождевального агрегата

Агрегат совершает орошение в движении, забирая воду из открытых каналов, нарезаемых на орошаемой площади через 120 м. Обслуживает агрегат тракторист и поливальщик.

Конструктивная схема агрегата приведена на рис. 28.

Рис. 28. Конструктивная схема двухконсольного дождевального агрегата ДДА-100МА: 1 – раскос; 2 – стойка; 3 – пруток; 4 – концевой дождевальный аппарат; 5 – дефлекторная насадка; 6 – опорная дуга; 7, 10 – сливной и всасывающий клапаны; 8 – водопроводящая труба; 9 – растяжка; 11 – центральные стойки; 12 – поворотный круг; 13 – рама; 14 – гидроцилиндры подъема фермы; 15 – всасывающая линия; 16 – всасывающий патрубок насоса; 17 – эластичный трубопровод; I – дроссельная пластина

Каждая консоль состоит из 13 панелей, состоящих из раскосов 1, стоек 2 и 11, прутков 3, растяжек 9 и водопроводящих труб 8, соединенных фланцами и образующих две водопроводящие трубы нижнего пояса, внутренние концы которых присоединены к патрубкам поворотного круга 12, а внешние соединены с двумя концевыми панелями, снабженными концевыми дождевальными насадками с регулируемыми дефлекторами 4. Поворотный круг опирается на четыре ролика, закрепленных на штоках гидроцилиндров 14 рамы 13. Гидроцилиндрами выравнивают положение фермы во время работы. Гидросистема обеспечивает согласованную работу штоков. Если пара правых штоков выдвигается, то пара противоположных штоков втягивается на такую же величину. При транспортном ходе консоли могут устанавливаться вдоль направления движения машины.

Водопроводящие трубы девятых панелей снабжены клапанами 7 для слива воды из консолей. На стыке пятой и шестой панелей установлены опорные дуги 6 с амортизаторами. Дуги служат для предохранения фермы от поломок в случае ее перекоса. Они также являются опорами при хранении снятого с трактора дождевального оборудования.

Всасывающий трубопровод, служащий для забора воды из временных оросителей, представляет собой сварную металлическую трубу 15. Труба одним концом в виде колена с вертикальным шарниром через переходник присоединяется к всасывающему патрубку 16 насоса, забирающего воду из канала и нагнетающего ее в трубу поворотной платформы через гибкий трубопровод 17 с дроссельной пластиной I. На втором конце трубопровода имеется колено с всасывающим клапаном 10. Для поддержания всасывающего клапана в плавающем положении на всасывающей линии предусмотрен противовес, выполненный в виде трубы, заполняемой водой, поступающей из поворотного кольца при открытом вентиле.

Кроме того, на всасывающем клапане установлена сетка для предотвращения попадания в насос и далее крупных растительных частей и другого мусора.

Для заполнения водой всасывающей линии и насоса перед его пуском используется эжекторная система трактора. Эжектор устанавливается на выхлопной трубе двигателя, а трубопровод эжектора соединяет его с нагнетательной полостью насоса. При закрытой заслонке эжектора выброс газов идет через диффузор. Одновременно с закрытием заслонки выхода газов через верхний патрубок открывается доступ к всасывающей линии. Рычаг управления заслонкой переключается из кабины посредством тяги.

При прохождении с большой скоростью выхлопных газов происходит отсасывание воздуха из всасывающей линии и насоса и заполнение их водой. В горловине опорного кольца установлен обратный клапан, предотвращающий попадание воздуха во всасывающую линию при работе эжекторной системы.

В передней части трактора при необходимости может быть установлено приспособление для внесения удобрений (гидроподкормщик). Приспособление выполнено в виде горизонтально расположенной емкости цилиндрической формы. Оно состоит из загрузочного и смесительного баков, дозирующего устройства, подводящих и отводящих шлангов и регулирующего вентиля. Вентиль служит для регулирования расхода воды, подаваемой в бак и отсасываемой из него, и тем самым количества удобрений, поступающих в оросительную воду. Вода в смесительный бак поступает из напорной линии. Приспособление поставляется по требованию заказчика.

На машине ДДА-100МА на стояках 7 установлены 54 дождевальные дефлекторные насадки (рис. 29) с конусными дефлекторами 4 и соплами 5 различного диаметра: на панелях первой и второй с конца – 14, на третьей и шестой – 13, на седьмой и тринадцатой – 12 мм. Насадки 2, ближайшие к трактору, установлены на стояках 1 и снабжены щитками 3, прикрепленными к стоякам хомутами 6. Щитки предотвращают попадание воды на проезжую часть.

На концевых панелях для увеличения ширины захвата дождем установлено по одной насадке с соплом диаметром 22 мм. Выбрасываемая из сопла струя ударяется в ложкообразный дефлектор. Дальность полета капель регулируется перемещением дефлектора относительно корпуса насадки.

Основными особенностями двухконсольного дождевального агрегата ДДА-100ВХ является то, что на нем установлены дождевальные насадки направленного действия, центральная панель фермы имеет квадратную форму, на левой стороне машины установлен гидроцилиндр, связывающий трактор и ферму и позволяющий принудительно менять наклон фермы в зависимости от рельефа местности.

Рис. 29. Дождевальные аппараты, устанавливаемые на ДДА-100МА: 1, 7 – стояк; 2 – насадка; 3 – щиток; 4 – конусный дефлектор; 5, 9 – сопло; 6 – хомут; 8 – раскос; 10 – ложковый дефлектор; 11 – водопроводящая труба

Технические характеристики двухконсольных дождевальных агрегатов приведены в табл. 7.

Таблица 7. Технические характеристики двухконсольных дождевальных агрегатов

Показатели	ДДА- 100МА	ДДА- 100ВХ	ДДПА- 130/140	ДДА- 145
Базовый трактор	ДТ-75М	ДТ-75Д	ДТ-75МЛХС4	ДТ- 75МЛХС4
Расход воды, л/с	130	100…130	130/140	145
Давление насоса, МПа	0,363	0,363	0,37/0,21	0,35
Слой осадков за проход при максимальной скорости, мм	5	4	5/7	5
Производительность при поливной норме 600 м3/га, га/ч	1,6 (при 300 м3/га)	0,789	0,780/0,85	0,87
Ширина захвата дождем с перекрытием, м	120	120	120	120
Средний диаметр капель, не более, мм	До 1,3	1,17…1,19	–	1,2
Рабочая скорость движения, м/мин: вперед назад	17,8 10	17,8 10	17,8 10	17,8 10
Расстояние от поверхности земли до нижнего пояса фермы около трактора, мм	1500	1500	1500	1650
Орошаемая площадь, га	100…120	100…120	–	–
Масса машины без воды с трактором, т	10,79	–	11,0	11,16

Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-145 имеет тот же принцип действия, что и ДДА-100МА и частично унифицирован с ним. В агрегате применена шарнирно-телескопическая линия подачи воды от насоса в водопроводящий трубопровод фермы. Линия состоит из раструба, двух шарниров, телескопического трубопровода и колена. Шарниры с уплотняющими манжетами дают возможность напорной линии изгибаться без нарушения герметичности. Наличие телескопического элемента позволяет менять длину линии. Вместо дефлекторных на машине установлены центробежные дождевальные насадки.

Предусмотрен выпуск машины в трех модификациях, имеющих разный расход и разное количество дождевальных насадок. Основной модификацией является машина, имеющая расход 145 л/с и 238 насадок. Другие модификации имеют расход 110 и 80 л/с и соответственно количество насадок, уменьшенное на 52 и 104 шт. Насадки снимаются равномерно по длине консолей, а в отверстия под насадки ставятся заглушки. Другие основные технические данные агрегата приведены в табл. 6.7.

Агрегат АДК-20 является самоходным двухконсольным дождевальным многофункциональным агрегатом с фронтальным перемещением. Навешивается на колесный трактор тягового класса 1,4. Работает в автоматизированном режиме, имеет возможность быстрого перевода из рабочего положения в транспортное и изменения ширины захвата дождем. Может производить орошение с использованием подготовленных животноводческих стоков.

11. Многоопорные машины кругового действия

Классическим вариантом многоопорной широкозахватной машины кругового действия является дождевальная машина «Фрегат». Машина ДМ «Фрегат» выпускается в десяти модификациях. Базовой моделью является ДМ-454-100 «Фрегат», имеющая длину 454 м и расчетный расход воды 100 л/с.

Один оператор обслуживает 3…4 машины. Технические характеристики базовой модели и модели, имеющей наименьшую длину, даны в табл. 8.

Таблица 8. Технические характеристики дождевальной машины «Фрегат» наибольшей и наименьшей длины

Показатели	ДМ-454-100	ДМ-335-58
Длина машины, м	453,5	335,1
Расход воды для безуклонного участка при минимальном давлении, л/с	90…100	58
Количество опорных тележек, шт.	16	12
Минимальное давление воды на входе в машину, МПа	0,65	0,50
Допускаемый общий уклон участка	+ 0,02…– 0,05	± 0,05
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	0,31	0,26
Минимальное время полного оборота машины, ч	51	37
Максимальная орошаемая площадь при работе на одной позиции, га	72	40
Количество дождевальных аппаратов, шт.	50	38
Масса машины с водой, т	27,0	22,8
Масса машины без воды, т	15,0	11,4

Схема машины приведена на рис. 30. Машина представляет 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, концевой дальнеструйный дождевальный аппарат 4 секторного полива, система регулирования скорости движения тележек, механическая и электрическая или гидравлическая системы защиты от поломок.

Рис. 30. Схема дождевальной машины типа «Фрегат»: 1 – центральная опора; 2 – трубопровод водопроводящий; 3 – аппараты дождевальные среднеструйные; 4 – аппарат дождевальный дальнеструйный; 5 – тележки самоходные

Центральная неподвижная опора устанавливается над гидрантом водопроводящей сети. С помощью стояка и поворотного колена водопроводящий трубопровод соединяют с гидрантом. Водопроводящий трубопровод установлен на А-образных рамах тележек с помощью растяжек на высоте 2,2 м, что позволяет поливать высокостебельные культуры, например, кукурузу.

Машина составлена из отдельных секций. Каждая секция состоит из звена (пролета), водопроводящего трубопровода с растяжками и тележки с двумя стальными 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. Технические характеристики аппаратов приведены в прил. 6.

С целью увеличения орошаемой площади и для полива углов участка на консольном конце машины устанавливается концевой дождевальный аппарат, который может работать постоянно или включаться автоматически при подходе машины к углу участка. Машина передвигается при поливе с помощью гидропривода тележек.

Гидропривод тележки (рис. 31) состоит из клапана-распределителя 12, гидроцилиндра 1, двуплечего рычага 7 и толкающей штанги с двумя концевыми выступами 8. Вода из трубопровода 2 через подводящую трубу 3 поступает в напорный рукав 5 и далее через клапанраспределитель – в гидроцилиндр. Под действием напора воды гидроцилиндр поднимается (шток неподвижен) и через двуплечий рычаг 7 приводит в движение толкающую штангу 8, которая своими концевыми выступами упирается в почвозацепы колес 9 и толкает их в направлении движения. Это происходит до тех пор, пока двуплечий рычаг 7 не поднимется до верхнего ограничительного штифта на тяге 6 и потянет ее вверх. При таком движении рычаг-переключатель 11 будет поворачиваться и под действием курковой пружины переведет шток клапанараспределителя в нижнее положение. Водопроводящая система перекроется, и тележка остановится. Вместе с этим стопоры 10 на переднем и заднем колесах войдут в зацепление с почвозацепами колес и предотвратят возможное движение тележки в обратную сторону.

Рис. 31. Гидропривод тележки машины «Фрегат»: 1 – гидроцилиндр; 2 – трубопровод водопроводящий; 3 – подводящая труба; 4 – стержень; 5 – напорный рукав; 6 – тяга; 7 – двуплечий рычаг; 8 – толкающие штанги; 9 – колесо тележки; 10 – стопор; 11 – рычаг-переключатель; 12 – клапан-распределитель; 13 – дроссельный клапан

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 стержень 4 воздействуют на дроссельный клапан 13, 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 ч (для разных модификаций машины) до 10 суток. Обычно поливная норма выдается за один оборот машины, поэтому, изменяя скорость машины, регулируют поливную норму.

Скорость движения по кругу регулируется путем изменения расхода воды, поступающей в гидропривод последней тележки. Регулировка производится краном-задатчиком скорости, установленным на последней тележке и позволяющим вручную изменять расход воды, поступающей в гидроцилиндр привода хода последней тележки.

Колеса опорных тележек 9 можно поворачивать на 90°, устанавливая их вдоль линии водопроводящего трубопровода, что позволяет после отсоединения машины от гидранта и фундамента перетащить машину без разборки на соседний орошаемый участок. Буксировка производится трактором тягового класса 3 и выше.

Для предохранения трубопровода от чрезмерных прогибов в вертикальной плоскости и увеличения его жесткости в горизонтальной предусмотрена система тросовых растяжек.

Необходимая скорость движения тележек задается и поддерживается системой автоматического регулирования скорости движения тележек, которая при необходимости изменяет расход воды, поступающей в гидропривод, изменяя тем самым скорость отстающей или выбегающей вперед тележки.

На каждой тележке (кроме последней) на уровне основной водопроводящей трубы расположены элементы системы автоматического регулирования скорости движения. В нее входит регулирующий клапан с приводом. Клапан присоединен последовательно к системе гидропривода тележек. Со штоком клапана соприкасается передняя изогнутая часть регулирующего стержня.

К заднему концу стержня крепятся две тяги, которые другими концами жестко соединены с трубопроводом по обеим сторонам от тележки. В средней части стержня укреплены упоры, которые при большом перемещении стержня давят на маятник механической или электрической защиты.

При отставании или выбегании вперед одной из тележек машины во время ее работы нарушается прямолинейность трубопровода.

Под действием тяг перемещается регулирующий стержень и изогнутым участком воздействует на шток регулирующего клапана, изменяя проходное его сечение и тем самым расход воды, проходящей в цилиндр гидропривода. Это изменяет скорость движения тележки, и она становится вровень с другими.

В случае неисправности системы автоматического регулирования скорости движения тележек или в результате каких-либо других причин, вызывающих чрезмерный изгиб трубопровода в горизонтальной плоскости, способный привести к поломке трубопровода, в действие вступают механическая и электрическая или гидравлическая системы защиты.

Система механической защиты при изгибе трубопровода на первой стадии своей работы замедляет движение последней тележки, давая возможность системе автоматического регулирования скорости выровнять линию трубопровода. Если это не достигается, то система защиты отключает насосную станцию или перекрывает подачу воды в машину, после чего происходит полная остановка машины, вода из трубопровода сливается на землю через автоматические сливные клапаны, установленные под каждым дождевальным аппаратом. Последующая работа машины возможна только после устранения причины, вызвавшей остановку машины.

Если необходимо без участия оператора остановить машину в заданном месте или после прохождения одного круга, на неподвижной опоре устанавливается стоп-устройство, которое отключает подачу воды в машину путем перекрытия автоматизированного гидранта.

Одновременно с орошением дождевальные машины кругового действия могут производить внесение растворимых минеральных удобрений с помощью гидроподкормщика, устанавливаемого у неподвижной опоры.

Система отключения концевого дождевального аппарата состоит из кольца с четырьмя регулируемыми упорами, трехходового клапана, диафрагменного клапана, соединительной трубки и шарового крана.

Кольцо с упорами жестко крепится к неподвижной опоре, а трехходовой клапан крепится в горизонтальном положении к стойке поворотного колена и движется вместе с ним вокруг неподвижной опоры. На штуцер трехходового клапана одевается тонкая пластмассовая соединительная трубка, второй конец которой насаживается на штуцер диафрагменного клапана. Диафрагменный клапан ставится на консольной части дождевальной машины непосредственно перед концевым дождевальным аппаратом. Диафрагменный клапан включает и выключает подачу воды к концевому дождевальному аппарату.

При движении машины вокруг неподвижной опоры рычаг наталкивается на один из упоров, закрепленных на кольце. При взаимодействии рычага и упора концевой дождевальный аппарат не работает, и машина за это время проходит сектор поля с углом около 26°.

В тех случаях, когда не требуется автоматическое управление концевым дождевальным аппаратом, трехходовой клапан и соединительная трубка не ставятся, а на место диафрагменного клапана устанавливается шаровой кран ручного управления.

Доработанным вариантом ДМ «Фрегат» являются машины серии ДМУ «Фрегат».

Общее устройство и принцип действия машин типа ДМ и типа ДМУ аналогичны. Конструктивные изменения имеют следующие узлы: водопроводящий трубовопровод, система тросов, механический тормоз, последняя тележка. На машинах типа ДМУ в гидроприводах используются только высокоскоростные клапаны. Применена тросовая подвеска трубопровода типа «люлька», обеспечивающая возможность значительных изгибов трубопровода. Кроме того, между фланцами соединения поворотного колена с водопроводящим трубопроводом машины ставится гибкая вставка. Повышенная гибкость трубопровода позволяет использовать машину на участках, имеющих значительные местные уклоны и сравнительно сложный рельеф.

Более совершенную конструкцию имеют машины типа «Бригантина». Они отличаются электрическим приводом самоходных тележек, тележки имеют пневмоколесный ход, тросовые растяжки отсутствуют, тележки друг с другом связаны водопроводящим трубопроводом, соединенным с фермами шпренгельного типа (рис. 32).

Рис. 32. Широкозахватная машины кругового действия (при включенном концевом дождевальном аппарате)

Существуют машины кругового действия с дополнительным концевым звеном, состоящим из одного пролета, тележки, консольной части и дождевальных аппаратов. Во время работы машины дополнительное звено находится в транспортном положении, при котором трубопровод дополнительного звена параллелен основному трубопроводу и движется на самоходной опоре за ним. При подходе к углу машина останавливается, а дополнительное звено вступает в работу, совершая поворот на 360° вокруг присоединительного шарнира, и производит полив угла. После завершения полива угла дополнительное звено занимает транспортное положение и машина продолжает движение по кругу.

12. Многоопорные дождевальные машины фронтального передвижения позиционного действия

Для устранения больших затрат ручного труда при переноске труб дождевальных установок конструкторы пошли по пути установки оросительных трубопроводов на колеса. В результате появились новые высокопроизводительные машины, требующие минимальных затрат ручного труда.

Установки такого типа, получившие название дождевальных колесных трубопроводов, нашли широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом.

К числу колесных трубопроводов позиционного действия относятся машины типов ДКШ-64 «Волжанка», ДКН-80, ДКГ-80 «Ока», ДКЭ-80.

Перечень используемых в настоящее время колесных трубопроводов приведен в табл. 14. Здесь же указаны их основные технические данные. Большинство из этих машин выпускаются в разных исполнениях, отличающихся, главным образом, шириной захвата. Это ведет к изменению других технических характеристик. В табл. 9 приведены данные для моделей машин с наибольшей шириной захвата.

Таблица 9. Основные технические характеристики фронтальных позиционных машин

Марка машины	Конструктивные особенности	Расход воды, л/с	Средняя интенсивность дождя, мм/ч	Расстояние между оросителями, м	Мощность, кВт
ДКШ-64 «Волжанка»	Позиционного действия с приводом от двухтактного двигателя	64	15	800	5 + 5
ДКН-80	То же с возможностью орошения подготовленными сточными водами	91	20	600	5 + 5
ДКГ-80 «Ока»	Позиционного действия с гидроприводом хода от двух гидроцилиндров	80	21	800	59 с насосной станцией
ДКЭ-80	То же с электроприводом колес	80	21	800	То же

Машина «Волжанка» предназначена для полива дождеванием зерновых, некоторых видов овощебахчевых и технических культур, многолетних трав, лугов и пастбищ. Она может осуществлять предпосевные, посадочные, вегетационные и противозаморозковые поливы. Вода к машине подается по закрытой оросительной сети или по разборному, смонтированному на орошаемом участке, трубопроводу с гидрантами для подсоединения к машине. Участок, отведенный для работы машины, должен иметь достаточно ровный рельеф с уклоном не более 0,02. Скорость ветра во время работы должна быть не более 5 м/с.

Машина «Волжанка» состоит из магистрального трубопровода 10 и двух независимых дождевальных крыльев 1 (рис. 33, а). 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 каждой трубы установлены среднеструйные дождевальные аппараты 2 и 5 кругового действия и автоматические сливные клапаны. Дождевальный аппарат присоединен к поливному трубопроводу с помощью механизма самоустановки, который постоянно удерживает дождевальный аппарат в вертикальном положении.

Рис. 33. Многоопорная дождевальная машина позиционного действия: а – схема машины; б – автоматический сливной клапан; 1 – крылья дождевальные; 2, 5 – дождевальные аппараты; 3 – приводная тележка; 4 – ведущее колесо; 6 – опорное колесо; 7 – секция дождевального крыла; 8 – гидрант; 9 – магистральный трубопровод; 10 – двигатель с реверс-редуктором; 11 – болт с гайкой; 12 – резиновая пластина; 13 – планка

Сливные клапаны предназначены для рассредоточенного слива воды из трубопровода перед переездом на новую позицию. Клапан (рис. 33, б) 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.

Работает машина позиционно с фронтальным перемещением с одной позиции на другую. После присоединения к гидранту 8 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.

Схема работы машины модели ДКШ-64-800 показана на рис. 34.

Рис. 34. Схема работы машины «Волжанка» модели ДКШ-64-800

Поливной трубопровод опирается на колеса и является для них валом. В центре каждого крыла имеется ведущая тележка, служащая для перемещения крыла от гидранта к гидранту и приводимая в действие двигателем от мотопилы «Дружба-4». На внутреннем конце крыла имеется узел присоединения машины к гидранту, наружный конец закрыт заглушкой.

«Волжанка» является машиной позиционного действия, т. е. ее крыло, подключенное к гидранту и стоящее неподвижно, выдает необходимое количество воды (норму полива) на один участок, затем переводится на следующую позицию и подключается к следующему гидранту.

«Волжанка» поставляется в одной из шести модификаций, принципиально отличающихся шириной захвата (длиной) и соответственно числом труб, колес, дождевальных аппаратов и расходом воды.

Во время орошения вода от гидранта подается через узел присоединения по гибкой трубе и телескопическому соединению в поливной трубопровод, из которого поступает в механизмы самоустановки и после них – в среднеструйные дождевальные аппараты кругового действия, распределяющие воду по орошаемой площади.

При необходимости на входе в машину может быть установлен гидроподкормщик, представляющий собой емкость, в которую засыпаются растворимые удобрения. Количество подаваемых в машину растворенных удобрений регулируется изменением расхода воды, идущей через гидроподкормщик.

Машина ДКН-80 создана на базе машины ДКШ-64. Она предназначена для орошения сельскохозяйственных угодий дождеванием с внесением минеральных удобрений или подготовленных животноводческих стоков. Удобрительная органическая смесь должна содержать не более 2 % сухого вещества с размером частиц не более 10 мм.

Применять ДКН-80 можно во всех зонах орошаемого земледелия для лугов, пастбищ и низкостебельных кормовых культур. Уклон местности не должен превышать 0,02.

Машина выпускается в трех вариантах исполнения и обозначается следующими марками: ДКН-80, ДКН-80-01 и ДКН-80-02.

Основные отличия машины ДКН-80 от машины ДКШ-64 заключаются в ее меньшей длине. Кроме того, на ДКН-80 использованы дождевальные аппараты большего радиуса действия «Роса-3С», что позволило уменьшить количество аппаратов и увеличить расстояние между ними, а также расстояние между гидрантами с 18 до 27 м.

На внешнем конце машины установлен концевой дождевальный аппарат, связанный с водопроводящим трубопроводом посредством конусного переходника и механизма самоустановки.

Концевой дождевальный аппарат имеет основное сопло диаметром 18 мм и расход воды 5,1 л/с, остальные имеют сопла диаметром 14 мм и расход 4,05 л/с.

Ходовая тележка имеет четыре колеса.

Колесные дождеватели ДКГ-80 «Ока» и ДКЭ-80 предназначены для орошения овощных и кормовых низкостебельных культур и созданы на основе дождевателя ДКН-80. Однако они имеют существенные отличия. Машина ДКГ-80 «Ока» имеет привод хода от гидроцилиндра двухстороннего действия. Дождевальные аппараты «Роса-3» установлены на водопроводящем трубопроводе посредством механизма самоустановки, аналогичного механизму ДКН-80. С целью уменьшения интенсивности дождя аппараты имеют гидроуправляемые клапаны, обеспечивающие работу дождевальных аппаратов через один, т. е. сначала работают аппараты четные, затем они отключаются и в работу вступают нечетные.

Команда на переключение клапанов подается программатором, который подает импульсы давления к клапанам по управляющему трубопроводу.

Машина ДКЭ-80 имеет привод ходовой тележки от электродвигателя, подключаемого к внешнему источнику.

Дождевальная машина фронтального перемещения ДФ-120 «Днепр» работает позиционно с питанием от гидрантов закрытой оросительной сети, перемещается фронтально, оборудована по концам двумя подсоединительными трубопроводами для подключения к гидрантам (рис. 35). Техническая характеристика машины «Днепр» приведена в табл. 10.

Таблица 10. Техническая характеристика машины ДФ-120 «Днепр»

Показатели	Значение
Расход воды, л/с	120
Напор на гидранте, м	45
Ширина захвата, м	460
Количество опорных тележек	17
Высота расположения водопроводящего пояса, м	2,1
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	0,3
Установленная мощность, кВт	18,7
Скорость перемещения, км/ч	0,47
Производительность при норме полива 600 м3/га, га/ч	120
Масса машины без воды, т	13,88
Обслуживающий персонал	1 человек на 4 машины

Дождевальная машина (рис. 35) размещается на участках со спокойным рельефом, с общим уклоном не более 0,03. Она состоит из водопроводящего пояса 1, расположенного на опорных тележках 7, ферм, на каждой из которых установлены два среднеструйных дождевальных аппарата 2, электропривода тележек и передвижной электрической станции 6.

Водопроводящий пояс представляет собой трубопровод из алюминиевых труб диаметром 180 мм, собранный из соединительных труб, оборудованных сливными клапанами, опорных труб и двух подсоединительных трубопроводов 4 с опорами, системой раскрепляющих тросов и уголков. На выводных патрубках закрытой оросительной сети, от которой работает дождеватель, устанавливаются гидранты, служащие переходным соединительным звеном между водопроводящим поясом дождевателя и оросительной сетью.

Рис. 35. Общий вид дождевальной машины «Днепр» ДФ-120: 1 – водопроводящий пояс; 2 – дождевальный аппарат «Роса-3»; 3 – открылок; 4 – присоединительное устройство; 5 – гидрант; 6 – навесная тракторная электростанция; 7 – самоходная тележка (размеры в метрах)

Передвижение дождевателя с позиции на позицию осуществляется электроприводом, который состоит из моторов-редукторов, устанавливаемых на опорных тележках и закрытых кожухами, систем управления и сигнализации, кабелей питания и управления. Мотор-редуктор через цепную и цилиндрическую зубчатую передачи приводит колеса во вращение. Питание к мотор-редукторам подается от передвижной электростанции – трактора с навешенным на него трехфазным синхронным генератором. Привод генератора осуществляется от вала отбора мощности трактора через карданный вал и одноступенчатую цилиндрическую передачу.

Колеса опорной тележки снабжены почвозацепами, обеспечивающими хорошую проходимость при передвижении по политому полю. Для предотвращения повреждений растений каждое колесо ограждено стеблеотводом. Колеса опорных тележек могут быть повернуты на Г-образной оси на 90° относительно своего рабочего положения для транспортирования на другое поле.

Для наблюдения за движением тележек в ночное время на фермах установлены светильники: красные на крайних и белые на промежуточных тележках.

К окончанию полива тракторист-оператор на передвижной электрической станции подъезжает к дождевателю для передвижения его на новую позицию, закрывает штурвалом гидранта подачу воды, после окончания слива воды через клапаны отсоединяет подсоединительный трубопровод от гидранта, сдвигает его на телескопическое соединение и закрепляет подвижную трубу подсоединительного трубопровода, накинув петлю на крючок неподвижной трубы, подключает электрическую станцию к присоединительной коробке на подсоединительном трубопроводе.

После подключения тракторист-оператор садится в трактор, включает электрическую станцию и начинает движение. Дождеватель перемещается фронтально рядом с движущимся трактором. При передвижении тракторист-оператор из кабины трактора наблюдает за движением дождевателя. При необходимости изменения направления движения машины в сторону от линии гидрантов (или к линии гидрантов) тракторист-оператор останавливает кратковременно последнюю (или первую) тележку.

При подъезде к следующему гидранту тракторист-оператор останавливает дождеватель, отключает электрическую станцию, отсоединяет кабель электропитания и управления, подсоединяет подсоединительный трубопровод к гидранту и открывает подачу воды в дождеватель. После выполнения указанных операций тракторист-оператор подъезжает к другим машинам. Один тракторист-оператор обслуживает несколько дождевателей.

На каждой промежуточной тележке есть система синхронизации движения опорных тележек, автоматически останавливающая моторредуктор опережающей опорной тележки и поддерживающая прямолинейность движения дождевателя. На дождевателе предусмотрена также система сигнализации, которая при недопустимом изгибе водопроводящего пояса включает звуковой сигнал и выключает сигнальную лампу на пульте управления, который установлен в кабине трактора.

Механизмы управления осуществляют выравнивание линии тележек при передвижении машины, отключая мотор-редуктор опережающей тележки.

13. Многоопорные дождевальные машины фронтального передвижения, работающие в движении

К многоопорным широкозахватным фронтальным дождевальным машинам, орошающим в движении, относится электрифицированная дождевальная машина фронтального перемещения (ЭДМФ) «Кубань-M», предназначенная для орошения кормовых, зерновых, технических и овощных культур, включая высокостебельные, преимущественно в степной и сухостепной зонах на площадях со спокойным рельефом (рис. 36).

а

б

Рис. 36. Многоопорная широкозахватная дождевальная машина «Кубань-М»: а – концевая секция и опорные тележки; б – схема центральной части; 1 – канал; 2 – всасывающая секция с плавучим клапаном и фильтром; 3 – устройство для сброса воды; 4 – сигнализатор стабилизации корпуса; 5 – топливный бак; 6 – водопроводящий пояс; 7 – шарнирное соединение; 8 – рама; 9 – дизель-насосный агрегат с генератором; 10 – центральная опорная тележка; 11 – напорный трубопровод

Одна машина обслуживает участок размером 800×1500…2500 м. Тележки электрифицированных широкозахватных машин перемещаются электродвигателями переменного тока. Поэтому они имеют постоянную номинальную частоту вращения, а тележки – постоянную скорость передвижения. Для того чтобы в зависимости от условий регулировать слой дождя или обеспечиваемую машиной поливную норму, полив осуществляется в режиме прерывистого, так называемого старт-стопного движения вдоль открытого оросительного канала. При таком способе движения поливная норма или, иначе, слой дождя, при постоянных производительности водяного насоса и частоте вращения валов электродвигателей регулируется за счет изменения средней скорости движения опорных тележек. Изменение средней скорости производится таймером на пульте управления. Таймером устанавливается требуемое соотношение между временем движения и временем стояния машины, что обеспечивает требуемую среднюю скорость ее передвижения.

Машина обеспечивает автоматический круглосуточный режим работы. Техническая характеристика машины «Кубань-M» приведена в табл. 11.

Таблица 11. Техническая характеристика машины «Кубань-M»

Показатели	Значение
Расход воды, л/с	185 ± 5
Ширина захвата дождем, м	800
Двигатель	ЯМЗ-238НД
Мощность двигателя, кВт	158
Расход топлива, кг/ч	28
Объем топливных баков, л	1200
Генератор	ЕСС5-82-4У2
Номинальная мощность, кВт	30
Мощность электропривода тележек, кВт	2,2
Число насадок	294
Напор в начале крыла, м (МПа)	31 (0,3)
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	1,01…1,1
Масса машины без воды, т	47,8
Скорость движения машины, м/мин	9,2…1,9
Производительность при норме полива 600 3/га, га/ч	1,12
Обслуживающий персонал	1 оператор на 4 машины

Водопроводящий пояс состоит из центральной балки, двух головных пролетов, десяти промежуточных, двух предконсольных пролетов и двух консолей. Каждый промежуточный пролет собран из пяти

оцинкованных труб диаметром 168 мм и толщиной стенки 3,2 мм. Пролеты длиной 52,5 м соединены муфтами, имеют некоторую свободу перемещения относительно друг друга. Гидравлическое соединение стыков труб между пролетами осуществляется уплотняющим резиновым рукавом.

Предконсольный пролет имеет переходник, к которому подсоединяется консоль длиной 25 м, состоящая из трех труб.

Водопроводящий трубопровод всех пролетов выгнут дугой вверх, и напряженность его сохраняется нижней фермой жесткости из уголков и стержней-стяжек. Концевая часть трубопровода консоли приподнята вверх относительно переходника, и поддержка консоли осуществляется четырьмя парами тросов вантовой подвески, прикрепленной к стойкам консоли.

Каждый пролет в конце пятой трубы и отстойники снабжены сливными клапанами, которые осуществляют некоторый сброс воды вместе с илом и мелким сором сразу же после выключения машины.

Короткоструйные дефлекторные насадки секторного действия установлены на переходной патрубок, изогнутый под углом 45° к горизонту. Факел дождя насадки направлен в сторону от трубопровода. Эта направленность чередуется по всей длине крыла. На головном пролете находятся 18 насадок, остальные пролеты имеют по 20, а консоль – 9 насадок. Всего на машине 294 насадки шести типоразмеров диаметром от 5,5 до 8,0 мм.

Машина опирается на 32 пневматических колеса, рисунки протекторов которых установлены «елочкой» навстречу друг другу. Привод колес обеспечивается моторами-редукторами с асинхронными электродвигателями через карданные валы и колесные червячные редукторы.

Движение машины вдоль канала обеспечивается системой курса. Вдоль канала на стойках натягивается направляющий трос. Четыре попарно расположенные вертикальные штанги прибора стабилизации курса охватывают этот трос. При уходе машины от канала и соответственно троса одна из штанг отклоняется и отключает движение крайней тележки. Вследствие этого машина выравнивается по курсу.

Система автоматического управления обеспечивает движение машины вдоль канала с сохранением ее прямолинейности. При несогласованности скоростей движения тележек, приводящей к изгибу трубопровода в горизонтальной плоскости, срабатывает механизм передачи угла изгиба трубопровода. Данный механизм представляет собой систему тяг и рычагов, которые перемещаются при возникновении изгиба в месте сочленения ферм. При изгибе выше допустимого механизм отключает электродвигатель привода хода тележки. Оказавшаяся впереди по отношению к соседним тележка останавливается, включается прибор времени, и тележка стоит до тех пор, пока не вернется в линию.

Такой принцип действия поддержания прямолинейности трубопровода используется на большинстве современных электрифицированных широкозахватных дождевальных машин.

Дождевальная машина «Ладога» может использоваться на участках площадью до 80 га со спокойным рельефом.

Ее конструкция сходна с конструкцией машины «Кубань-М», но ходовая тележка с дизель-генераторной установкой расположена не в центре машины, а в начале ее. Вода в машину подается по одному из двух плоскосворачиваемых шлангов диаметром 135 мм и длиной 65 м от гидрантов закрытой низконапорной оросительной сети. Машина перемещается ходовыми тележками, опирающимися на облегченные пневмошины. Тележки имеют электропривод, питаемый дизель-генераторной установкой, расположенной на первой ходовой тележке. На ней также расположен топливный бак и пульт управления. Машина имеет систему регулирования скорости движения, тросовую систему выдерживания курса, систему поддержания прямолинейности трубопровода, систему защиты, срабатывающую при отключении электоропитания или снижения давления подачи воды, и систему автоматической остановки машины в местах переключения шланга подачи воды от гидрантов. Для срабатывания последней параллельно копирному тросу через каждые 108 м устанавливаются упоры, заставляющие машину останавливаться по мере выбора длины шланга. По концам орошаемого участка устанавливаются упоры конца поля, ограничивающие крайние положения машины.

Дождевальная фронтальная автоматизированная машина МДФА- 200/800 «Таврия» представляет собой движущийся фронтально вдоль линии гидрантов закрытой оросительной сети водопроводящий трубопровод, состоящий из отдельных секций ферменной конструкции, шарнирно связанных между собой и опирающихся на 17 тележек с пневмошинами и электроприводом хода. Шарнирное соединение ферм обеспечивает работу систем автоматического управления движением машины и позволяет работать на полях с достаточно сложным рельефом.

Два крайних участка трубопровода выполнены в виде концевых консолей, поддерживаемых тросами. По всей длине трубопровода в верхней его части расположены низконапорные дождевальные секторные насадки.

Над закрытым трубопроводом оросительной сети в центральной части машины устанавливается четырехколесная центральная тележка с топливным баком, силовой установкой и шкафами управления, предназначенными для контроля и управления машиной.

Забор воды осуществляется двумя водозаборными тележками, соединенными с водопроводящим трубопроводом машины соединительным двухзвенным шарнирным трубопроводом. Тележки имеют узел для автоматического поиска и открывания гидранта. Они перемещаются вместе с машиной вдоль линии гидрантов, имеющих специальное устройство для соединения с тележками. Водозаборные тележки работают с поочередным автоматическим подключением к гидрантам. В то время, когда одна из тележек подсоединена к гидранту и через шарнирный трубопровод обеспечивает подачу воды в машину, другая перемещается к следующему гидранту. Перемещение, подсоединение и отсоединение тележек осуществляются автоматически электрогидравлической системой машины.

Техническая характеристика МДФА-200/800 «Таврия» приведена в табл. 12.

Таблица 12. Техническая характеристика машины МДФА-200/800 «Таврия»

Показатели	Значение
Расход воды, л/с	200
Ширина захвата дождем, м	810
Производительность при норме полива 600 м3/га, га/ч: основного времени эксплуатационного времени	1,24 1,13
Мощность двигателя, кВт	44
Мощность генератора, кВА	30
Мощность электродвигателя, кВт: концевой тележки и водозаборных роботов базовой и промежуточных тележек	0,75 1,1
Скорость: рабочая, м/с транспортная, км/ч	0,003…0,03 0,108
Клиренс, м	2,7…2,9
Средний размер капель дождя, мм	0,78
Ширина полосы отчуждения вдоль закрытого трубопровода, м	7
Шаг установки гидрантов, м	16
Удельный расход топлива, кг/га	3,3…4,9
Масса машины, т	41,1
Обслуживающий персонал	1 оператор на 4…6 машин

«Таврия» имеет систему регулирования скорости движения, тросовую систему выдерживания курса, систему слежения линии водопроводящего трубопровода, систему защиты машины, срабатывающую при большом изгибе трубопровода, отключении электропитания или снижения давления подачи воды, и систему защиты генератора. Кроме того, на машине имеется система поиска мест неисправностей.

Широкозахватные многоопорные машины с фермовыми пролетами выпускают различные зарубежные фирмы, такие как Valley, Bauer и др. Машины данных фирм как правило оборудованы устройствами для забора воды из канала.

Довольно распространенными являются широкозахватные орошающие в движении дождевальные машины фирмы Rainke (рис. 37).

Рис. 37. Вид широкозахватной дождевальной машины фирмы Rainke

Подвод воды к машине осуществляется по шлангу.

Для задания курса по трассе движения крайней (первой) тележки, на которой смонтированы энергетический узел и блок управления, прокладывается борозда. В проложенную борозду опускается рычаг с лыжей. При отклонении направления движения машины от оси борозды рычаг поворачивается относительно линии машины и дает сигнал на изменение курса машины. Изменение курса осуществляется за счет отключения привода хода одной из крайних тележек. После возвращения машины на требуемый курс отключенная тележка снова приходит в движение.

Остановка машины в нужном месте происходит автоматически.

14. Особенности машин для орошения мелкоконтурных участков

В ряде случаев условия местности не позволяют использовать оросительную технику, предназначенную для работы на больших площадях. Кроме того, для орошения площадей в фермерских хозяйствах требуются машины, способные работать на небольших участках или участках, имеющих сложную конфигурацию.

Даже в крупных сельскохозяйственных предприятиях, выращивающих отдельные культуры на небольших участках, возникает потребность для их орошения использовать дождевальные машины небольших размеров. В связи с этим возникло направление по созданию дождевальных машин для мелкоконтурных участков. При создании таких машин с целью снижения расходов на их проектирование используются готовые решения и модули уже существующих машин. В основном это относится к дождевальным машинам. Используются, как правило, модули хорошо зарекомендовавших себя выпускающихся дождевальных машин. Создаваемые таким образом машины получают марку с сохранением в ней информации об исходной модели. Исходными российскими моделями являются машины типов «Фрегат» и «Кубань».

Машина «Кубань-ЛШ» предназначена для орошения различных сельскохозяйственных культур, в том числе высокостебельных, садов, виноградников и ягодников на участках со спокойным рельефом площадью до 43 га с любыми почвами.

Она имеет две модификации МДЭШ-300-30 и МДЭШ-300-40 и создана с использованием агрегатов и систем машины «Кубань-М» и работает по сходному принципу. Однако имеет значительно меньшую ширину захвата (табл. 13).

Вода к машине подается по закрытой сети, имеющей присоединительные гидранты. Гидранты, расположенные через 120 м, с машиной соединяются посредством одного из двух шлангов диаметром 110 мм и длиной 70 + 2 м. В исходном положении присоединительное устройство шланга выносится вперед и подключается к ближайшему гидранту.

Машина перемещается ходовыми тележками, опирающимися на облегченные пневмошины. Тележки имеют электропривод, питаемый дизель-генераторной установкой, расположенной на центральной ходовой тележке. На ней также расположен топливный бак и пульт управления. Перемещение машины идет в старт-стопном режиме. Машина имеет систему регулирования скорости движения, тросовую систему выдерживания курса, систему поддержания прямолинейности трубопровода, систему защиты, срабатывающую при отключении электропитания или снижения давления подачи воды, и систему автоматической остановки машины. Для срабатывания последней параллельно копирному тросу через каждые 60 м устанавливаются упоры, заставляющие машину останавливаться по мере выбора длины шланга. По концам орошаемого участка устанавливаются упоры, ограничивающие крайние положения машины.

Таблица 13. Техническая характеристика машины «Кубань-ЛШ»

Показатели	Модификация
	МДЭШ-300-30	МДЭШ-300-40
Расход воды, л/с	30	40
Длина машины, м	300
Количество тележек	7
Давление на гидранте, МПа	0,28	0,35
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	0,5	0,66
Поливная норма за проход, м3/га	33…330	44…440
Производительность при поливной норме 300 м3/га, га/ч	0,36	0,48
Площадь орошения, га	33…43
Ширина захвата дождем, м	305
Рабочая длина гона, м	1080…1400
Скорость движения, м/мин	0,18…1,8
Допустимый уклон поля: по ходу движения вдоль трубопровода машины	0,02 0,01
Клиренс по нижнему поясу фермы, м	2,7
Мощность дизель-генераторной установки, кВт	16
Масса машины без воды, т	15,8

Машина «Мини Кубань-ФШ» предназначена для орошения различных сельскохозяйственных культур, в том числе высокостебельных, садов, виноградников и ягодников преимущественно в фермерских хозяйствах на участках со спокойным рельефом с любыми почвами. Она имеет марку МДЭШ-176-20 и создана с использованием агрегатов и систем машины «Кубань-ЛШ» и работает по сходному принципу. Однако имеет значительно меньшую ширину захвата (табл. 14).

Таблица 14. Технические характеристики машин «Мини Кубань-ФШ» и «Мини Фрегат-ФШ»

Показатели	«Мини Кубань-ФШ»	«Мини Фрегат-ФШ»
Расход воды, л/с	20	25
Длина машины, м	176	177
Количество тележек	3	3
Клиренс по нижнему поясу фермы, м	2,7	2,7
Давление на гидранте, МПа	0,35	0,58
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	0,54	0,33
Площадь орошения, га	11…24	12,4…26,8
Рабочая длина гона, м	600…1320	600…1300
Поливная норма за проход, м3/га	47…990	120, минимум
Ширина захвата дождем, м	184	206  5
Скорость движения, м/мин	0,07…1,4	0,18…0,6
Мощность дизель-генераторной установки, кВт	4,0	–
Мощность насосной станции, кВт	45	45
Масса машины без воды, т	7,1	7,5

Машина «Мини Кубань-ФШ» имеет те же системы, что и машина «Кубань-ЛШ».

Машина «Мини Фрегат-ФШ» имеет марку МДГФ-177-25 и то же назначение, что и «Мини Кубань-ФШ». Она состоит из двух ферм и двух консолей, опирающихся на три двухколесные тележки с гидроприводом и стальными колесами с почвозацепами. В конструкции тележек и их гидропривода использованы сборочные единицы ДМ «Фрегат». Перемещение машины в процессе орошения обеспечивается за счет давления воды в подводящей магистрали, на которой через каждые 120 м установлены гидранты. Они соединяются с машиной посредством одного из двух шлангов диаметром 93 мм и длиной 70 + 2 м. На машине имеется система синхронизации движения тележек, поддерживающая прямолинейность машины, система защиты от чрезмерных изгибов и система обеспечения движения по заданному курсу. Реверсирование хода машины производится путем перестановки вручную толкателей гидропривода колес. Норма полива регулируется изменением скорости движения машины. Распределение воды по орошаемому участку производится двадцатью двумя среднеструйными дождевальными аппаратами кругового действия и двумя концевыми среднеструйными дождевальными аппаратами секторного действия.

Машины «Мини-Фрегат К», ДМУ-А «Фрегат» (выпускающаяся также под маркой ДМУ «Фермер-Фрегат») и «Мини-Кубань К» (табл. 15), созданы с использованием элементов машин основных моделей и предназначены для орошения различных, в том числе высокостебельных культур на мелкоконтурных участках. Машины обслуживаются одним человеком и могут орошать два участка. При транспортировании колеса разворачиваются вдоль осевой линии машины.

Таблица 15. Технические характеристики машин кругового действия для орошения мелкоконтурных участков

Показатели	ДМУ-А «Фрегат»	ДМУ «Фермер-Фрегат»	«МиниФрегат К»	«МиниКубань К»
Конструктивные особенности	Кругового перемещения с гидроприводом			С электроприводом
Расход воды, л/с	5,5…20	5,5…20	5…30	5…9
Длина машины от оси центральной опоры, м	67,8…186,2	89,1	89,1	125; 173
Количество тележек	2…6	2…6	1	1
Клиренс, м	2,2	2,7	2,7	2,7
Минимальное время оборота, ч	5,7…19,4	5,7…19,4	7,2	4,7
Средняя интенсивность дождя, мм/мин	9…13,8	9…13,8	12…19	12…60
Площадь орошения на одной позиции, га	2,3…13,1	2,3…13,1	3,3	2,7; 3
Расстояние между оросителями, м	170…410	340…820	170…820	185…390
Диаметр водопроводящего трубопровода, мм	152	152	102	102
Мощность, кВт	13,6…45	13,6…45	45	20
Масса машины без воды, т	1,9…5,5	1,9…5,5	3,17	3,32

Машина ДМУ «Фермер-Кубань ЛК» приводится в движение от внешней электрической сети напряжением 380 В. Каждая тележка имеет электродвигатель, передающий посредством трансмиссии с червячным редуктором движение на пневмоколеса. Машина имеет систему электрической синхронизации движения тележек. Имеется четыре модели с двумя и тремя тележками. «Мини-Кубань К» имеет одну опорную тележку с электроприводом от мотор-редуктора мощностью 0,75 кВт и выпускается в четырех модификациях. Машины движутся прерывисто в старт-стопном режиме. Скорость их движения задается пультом, установленным на центральной опоре и изменяющим соотношение между временем движения и временем стояния машины. Тем самым при старт-стопном режиме движения регулируется средняя скорость движения машины и время ее оборота.

Машины «Мини-Фрегат К» и «Мини-Кубань К» имеют по одной опорной тележке, поэтому у них отсутствуют системы синхронизации скорости движения тележек.

Основное направление совершенствования систем дождевания сводится к стремлению обеспечить непрерывное в течение всего вегетационного периода водоснабжение растений в соответствии с ходом их водопотребления. Это позволяет постоянно поддерживать оптимальную влажность активного слоя почвы и оптимальный водный режим растений, что приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур в 1,5…2 раза по сравнению с обычным дождеванием.

Другими перспективными и в некоторых случаях реализованными направлениями развития орошения являются расширение автоматизации работы оросительных систем и машин, дистанционное управление ими, использование спутниковых систем связи и наблюдения, экологизация орошения за счет совмещения операции орошения с другими операциями, согласование орошения с принципами точного земледелия и программируемых урожаев, расширение использования полимерных и других современных материалов, совершенствование машин для орошения стоками животноводческих ферм, расширение применения шланговых дождевателей и систем внутрипочвенного орошения, снижение интенсивности дождя за счет применения систем импульсного дождевания, капельного и тонкодисперсного орошения, расширение использования приспособлений для орошения малоразмерных, в том числе приусадебных и дачных участков, парников и теплиц.

15. Технологические показатели дождевания

При орошении сельскохозяйственных культур исходными показателями являются оросительная и поливная нормы, иногда соответственно называемые норма орошения и норма полива.

Оросительная норма – это количество воды, которое необходимо подать искусственным путем на единицу орошаемой площади за вегетационный период дополнительно к естественным запасам влаги с целью поддержания оптимальной влажности почвы.

Обычно измеряется или задается в метрах кубических на гектар (м³/га) или в миллиметрах слоя воды (1 мм = 10 м³/га).

Поливная норма – это количество воды, которое необходимо подать искусственным путем на единицу орошаемой площади за один полив с целью поддержания оптимальной влажности почвы.

Как и оросительная, поливная норма измеряется или задается в метрах кубических на гектар или в миллиметрах слоя воды. Исходя из приведенных определений, можно записать:

m = V / A; (1)

h = 0,1 V / A, (2)

где m – поливная норма, м³/га;

V – объем воды, требуемый для увлажнения орошаемой площади за один полив, м³;

А – орошаемая за один полив площадь, га;

h – необходимый слой воды (при дождевании – необходимый слой дождя или осадков), мм.

Определяющими параметрами искусственного дождя являются его интенсивность и структура.

Обычно различают мгновенную, действительную или среднюю и допустимую интенсивности.

Мгновенная интенсивность ρ_м – это отношение мгновенного приращения слоя дождя dh данной точки к приращению времени dt, т. е.

ρ_м = dh / dt. (3)

Действительная, или средняя интенсивность ρ_ср, – это экспериментально измеренная интенсивность за длительный период времени или определенная расчетным путем (мм/мин или мм/с).

Из определения следует, что

ρ_ср = h_изм / t_изм, (4)

где h_изм – значение измеренного слоя дождя, мм; t_изм – время, за которое выполнялось измерение.

Следует обратить внимание на то, что интенсивность имеет размерность скорости.

Интенсивность дождя, обеспечивающую в данных условиях выдачу требуемой поливной нормы без образования луж, приводящих к стоку воды по поверхности почвы, называют допустимой интенсивностью.

Она зависит от водопроницаемости почв, уклона поля, вида растительности и некоторых других факторов.

При проектировании машин возникает потребность в оценке создаваемого ею слоя дождя. Для этого случая уравнение (2) будет иметь следующий вид:

h = 0,1 V_в / A_о, (5)

где V_в – объем воды, выдаваемый машиной за один полив, м³; А_о – площадь, которую машина охватывает дождем с одной позиции или в одном технологическом проходе, га.

Если в уравнении (5) правую и левую части разделить на время выдачи объема воды V_в, можно получить следующее уравнение:

ρ_ср = 60 Q_м / A_o, (6)

где Q_м – расход машины, л/с; А_о – площадь, которую машина охватывает дождем с одной позиции или в одном технологическом проходе, м².

Для разных машин А_о рассчитывается в зависимости от формы охватываемой дождем площади и организации процесса орошения.

Для дальнеструйных машин кругового действия

А_о = π R², (7)

для дальнеструйных машин кругового действия, орошающих по сектору,

А_о = π R² α / 360, (8)

для широкозахватных машин кругового действия типа «Фрегат», орошающих в движении, в соответствии со схемой на рис. 38 ориентировочно

А_о = L_м R_к + π R ² / 2, (9)

для широкозахватных фронтальных машин позиционного действия и дождевальных систем, а также широкозахватных фронтальных машин, орошающих в движении

А_о = В_з b, (10)

где R – радиус действия машины, м; α – центральный угол орошаемого сектора, град; L_м – длина машины, м; R_к – радиус действия концевого дождевального аппарата, м; В_з – ширина захвата машины или системы, м; b – ширина охватываемой дождем полосы, измеренная в направлении движения машины, или расстояние между гидрантами для позиционных машин и систем, м.

Рис. 38. Схема к расчету площади, охваченной дождем дождевальной машиной типа «Фрегат»

При орошении, как правило, требуется обеспечить на орошаемой площади необходимый слой дождя или поливную норму. Если известны основные технические параметры машины, то, как следует из определения интенсивности дождя,

h_тр = ρ_ср t_в, (11)

где h_тр – требуемое значение слоя дождя, мм; t_в – время воздействия дождя на орошаемую точку, мин. Отсюда

t_в = h_тр / ρ_ср. (12)

Для дождевальных систем и машин позиционного действия равнение (6.12) может быть использовано для расчета времени нахождения машины на позиции t_поз, т. е. времени непрерывной работы машины, за которое она выдаст требуемый слой дождя или поливную норму. Для этого случая t_в = t_поз.

Для машин, орошающих в движении, время воздействия дождя на каждую точку орошаемого участка, попавшую в зону, охваченную дождем (на рис. 39 это, например, точка А), время воздействия можно определить по формуле

t_в = b / v_п, (13)

где v_п – средняя скорость рабочего перемещения машины, м/мин.

Приравняв правые части уравнений (6.12) и (6.13) и выразив из полученного равенства v_п, получим

v_п = ρ_ср b / h_тр. (14)

Рис. 39. Схема к расчету скорости передвижения для фронтальной дождевальной машины, орошающей в движении

С учетом уравнения (6.6) получим

v_п = 60 Q_м / (В_з h_тр). (15)

Для шлангового дождевателя с одним перемещаемым дальнеструйным аппаратом, орошающим по сектору, расчет v_п можно выполнять по формуле

v_п = 30 Q_м / (R_а h_тр). (16)

Для дождевальной машины типа «Фрегат» на расстоянии L_м от центра машины

v_п = 30 Q_м / (R_к h_тр). (17)

Для данной машины обычно задается и контролируется время полного оборота t_об в минутах. Оно с учетом уравнения (6.17) может быть определено по формуле

t_об = 2 π L_м / v_п. (18)

Расчет технической производительности П_т (га/ч) для машин позиционного действия выполняется следующим образом:

П_т = А_о / (60∙10⁴ t_поз). (19)

Эксплуатационная производительность должна учитывать потери времени, необходимые на подключение машины к гидранту, ее отключение, перебазировку с позиции на позицию, техническое обслуживание, естественные надобности оператора и т. п. Кроме того, следует учитывать потери воды на испарение.

Расчет технической производительности (га/ч) для машин, орошающих в движении, выполняется по следующему уравнению:

П_т = В_з v_п / (60 ∙ 10⁴k_п), (20)

где k_п – коэффициент перекрытия орошаемой полосы.

При расчете эксплуатационной производительности необходимо учитывать потери времени, связанные с технологическими, техническими, организационными и другими неизбежными потерями времени, и потери воды на испарение.

Основным показателем структуры или качества дождя является размер (диаметр) капель.

Различают абсолютный, средний арифметический, среднеквадратичный и средневзвешенный размеры капель дождя.

Размер капель зависит от отношения H / d_от, где Н – напор перед соплом или отверстием дождевальной насадки или аппарата (м вод. ст.), d_от – диаметр отверстия сопла или насадки (м). Данное отношение называется относительным напором ε_Н. Чем больше относительный напор, тем мельче капли, т. е. для обеспечения требуемого размера капель искусственного дождя можно или уменьшать диаметр отверстия сопла, или увеличивать напор перед ним.

Необходимо также иметь в виду, что на повреждаемость растений влияют не только размеры капель, но и скорость их полета. Мелкие капли при высокой скорости полета могут повреждать растения.

Другим важнейшим показателем качества дождя является степень равномерности его распределения на орошаемой площади. Она характеризуется коэффициентом эффективности орошения или, по другим источникам, коэффициентом эффективности полива. Он рассчитывается как отношение эффективно политой площади ко всей площади, обслуживаемой дождевальной машиной.

Эффективно политой площадью считается та, которая полита с интенсивностью 0,75…1,25 от средней.

Для дождевальных машин коэффициент эффективности полива должен быть не менее 0,7.

Оценку оптимальности установки машин на орошаемой площади выполняют по коэффициенту земельного использования, определяемому как отношение площади, охватываемой дождем в процессе орошения (площадь нетто), ко всей площади объекта орошения (площадь брутто).

____________________________________________________

Авторы:

Мелиоративные машины: учебное пособие. 
Мажугин, Евгений Иванович; Казаков, Андрей Леонидович