В научной, учебной и в справочно-энциклопедической литературе и других источниках информации используются различные названия дождевальной машины «Волжанка», среди которых:

1. дождеватель колёсный широкозахватный (ДКШ) «Волжанка»;
2. колёсный дождевальный трубопровод «Волжанка»;
3. дождевальная машина ДКШ-64 «Волжанка»;
4. ДМ ДКШ-64 «Волжанка»;
5. самоходный многоопорный дождевальный трубопровод «Волжанка» (ДКШ-64);
6. дождеватель колёсный широкозахватный ДКШ-64 («Волжанка»);
7. дождевальная многоопорная машина ДКШ-64 «Волжанка»;
8. колёсный дождевальный трубопровод ДКШ-64 «Волжанка»;
9. дождевальный колёсный трубопровод ДКШ-64 «Волжанка»;
10. самоходный дождевальный трубопровод позиционного действия «Волжанка» и др.

Определения. В современных изданиях используются нижеприведенные определения, толкующие существо дождевальной машины «Волжанка».

1. Дождевальная машина (дождеватель колёсный широкозахватный – ДКШ) «Волжанка» — широкозахватная самоходная по поливному участку многоопорная колёсная среднеструйная фронтально перемещающаяся двухкрыльевая (двукрылая) дождевальная машина (или самоперемещающийся на колёсных опорах дождевальный (поливной) трубопровод) позиционного полива, питающаяся(щийся) из закрытой напорной оросительной сети и распределяющая(щий) поливную воду в виде искусственного дождя посредством размещённых на её водоподающем напорном трубопроводе среднеструйных дождевальных аппаратов кругового действия. ДМ «Волжанка» относится к дождевальным машинам позиционного действия (полива) с фронтальным перемещением по орошаемому участку вдоль оросителя.
2. Дождеватель колёсный широкозахватный (ДКШ) «Волжанка» — самоходный (самоперемещающийся по поливному участку) дождевальный напорный трубопровод, состоящий из двух автономно функционирующих крыльев, последовательно подсоединяемых к гидрантам закрытой напорной оросительной сети, опирающийся на систему колёсных опор, перемещающийся посредством включения автономных двигателей на центрально размещённых («механоприводных») ведущих тележках и оборудованный системой среднеструйных дождевальных аппаратов искусственного дождя.

Условия применения. Дождевальный трубопровод ДМ «Волжанка» («колёсный дождеватель» – «Волжанка»), опирающийся на систему металлических колёс, располагается на высоте 0,9 метра от поверхности земли, что предопределяет приемлемость этой дождевальной машины для полива низкостебельных (с высотой стеблестоя до (1,0÷1,2) метра) сельскохозяйственных культур сплошного или рядового посева (овощных, бахчевых, зерновых, кормовых, технических, многолетних трав и других), сенокосов и пастбищ на угодьях с выравненной (спланированной) поверхностью земли и с уклонами, не превышающими in ≤ 0,02 для почв со скоростью напорного впитывания воды 0,83 ≤ vвп ≤ 5,0 мм/мин при скорости ветра не превышающей 5,0 м/с.

Конструкция ДМ «Волжанка» (колёсного дождевального трубопровода «Волжанка») представляет собой два конструктивно одинаковых и геометрически равных самостоятельно (независимо) функционирующих (работающих) дождевальных (поливных) крыла (первого и второго по порядку включения крыльев в работу или («левого» и «правого») по направлению их перемещения при поливе). В различных типоразмерах («модификациях») этой дождевальной машины длина каждого из её поливных крыльев (водоподающих трубопроводов) составляет 150, 200, 250, 300, 350 и 400 метров, что обеспечивает одновременный полив одним широкозахватным дождевателем «Волжанка» сельскохозяйственных угодий шириной от 300 до 800 метров. Общий вид ДМ (ДКШ) «Волжанка» в работе приведен на рисунке 1.

1 – водопроводящий (дождевальный) трубопровод; 2 – промежуточная ведомая колёсная опора; 3 – дождевальный аппарат кругового действия; 4 – ведущая тележка с движителем

Рисунок 1 – Вид фрагмента поливного крыла многоопорной, широкозахватной, среднеструйной дождевальной машины «Волжанка» (по Ерхову Н.С.)

Конструкция дождевальных крыльев ДКШ «Волжанка» (ДМ «Волжанка») включает:

• 1) узел присоединения дождевального трубопровода к гидрантам напорной оросительной сети (напорного (трубчатого) оросителя);
• 2) напорный («работающий в напорном режиме») трубчатый дождевой («поливной») трубопровод-водовод;
• 3) ходовые (ведомые) промежуточные колёсные опоры;
• 4) систему дождевальных аппаратов;
• 5) ведущую тележку с автономным движителем (бензиновым двигателем внутреннего сгорания);
• 6) сливные отверстия с клапанами (для опорожнения трубопровода от воды перед перемещением);
• 7) тормозные и другие устройства;
• 8) концевые заглушки;
• 9) крепёж;
• 10) контрольно-измерительную аппаратуру (рисунки 2 и 3).

1 – присоединительное устройство; 2 – трубопровод; 3 – звенья трубопровода; 4 – ведущая тележка; 5 – дождевальный аппарат с самоустанавливающимся механизмом; 6 – колесо; 7 – концевая заглушка

Рисунок 2 – Схема (фронтальный вид) дождевального крыла машины «Волжанка» (по Ерхову Н.С.)

1 – узел присоединения; 2 – трубопровод; 3 – среднеструйный дождевальный аппарат с механизмом самоустановки; 4 – приводная тележка; 5 – опорное колесо; 6 – заглушка концевая; 7 – гидрант; 8 – фрагмент левого крыла

Рисунок 3 – Схема дождевальной машины «Волжанка» в плане (по Краковец В.М.)

На каждом из водоподающих трубопроводов «Волжанки» посекционно – через каждые 12,6 метров по их длине (посредине отдельных трубопроводных секций – между соседствующими промежуточными опорами) размещены среднеструйные дождевальные аппараты кругового действия, оборудованные механизмами автоматической установки и фиксации аппаратов в вертикальном положении (обычно нарушаемом при перекатывании дождевальных крыльев). Количество дождевальных среднеструйных аппаратов определяется длиной (протяжённостью) крыла ( Lкp ) определённой модификации (типоразмера) ДМ «Волжанка» и составляет: от 32-х аппаратов при Lкp = 400 метров (ДКШ-64) до 12-ти дождевальных аппаратов при Lкp = 150 метров.

Каждому типоразмеру ДМ «Волжанка» соответствуют определённые параметры и количество конструктивных элементов и соответствующие им технические характеристики и технологические параметры (таблица 1).

Таблица 1 – Технические и технологические характеристики типоразмеров ДМ «Волжанка» (по Шумакову Б.Б.)

Присоединение каждого из дождевальных крыльев «Волжанки» к гидранту закрытой оросительной сети осуществляется посредством «колонки», телескопической трубы и гибкого шланга узла присоединения (рисунок 4).

1 – переносная колонка; 2 – патрубок; 3 – шланг; 4 – опора; 5 – труба дождевального водовода машины; 6 – подвижной хомут; 7 – концевой патрубок; 8 – резиновый хомут; 9 – запорное устройство; 10 – регулировочный вентиль; 11 – трубчатый напорный ороситель

Рисунок 4 – Узел присоединения дождевальной машины «Волжанка» к гидранту напорной (закрытой) трубчатой оросительной сети (по Краковец В.М.)

Дождевальный трубопровод посекционно опирается на систему одноразмерных промежуточных колёсных опор (металлических спицевых колёс), количество которых (кратное 12,6 метрам) равномерно распределено по длине дождевального (поливного) крыла (так, при Lкp = 400 метрам в конструкции крыла предусмотрено 32 опорных («ходовых») колеса диаметром 191 см). Дополнительные опорные колёса устраиваются на крайних звеньях трубопроводов, располагаемых на расстоянии в три метра от их конца (консоли). Для перемещения дождевальных крыльев в середине каждого из них предусмотрено устройство самодвижущейся (ведущей) тележки с движителем – бензиновым мотором (двигателем внутреннего сгорания мощностью 3 кВт), реверс-редуктором и цепным механизмом, передающим усилие на ведущие колёса дождевальной машины и обеспечивающих разноскоростное поступательно-возвратное перемещение дождевателя. Скорость перемещения крыльев ДМ «Волжанка» по поливному участку составляет ≈ 9 м/мин.

Расход воды одного среднеструйного дождевального аппарата кругового действия составляет qд/а = 1 л/с. При среднем давлении в водопроводящем (дождевальном) трубопроводе ДМ «Волжанка» — Ртp = (0,39÷0,40) МПа расчётный радиус их действия (расчётный (эффективный) радиус отлёта струй (капель) искусственного дождя) составляет (9,0-11,0) метров, что позволяет на одной поливной позиции формировать зону (полосу) полива (с одной позиции) протяжённостью в 18 метров при средневзвешенном диаметре капель искусственного дождя – dкап = (1,2÷1,4) миллиметра. Конструкция трубопровода предусматривает регулирование скорости вращения дождевальных аппаратов (от 1-го до 2-х оборотов в минуту) и (или) их замену.

Протяжённость полосы однопозиционного полива (увлажнения) предопределяет кратное 18-ти метрам расположение питающих ДМ «Волжанка» гидрантов на оросительном трубопроводе (на «трубопроводном оросителе»).

В качестве базовой конструкции ДМ «Волжанка» принят её вариант — ДКШ-64 (с общим расходом qд/м = 2qкp = 2 · 32 = 64 л/с и общей шириной захвата bзах = 2Lкp = 2 · 400 = 800 метров). При общем расходе дождевальной машины qд/м = 64 л/с при позиционном поливе (поливе с одной позиции) единовременно поливаемая площадь (площадь дождевания) составляет – S = bзах · lпол = 800 ·18 = 14400 м², а средняя интенсивность искусственного дождя при lпол = 1 минуте составляет – Iд/ сp = 60qд/м S = 60 · 64 / 14400 = 0,267 мм/мин (где lпол — длина зоны одновременного полива с одной позиции).

Технология работы (полива) двукрылой ДМ «Волжанка» предусматривает прямоугольную форму полей с шириной, равной ширине захвата двух крыльев дождевателя принятой(того) модификации (типоразмера). Схема поля и оросительной сети («поливного модуля») приведена на рисунке 5.

Учитывая хозяйственно-экономические соображения, дождевальную машину целесообразно использовать в групповом (в количестве (2÷3) машин и более) режиме работы. Пример землеустройства полей севооборота и компоновки оросительной сети под ДМ «Волжанка» приведен на рисунке 6.

1 – граница орошаемого участка; 2 – оросительный трубопровод; 3 – первое 1 дождевальное крыло; 4 – второе дождевальное крыло; 5 – политая площадь; 6 – насосная станция; 7 – политая площадь при проходе дождевальной машины до конца поливного участка

Рисунок 5 – Схема орошаемого участка и технологическая схема перемещения дождевальной машины «Волжанка»

Рисунок 6 – Землеустроительное размещение (организация) полей (поливных участков-модулей) восьмипольного севооборота и компоновочное решение оросительной сети под дождевальную машину «Волжанка»

Технология полива. Применяются различные технологические схемы исходного расположения и последующего взаимного перемещения поливных крыльев ДМ «Волжанка» при поливе орошаемого участка. Наибольшее распространение получила последовательно-параллельная схема перемещения первого и второго (левого или правого) дождевальных крыльев машины по поливному участку вдоль одного трубчатого оросителя (см. рисунок 3.5).

Обязательным условием сборки и последующего расположения крыльев «Волжанки» при перемещении и поливе является их прямолинейность и перпендикулярность дождевального трубопровода к оросительному трубопроводу. Выравнивание трубопровода в линию осуществляется после каждого перемещения каждого крыла «Волжанки» на новую поливную позицию.

Технология полива дождевальной машиной «Волжанка» заключается в последовательном выполнении нескольких нижеприведенных операций.

1. Поливной трубопровод (одно из крыльев) собирается на краю (окраине) поливаемого поля — напротив (вблизи) первого гидранта закрытого оросителя и устанавливается в створе гидранта перпендикулярно оросителю.
2. Трубопровод собранного крыла посредством гибкого шланга и телескопического трубопровода подсоединяется к первому гидранту сети.
3. Открывается задвижка гидранта и вода под напором из оросительного трубопровода поступает в поливной трубопровод первого крыла «Волжанки». При этом под давлением воды закрываются сливные клапаны и автоматически включаются в работу установленные на водоводе дождевальные аппараты, осуществляющие процесс позиционного полива. Продолжительность стояния «Волжанки» на одной позиции (продолжительность выдачи поливной нормы) определяется из соотношения:

tпол = Nпол.br / Iд , мин, (1),

где Nпол.br — поливная норма брутто (с учётом потерь поливной воды на испарение) в миллиметрах; Iд — средняя интенсивность искусственного дождя, соответствующая дождевальной машине «Волжанка» ( Iд = 0,267 мм/мин).

Поливная норма брутто составляет Nпол.br = kuсп · Nпол.nt , где kuсп = (1,0÷1,3) – коэффициент испарения поливной воды из дождевого облака.

Полученное значение tпол сопоставляется с величиной tпол / доп , определённое по соотношению вида – t_{пол/ доп}^0,3 = П / д/ доп^0,41 для соответствующих почвенных, рельефных, фенологических и других условий. При превышении значения « tпол », полученного по соотношению (1) допустимой величины tпол / доп , при известном значении Iд , переходят от технологии непрерывного (во времени) полива к технологии прерывистого полива с выдачей части поливной нормы после двух-, трёхчасового и более перерыва. При известном значении средней интенсивности дождя при позиционном поливе дождевальной машиной «Волжанка» ( Iд = 0,267 мм/мин) можно установить предельные (допустимые) значения продолжительности непрерывного полива ( tпол , мин) и непрерывно выдаваемой поливной нормы ( hпол → Nпол , мм) для различных почвенных, рельефных и фенологических условий орошаемого сельскохозяйственного угодья. Значения основных технологических параметров ( Nпол ) и ( tпол ) для условий открытого (фитонепокрытого) безуклонного поливного участка (сельскохозяйственного угодья) при средней интенсивности искусственного дождя равной 0,267 мм/мин, определённые по расчётным зависимостям, приведенным в разделе 1, позволяют отметить нижеследующее.

1. Полив песчаных и супесчаных почв ДМ «Волжанка» со средней интенсивностью искусственного дождя равной 0,267 мм/мин может осуществляться непрерывно грузными (до 1000 м³/га) поливными нормами без ограничений по времени водоподачи и при отсутствии стока поливной воды.
2. Непрерывный полив сельхозугодий с суглинистым почвенным покровом (W_НВ = 20 % МСП; Vг/ ч = 50 %; vвп / нап = 0,85 мм/мин при tв/ п = 60 минут) при Iд/ факт = 0,267 мм/мин без поверхностного стока поливной воды возможен в течение 74 минут с выдачей поливной нормы (слоя искусственного дождя – слоя осадков) равной(ого) – 20 мм (или 200 м³/га). При необходимости выдачи бóльшей поливной нормы рекомендуется прерывистая технология полива с паузой в водоподаче в течение (от 0,5÷0,6) часа и более.
3. Фитонепокрытые безуклонные сельхозугодья на глинистых почвах (естественного сложения с начальной влажностью в (0,7÷0,75) W_НВ ) дождевальной машиной «Волжанка» без оттока (стока) поливной воды при Iд = 0,267 мм/мин можно поливать только в течение 10 минут (с выдачей поливной нормы равной 2,67 мм). Для обеспечения качественного бесстокового полива на таких почвах рекомендуется предварительное проведение агромелиоративных мероприятий повышающих впитывающую способность почвенного слоя (поверхностное и глубокое рыхление, щелевание, бороздование, кротование и другие техно-, хемо- и фитомелиоративные мероприятия).

При превышении расчётных поливных норм ( Nпол / pас ) допустимых значений ( Nпол/ доп ) применяется технология прерывистого полива поля.

1. По истечении времени полива на первой позиции (по мере выдачи определённой поливной нормы) задвижка на гидранте закрывается, открываются сливные клапаны и поливной трубопровод освобождается от воды.
2. Отсоединяется от гидранта гибкий соединительный шланг и соединительный узел крыла закрепляется на поливном трубопроводе машины.
3. Включается двигатель механизма перемещения первого крыла (центральной ведущей тележки) дождевальной машины и поливной трубопровод перекатывается («переезжает») на следующую поливную позицию – ко второму гидранту закрытого оросителя. При занятой позиции перед началом полива двигатель ходовой тележки выключается и закрывается чехлом.
4. На второй позиции первого крыла дождевальной машины осуществляются операции по установке дождевальных аппаратов в вертикальное положение, по подсоединению поливного трубопровода ко второму гидранту оросителя, подаче в него поливной воды и проведению позиционного полива.
5. По мере отсоединения первого крыла от первого гидранта в первую рабочую позицию устанавливают второе крыло дождевальной машины; подключают его поливной трубопровод к первому (по направлению перемещения машины) гидранту посредством его гибкого шланга, открывают задвижку гидранта и осуществляют полив вторым крылом дождевальной машины.
6. Все последующие технологические операции с крыльями «Волжанка» проводятся попеременно с перемещением их с одной поливной позиции на другую и последующим осуществлением «попозиционного» полива.
7. Попеременное и последовательное перемещение крыльев осуществляется от первого гидранта оросителя до последнего, после чего крылья дождевателя в холостом режиме перемещаются («перегоняются») в исходную позицию (к первому гидранту) для проведения последующего полива поля.

В процессе перемещения и полива ДМ «Волжанка» выполняются промежуточные технологические операции, среди которых:

• операции с тормозным устройством (при фиксации стационарного положения дождевателя и его расторможения перед перемещением на новую позицию – переводе ДМ в транспортное положение);
• запуск и остановка двигателей ведущих тележек дождевальной машины;
• слив воды из дождевального трубопровода;
• подсоединение и отсоединение трубопровода к системе питания (гидранту оросителя);
• открытие и закрытие запорно-регулирующей задвижки на гидранте и регулировка напора и расхода водоподачи;
• выравнивание положения секций трубопровода дождевателя;
• регулировка скорости вращения или замена дождевальных аппаратов; заправка двигателей тележек топливом и ряд других.

Применяются различные технологические схемы перемещения дождевальной машины по поливному участку в процессе полива. Наиболее простой и распространённой схемой является схема последовательного однонаправленного перемещения машины от первого гидранта к последнему с возвращением в исходную позицию её «холостым перегоном». Для этой технологической схемы полива характерны нижеприведенные недостатки: длинный холостой пробег (через весь поливной участок); обратное перемещение по мокрому (свежеполитому) полю и продолжительный нерабочий период.

Для исключения перемещения машины по свежеполитому полю используют технологическую схему, при которой:

• первая половина поля поливается ходом машины с исходной позиции (от первого гидранта или от края поливного участка);
• затем от средины поливного участка до его конца по сухому полю осуществляется холостой пробег машины;
• от края поля до средины участка осуществляется полив сухого поля (во встречном (относительно предшествующего) направлении) и от средины до исходной позиции машина проходит не в поливном режиме по просушенной части поливного участка (рисунок 7).

Применяется схема полива (без «холостых пробегов») – «через гидрант» с исходной позиции соответствующей средине поливного участка.

Производительность дождевальных машин семейства «Волжанка». Сменную (семичасовую) производительность дождевальной машины «Волжанка» (Sд/м)см на предварительных стадиях расчётов при отсутствии ограничений в части продолжительности непрерывного полива при выдаче расчётной поливной нормы ( Nпол — изменяющаяся в диапазоне от 20 до 60 миллиметров) можно определить по нижеприведенной зависимости вида:

1 – трубчатый ороситель; 2 – дождевальная машина; 3 – рабочий ход; 4 – холостой ход машины; 5 – гидранты

Рисунок 7 – Технологическая схема полива дождевальной машиной

«Волжанка» с перемещением её по сухому полю где Lд/м — общая (суммарная) протяжённость (длина) двух поливных крыльев дождевальной машины «Волжанка» в метрах; e = 2,714 – основание натуральных логарифмов; Nпол — поливная норма брутто в миллиметрах.

Судя по (Маркову Е.С.), суточная производительность дождевальной машины ДКШ «Волжанка» может быть определена по соотношению:

где qд/м — расход дождевальной машины в л/с; tсут — продолжительность работы (полива) в течение суток ( tсут = 20 часов); kсут — коэффициент полезного использования времени суток непосредственно на полив; Nполnt — средняя поливная норма нетто в м³/га; kпот / uсп — коэффициент, учитывающий потери поливной воды на испарение (на формирование микроклимата).

Сезонная производительность ( Sсез , га) ДМ «Волжанка» при круглосуточном режиме её работы может быть определена по зависимости вида:

где (Lд/м)800 — рабочая длина базовой модели дождевальной машины «Волжанка» ДКШ-64-800 ( Lд/ м = 800 метров) в метрах; (Lд/м)i — рабочая длина моделей ДМ «Волжанка» (ДКШ-56-700 с длиной Lд/ м = 700 метров) ДКШ- 32-400 (при Lд/м = 400 метров) и другие); Mop — величина (оросительного) гидромодуля в л/с·га в диапазоне значений от 0,2 до 1,0 л/с·га.

Площадь сельхозугодья, обслуживаемая дождевальными машинами семейства «Волжанка», может быть определена с использованием вышеприведенной зависимости или по рекомендациям, приведенным в (Штепа Б.Г.).

Сервисное техническое обслуживание ДКШ «Волжанка» предусматривает ежемесячные, периодические, сезонные уходы, монтаж, полный или частичный демонтаж наиболее ценных элементов, консервацию и хранение технологического оборудования в соответствии с техническим регламентом (паспортом и (или) инструкцией по эксплуатации дождевальной машины).

Конструктивно ДМ «Волжанка» достаточно проста и надёжна в эксплуатации. При её использовании на спланированных сельхозугодьях возможен высокий уровень автоматизации её работы; имеет широкие возможности для усовершенствования, отдельные из которых реализованы в конструктивных решениях: «ДКШ-64А», «дождевального колёсного трубопровода (ДКН)», «дождевального колёсного трубопровода «Ока» — ДКГ-80», «широкозахватной электрифицированной дождевальной машины ДФ-120 «Днепр»», технико-технологические параметры по которым приведены ниже. Технические характеристики усовершенствованной модификации ДМ ДКШ- 64А в сопоставлении с таковыми для ДКШ-64 приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Технические и технологические показатели дождевальной машины «Волжанка» ДКШ-64 и ДКШ-64А

Повышение технологических показателей в модификации ДКШ-64А по сравнению с базовой моделью (по площади полива и расстоянию между гидрантами) отчасти обеспечивается использованием двух видов заменяемых (сменяемых) дождевальных аппаратов с диаметрами сопел равными 7 и 8 миллиметрам. Комплектация ДКШ-64А дождевальной машины ДКШ-80 «Волжанка» предусматривает использование двух гидроподкормщиков для внесения растворимых удобрений и других агрохимических препаратов.