В известных источниках информации используются различные названия дождевальной машины «Фрегат», среди которых:

• ДМ «Фрегат»;
• многоопорная дождевальная машина «Фрегат»;
• многоопорная автоматизированная дождевальная машина «Фрегат»;
• ДМУ «Фрегат»;
• самоходная многоопорная дождевальная машина «Фрегат» и другие.

Базовой моделью семейства дождевальных машин «Фрегат» является модель ДМ-454-100 или ДМ-454/100 (с длиной «дождевального» (поливного) трубопровода равной 454 метрам и потребляемым расходом поливной воды – 100 л/с), выполненной в широком спектре типоразмеров. В последующем на её базе была разработана универсальная модель – ДМУ «Фрегат» и другие.

Дождевальная машина «Фрегат» осуществляет полив в процессе кругового перемещения дождевального трубопровода (дождевального крыла) вокруг неподвижной опоры (рамной металлической конструкции, закреплённой на бетонном фундаменте), устраиваемой (размещаемой) в средине квадратного по форме поливного участка. Питание поливной водой дождевальной машины осуществляется из гидрантов напорной оросительной сети или из водозаборных скважин. Поливной участок классической конструкции ДМ

«Фрегат» представляет собой круг с радиусом равным радиусу захвата дождём (длине дождевального крыла), увеличенного на длину отброса поливной струи концевым струйным дождевальным аппаратом секторного действия.

Определение. Дождевальная машина ДМУ «Фрегат» – широкозахватная самоперемещающаяся (самоходная) автоматизированная среднеструйная многоопорная колёсная гидроприводная дождевальная машина кругового перемещения, поливающая в движении, питающаяся водой из гидрантов напорной закрытой оросительной сети или из оборудованных насосами водозаборных скважин, и распределяющая оросительную воду посредством устроенных на её напорном трубопроводе системы среднеструйных дождевальных аппаратов кругового действия в виде искусственного дождя.

Комментарий. Констpуктuвно ДM «Фpегат» пpедставляет собой лuнейнопpотяжённый напоpный водоподающuй («дождевальный») тpубопpовод, шаpнupно (механuческu u гuдpавлuческu) соедuнённый с гuдpантом напоpной закpытой оpосuтельной сетu, опupающuйся на сuстему pамных самодвuжущuхся гuдpопpuводных колёсных тележек u обоpудованный сuстемой сpеднестpуйных u концевым дальнестpуйным аппаpатамu кpугового действuя.

Условия применения. Дождевальные машины «Фрегат» используются для полива всех видов сельскохозяйственных культур (кроме садов и виноградников) с высотой стеблестоя до 2,2 метров на неспланированных (или «грубоспланированных») участках угодий с общим уклоном до ± 0,03, а в пределах локального межтележечного участка – до ± 0,05 для модификации «Б» (без гибких вставок) и до iпов ≤ 0,10 для ДМ серии «А» с гибкими вставками на водопроводящем трубопроводе при скорости ветра не превышающей 8 м/с (при повторяемости таких ветров не превышающей 20 % от числа наблюдений (суток) за поливной период) на почвах со скоростью напорного впитывания поливной воды за первый час в диапазоне от 5 до 30 см/час. Поливная вода не должна содержать взвеси размером превышающем (2÷3) мм, а содержание твёрдого осадка в оросительной воде не должно превышать 5 г/л.

Конструкция «Фрегата» включает:

• центральную неподвижную опору с узлом физического и гидравлического соединения дождевального (поливного) трубопровода с источником питания машины поливной водой (гидрантом закрытой оросительной сети или водозаборной скважиной);
• водопроводящий (дождевальный или поливной) трубопровод;
• ферменные самоходные опоры-тележки;
• систему, размещаемых на поливном трубопроводе среднеструйных дождевальных аппаратов кругового действия и концевого дальнеструйного, поливающего по сектору, дождевателя;
• систему синхронизации (автоматического регулирования) скорости перемещения (движения) самоходных тележек; систему экстренной аварийной (предаварийной) остановки дождевальной машины;
• средства регулирования скорости вращения поливного крыла;
• запорно-регулирующую и контрольно-измерительную арматуру и аппаратуру;
• гидроприводные механизмы движения опорных тележек;
• водосливные клапаны; фильтр очистки воды и другие элементы.

Общий вид машины и её конструктивная схема приведены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 – Общие виды дождевальной машины «Фрегат»

1 – центральная неподвижная опора; 2 – регулирующее устройство; 3 – водопроводящий (дождевальный) трубопровод; 4 – самоходная колёсная опора-тележка; 5 – система тросов; 6 – дождевальные аппараты; 7 – сливные клапаны; 8 – концевой дождевальный аппарат

Рисунок 2 – Схема дождевальной машины «Фрегат» (по Краковец В.М.)

Центральная неподвижная опора «Фрегата» представляет собой, закрепляемую на массивном бетонном фундаменте, пространственную сборную металлическую конструкцию в форме усечённой четырёхгранной пирамиды, во внутреннем пространстве центральной части (в центре) которой внизу располагается выходной оголовок обсадной трубы-скважины или гидрант оросительной сети (или отводы от них), а вверху – поворотное (шарнирное) трубчатое колено (для подсоединения дождевального трубопровода машины). При подключении «Фрегата» патрубок поворотного колена входит в раструб гидранта (трубы скважины) посредством шарнирного соединения с возможностью вращения (поворота машины на 360 градусов) (рисунок 3).

1 – водопроводящий (дождевальный) трубопровод; 2 – поворотное трубчатое колено; 3 – патрубок, соединяющий трубу (гидрант) с дождевальным трубопроводом; 4 – опорная стойка неподвижной опоры; 5 – фундамент центральной опоры

Рисунок 3 – Конструктивная схема (а) и общий вид (б) неподвижной центральной опоры дождевальной машины «Фрегат»

Водоподающий («водопроводящий») или дождевальный трубопровод, устраиваемый из секций взаимно соединённых металлических труб с антикоррозийным покрытием, располагается на высоте 2,2 метров над поверхностью земли и опирается на узел его шарнирного соединения с системой (гидрантом или водозаборной скважиной) питания (центральную неподвижную опору) и систему посекционно расположенных самоходных двухколёсных опорных (ходовых) тележек. Длина первых 7-ми секций (расстояние между ходовыми опорными тележками) составляет 24,7 метра и по 29,6 метров последующие секции. Дождевальный трубопровод для повышения надёжности и предотвращения его деформаций (прогибов) дополнительно скрепляется с ходовыми опорами посредством системы вантов («тросовых растяжек»).

В зависимости от конструктивного решения дождевального (водоподающего) трубопровода «Фрегаты» выпускаются в двух модификациях: модификация ДМУ-А («Фрегат-1») предусматривает наличие на дождевальном трубопроводе гибких вставок, позволяющих использовать дождевальную машину на поливных участках с относительно сложным микрорельефом без

проведения качественной планировки поверхности сельхозугодий; модификация ДМУ-Б («Фрегат-2») гибких ставок не имеет и рекомендуется к использованию при соответствующей планировке поверхности земли на орошаемом участке. «Фрегат» марки ДМУ-А с гибкой вставкой может применяться при абсолютной (с учётом знаков) разности уклонов в пределах отдельных пролётов или секций – до и после (перед и за) ходовой тележки(ой), превышающей 0,05 и достигающей 0,22. Гибкие вставки при чётном числе тележек не предусматриваются на первой, второй, третьей и последней тележках, а местные уклоны на этих тележках не должны превышать 0,08, что предусматривается конструкцией дождевальной машины «Фрегат-1».

Ходовые (самоходные) тележечные опоры поливного трубопровода имеют А-образную форму ферменной (рамной) конструкции, нижняя часть которой оборудована несущей платформой, опирающейся на два колеса. Ко- лёса ходовых тележек приводятся в движение гидроприводным механизмом, работающим за счёт энергии (создаваемого насосом напора) поливной воды, подаваемой в него (под давлением) из дождевального трубопровода. Ходовые опорные фермы оборудованы тросовыми закреплениями дождевального трубопровода, устройствами синхронизации движения секций дождевального крыла и их аварийной (предаварийной и экстренной) остановки. В зависимости от количества ходовых тележек (секций дождевального крыла) выпускаются 12-ти, 13-ти, 14-ти, 15-ти, 16-ти и более «тележечные» «Фрегаты».

Ходовые тележки оборудованы регуляторами скорости, позволяющие изменять (настраивать) скорости их линейного перемещения по полю. На последней ходовой тележке устроен кран – задатчик скорости, посредством которого задаётся (устанавливается) скоростной режим дождевального крыла «Фрегата», при котором обеспечивается допустимая интенсивность искусственного дождя и выдача расчётного слоя поливной воды (поливной нормы).

Дождевальная машина «Фрегат» оборудуется системой среднеструйных (посекционных) и одним концевым дальнеструйным дождевателями (дождевальными аппаратами). Концевой двухили трёхсопловый дальнеструйный дождевальный аппарат работает по кругу и (или) сектору с расчётным радиусом полива (по крайним каплям) равным (25,0÷35,5) м с расходами воды от 2,8 до 14,2 л/с. Дождевальные среднеструйные аппараты кругового действия посекционно размещаются на дождевальном трубопроводе (крыле).

Для обеспечения равномерного распределения искусственного дождя (по интенсивности и слою) по поливаемой «площади» предусмотрено применение одно- и двухсопловых дождевальных аппаратов пяти типоразмеров с широким спектром диаметров их сопел (от 2,8 до 9,5 мм), с широким диапазоном технологических характеристик по расходу поливной воды (от 0,092 до 3,9 л/с) и радиусу отлёта крайних (наиболее удалённых) капель искусственного дождя (от 11 до 30 м). Базовая модель «Фрегата» оборудована 49-ю среднеструйными дождевальными аппаратами, схема размещения которых по конструкциям, типоразмерам и месту установки определена регламентной инструкцией изготовителя. При соответствующем регламентном подборе параметров (типоразмеров) и размещении дождевальных аппаратов по длине дождевального крыла обеспечивается приемлемое (по равномерности) увлажнение поливаемой машиной «Фрегат» площади сельхозугодья (поля).

Слив поливной воды из водопроводящего трубопровода дождевальной машины осуществляется через систему, оборудованных клапанамиавтоматами, сливных отверстий, размещаемых под каждым дождевателем.

Для регулирования и «выравнивания» скорости перемещения отдельных ходовых тележек-опор в конструкции «Фрегата» предусмотрена система синхронизации их движения, а для предотвращения изломов напорного дождевального (поливного) трубопровода и аварий дождевальная машина оснащена механической и электрической системами противоаварийной защиты.

Дождевальная машина «Фрегат» приводится в транспортируемое (буксируемое трактором) положение при отсоединении дождевального крыла от основной опоры и повороте колёс опорно-ходовых тележек на 90 градусов с расположением их вдоль водовода («водопроводящего трубопровода»).

За продолжительную историю использования «Фрегатов» разработан достаточно широкий спектр типоразмеров классической конструкции этой машины, позволяющие использовать её в различных по размерам и топографии условиях сельхозугодий. Разработано, выпускалось и использовалось более 20 типоразмеров классической конструкции «Фрегата» (ДМ, ДМУ-А и ДМУ-Б) с количеством ходовых тележек от 7 до 20 единиц, с соответствующими типоразмеру техническими характеристиками и технологическими параметрами. Всего разработано 48 типоразмеров и модификаций «Фрегата», что позволяет подобрать соответствующий (по размерам дождевального крыла и расходам воды) реальным условиям вид дождевальной машины.

Технические и технологические показатели ДМ «Фрегат». Дождевальной машине ДМУ «Фрегат» соответствуют нижеприведенные диапазоны изменения её технических характеристик и технологических показателей.

1. Количество ходовых тележек – от 7 до 20.

2. Конструктивная протяжённость дождевального трубопровода – от 199 до 571,9 метра.

3. Радиус полива (захвата дождём) при неработающем концевом дождевальном аппарате – от 211 до 582 метров.

4. Каждому типоразмеру дождевальной машины соответствует определённая величина потребляемого и выдаваемого расхода поливной воды, изменяющегося в пределах от 20 до 90 л/с, при этом в пределах одного типоразмера дождевальной машины предусмотрено регулирование (снижение) расхода поливной воды в пределах (20÷30) процентов.

5. В зависимости от типоразмера «Фрегата» принимаются соответствующие им напоры в дождевальном трубопроводе в диапазоне их изменения от 0,47 до 0,66 МПа с возможностью коррекции давления в водоводе с учётом перепада отметок местности по длине дождевального крыла.

6. Каждому типоразмеру и модификации дождевальной машины соответствуют определённое количество, вид и размер дождевальных аппаратов (поставляемых заводом-изготовителем в комплекте и с инструкцией по их установке и регулированию, что позволяет изменять величину интенсивности дождя, слой и расход водоподачи для каждой модификации и каждого типоразмера ДМ, соответственно условиям полива сельхозугодья).

7. При соответствующих типоразмеру расходу и давлению в водоподающем водоводе средняя интенсивность дождя по длине поливного крыла (по Шумакову Б.Б.) составляет Iд = (0,17÷0,31) мм/мин. Судя по Штепа Б.Г., средняя интенсивность у базовой модели ДМ «Фрегат» составляет – Iд/ сp = 0,28 мм/мин, по расчёту Маркова Е.С. и др.

мм/мин

(где qд/ м = 100 л/с – расход дождевальной машины; R — радиус захвата в метрах; a = 40 метров – средняя по длине дождевального крыла ширина контура увлажнения).

При относительно приемлемых средних значениях интенсивности искусственного дождя для ДМ «Фрегат» характерна её значительная неравномерность по площади зоны полива и во времени. По данным Ерхова Н.С. интенсивность дождя вдоль дождевального крыла для обеспечения равного слоя осадков должна изменяться от 0,1 мм/мин у опоры до (0,5÷0,8) мм/мин в конце дождевального трубопровода, что не соблюдается и неприемлемо по почвозащитным требованиям. По Фокину Б.П. и Носову А.К. (2011) для базовой модели ДМ «Фрегат» средняя интенсивность дождя составляет (0,23÷0,47) мм/мин при колебаниях на отдельных участках дождевального крыла от 0,18 мм/мин до 0,60 мм/мин. При этом средний диаметр капель концевых участков струй (8÷16) тележек находятся в пределах от 1,5 до 5,1 миллиметров. Судя по Фокину Б.П. и Носову А.К. (2011), «по данным ВолжНИИГиМа с удалением от центра круга с пятой до двенадцатой тележки интенсивность дождя изменяется от 0,29 до 0,72 мм/мин, а по оси дождевального аппарата увеличивается до 1,7 мм/мин».

8. Максимальная площадь полива на одной позиции «Фрегата», в зависимости от типоразмера дождевальной машины, составляет (15,8÷111,3) гектаров, а сезонная производительность изменяется в пределах от 31 до 144 гектаров.

9. Минимальная продолжительность одного полного оборота «Фрегата» составляет – (21÷65) час (с возможностью регулирования) с выдачей минимума слоя искусственного дождя в пределах от 9,8 до 22,0 миллиметров.

10. Продолжительность периода непрерывно находящейся под поливом зоны искусственного увлажнения tпол,н / пp при выдаче минимальной поливной нормы за один оборот изменяется в пределах от 61 минуты до 80 минут. Сопоставление данных по фактической средней интенсивности характерной для дождевальной машины «Фрегат» и продолжительности периода выдачи минимального слоя дождевых осадков ( hд/ min , мм) при максимальной скорости вращения дождевального крыла (минимальной продолжительности одного оборота) позволяет заключить о приемлемости всех моделей и типоразмеров этой дождевальной машины для полива песчаных, супесчаных, легко- и среднесуглинистых почв, а тяжёлосуглинистых и глинистых почв – при предварительном проведении мероприятий по повышению их водовпитывающей способности.

11. Максимальная продолжительность одного полного оборота может достигать 240 часов с выдачей поливной нормы в 1000 м³/га. Основные технические характеристики и технологические параметры части классических моделей и типоразмеров дождевальных машин серии «Фрегат» приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Технические характеристики и технологические показатели высоконапорных ДМ «Фрегат»

Наименование характеристик и показателей	Значения характеристик и показателей по типоразмерам дождевальных машин
	ДМУ-А199-28	ДМУ-А229-32	ДМУ-А253-38	ДМУ-А283-45	ДМУ-А308-30	ДМУ-А308-55	ДМУ-А337-45	ДМУ-А337-65	ДМУ-А362-50	ДМУ-А392-50	ДМУ-А417-55	ДМУ-Б379-75	ДМУ-Б409-80	ДМУ-Б434-90	ДМУ-Б463-60	ДМУ-Б463-90	ДМУ-Б488-65	ДМУ-Б488-90	ДМУ-Б518-90	ДМУ-Б542-90	ДМУ-Б572-90
Количество тележек, ед.	7	8	9	10	11	11	12	12	13	14	15	13	14	15	16	16	17	17	18	19	20
Длина, м	199	229	253	283	308	308	337	337	362	392	417	379	409	434	463	463	488	488	518	542	572
Расход поливной воды в л/с	28	32	38	45	30	55	45	65	50	50	55	75	80	90	60	90	65	90	90	90	90
	20	25	28	30	—	45	35	55	40	40	45	68	72	80	50	80	55	80	80	80	80
	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	60	65	70	—	72	—	—	72	72	72
Давление на гидранте, МПа	0,47	0,48	0,50	0,51	0,48	0,54	0,52	0,59	0,54	0,55	0,57	0,57	0,58	0,62	0,54	0,63	0,56	0,64	0,64	0,65	0,66
	0,46	0,47	0,47	0,48	—	0,52	0,50	0,55	0,51	0,52	0,54	0,55	0,56	0,59	0,51	0,59	0,53	0,60	0,61	0,61	0,62
	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	0,53	0,54	0,56	—	0,57	—	—	0,58	0,58	0,59
Интенсивность дождя в мм/мин	0,20	0,22	0,24	0,25	0,16	0,27	0,21	0,29	0,21	0,20	0,21	0,29	0,29	0,31	0,20	0,29	0,21	0,27	0,26	0,25	0,24
	0,17	0,18	0,19	0,18	—	0,23	0,17	0,25	0,18	0,17	0,17	0,27	0,26	0,28	0,18	0,26	0,18	0,25	0,23	0,23	0,22
	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	0,24	0,24	0,24	—	0,23	—	—	0,21	0,21	0,20
Минимальный слой за один оборот, мм	12,2	14,2	15,6	17,0	10,6	19,5	14,7	21,3	15,5	14,5	15,2	22,2	22,3	23,8	15,0	22,5	15,6	21,6	20,5	19,4	18,8
	9,8	11,1	11,4	11,3	—	15,9	11,4	18,0	12,4	11,6	12,4	20,1	20,0	21,2	12,5	20,0	13,2	19,2	18,2	17,3	16,8
	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	17,8	18,1	18,5	—	18,0	—	—	16,4	15,5	15,1
Поливаемая площадь, га	15,8	20,2	24,4	29,8	34,8	34,8	41,3	41,3	47,1	54,6	61,2	51,3	59,1	66,1	74,9	74,9	82,6	82,6	92,5	102,2	111,3
Ширина захвата, м	217	246	270	300	325	326	354	356	379	409	434	393	425	450	476	477	500	502	532	556	586
	213	244	266	298	—	—	353	—	378	408	433	392	423	448	475	—	—	—	—	555	585
Время оборота (min), ч	21,4	24,9	27,8	31,3	34,2	34,2	37,6	37,6	40,5	44,0	46,9	42,3	45,7	48,7	52,2	52,2	55,0	55,0	58,5	61,4	65,0
Время выдачи минимального слоя, мин	61,0	64,5	65,0	68,0	66,3	72,2	70,0	73,5	73,8	72,5	72,4	76,6	76,9	76,8	75,0	77,6	74,3	80,0	78,8	77,6	78,3
	57,6	61,7	60,0	62,8	—	69,1	67,1	72,0	68,9	68,2	72,9	74,4	76,9	75,7	69,4	76,9	73,3	79,1	76,8	75,2	76,4
	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	74,2	75,4	77,1	—	78,3	—	—	78,1	73,8	76,5

Таблица 2 – Технические характеристики и технологические показатели низконапорных модификаций и типоразмеров ДМУ «Фрегат»

Номенклатурное обозначение машины	Количество тележек	Длина машины, м	Расход воды, л/с	Давление на входе, МПа (при iв = 0)	Максимальная площадь полива, га
ДМУ-Бнм 379-50	13	379,2	50	0,41	50,0
ДМУ-Бнм 409-57	14	408,8	57	0,41	57,8
ДМУ-Бнм 434-63	15	433,6	63	0,41	64,7
ДМУ-Бнм 463-72	16	463,2	72	0,41	73,3

Судя по таблице 1, для ряда типоразмеров дождевальной машины предусмотрены разные значения потребляемых расходов поливной воды, регулирование величиной которых обеспечивается установкой соответствующих комплектов дождевальных аппаратов и соответствующей их настройкой.

Напор воды в водоводе («Фрегата») регулируется (увеличивается) с учётом геодезического (положительного) перепада отметок трубопровода на первой неподвижной опоре и концевой самоходной опоре, то есть Hpег = Hноpм + Δh (м), где H pег — регулируемый (необходимый) напор в трубопроводе, м; Hноpм — нормативный напор в водоводе по техническому регламенту (паспорту машины) при уклоне поверхности поливаемого угодья вдоль дождевального крыла равном нулю (при горизонтальном положении водовода).

Скорость перемещения дождевальной машины («Фрегата») по полю определяется скоростью движения последней (концевой) тележки, регулируемой посредством задатчика скорости. Данные по технологическим параметрам полива при различной скорости движения машины на примере типоразмера ДМ-454/100 с постоянно включенном концевом дождевальном аппарате при радиусе его действия равном 15 метрам приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Технологические показатели ДМ-454/100* при разноскоростных режимах перемещения

Положение регулятора	Открыто	А	Б	В	Г	Д	Е
Скорость движения, об/сут	0,47	0,45	0,39	0,34	0,21	0,11	0,014
Выдаваемая поливная норма, мм	25,0	26,0	30,0	34,0	56,0	102,0	8390

* Технические характеристики ДМ-454/100: расход воды – (90÷100) л/с при напоре равном 0,65 МПа; средняя интенсивность дождя – 0,31 мм/мин; радиус полива при отключённом концевом дождевателе – 468 м (при 16 тележках и 50 дождевателях при длине машины – 453,5 м); минимальная площадь полива на одной позиции при включённом концевом аппарате – 72 гектара.

Достоинства классических конструкций дождевальных машин семейства «Фрегат»:

• высокая производительность труда на поливе (при групповом использовании машин) и высокая надёжность машины при поливе участков со сложным микро- и нанорельефом;
• возможность круглосуточной работы в mавтоматическом режиме;
• относительно приемлемое качество дождевого полива;
• широкие пределы регулирования поливных норм;
• отработанность конструктивных решений и широкий спектр типоразмеров, позволяющих подобрать соответствующую условиям полива модель и размер машины;
• возможность полива всех видов полевых сельскохозяйственных культур;
• высокие показатели использования рабочего времени, надёжности и ремонтопригодности;
• простота и большой опыт технического обслуживания и другие.

Недостатки «Фрегатов» заключаются в:

• недополиве угловых участков полей [(12÷15) % площади];
• ограничениях по качеству поливной воды;
• проблематичности качественного полива в ветреную погоду;
• высоких показателях по металло- и энергоёмкости;
• нерешённости проблем с равномерностью распределения дождевых осадков по поливаемой площади и другие.

Классические модели «Фрегата» дополнялись их различными модификациями и усовершенствованиями (модернизациями). Так, на почвах с низкой несущей способностью используют «Фрегаты» повышенной проходимости (с колёсами на пневмошинах низкого давления). Для «фертигационного» (удобрительного) или «гербицидного» орошения (полива) используется пять модификаций дождевальной машины «ДМУ-А» с расходом от 30 до 55 л/с, оборудованных гидроподкормщиком.

Известны и используются конструкции ДМУ «Фрегат» дооборудованные: системой низковисящих дождевателей с регуляторами давлений для приземного полива сельскохозяйственных угодий; дождевальные машины «Фрегат» с системой «сухих колёс», то есть с поливом приколёсных зон сегментными дождевателями подающими воду в заколёсную зону (обратную направлению перемещения дождевального крыла) и переоборудованные из высоконапорных «Фрегатов» в низконапорные.

Кроме гидроприводных «Фрегатов» в Советском Союзе до 1990 года были разработаны различные конструкции электроприводной дождевальной машины серии ДМФ и ДМФЕ «Фрегат». Широкий спектр значимо усовершенствованных модификаций этой дождевальной машины из семейства «Фрегатов» был в последующем разработан украинскими специалистами.

Усовершенствованная конструкция ДМФЕ «Фрегат» — ферменная реверсивная низконапорная дождевальная машина ипподромного типа с электрическим приводом на каждой опорно-ходовой тележке кругового и фронтального действия (или фронтального полива с круговым перемещением) с забором воды из гидранта оросительной сети или открытого канала (оросителя) является универсальной дождевальной машиной своего класса.

Технические характеристики и технологические параметры подсемейства ДМФ «Фрегат» представлены нижеприведенными диапазонами показателей: количество опорно-ходовых тележек от 1 до 20; длина машины от 42,35 до 1100 метров; рабочее давление на входе в дождевальную машину при нулевом уклоне её дождевального крыла – (0,19÷0,52) МПа; потребляемый (выдаваемый) расход поливной воды от 20 до 300 л/с; минимальный слой дождя за один проход – (2,9÷14,2) миллиметра; клиренс – 3,1 метра.

Из всего спектра модификаций и типоразмеров дождевальных машин этого подсемейства ДМФ «Фрегат» широкое применение получила мультифункциональная модификация ДМФЕ «Фрегат» — электрифицированная или дизель-генераторная самоперемещающаяся многопролётная реверсивная широкозахватная дождевальная машина ипподромного типа кругового и фронтального действия с возможностью кругового движения по внутренней или внешней части орошаемого участка, с поливом или без полива, перемещающаяся в любом направлении и питающаяся от гидрантов напорной оросительной сети или из открытого канального оросителя, обеспечивающая полив полей линейной и сложноконтурной («нерегулярной») конфигурации.

Электропитание дождевальной машины ДМФЕ «Фрегат» осуществляется от дизель-генератора (дизельной электрической станции) или от электрической сети (через трансформаторную подстанцию и электрокабель).

Дождевальные машины этого подсемейства оборудованы самоходной (перемещающейся) четырёхколёсной (или двухколёсной) центральной опорной тележкой, имеющей гибкое соединение с дождевальным крылом (трубопроводом) и оборудованы гибким шлангом (или двумя шлангами) для подсоединения к источнику водного питания – гидранту оросительного трубопровода. На центральной тележке устанавливается электрощит для подсоединения к электрической сети или дизельному электрогенератору и размещаются средства управления работой дождевальной машины (рисунок 4).

Рисунок 4 – Общий вид центральной мобильной опорной тележки с энергетической установкой и гибким водоподающим шлангом ДМФЕ «Фрегат»

Базовая 4-хколёсная и двухколёсные опорно-ходовые электроприводные тележки с пневмоободом (пневмоколёсные) оборудованы индивидуальными мотор-редукторами, обеспечивают прямое и реверсивное перемещение (движение) дождевальной машины в широком диапазоне рабочих скоростей.

Дождевальный трубопровод (водовод) многосекционной ферменной конструкции опирается на систему опорных рам (опорно-ходовых двухко- лёсных тележек – ферм) и поддерживается системой тросов (рисунок 5).

На напорном водоводе системно размещены (подвешены) дождевальные аппараты (дождеватели) кругового действия фирмы «Senninger» WobStandart или дождеватели Nelson R 3000 Rotator и концевой дождеватель (дождевальная насадка) секторного действия – Komet TwinMax (рисунок 6).

Рисунок 5 – Общий вид фрагмента дождевального крыла ДМФЕ «Фрегат»

Рисунок 6 – Виды дождевателей, используемых на ДМФЕ «Фрегат»

Концевой дальнеструйный дождеватель секторного полива автоматически включается при поливе угловых участков квадратного поля и может работать постоянно. Промежуточные короткоструйные дождеобразователи (аппараты) подвешиваются к ферменному водоводу посредством гибких шлангов, обеспечивающих приземный (надстебельный) полив сельскохозяйственных угодий с определённой регулируемой высоты (см. рисунок 7).

Рисунок 7 – Общие виды полива сельскохозяйственных угодий ДМФЕ «Фрегат»

Подача воды в водоприёмный трубопровод центральной тележки дождевальной машины от гидрантов оросительной сети осуществляется посредством гибких облегчённых шлангов с быстроразъёмными соединениями.

Диапазоны технических характеристик и технологических параметров ДМФЕ «Фрегат» составляют: длина многопролётного дождевального крыла ферменной конструкции до 442 метров (7 тележек) и более; скорость движения (перемещения) при поливе – (0,167÷1,5) м/мин; рабочее давление при нулевом уклоне водовода – (0,25÷0,30) МПа; расход до (80÷90) л/с при заборе из канала-оросителя и более и до (50÷75) л/с и более при заборе воды из гидранта; средняя интенсивность дождя вдоль машины – до 0,65 мм/мин.

Норма полива зависит от подаваемого расхода поливной воды и скорости перемещения дождевальной машины. Так, для семиопорной ипподромной модели ДМФЕ «Фрегат» с длиной дождевальной крыла равной 442 метрам при расходе qд/м = (50÷75) л/с и скорости перемещения равной 1 м/мин слой дождя за один проход машины составляет (6,7÷10,0) миллиметров.

Технические характеристики и технологические параметры дождевальных машин ДМФЕ «Фрегат», выпускаемых заводом – «Фрегат» (Украина) по различным модификациям и типоразмерам, приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Данные по техническим и технологическим параметрам ДМФЕ «Фрегат»

Аббревиатура модификации и типоразмера машины	Количество пролётов	Длина машины, м	Максимальная площадь полива, га	Масса машины без воды, т
Дождевальные машины фронтального перемещения с забором поливной воды из гидрантов оросительной сети*
ДМФ-Ф-А3-202	3	202	—	9,6
ДМФ-Ф-А4-262	4	262	—	12,3
ДМФ-Ф-А5-322	5	322	—	15,0
ДМФ-Ф-А6-382	6	382	—	17,8
ДМФ-Ф-А7-442	7	442	—	20,5
ДМФ-Ф-А-8-502	8	502	—	23,2
Двукрылые дождевальные машины фронтального перемещения с забором поливной воды из канального оросителя**
ДМФ-Фк-2А3-404	6	404	—	20,0
ДМФ-Фк-2А4-524	8	524	—	25,2
ДМФ-Фк-2А5-644	10	644	—	30,9
ДМФ-Фк-2А6-764	12	764	—	36,3
ДМФ-Фк-2А7-884	14	884	—	41,8
ДМФ-Фк-2А8-1004	16	1004	—	47,3
ДМФ-Фк-2Б6-694	12	694	—	36,3
ДМФ-Фк-2Б7-790	14	790	—	41,8
ДМФ-Фк-2Б8-886	16	886	—	47,3
ДМФ-Фк-2Б9-982	18	982	—	52,7
ДМФ-Фк-2Б-10-1078	20	1078	—	58,2
Однокрылые дождевальные машины фронтального перемещения с забором воды из канального оросителя***
ДМФ-Фк-А3-202	3	202	—	11,3
ДМФ-Фк-А4-262	4	262	—	14,0
ДМФ-Фк-А5-322	5	322	—	16,7
ДМФ-Фк-А6-382	6	382	—	19,5
ДМФ-Фк-А7-442	7	442	—	22,2
ДМФ-Фк-А8-502	8	502	—	24,9
ДМФ-Фк-Б6-347	6	347	—	19,5
ДМФ-Фк-Б7-395	7	395	—	22,2
ДМФ-Фк-Б8-443	8	443	—	24,9
ДМФ-Фк-Б9-491	9	491	—	27,7
ДМФ-Фк-Б10-539	10	539	—	30,4
ДМФ-Фк-Б11-587	11	587	—	33,1
ДМФ-Фк-Б12-635	12	635	—	35,8
ДМФ-Фк-Б13-683	13	683	—	38,6
ДМФ-Фк-Б14-732	14	732	—	41,3
ДМФ-Фк-Б15-780	15	780	—	44,0
ДМФ-Фк-Б16-828	16	828	—	46,8
ДМФ-Фк-Б17-871	17	876	—	49,5
ДМФ-Фк-Б18-924	18	924	—	52,2
ДМФ-Фк-Б19-972	19	972	—	55,0
ДМФ-Фк-Б20-1020	20	1020	—	57,7
Дождевальные машины ДМФЕ «Фрегат» кругового перемещения****
ДМФ-К-А3-202	3	202	15,5	9,0
ДМФ-К-А4-262	4	262	25,0	11,6
ДМФ-К-А5-322	5	322	36,7	14,2
ДМФ-К-А6-382	6	382	50,7	16,9
ДМФ-К-А7-442	7	442	67,0	19,5
ДМФ-К-А8-502	8	502	85,6	22,1
ДМФ-К-Б6-347	6	347	42,3	16,9
ДМФ-К-Б7-395	7	395	54,1	19,5
ДМФ-К-Б8-443	8	443	67,3	22,1
ДМФ-К-Б9-491	9	491	82,0	24,8
ДМФ-К-Б10-539	10	539	98,1	27,4
ДМФ-К-Б11-587	11	587	115,7	30,0
Дождевальные машины ДМФЕ «Фрегат» кругового перемещения****
ДМФ-К-Б12-635	12	635	134,7	33,8
ДМФ-К-Б13-683	13	683	155,2	36,6
ДМФ-К-Б14-762	14	732	177,6	39,3
ДМФ-К-Б15-780	15	780	201,0	42,0
ДМФ-К-Б16-828	16	828	225,8	44,8
ДМФ-К-Б17-876	17	876	252,1	47,5
Примечание. По данным завода-изготовителя «Фрегат» (Украина): 1) * — давление на гидранте — Pг = (0,4÷0,5) МПа; расход дождевальной машины — qд/ м = (50÷75) л/с; 2) ** — расход двукрылых машин до (280÷300) л/с; 3) *** — расход однокрылых дождевальных машин модификации серии «А» до (80÷90) л/с, а для модификации «Б» — до (140÷150) л/с; 4) **** — расход для модификаций «А» — qд/ м = (80÷90) л/с, а для модификации дождевальной машины серии «Б» — qд/ м = (140÷150) л/с.

Разработаны и применяются низконапорные «Фрегаты» с давлением на входе в машину равном 0,41 МПа, а в конце поливного трубопровода – 0,24 МПа, технические характеристики базовой модели которого составляют: расход поливной воды – 72,3 л/с; количество тележек – 16 единиц при длине крыла – 463,2 м и радиусе полива – 488 метров. Машина обеспечивает среднюю по длине крыла интенсивность дождя Iд/ сp = 0,533 мм/мин при минимальной продолжительности одного оборота машины составляющей (82÷86) часов. Эта машина оборудована 35-ю среднеструйными и 136-ю короткоструйными дождевальными аппаратами, позволяющими формировать за один проход машины слой дождя в пределах от 20 до 100 мм. Разработано четыре типоразмера этой модификации «Фрегата» с длиной крыла равной 379, 409, 434 и 463 метра с расходами – 50, 57, 63 и 72 л/с (см. таблицу 2).

Известно конструктивное решение дождевальной машины ДМУ «Фрегат-Н» с модернизированным дождевальным поясом для работы при пониженном напоре, предусматривающее использование дождевальных короткоструйных насадок секторного действия с улучшенными по сравнению с используемыми технологическими характеристиками (рисунки 8 и 9).

Рисунок 8 – Схема расстановки дождеобразующих устройств (дождевальных насадок) секторного действия по дождевальному крылу ДМУ «Фрегат-Н» и формируемого ими дождевого облака (по ФГНУ ВНИИ «Радуга»)

а) с дросселем типа «П»; б) с дросселем типа «Д»; в) без дросселирующего элемента; 1 – муфта 1»; 2 – дросселирующий элемент типа «П»; 3 – короткоструйная секторная насадка; 4 – водопроводящий трубопровод ДМ «Фрегат»; 5 – дросселирующий элемент типа «Д»; 6 – муфта 1/2»

Рисунок 9 – Дождеобразующие устройства, рекомендуемые специалистами ВНИИ «Радуга» для установки на ДМ «Фрегат»

Предложенные конструкции дождевальных насадок, изготавливаемых из полимерных материалов, отличаются высокой надёжностью, низкой стоимостью, «антивандальной защищённостью», быстрой и простой заменяемостью; они формируют мелкокапельный дождь при снижении высоты дождевого облака до трёх метров (при (5÷7) метрах у серийных дождевальных аппаратов), что снижает испарение влаги и снос дождевого облака ветром.

Известно конструктивное решение дождевальной машины фронтального полива (перемещения машины по поливному участку) ДМ «Мини-ФрегатФШ», общеконструктивная схема которого приведена на рисунке 10.

1 – центральная опорно-ходовая тележка; 2 – пролётные опорно-ходовые тележки; 3 – пролётные фермы дождевального трубопровода; 4 – консоли дождевального трубопровода; 5 – ванты (тросовые растяжки); 6 – консольные (концевые) дождеватели; 7 – «питающий» гидрант напорной оросительной сети

Рисунок 10 – Схема (продольный разрез) ДМ «Мини-Фрегат-ФШ»

По заключению специалистов ВолжНИИГиМа (В.А. Щадских, Н.Ф. Рыжко) устанавливаемые на ДМ «Фрегат» серийные дождевальные аппараты не соответствуют современным требованиям в части: низкой равномерности полива при ветре [коэффициент эффективного ( kпол / эф ) полива составляет – (0,45÷0,55)]; значительных потерь поливной воды на испарение и снос (в среднем до (10÷15) %, а в жаркие и суховейные дни – до 30 процентов), что объясняется (4÷8)-метровой высотой подъёма дождевого облака над поверхностью земли. Концевые дождевальные аппараты формируют среднюю и истинную (действительную) интенсивность дождя на уровне (0,6÷0,8) мм/мин и (2,5÷3,5) мм/мин соответственно при крупности выпадающих на почву дождевых капель в концевой части струй, достигающей (2,5÷3,5) миллиметров.

Для снижения потерь поливной воды на испарение и снос на дождевальных машинах «Фрегат» в ВолжНИИГиМе предложено использовать устройства приповерхностного дождевания (УПД) из сборных трубчатых металлических штанг или гибких шлангов вкупе с металлическими прутками и с соответствующими конструкциями дождеобразователей (рисунок 11).

а) с нижним расположением устройства приповерхностного дождевания; б) с верхним расположением УПД

Рисунок 11 – Виды установки устройств приповерхностного дождевания УПД на ДМ «Фрегат» по разработке ВолжНИИГиМа

Устройства приповерхностного (приземного) дождевания (УПД) позволяют регулировать высоту размещения дождеобразователя в пределах от 1-го до 2,5 метров от поверхности почвенного покрова (над стеблестоем).

Конструкции короткоструйных дождевальных насадок, рекомендуемых ФГБНУ «ВолжНИИГиМ» для установки на дождевальных машинах «Фрегат», взамен серийных дождеобразователей, приведены на рисунке 12.

По данным ВолжНИИГиМа предлагаемые дефлекторные насадки кругового действия с обратным конусным отражателем (по рисунку 12,а) при напоре в трубопроводе равном 0,2 МПа для различных диаметров сопел (от 4 до 10 мм) обеспечивают радиус захвата искусственным дождём в пределах от 5,0 до 7,5 метров соответственно. Радиус захвата секторной дефлекторной насадки (по рисунку 12,б) при рабочем напоре в 0,2 МПа и диаметрах сопел от 3 до 10 мм составляет (6÷12) метров, что и определяет частоту (шаг) их размещения (установки) на дождевальном трубопроводе ДМ «Фрегат».

а) дефлекторная полнокруговая насадка с обратным отражающим конусом [а)₁ – схема (продольное сечение) насадки; а)₂ – общий вид]; б) дефлекторная секторная насадка с низовым расположением отражателя

Рисунок 12 – Дефлекторные насадки ВолжНИИГиМа, рекомендуемые для установки на устройствах приповерхностного дождевания ДМ «Фрегат»

Испытания опытного образца низконапорной ДМ «Фрегат», оборудованной УПД с короткоструйными дождеобразователями при соответствующей системе их расположения и соответствующими диаметрами их сопел, показали реальную возможность повышения качества дождевого полива.

Известны исследования и конструктивные разработки ВолжНИИГиМа по устройству двухниточного водовода на ДМ «Фрегат» из металлических и полиэтиленовых труб различного диаметра и полиэтиленового водовода, заключённого в несущий нагрузки металлический каркас (корсет). Конструктивное решение такого металлического каркаса (корсета), предложенное специалистами ФГБНУ «ВолжНИИГиМ», приведено на рисунке 13.

Рисунок 13 – Конструктивная схема фрагмента дождевального водопроводящего полиэтиленового трубопровода для ДМ «Фрегат», заключённого в металлический каркас – «корсет» (по патенту № 2497348. Дождевальная машина ФГБНУ «ВолжНИИГиМ»)

Известен ряд конструкций (конструктивных решений) ДМ «Фермер Фрегат» с длиной поливного крыла равной – 175, 145, 120, 90, 65 и 35 метров с расходом поливной воды равным – 22, 18, 14, 11, 8 и 5 л/с соответственно.

В «ВолжНИИГиМе» разработана конструкция реверсивной дождевальной машины «Фрегат» и опытный образец ДМ «Фрегат» фронтального действия. Дождевальная машина предназначена для орошения полей площадью до 26 гектаров со «спокойным» рельефом (грубо спланированной поверхностью земли). Полив осуществляется в процессе фронтального (челночного движения в прямом и обратном направлениях) перемещения дождевальной машины по поливному участку вдоль гидрантов оросительной сети.

Конструктивно ДМ «Мини-Фрегат-ФШ» фронтального перемещения (действия) включает: центральную и две пролётных опорно-ходовых тележки; двухпролётный дождевальный трубопровод ферменной конструкции с консолями, опирающийся на три двухколёсных опоры (рисунок 14).

1 – консольная часть (консоль) дождевального трубопровода; 2 – пролётная опорноходовая тележка; 3 – пролётная ферма дождевального трубопровода; 4 – направляющий трос системы отслеживания курса перемещения дождевальной машины при поливе; 5 – центральная опорно-ходовая тележка; 6 – приопорная часть фермы; 7 – питающий гидрант закрытой оросительной сети; 8 – водоподводящий шланг

Рисунок 14 – Плановая схема фрагмента ДМ «Мини-Фрегат-ФШ»

Дождевальный ферменный трубопровод ДМ «Мини-Фрегат-ФШ» оснащается 21 среднеструйным дождевальным аппаратом кругового действия, двумя короткоструйными низконапорными дождевателями и двумя концевыми дальнеструйными аппаратами секторного полива (действия).

ДМ «Мини-Фрегат-ФШ» характеризуется нижеследующими техническими и технологическими параметрами: расход поливной воды – 26 л/с; рабочее давление на гидранте – (0,56÷0,58) МПа; ширина захвата дождём – 200 метров; клиренс фермы – 2,7 метра; орошаемая площадь за поливной сезон – (12÷26) гектаров; скорость движения машины при поливе – (0,16÷0,64) м/с; поливная норма за один проход машины – (11,0÷45,0) миллиметров; средний диаметр капель искусственного дождя не превышает 1,5 миллиметра.

Известна конструкция «ДМУ-Асс» для дождевания чистой поливной водой и разбавленными жидкими стоками животноводческих комплексов.

Разработана модернизированная модель МДМ «Фрегат», в которой предусмотрено три дополнительных по отношению к базовой модели (ДМУ- Б409-65) режима работы – «Холостой ход», «Низконапорный полив» и «Удобрительный полив». При холостом ходе обеспечивается самостоятельное (самоходное – безбуксирное) перемещение дождевальной машины с одной поливной позиции на другую. Низконапорный режим полива рекомендуется при выдаче поливной нормы в диапазоне от 20,0 до 40,0 миллиметров при давлении на гидранте равном 0,3 МПа. Режим фертигационного полива обеспечивается вторым дождевальным трубопроводом, предусмотренным в модернизированной модели.

По данным производителя модернизированная модель характеризуется нижеприведенными показателями.

1. Длина дождевального крыла МДМ «Фрегат» — 409 метров.
2. Количество самодвижущихся колёсных опор – 14 единиц.
3. Требуемый расход на входе в дождевальную машину – 65 л/с.
4. Рабочий напор на входе в дождевальную машину – (0,3÷0,6) МПа.
5. Средняя интенсивность дождя по длине машины – 0,31 мм/мин.
6. Площадь полива при работе дождевальной машины на одной позиции с включённым концевым дождевальным аппаратом – 59,1 га.
7. Минимальная поливная норма за один оборот дождевальной машины (при максимальной скорости перемещения при поливе) – 20 мм.
8. Минимальная продолжительность одного оборота – 67,9 часов.
9. Количество дождевальных аппаратов на поливном крыле – 159.

Указанная конструктивная разработка представляется нам перспективной и успешно прошла государственные испытания.

В данном предложении первый водовод выполняется из прочного материала, а второй устраивается гибким шлангом. При этом на дождевальном крыле могут в комплексе устанавливаться как среднеструйные дождевальные аппараты, так и короткоструйные дождевальные насадки, что позволит уменьшить величину действительной интенсивности искусственного дождя и повысить показатели его качества. И, кроме этого, необходимо дооснастить ДМ семейства «Фрегат» средствами автоматизации полива, приборами и устройствами, позволяющими контролировать качество дождевого полива.

Резюмируя приведенную выше информацию по дождевальным машинам семейства «Фрегат» следует отметить, что заложенный при её конструировании подход подтверждён реальной практикой. Собственно, дождевальная машина зарекомендовала себя положительно, а выполненные по базовой модели разработки позволили её существенно усовершенствовать. При дальнейшем развитии конструктивных решений этой дождевальной машины целесообразно рассмотреть возможность использования двух водоподающих линий (трубопроводов), один из которых обеспечивает восприятие нагрузок и, в меньшей степени, выполняет водопроводящую функцию, а второй обеспечивает подвод воды к основной массе дождеобразователей, но не воспринимает статических и динамических нагрузок, что и реализовано в вышеописанной конструкции.

Очевидными достоинствами семейства дождевальных машин «Фрегат» являются:

• простота, надёжность и высокая степень отработанности конструкции; широкий спектр разработанных модификаций и типоразмеров;
• широкие возможности для регулирования скоростного и поливного режимов;
• широкий спектр условий применения машины на сельскохозяйственных угодьях с различными почвенно-рельефными условиями и выращиваемыми культурами;
• высокая степень автоматизации полива и круглосуточный режим работы при отсутствии оператора; автоматическое отключение машины;
• широкий диапазон варьирования выдаваемой нормы полива;
• возможность работы в любых почвенно-климатических зонах и в широком спектре топографических условий орошаемых угодий;
• возможность внесения с поливной водой растворённых в ней удобрений и агрохимических препаратов;
• высокая производительность труда при поливе (один оператор может обслуживать до (3÷4) машин);
• регулируемая и относительно низкая интенсивность искусственного дождя (до 0,31 мм/мин);
• простота эксплуатации при высокой надёжности и ремонтопригодности;
• отработанность конструкции и продолжительный срок службы;
• учёт антивандализма;
• высокая степень оборудованности машины системами предаварийной защиты и средствами управления, учёта и контроля (водомер, электрозадвижка, электрический датчик давления и таймер и другое);
• высокий уровень возможностей для дооборудования или переоборудования машины (средствами приповерхностного дождевания — низковисящими дождевателями с регуляторами давления;
• гидроприводом под низкое давление – до (0,25÷0,35) МПа; устройство реверса) и ряд других.

К недостаткам ДМУ «Фрегат» относятся:

• ограниченность возможностей планировки сельхозугодий квадратной формы полей (поливных участков);
• недополив около 15 % площади полей в угловых зонах квадратов без применения дополнительных устройств и технологий полива (применение для этих целей концевого дальнеструйного аппарата автоматически изменяет (уменьшает) величину выдаваемого слоя дождя в зоне соответствующей поливу угла квадрата);
• относительно высокие требования к очистке поливной воды (размер взвешенных и твёрдых частиц не должен превышать 0,5 мм при содержании твёрдого осадка в поливной воде (её мутности) до 5 г/л).

Технология полива. Полив «Фрегатом» производится в движении дождевального крыла по кругу (по направлению движения часовой стрелки) вокруг неподвижной (торцевой) опоры и закреплённой на ней (подающей воду из скважины или гидранта) водоподающей трубы, шарнирно соединённой с дождевальным трубопроводом. Вода в дождевальный трубопровод подаётся под создаваемым насосом напором, соответствующим по величине модификации и типоразмеру дождевальной машины. Величина напора и расхода поливной воды регулируется соответствующей запорно-регулирующей арматурой, размещаемой на гидранте или обсадной трубе скважины. Скорость движения поливного крыла подбирается (регулируется) с учётом величины поливной нормы и допустимой интенсивности искусственного дождя.

При разработке технологических схем работы дождевальной машины «Фрегат» учитываются приведенные в таблице 1 её технические и технологические параметры: расход дождевальной машины ( qд/ м , л/с); средняя интенсивность искусственного дождя ( Iд/ сp , мм/мин); минимальный слой дождевых осадков, выпадающих на зону полива за один оборот, осуществляемый с максимальной скоростью вращения (поворота дождевального крыла относительно центральной опоры) — ( hд/ min , мм); минимальная продолжительность одного оборота дождевальной машины ( tоб / min , мин), время (продолжительность) выдачи (подачи) минимального слоя осадков ( tпол / min ,мин).

Отметим, что приведенные в таблице 1 значения средней интенсивности искусственного дождя определены для стационарного режима работы дождевальной машины при поливе, тогда как, реально, полив осуществляется в движении. Расчёт значений Iд/ сp произведён для однопозиционного и стационарного полива с использованием соотношения – Iд/ сp = 60qд/ м ωзах = 60qд/ м Rзах · f зах , тогда как для дождевальных машин, поливающих в движении, более приемлемо использование зависимости вида – Iд/сp = 60qд/м / (ωзах + Δωзах ) = 60qд/м / Rзах (f зах + Δfзах ) , где Δωзах — увеличение площади захвата дождём, имеющее место при перемещении дождевального крыла за время полива – tпол = 1 минуте; Δf зах — увеличение средней длины зоны увлажнения за tпол , равное одной минуте. При этом значение Iд/ сp будет несколько меньшим значения средней интенсивности дождя, приведенного в таблице 1. Выполненные расчёты для ДМУ-А199-28 и ДМУ-Б572- 90 (для более быстрого поворота крыла) показали фактическое снижение соответствующих значений Iд/ сp на 1,3 и 1,5 процента. Для больших значений продолжительности одного оборота (то есть при уменьшении скорости вращения дождевального крыла) значения ΔIд/ сp уменьшаются до (0,3÷0,5) процента, что значительно меньше предела точности выполняемых расчётов. Указанное обстоятельство позволяет в расчётах использовать в основном табличные, а не уточнённые значения интенсивности искусственного дождя.

Осреднённая по площади полива величина слоя искусственного дождя ( hд , мм) в общем случае определяется по зависимости hд = Iд/ сp · tпол , где tпол — продолжительность непрерывной подачи (непрерывного выпадения искусственных дождевых осадков) поливной воды в любую точку зоны увлажнения (полива). Продолжительность непрерывного полива (увлажнения) любой точки в зоне захвата искусственным дождём зависит от скорости вращения дождевального крыла (времени (продолжительности) одного оборота).

Значения tпол / min , установленные для минимальной продолжительности одного оборота дождевальной машины, приведены в таблице 1 и рекомендуются к использованию при разработке технологических схем полива.

В сложившейся практике разработки технологии полива дождевальными машинами типа «Фрегат» исходят из посыла о том, что расчётная «поливная норма должна быть вылита за один оборот» (Марков Е.С., с. 93). Исходя из этого, в зависимости от величины поливной нормы, задача установления технологических параметров полива сводилась к определению продолжительности одного оборота ( tоб , мин) с использованием соотношения – tоб =

= (ωпол · Nпол) / (10 · 60qд/ м ) , где ωпол — поливаемая площадь на одной позиции дождевальной машины (м²); Nпол — подлежащая выдаче (расчётная) поливная норма в м³/га; qд/ м — расход машины в л/с (по Маркову Е.С.). Такой подход приемлем только в том случае, когда условие бессточности и безлужеобразования соблюдается (то есть, когда Iд/ сp < vвп ; tпол < tпол/ доп ; Nпол < Nпол/ доп ). При реальных значениях интенсивности искусственного дождя этот подход может быть реализован на сельскохозяйственных угодьях с почвами лёгкого гранулометрического состава (то есть на песчаных, лёгко- и среднесупесчаных почвах). При использовании дождевальной машины «Фрегат» на почвах «среднего» и «тяжёлого» гранулометрического состава (суглинистых и плотных супесчаных почвах условие бессточного полива при определённых значениях поливных норм не выполняется, что требует разработки соответствующих технологических режимов (схем) полива и определения соответствующих им значений технологических параметров).

Методика разработки технологической(го) схемы (режима) полива определённой моделью и типоразмером дождевальной машиной «Фрегат» соответствующего ему поливного участка предусматривает нижеследующее.

1. Выбор соответствующей почвенным, топографическим, фенологическим и организационно-хозяйственным условиям полива модели и типоразмера дождевальной машины семейства «Фрегат». Отметим, что до настоящего времени подбор дождевальных машин преимущественно осуществлялся по геометрическим параметрам полей севооборота (их площади и линейным размерам сторон). Варианты выбора машин с использованием моделей и типоразмеров машины с разной интенсивностью искусственного дождя практически не рассматривались, что должно быть в перспективе учтено.
2. Для выбранной модели и типоразмера дождевальной машины «Фрегат» по её паспортным данным рассматриваются и анализируются нижеследующие технические и технологические характеристики: средняя интенсивность искусственного дождя ( Iд/ сp , мм/мин); минимальный средний слой дождя (искусственных осадков), выдаваемый(ых) машиной за один проход по поливному участку (полю) при максимальной скорости поворота (вращения) дождевального крыла – ( hд/ min , мм); минимальная продолжительность одного полного оборота дождевального крыла ( tоб / min , мин) машины.
3. По известному значению средней интенсивности дождя ( Iд/ сp , мм/мин) для конкретных условий полива определяется величина допустимой продолжительности полива ( tпол/ доп , мин), соответствующей величине – ( Iд/ сp , мм/мин) с использованием зависимостей Iд = f ( tпол ), приведенных в разделе 1 или опытными данными с участка полива. По значениям tпол/ доп и Iд/ сp устанавливается величина допустимой поливной нормы – Nпол/ доп = = Iд/ сp · hпол/ доп (мм). Полученное значение « Nпол/ доп » сопоставляется со значением « hд/ мuн ». При условии – hд/ мuн ≤ Nпол/ доп ьвыбранная модель и типоразмер дождевальной машины «Фрегат» считаются приемлемыми для полива в конкретных почвенных и других условиях орошаемого участка.
4. По имеющимся паспортным данным для выбранной модели и типоразмера дождевальной машины определяется значение продолжительности непрерывного полива любой точки в пределах зоны увлажнения при максимальной скорости вращения (оборота) дождевальной машины по зависимости – (tпол/ поз )_мuн = hд/мuн / Iд/сp (мин) и соотношение – kt = tоб / мuн tпол/ поз .
5. Для заданной (расчётной) поливной нормы ( Nпол/ pасч , мм) находят соотношение (tпол / поз)_N = Nпол/pасч / Iд/сp (мин). При соблюдении условия (tпол / поз ) _N ≤ tпол / доп устанавливается продолжительность полного оборота дождевального (поливного) крыла, при которой обеспечивается выдача расчётной (заданной) поливной нормы по зависимости вида: (tоб)_N = kt · tоб / мuн .
6. В случае, когда (tпол/ поз )_N > tпол / доп прибегают к дробному внесению полной (расчётной) поливной нормы за два оборота (а в отдельных случаях для почв тяжёлого гранулометрического состава и три оборота) дождевальной машины. При этом значения дробных величин поливных норм могут быть как равными, так и отличающимися по величине [например – Nпол / об = 0,5Nпол / pасч  или Nпол/ pасч = Nпол/ об + ( Nпол/ pасч — Nпол/ доп ) и другие].

При реализации установленных параметров и технологической схемы полива на задатчике (регуляторе) скорости устанавливается соответствующий (один из восьми) уровень скоростного режима (продолжительности оборота дождевального крыла), обеспечивающий бесстоковую («безлужеобразующую») выдачу расчётной поливной нормы дождевальной машиной.

Оросительная сеть. При проектировании орошаемого массива и обеспечивающей его оросительной сети за основную единицу организации полей и поливных участков принимается севооборотный (культурооборотный) участок («севооборот»), характеризуемый определённой площадью и конфигурацией полей, набором входящих в севооборот сельскохозяйственных культур и рельефом местности. Схема поливного модуля для дождевальной машины «Фрегат» и схема её перемещения приведены на рисунке 15.

Поля под ДМУ «Фрегат» имеют квадратную форму с размером стороны (м) при использовании одной дождевальной машины на одном поле и — при использовании одной машины на двух соседствующих полях. При соответствующем обосновании рассматриваются варианты использования (закрепления) одной дождевальной машины на (за) одном поле (одним полем) или использования одной машины на двух соседствующих полях с перемещением её с одной позиции на другую. Площадь поля (поливного участка) должна быть кратной расчётной сезонной нагрузке

1 – распределительный трубопровод; 2 – распределительный колодец; 3 – оросительный трубопровод (ороситель); 4 – гидрант; 5 – дождевальное крыло (ДМ «Фрегат»); 6 – поливаемое пространство; 7 – граница полива без концевого дождевателя; 8 – граница захвата концевым дождевателем; 9 – неполиваемые участки поля; 10 – лесополоса; 11 – полевая дорога

Рисунок 15 – Схема поливного модуля ДМУ «Фрегат»

«Фрегата». При устройстве на орошаемом массиве на отдельных полях одного севооборота нескольких дождевальных машин из семейства «Фрегат» рассматриваются различные схемы с использованием (в зависимости от условий) машин одного и разных типоразмеров и модификаций (рисунок 16).

а                                            б                                          в

а) Т-образная схема; б) Ш-образная схема; в) П-образная схема; 1 – оросительный канал (водоисточник); 2 – насосная станция; 3 – магистральный трубопровод; 4 – распределительный трубопровод; 5 – оросительный трубопровод

Рисунок 16 – Компоновочные схемы трубопроводов закрытой оросительной сети под дождевальные машины «Фрегат» (по Маркову Е.С.)

При групповой работе ДМ «Фрегат» опорные позиции (опоры и гидранты) оросительной сети рекомендуется располагать по вершинам квадратов или равносторонних треугольников. Возможно использование в пределах орошаемого массива дождевальных машин разных типоразмеров и модификаций. Наиболее распространённая схема расположения дождевальных машин «Фрегат» на шестипольном севообороте приведена на рисунке 17.

1 – насосная станция; 2 – дорога; 3 – лесополоса; 4 – трубопроводы оросительной сети; 5 – поливные участки

Рисунок 17 – Схема расположения полей и оросительной сети при поливе ДМ «Фрегат» шестипольного севооборота

При проектировании оросительной сети могут рассматриваться схемы с централизованной и децентрализованной подачей поливной воды к дождевальным машинам. Примеры таких схем компоновки (устройства) оросительной сети (по Штепа Б.Г.) приведены на рисунках 18 и 19.

1 – насосная станция; 2 – дождевальная машина «Фрегат»; 3 – гидрант для машины «Фрегат»; 4 – оросительный трубопровод; 5 – полевые и эксплуатационные дороги; 6 – ремонтная задвижка; 7 – сбросная задвижка; 8 – сбросной трубопровод; 9 – лесополоса; 10 – линия связи; 11 – линия электропередач; 12 – трансформаторная подстанция; 13 – распределительный трубопровод

Рисунок 18 – Схема централизованной водоподачи на восьмипольном севооборотном участке при поливе дождевальными машинами «Фрегат»

1 – насосная станция; 2 – подкачивающая насосная станция; 3 – дождевальная машина «Фрегат»; 4 – гидрант для подключения ДМ «Фрегат»; 5 – гидрант для подключения подкачечной насосной станции; 6 – оросительный трубопровод; 7 – полевые и эксплуатационные дороги; 8 – ремонтная задвижка; 9 – распределительный трубопровод; 10 – сбросная задвижка; 11 – сбросной трубопровод; 12 – лесополоса; 13 – линия связи; 14 – линия электропередачи; 15 – трансформаторная подстанция; 16 – комплектная трансформаторная подстанция

Рисунок 19 – Схема децентрализованной водоподачи на восьмипольном севооборотном участке при поливе дождевальными машинами «Фрегат» (по Штепа Б.Г.)

Примеры компоновочных решений севооборотов, оросительных сетей и размещения дождевальных машин приведены на рисунках 20 и 21.

Рисунок 20 – Пример двухсевооборотного (5-ти и 7-мипольного) орошаемого массива по ДМ «Фрегат»

а)

б)

Рисунок 21 – Примеры компоновочного решения полей и оросительной сети 9-типольного севооборотного участка по ДМ «Фрегат»

Производительность дождевальной машины «Фрегат». По (Штепа Б.Г.) сменная производительность дождевальной машины ( Sсм , га) определяется по соотношению вида – , где

qд/ м — расход дождевальной машины, в л/с; tсм — продолжительность смены, в часах; kсм = 0,87 ÷ 0,91 — коэффициент, учитывающий потери рабочего (поливного) времени (на организационные и технические трудозатраты); Nпол / бp — поливная норма брутто с учётом объёма испарения воды из дождевого облака.

На стадии проектирования поливов сменная (семичасовая) производительность дождевальной машины может быть определена по соотношению —

в гектарах, где Nпол / бp — поливная норма брутто (с учётом расхода воды на испарение – формирование микроклимата) в миллиметрах; Lкp — длина дождевального крыла, используемой дождевальной машины, в метрах; qд/ м — расход дождевальной машины, в л/с.

Сезонная производительность дождевальной машины «Фрегат» ( Sсез , га) с достаточной точностью может быть определена по соотношению —

— площадь захвата искусственным дождём при полном обороте дождевальной машины; Rкp — протяжённость дождевального крыла, в метрах; Rап/ к = 20 метров — радиус действия концевого аппарата, в метрах; M гuдpо — величина гидромодуля, в л/с·га.

Судя по (Штепа Б.Г.), сезонная производительность ДМ «Фрегат» может быть определена по одному из нижеприведённых соотношений:

где qд/ м — расход дождевальной машины, в л/с; kсут — коэффициент, учитывающий (ежесуточные) потери поливного времени в течение суток на осмотр и подготовку дождевальной машины к работе; kпот / вp — коэффициент, учитывающий имеющие место или прогнозируемые потери поливного времени в течение сезона по причинам, не зависящим от дождевальной машины (по метеоусловиям, авариям и отказам на оросительной сети и насосной станции и др.); T — продолжительность минимального межполивного периода при пиковом (наиболее интенсивном) спросе на воду, в сутках; kuсп — коэффициент, учитывающий расход поливной воды на испарение из дождевого облака – на создание микроклимата в зоне полива; kпеp — коэффициент, учитывающий потери времени на перемещение (перебазировку) дождевальной машины с одной позиции на другую (при однопозиционной схеме работы дождевальной машины kпеp = 1,0); M гuдpо — расчётная величина гидромодуля в критический период водопотребления (в период пикового спроса на воду), в л/с ·га; Nпол — расчётная поливная норма, в м³/га; Wпот / сут — суточная потребность в поливной воде в критический (по водопотреблению) период, в м³/га.