Дождевальная машина «Кубань»

1. Общие сведения

Используемые названия:

  • электрифицированная многоопорная самоходная дождевальная машина ЭДМФ «Кубань» («Кубань-Л», «Кубань-М»); ЭДМФ «Кубань»;
  • электрифицированная дождевальная машина фронтального действия (ЭДМФ) «Кубань»;
  • дождевальная машина МДЭФ «Кубань-Л»;
  • дождевальная машина «Кубань-Л»;
  • машина «Кубань-Л»;
  • МДЭФ «Кубань-Л»;
  • короткоструйная дождевальная машина ЭДМФ «Кубань»;
  • многоопорные электрифицированные дождевальные машины «Кубань-М» и «Кубань-Л»;
  • электрифицированная многоопорная дождевальная машина фронтального действия «Кубань»;
  • ДМ «Кубань»;
  • дождевальная машина «Кубань-М»;
  • многоопорный дождеватель электрифицированный фронтальный (МДЭФ) и др.

Определение. Дождевальная машина «Кубань» – самоходная (самоперемещающаяся) электрифицированная (электроприводная) многоопорная пневмоколёсная широкозахватная реверсивная короткоструйная дождевальная машина фронтального (модификация ЭДМФ), поливающая (работающая) в движении и питающаяся оросительной водой из облицованных открытых оросителей или кругового (модификация МДЭК) перемещения, питающаяся из напорной сети.

Комментарии.

  1. ДM «Кубань» пpедставляет собой лuнейнопpотяжённый, поднятый над повеpхностью землu, напоpный (дождевальный) тpубопpовод феpменной констpукцuu, опupающuйся на обоpудованные электpопpuводамu колёсные опоpы, в центpальной частu котоpого pазмещён электpогенеpатоp u насос.
  2. ДM «Кубань» обеспечuвает pаспpеделенuе воды в вuде дождя, создаваемого сuстемой дождевальных аппаpатов кpугового действuя, pазмещённых в веpхней частu напоpного тpубопpовода.
  3. Дождевальная машuна uмеет pевеpс u pегулятоp скоpостu, позволяющuе за опpеделённое чuсло пpоходов по полuвному участку выдавать стpого дозupуемую полuвную ноpму.
  4. Пpuменяется для полuва сельхозкультуp на угодьях с «гpубо» спланupованной повеpхностью угодья.

Дождевальная машина «Кубань» фронтального действия разработана в модификациях «Кубань-М» и «Кубань-Л». На базе ДМ «Кубань-Л» разработана дождевальная машина кругового действия – «Кубань-ЛК». Все виды машин семейства «Кубань» разработаны в широком спектре типоразмеров.

Условия применения. Дождевальная машина «Кубань» предназначена для орошения всех видов пашенных сельскохозяйственных культур (кормовых, овощных, технических, зерновых и ягодных), сенокосов и пастбищ, кроме садов и виноградников, на угодьях с относительно «спокойным» (выровненным рельефом), позволяющим устройство, питающего её, открытого лоткового (облицованного) оросительного канала (оросителя) с общим продольным уклоном поливного участка iоp = (0,0001÷0,01). При этом, общий поперечный уклон поля или уклон вдоль дождевальной машины (по ширине её захвата) может достигать iп = 0,02, а местный локальный уклон местности на длине в 112 метров может достигать 0,03. Дождевальные машины семейства «Кубань» обеспечивают качественный полив сельскохозяйственных угодий с почвенным покровом, характеризуемым скоростью напорного впитывания оросительной воды за первый час полива в диапазоне от 5 до 30 см/час.

Природно-климатическими зонами применения «Кубани» определены лесостепи, умеренные и сухие степи с нижеприведенными природноклиматическими условиями:

  • 1) при глубине залегания грунтовых вод в поливной период более 1,5 для пресных вод и не менее 2,5 м для слабо- и среднеминерализованных грунтовых вод;
  • 2) скорость ветра на высоте 2-х метров от поверхности земли не более 10 м/с, а повторяемость ветров со скоростью превышающей 7 м/с не должна быть больше 20 % от количества ветреных дней за оросительный период;
  • 3) температура воздуха при поливе должна превышать + 5 °С, в диапазоне температур среды +5 оС ≤ tо ≤ 45 оС.

Для полива рекомендуется использовать воду с минерализацией, не превышающей 1 г/л при наличии в поливной воде взвешенных твёрдых частиц размером не превышающем 0,5 мм (при наличии в оросительной воде мусора и более крупных взвесей (> 0,5 мм в диаметре) необходимо предусматривать её очистку). Дождевальные машины семейства «Кубань» запрещается использовать на засоленных и сильнопросадочных землях сельскохозяйственных угодий, а возможность использования поливной воды с минерализацией, превышающей 1 г/л, должна быть дополнительно обоснована.

Дождевальная машина предусматривает проведение всех видов поливов (вегетационных и вневегетационных, освежительных, противозаморозковых, пред- и постпосевных и др.) и внесение с поливной водой (растворённых в ней) сухих и жидких минеральных удобрений, пестицидов, микроудобрений (микроэлементов), химических мелиорантов и ростовых веществ.

Для повышения экономических показателей ДМ семейства «Кубань» рекомендуется (желательно) применять на орошаемых массивах в количестве, превышающем (4÷8) единиц при круглосуточном их использовании (то есть при групповом использовании и обслуживании дождевальной техники).

При научно-обоснованном применении ДМ семейства «Кубань» обеспечивается прирост урожайности сельхозкультур на (3÷5) % в сравнении с другими сопоставимыми видами используемой дождевальной техники.

2. Конструкции машин семейства «Кубань»

Дождевальная машина «Кубань» фронтального действия с питанием поливной водой из постоянного облицованного канального или лоткового оросителя, производящая полив в движении при фронтальном перемещении по поливному участку (вдоль оросителя) выполнена в двух базовых модификациях – «Кубань-М» и «Кубань-Л», а кругового действия – в модификации «Кубань-ЛК». Все модификации дождевальных машин семейства «Кубань» (разных размеров) имеют как общие (одинаковые) конструктивные элементы, так и определённые отличия в компоновочно-конструктивных решениях.

2.1. Дождевальная машина «Кубань-М»

Конструкция ДМ «Кубань-М» представляет собой широкозахватный фронтально перемещающийся ферменный (двукрылый) многосекционный (многопролётный) дождевальный трубопровод, состоящий из двух (дождевальных или поливных) крыльев, опирающихся на систему самоходных тележек и насосно-силового (энергетического) оборудования, размещённого на платформе, подвешенной к балке центральной четырёхколёсной (расположенной над открытым облицованным (бетонным покрытием) оросителем – посредине между дождевальными крыльями) тележке (рисунок 1).

Электрическая дождевальная машина фронтального действия ЭДМФ «Кубань»

1 – консоль; 2 – предконсольный пролёт; 3 – промежуточный пролёт; 4 – головной пролёт; 5 – центральная балка; 6 – силовой агрегат; 7 – опорная центральная тележка; 8 – опорная тележка; 9 – опорная крайняя тележка; I-VII – номера пролётов

Рисунок 1 – Электрическая дождевальная машина фронтального действия ЭДМФ «Кубань»

Общеконструктивная схема центральной тележки «Кубани-М», перемещающейся при поливе над открытым оросителем, приведена на рисунке 2. Насосно-силовой («насосно-энергетический») агрегат размещён на подвесной платформе центральной тележки и включает: энергетическую установку – дизельный электрогенератор; центробежный насос с всасывающей линией (оборудованной водозаборным клапаном, поплавком и фильтром) и напорным трубопроводом; устройством для сброса (выпуска) воды из дождевального трубопровода в ороситель. Электрогенератор обеспечивает питание электродвигателей опорно-ходовых тележек и других электрических систем технологического оборудования и средств контроля и управления машиной.

центральная ходовая тележка ДМ «Кубань-М» с подвесным насосно-силовым оборудованием

1 – мотор-редукторы колёсных опор; 2 – всасывающий трубопровод насоса с поплавком и фильтром; 3 – топливные баки; 4 – водопроводящий («дождевальный») трубопровод; 5 – шарнирное соединение ферм; 6 – рама подвесной платформы; 7 – насосный агрегат; 8 – электрогенератор; 9 – устройство автоматического слежения за перемещением машины вдоль оросителя; 10 – столбик – фиксатор курса; 11 – облицованный канальный ороситель

Рисунок 2 – Конструктивная схема (поперечный разрез) центральной ходовой тележки ДМ «Кубань-М» с подвесным насосно-силовым оборудованием 

Дождевальная часть машины состоит из центральной тележки (части) и двух, сопрягающихся с нею, дождевальных крыльев (левого и правого). Центральный пролёт дождевального (поливного) трубопровода опирается на две опорно-ходовых тележки, перемещающиеся (располагающиеся) при поливе по обеим сторонам оросителя. Водопроводящая система дождевальной машины представляет собой многоопорную ферменную конструкцию, состоящую из системы (нескольких) шарнирно соединённых секций (пролётов), опирающихся на самодвижущиеся опорно-колёсные тележки, нижний пояс ферм является водопроводящим трубопроводом. Каждая из секций (ферм) перекрывает пролёт протяжённостью (длиной) Lпp = 52,5 метра. Концевые участки пространственно-ферменной конструкции трубопровода «Кубани-М» выполнены в виде консолей. Ферменные конструкции имеют треугольную форму поперечного сечения. Нижняя часть ферм дождевального трубопровода расположена на высоте 2,7 метров от поверхности земли.

Каждая секция водовода (52,5 м) оборудована 20-ю короткоструйными дождевальными насадками, размещёнными на коротких изогнутых патрубках, что исключает попадание дождя на ферму и уменьшает снос дождевого облака ветром. Короткоструйные низконапорные дождевальные насадки секторного полива (действия) четырёх типоразмеров с диаметрами сопел от 5,5 до 7,5 мм оборудованы полусферическими дефлекторами, направляющими дождевой шлейф (факел) в одну определённую сторону (рисунок 3).

Короткоструйные дождевальные насадки секторного полива для дождевальной машины «Кубань»

1 – сопло с отражателями водных струй; 2 – манжета; 3 – корпус насадки

Рисунок 3 – Короткоструйные дождевальные насадки секторного полива для дождевальной машины «Кубань»

При соответствующем расположении разнонаправленных «разносопельных» (разноразмерных) 298 дождевальных насадок обеспечивается приемлемая равномерность распределения искусственного дождя по полю.

Дождевальной машине «Кубань-М» соответствуют нижеприведенные технические характеристики и технологические показатели: расход поливной воды – (185±5) л/с; рабочее давление в водопроводящем трубопроводе – 0,37 МПа; количество опорных ходовых тележек в базовой модификации – 16 единиц; ширина захвата дождём – (797±5) метров; средняя интенсивность искусственного дождя – 1,1 мм/мин; слой искусственного дождя за один проход – (6,6÷66) мм (в зависимости от скорости перемещения машины по поливному участку vпеp , изменяющейся в диапазоне от 0,20 до 2,0 м/мин); площадь поливного участка под машину составляет (170÷190) гектаров.

Гибкошарнирное соединение ферменных секций дождевального трубопровода позволяет использовать дождевальную машину «Кубань» без проведения тщательной планировки полей с относительно спокойным рельефом. Максимально допустимый общий поперечный уклон поливного участка (поля) или уклон вдоль дождевальной машины (по ширине её захвата) составляет 0,02, при этом местный (локальный) поперечный уклон поверхности сельхозугодья между тремя соседствующими тележками допускается до 0,03, а в пределах центральной части пролётов, центральной и соседствующих с ней (на длине 112 метров) тележек – не более 0,02. Схемы положения (взаиморасположения) отдельных секций ферменного водопроводящего трубопровода на разноуклонных участках поливаемых полей приведены на рисунке 4.

Схемы положений ферм ДМ «Кубань» на участках с различными уклонами

а – уклон между тремя соседними тележками до 0,03; б – уклон в центральной части машины между двумя (жёсткими) пролётами на длине 112 м до 0,02 (размеры в метрах)

Рисунок 4 – Схемы положений ферм ДМ «Кубань» на участках с различными уклонами

В конструкциях дождевальной машины семейства «Кубань» и ДМ «Кубань-М», в частности, предусмотрена подача удобрений, мелиорантов и других растворённых агрохимических препаратов с поливной водой.

2.2. Дождевальная машина «Кубань-Л»

Общие сведения. В известных информационных источниках применяются различные (в разной мере полные и точные) названия дождевальной машины «Кубань-Л», среди которых: многоопорная дождевальная электрифицированная фронтальная машина (МДЭФ «Кубань-Л»); машина дождевальная электрифицированная фронтальная (МДЭФ «Кубань-Л») и другие.

ДМ «Кубань-Л» относится к классу широкозахватных многоопорных пневмоколёсных самодвижущихся (самоперемещающихся) электроприводных (реверсивных) дождевальных машин фронтального перемещения по полю с забором поливной воды из открытого оросительного канала (оросителя). ДМ «Кубань-Л» представляет собой усовершенствованный вариант «Кубани-М» с изменёнными (улучшенными) конструктивными решениями водозаборного устройства, ферменных пролётов водоподающего трубопровода, пневмоколёсных ходовых тележек и других её агрегатов и элементов.

Дождевальная машина «Кубань-Л» является одним из современных базовых вариантов из семейства дождевальных машин «Кубань», общий вид и общая конструктивная схема которой приведена на рисунках 5-7.

дождевальное крыло дождевальной машины «Кубань-Л» в процессе полива

Рисунок 5 – Общий вид фрагмента дождевального крыла дождевальной машины «Кубань-Л» в процессе полива

схема дождевальной машины

1, 4, 6 и 7 – головной, центральный, промежуточный и предконсольный пролёты; 2 – ферма; 3 – шарнир; 5 – водопроводящий трубопровод; 8 – растяжка; 9 – поддерживающие тросы; 10 – консоль; 11 и 12 – последняя и промежуточная опорные тележки; 13 – опора центральной тележки; 14 – дизельнасосный агрегат; 15 – канал; 16 – пневматическое колесо

Рисунок 6 – Общая схема дождевальной машины

Конструктивное решение ДМ «Кубань-Л» предусматривает наличие центральной тележки и отходящих от неё двух дождевальных крыльев.

схема дождевальной машины «Кубань-Л»

а) продольный разрез; б) план; 1 – центральная ферма; 2-7 – фермы в консоли; 8 – консоли; 9 – система синхронизации; 10, 11 – тележки опорные; 12 – магистраль всасывающая; 13 – система стабилизации; 14 – стойки поддерживающие; 15 – трос направляющий; 16 – упоры ограничения хода машин; 17 – тумбы; 18, 19 – тележки центральные; 20 – энергетическая установка

Рисунок 7 – Общеконструктивная схема дождевальной машины «Кубань-Л»

В отличие от ДМ «Кубань-М» центральная тележка перемещается по одной стороне канала с боковым забором воды из оросителя. Конструктивная схема и общий вид центральной тележки приведена на рисунках 8 и 9.

Конструктивная схема центральной части ДМ «Кубань-Л»

1 – ороситель; 2 –всасывающий трубопровод; 3 – устройство для слива воды; m4 – сигнализатор стабилизации хода; 5 – топливные баки; 6 – дождевальный трубопровод; 7 – шарнирное соединение; 8 – подвесная платформа; 9 – дизельный насосно-силовой агрегат с электрогенератором; 10 – опорная тележка; 11 – напорный трубопровод насоса

Рисунок 8 – Конструктивная схема центральной части ДМ «Кубань-Л»

Общий вид центральной тележки ДМ «Кубань-Л»

Рисунок 9 – Общий вид центральной тележки ДМ «Кубань-Л»

На центральной тележке (шириной 5,4 м) предусмотрено размещение дизельной энергетической установки, насоса, топливных баков, электрогенератора, щитов управления работой дождевальной машины (рисунок 10).

Водопроводящий трубопровод машины, состоящий из 16-ти шарнирно соединённых секций (пролётов) и 2-х концевых консолей ферменной конструкции, опирается на 18 опорных самоходных пневмоколёсных тележек.

Опоры ферм водопроводящего трубопровода рамной конструкции опираются на платформы двухколёсных самоперемещающихся тележек, оборудованных электрическим приводом. Индивидуальные мотор-редукторы центральной, промежуточных и концевых (крайних) тележек машины автономно питаются через электрический кабель от энергетической установки машины.

Автономная энергетическая установка дождевальной машины «Кубань-Л»

1 и 2 – сбросной и всасывающий трубопроводы; 3 – направляющий трос; 5, 9 и 16 – системы стабилизации курса, топливная, синхронизации движения тележек и вакуумирования насоса; 6 – центральная ферма; 7 – счётчик воды; 8 – труба дизеля; 10 – шарнирное соединение; 11 – опорная тележка; 12 – дизель; 13 – успокоитель; 14 – рама; 15 – щит автоматики; 17 – запорное устройство; 18 – насос; 19 – шкаф управления; 20 – генератор; 21 – лебёдка

Рисунок 10 – Автономная энергетическая установка дождевальной машины «Кубань-Л», размещённая на центральной опорно-ходовой тележке

В качестве генераторов искусственного дождя используются низконапорные дождеватели равномерно располагаемые по длине и верху ферменных конструкций напорного водовода. Высотное и плановое расположение 303-х единиц малорасходных короткоструйных и низконапорных дождевателей (дефлекторных дождевальных насадок) секторного (одностороннего) действия на фермах водопровода позволяет создавать приемлемую структуру искусственного дождя с максимальной интенсивностью Iд/ макс = 1,2 мм/мин.

ДМ «Кубань-Л» оборудована системами:

  • защиты энергетической установки и электропривода тележек;
  • слежения за положением линии трубопровода и стабилизации курса;
  • защиты машины против ухода её с курса и её остановки при недопустимых перемещениях отдельных тележек;
  • управления скоростным режимом движения при поливе и других перемещениях машины.

Для избежания аварийных ситуаций местные уклоны между двумя соседствующими опорно-ходовыми тележками дождевальной машины не должны превышать 0,04, а разность значений уклонов между тремя соседствующими тележками не должна быть более ± 0,03 (рисунок 11), а между центральной и соседствующей с ней – не более ± 0,02 (см. рисунок 12).

взаимное положение секций дождевального трубопровода по рельефу поливного участка

1 – центральная тележка; 2 – ферменный пролёт; 3 – опорно-ходовая тележка

Рисунок 11 – Примеры взаимного положения секций дождевального трубопровода по рельефу поливного участка

разноуклонное положение секций дождевальных крыльев по рельефу местности

1 – дождевальный трубопровод; 2 – опорно-ходовая тележка

Рисунок 12 – Примеры разноуклонного положения секций дождевальных крыльев по рельефу местности

Дождевальная машина «Кубань-Л» производит полив в процессе её фронтального (поступательно-возвратного хода (перемещения), как по направлению тока воды в оросителе, так и против течения воды) перемещения по поливному участку вдоль открытого облицованного оросительного канала с забором поливной воды из оросителя посредством насоса и подачей её в водопроводящий трубопровод под давлением (напором) в 0,31 МПа.

Основные технические характеристики и технологические параметры дождевальной машины МДЭФ «Кубань-Л» (по базовой типоразмерной марке «МДЭФ 787-200») представлены нижеприведенными данными (значениями).

  1. Тип дождевальной машины – широкозахватная многоопорная ко- лёсная самодвижущаяся (самоперемещающаяся при поливе) электроприводная реверсивная дождевальная машина фронтального перемещения по поливному участку с забором поливной воды из открытого канала (оросителя).
  2. Рабочий (поливной) режим движения машины – «старт-стопный» или «непрерывный» с возможностью регулирования скорости перемещения крайних тележек дождевальных крыльев в диапазоне от 0,19 м/мин (минимальной) до 1,9 м/мин (максимальной), что позволяет регулировать интенсивность дождя и величину выдаваемой поливной нормы (слоя дождя), сообразуясь с почвенными, рельефными, фенологическими и другими условиями.
  3. Ширина захвата дождём («поливного фронта») – 800 (± 5) метров.
  4. Средний диаметр капель искусственного дождя – 1,0 миллиметр.
  5. Средняя интенсивность искусственного дождя при позиционном поливе Iд/ сp = 1,3 мм/мин; средняя интенсивность дождя при поливе в движении со скоростью перемещения – vпеp = 0,19 м/мин Iд/ сp = 1,28 мм/мин, а  при значении vпеp = 1,9 м/с интенсивность составляет Iд/ сp = 1,12 мм/мин.
  6. Слой дождя за один проход дождевальной машинvы от 7,9 при скорости перемещения равной 1,9 м/с до 79 миллиметров при пеp = 0,19 м/с.
  7. Количество опорно-ходовых пневмоколёсных тележек – 18 единиц.
  8. Высота от поверхности земли до нижнего пояса ферм – 2,7 метра.
  9. Расход поливной воды, потребляемый машиной – qд/ м = 200 л/с.
  10. Рабочее давление в водопроводящем трубопроводе – 0,31 МПа.
  11. Сезонная площадь одного поливного участка или сезонная производительность (нагрузка) дождевальной машины – от 190 до 210 гектаров.
  12. Норму полива (водовыдачи) МДЭФ «Кубань-Л» устанавливают с учётом впитывающей способности почв изменением скорости движения тележек посредством реле времени, устроенном на щите управления.
  13. Один оператор может обслуживать (2-4) дождевальных машины.

2.3. Дождевальная машина «Кубань-ЛК»

Используемые названия:

  • многоопорная дождевальная машина «Кубань-ЛК»;
  • электрифицированная дождевальная машина «Кубань-ЛК»;
  • машина дождевальная электрифицированная кругового действия (МДЭК) «Кубань-ЛК1»;
  • электрифицированная колёсная многоопорная самодвижущаяся дождевальная машина кругового действия (ЭДМК); дождевальная машина «Кубань ЛК1»;
  • многоопорная дождевальная электрифицированная круговая машина «Кубань ЛК1»;
  • электрифицированная низконапорная дождевальная машина «Кубань-ЛК-1»;
  • машина дождевальная кругового действия «Кубань ЛК1»;
  • самоходная пневмоколёсная электрифицированная дождевальная машина «Кубань-ЛК-1»;
  • МДЭК «Кубань-ЛК-1»;
  • дождевальная электрифицированная машина кругового действия «Кубань-ЛК1»;
  • электрифицированная низконапорная дождевальная машина «Кубань-ЛК-1», ЭДМ «Кубань-К».

Условия применения. Дождевальная машина «Кубань-ЛК», разработанная на основе ДМ «Кубань-Л», относится к классу широкозахватных многоопорных пневмоколёсных электрифицированных низконапорных самоперемещающихся дождевальных машин кругового действия, питающихся поливной водой из гидрантов закрытой оросительной сети или оборудованных насосами водозаборных скважин и предназначена для полива всех («пашенных») сельскохозяйственных культур (кормовых, овощных, зерновых, ягодных, технических, бахчевых и др.), сенокосов и пастбищ на сельхозугодьях со «спокойным» рельефом при общем уклоне поля вдоль машины не превышающем 0,01, а по ходу движения опорных тележек крыла – не более 0,07.

Конструкция МДЭК «Кубань-ЛК» включает: центральную опору с узлом физического и гидравлического соединения дождевального трубопровода с гидрантом или трубой водозаборной скважины; дождевальный напорный трубопровод (водовод) ферменной конструкции, опирающийся на систему самоходных пневмоколёсных тележек с системно размещёнными на нём коротко- и среднеструйными дождеобразователями (рисунок 13).

дождевальная машина «Кубань-ЛК-1»

Рисунок 13 – Общий вид дождевальной машины «Кубань-ЛК-1»

Перемещение (движение) поливного крыла (ферменного дождевального трубопровода) обеспечивается электромеханическим приводом. Электропитание (электроснабжение) обеспечивается от внешней электрической сети и подаётся на исполнительные механизмы от трансформаторной понизительной станции (подстанции) по электрическому кабелю в шкаф (щит) управления машиной, размещённый на неподвижной (центральной) опоре. От электрощита электрический ток по электрокабелю дождевальной машины подводится к электродвигателям мотор-редукторов опорных тележек, обеспечивающих через карданную трансмиссию и колёсные редукторы вращение пневмоколёс самоходных тележек. Управление работой дождевальной машины при поливе осуществляется со шкафа управления или дистанционно.

Водопроводящий трубопровод ферменно-секционной конструкции с взаимным шарнирным соединением отдельных пролётных (межопорных) ферм опирается на систему колёсных опор (опорных рам), физически и функционально соединён с центральной неподвижной опорой, вокруг которой осуществляется вращение дождевального крыла этой машины при поливе.

Подсоединение машины к источнику поливной воды (гидранту) осуществляется на центральной неподвижной (жёстко закреплённой) опоре через трубчатый стояк, оборудованный поворотным коленом (см. рисунок 14).

стационарная центральная опора ДМ «Кубань-ЛК»

Рисунок 14 – Общие виды стационарной центральной опоры ДМ «Кубань-ЛК»

Концевая часть дождевального крыла ДМ «Кубань-ЛК» выполнена консольной и поддерживается системой тросовых вантов (растяжек), закреп- лённых на последней опорно-ходовой тележке дождевальной машины.

На верхней части трубчатого напорного водовода системно расположены дождевальные аппараты (дождеобразователи). На водопроводящем трубопроводе базовой модели «Кубани-ЛК-1» (в начале и в конце) размещено 37 среднеструйных дождевальных аппаратов «Фрегат-II» и (в средней части) 125 короткоструйных секторных насадок от «Кубани-Л». Системное расположение дождевателей и малые расходы выдаваемой ими поливной воды обеспечивают приемлемую структуру дождя (по диаметру дождевых капель, интенсивности дождя и равномерности его распределения по зоне полива).

Надёжность работы ДМ «Кубань-ЛК» обеспечивается:

  • системами синхронизации перемещения всех самоходных опор-тележек дождевального крыла;
  • системами аварийной защиты от недопустимых изгибов трубопровода и коротких замыканий в электроцепях и от понижения или повышения давления в водоводе (от –0,1 МПа до +0,15 МПа), а также от номинального и возможного переполива при остановке тележки более чем на 10 минут.

Благодаря высокому уровню автоматизации поливного процесса дождевальная машина может работать в круглосуточном режиме без наблюдения со стороны оператора, а при необходимости прекращать полив и вращение машины.

По базовой модели дождевальной машины «Кубань-ЛК» разработано 10 её типоразмерных марок по количеству (от 4 до 13) ферменных секций дождевального трубопровода (то есть по длине «дождевального крыла»).

Технические характеристики и технологические показатели по типоразмерам дождевальной машины «Кубань-ЛК» приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Данные по техническим характеристикам и технологическим параметрам ДМ «Кубань-ЛК» (по Маслову Б.С.)

Показатели Модификации
МДЭК 388-45 МДЭК 397-55 МДЭК 435-65 МДЭК 474-70 МДЭК 512-75 МДЭК 551-82 МДЭК 589-90
Тип машины – электрифицированная широкозахватная,

пневмоколёсная многоопорная самодвижущаяся машина кругового действия

Технология полива В движении по кругу
Вид привода – электрический от внешней трёхфазной сети напряжением 380 В
Расход воды, л/с 45 55 65 70 75 82 90
Пределы поливных

норм, м3/га

90-600
Клиренс машины, м 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7
Давление на входе в машину, МПа 0,28 0,31 0,33 0,35 0,36 0,39 0,41
Количество опор, шт 7 8 9 10 11 12 13
Ширина полосы полива

(радиус полива), м

392 400 441 479 516 554 595
Средняя интенсивность

дождя*, мм/мин

0,63 0,70 0,64 0,63 0,70 0,72 0,66
Максимальный слой

осадков за проход, мм

8,73 9,82 9,89 9,88 9,88 9,89 10,92
Минимальное время

оборота машины, час

26
Площадь полива, га 48,2 50,3 61,1 72,1 83,6 96,4 111,2
* По Снипич Ю.Ф. средняя интенсивность искусственного дождя для ДМ «Кубань-ЛК1» составляет 0,30 мм/мин, а по Фокину Б.П. и Носову А.К. — Iд/ сp = 0,98 мм/мин.

Наиболее широкое распространение из подсемейства дождевальных машин «Кубань-ЛК» получила 10-опорная дождевальная машина модификации МДЭК «Кубань-ЛК-1» с расходом воды – qд/ м = 70 л/с при давлении на входе в водоподающий трубопровод равном (0,35÷0,40) МПа, радиусом полива равном (483±5) метров и сезонно-поливаемой площадью, составляющей 73,3 гектара при клиренсе водопроводящего пояса равном 2,7 метра.

ДМ «Кубань-ЛК-1» обеспечивает выдачу поливной нормы от 9 до 90 мм при соответствующем регулировании скорости вращения дождевального крыла. Минимальная продолжительность оборота машины составляет – 26 часов. Десятисекционный водопроводящий пояс этой машины со шпренгельными фермами жёсткости составлен из пролётов длиной (30÷49) метров при общей его протяжённости равной 473,2 метрам и радиусе захвата искусственным дождём равном (483±5) метров.

Электропривод обеспечивает реверсирование направления движения машины при поливе. Дождевальная машина обеспечивает коэффициент эффективности полива на уровне 0,80, что, в свою очередь, обеспечивается принятой системой размещения дождевателей – 37-ми дождевальных аппаратов серии «Фрегат-II» (на двух первых и последнем пролётах и на консоли) и 125-ти короткоструйных секторных насадок (на остальных промежуточных секциях дождевального трубопровода). Средняя интенсивность искусственного дождя по длине дождевального крыла составляет 0,63 мм/мин и зависит от скорости вращения машины (продолжительности одного оборота дождевателя) и потребляемого расхода поливной воды.

Очевидными достоинствами ДМ «Кубань-ЛК1» являются: относительно низкая энергоёмкость поливного процесса, высокая степень его автоматизации и реальная возможность дистанционного управления работой группы машин (до (6÷10) единиц); возможность реверсивного движения при поливе и холостых перемещениях; относительно высокое качество полива; высокая проходимость на почвах с низкой несущей способностью; относительная долговечность и высокая производительность труда. По данным ВНИИ «Радуга» ДМ «Кубань-ЛК1» имеет меньшую (на 20 %) энергоёмкость при более чем двукратном снижении трудоёмкости по сравнению с ДМ

«Фрегат» и повышении срока службы на два года (до 12 лет). Судя по (Фокину Б.П. и Носову А.К., 2011), «у «Кубани ЛК» эффективность полива несколько выше, чем у «Фрегата» (0,802÷0,805) против (0,74÷0,85) при интенсивности дождя равной 0,98 мм/мин при меньшем диаметре капель ( = (1,0÷1,2) мм)». При этом для дождевальной машины «Кубань-ЛК1» присущи и определённые конструктивные (технические) недостатки, среди которых: высокая энергоёмкость, относительно высокая средняя интенсивность и крупность капель искусственного дождя, что предопределяет необходимость дальнейшего совершенствования конструктивных решений отдельных её элементов (дождеобразователей, дождевального трубопровода и других).

Для повышения качества полива дождевальной машиной «КубаньЛК1» специалистами ВНИИ «Радуга» вместо среднеструйных дождевальных аппаратов предложено использовать низконапорные дождевальные (дождеобразующие) насадки секторного полива со сферической формой дефлектора. Предложенные конструктивные решения дождеобразующих устройств (ДУ) в системе – «муфта – дроссель – насадка» или «муфта – переходник – насадка» для этой дождевальной машины приведены на рисунке 15.

Дождеобразующие устройства для ДМ «КубаньЛК1» (по ВНИИ «Радуга»)

а) с дросселем; б) с переходником; 1 – муфта; 2 – секторная короткоструйная насадка; 3 – дроссель; 4 дождевальный трубопровод; 5 – переходник

Рисунок 15 – Дождеобразующие устройства для ДМ «КубаньЛК1» (по ВНИИ «Радуга»)

Имеются конструктивные проработки для оснащения ДМ «КубаньЛК1» оборудованием для реализации мелкодисперсного дождевания и мотор-редукторами для (2÷3)-кратного увеличения скорости вращения машины.

3. Организация полей и компоновка оросительной сети

3.1. Компоновка поливных участков и оросительной сети для машин фронтального действия

Организация территории (орошаемого массива или участка) под фронтальные ДМ «Кубань-М» и «Кубань-Л» предусматривает определение границ и площадей севооборота и отдельных полей, расположения и размеров существующих дорог, лесных полос, линий электропередач, трубопроводов, отдельных сооружений и других объектов. Основой для составления проекта организации орошаемой территории под ДМ «Кубань» является план севооборотного участка. При этом дождевальные машины фронтального перемещения рекомендуется использовать на севооборотных участках (полях) прямоугольной конфигурации с прямолинейными границами и равнинным «спокойным» рельефом местности, а при необходимости со спланированной поверхностью орошаемого сельскохозяйственного угодья. Проект организации полей орошаемого массива под ДМ «Кубань-Л» увязывается с организацией земель всего хозяйства и соседствующих с ним угодий и объектов.

При проектировании планового расположения и размеров полей и поливных участков (модулей), параметров и ориентации элементов оросительной сети учитывают существующую инфраструктурную ситуацию (природно-хозяйственные условия), рельеф местности и направление господствующих ветров. При этом направление прямолинейных канальных оросителей и движения фронтально перемещающихся дождевальных машин из семейства «Кубань» желательно совместить с направлением господствующих ветров в поливной период.

При планировании расположения и размеров полей в составе севооборота необходимо соблюдать ограничения по уклонам поверхности поливного участка в направлении оросителя ( iоp = 0,0001÷0,001) и вдоль водопроводящего трубопровода (дождевального крыла) машины ( i ≤ 0,007) и между двумя смежными пролётами ( iоp ≤ 0,01÷0,02), а между тремя соседствующими пролётами – i < 0,03. Допустимые характерные условия расположения дождевальных крыльев машины и отдельных их секций по уклонам рельефа местности проиллюстрированы рисунками 4, 11 и 12.

При расположении орошаемых участков (полей), канальных оросителей и выборе направлений перемещения дождевальных машин «Кубань-М» и «Кубань-Л» учитывается разнонаправленность уклонов поверхности (рельефа) местности по отдельным дождевальным крыльям (см. рисунок 12).

Форма (конфигурация), линейные размеры и площади отдельных полей (поливных участков и модулей) в составе севооборота (севооборотного участка) увязываются с техническими параметрами дождевальной машины. При этом, длина одной из сторон поля (поливного участка или поливного модуля) прямоугольной формы принимается равной ширине захвата дождевальной машины ( bзах ) для соответствующего её типоразмера, а размер другой стороны (в направлении фронтального перемещения машины по полю при поливе) определяется через частное от деления площади сезонной нагрузки машины ( Sсез ) или площади поля ( Sполя ) на принятую ширину захвата.

При планировании расположения отдельных полей в составе севооборота необходимо избегать расположения продольной оси дождевальной машины перпендикулярно направлению господствующих в этой зоне ветров.

Одна дождевальная машина «Кубань-Л» или «Кубань-М» проектируется на поле, занятое одной сельскохозяйственной культурой, но возможно использование одной машины при поливе поля с двумя, произрастающими на нём, культурами при последовательном расположении «разнокультурных» поливных участков в направлении движения машины в процессе полива.

Эксплуатационная грунтовая дорога под ДМ «Кубань-М» и «КубаньЛ» устраивается вдоль оросителя и используется для перемещения центральной тележки дождевальной машины, подвоза к ней материалов и проведения ремонтно-восстановительных работ по машине и оросительному каналу. Расположение эксплуатационных дорог увязывается с расположением полевых дорог всего севооборотного участка и орошаемого массива в целом.

Организация отдельных поливных участков (поливных модулей), отдельных полей, севооборотов и орошаемых ДМ «Кубань-Л» предусматривает устройство лесных полос различного назначения (полезащитных, садозащитных, противоэрозионных, противодефляционных и стокорегулирующих).

Оросительная сеть под ДМ «Кубань-Л» и «Кубань-М» включает: распределительные водоводы (распределители) и оросительные каналы (оросители). Распределители подают воду на орошаемый массив (севооборот) с несколькими одновременно работающими дождевальными машинами и рассчитывают на пропуск суммарного расхода этих машин с учётом возможных потерь поливной воды. Оросители обеспечивают поливной водой одну дождевальную машину и их расход составляет Qоp = qд/ м = 200 л/с + (2÷3) %.

Открытые (канальные) распределители проектируются с уклонами от 0 до 0,002. При ip = (0÷0,0002) каналы могут функционировать без промежуточных подпорных (перегораживающих) сооружений (перемычек), при i = (0,0002÷0,02) устройство таких минисооружений (элементов) необходимо.

Ороситель устраивается облицованным в (сборной или монолитной) бетонной (асфальтополимербетонной) облицовке с шириной по дну bоp = 0,4 или 0,6 метра, заложением откосов от 1:1 до 1:1,5 и глубиной наполнения (0,7+0,05) метра. Уклон дна канала-оросителя принимается в соответствии с уклоном поверхности земли по его трассе и не может превышать iоp.макс = 0,01 при наиболее приемлемом минимальном уклоне iоp.мuн = 0,0001. При параметрах оросителя, не обеспечивающих нормативной глубины воды в нём, предусматривается устройство водоподпорных перемычек.

Возможно устройство комбинированной оросительной сети (ОС), в составе которой используются закрытые (трубчатые) распределители и питающиеся из них открытые оросительные каналы (оросители), поливная вода в которые из трубопровода оросительной сети подаётся посредством водовыпускных устройств. При проектировании орошаемого массива, отдельных полей севооборота и оросительной сети реализуется модульный подход к определению их параметров и конструктивных решений. Схема поливного модуля под дождевальную машину «Кубань-Л» приведена на рисунке 16.

Схема поливного модуля (участка) для дождевальной машины «Кубань-Л»

1 – дождевальные крылья машины; 2 – открытый оросительный канал (ороситель); 3 – распределительный трубопровод; 4 – водовыпуск-регулятор с трубчатым переездом из распределителя в ороситель; 5 – эксплуатационные дороги (дорожная сеть); 6 – лесомелиоративные насаждения; 7 – концевой сброс из оросителя; 8 – водоотводящий коллектор; 9 – горизонтали рельефа; 10 – направление течения воды в оросителе

Рисунок 16 – Схема поливного модуля (участка) для дождевальной машины «Кубань-Л»

Совокупность нескольких отдельных модулей (поливных участков) составляет единый орошаемый массив и его оросительную сеть (систему).

При размещении отдельных модулей учитываются рельефные, ситуационные и хозяйственно-экономические условия и ограничения, сезонная производительность машины в гектарах, нагрузка на машину и другие факторы. Пример компоновочного решения отдельных полей в составе восьмипольного севооборота и расположения элементов оросительной сети для их полива дождевальной машиной «Кубань-Л» приведен на рисунке 17.

Схема расположения поливных участков (полей) восьмипольного орошаемого севооборота и оросительной сети под ДМ «Кубань-Л»

Рисунок 17 – Схема расположения поливных участков (полей) восьмипольного орошаемого севооборота и оросительной сети под ДМ «Кубань-Л»

3.2. Компоновка полей и оросительной сети под ДМ «Кубань-ЛК»

Землеустройство. При проектировании землеустройства (расположе-ния, размеров и конфигурации) отдельных полей (поливных участков) в составе орошаемого севооборота и обслуживаемой его оросительной сети под дождевальную машину кругового действия (ДМ «Кубань-ЛК») учитываются:

  • рельефные условия севооборотного участка, количество и размеры полей, включённых в севооборот;
  • существующие объекты (лесные полосы, сооружения и др.) и коммуникации (дороги, линии электропередач и др.);
  • характеристики принятого типоразмера дождевальной машины и другие факторы.

Поля севооборота (поливные участки) рекомендуется принимать равноплощадными, что позволит использовать для их полива дождевальные машины одного типоразмера. При таком подходе площадь одного поля составит Sп,nt = Sс/ о,nt / n , где Sп,nt — площадь поля (поливного участка или поливного модуля) нетто; Sс/ о,nt — площадь севооборота (орошаемого массива) сельхозугодий нетто; n — число полей в севообороте (культурообороте).

Конфигурация поля (поливного участка или поливного модуля) под дождевальную машину кругового действия «Кубань-ЛК» принимается квадратной, размер стороны ( Bуч,nt ) которого определяется из соотношения

, (м). В соответствии со значением Bуч,nt устанавливается необходимая длина дождевальной машины («дождевального крыла») из соотношения fд/ м = Bуч,nt / 2 , (м), а по значению fд/ м — типоразмер машины.

Оросительная сеть под ДМ «Кубань-ЛК» представлена системой трубопроводов разного порядка: распределителей, подающих поливную воду на несколько поливных участков (полей, модулей) и их тупиковых ответвлений (оросителей), подающих воду к одной дождевальной машине. Расположение отдельных трубопроводов определяется: конфигурацией территории (орошаемого севооборотного участка) и расположением отдельных полей; топографическими, хозяйственно-ситуационными и другими условиями. Пример компоновочного решения севооборотного участка, входящих в него полей и закрытой оросительной сети под ДМ «Кубань-ЛК» приведен на рисунке 18.

План орошаемого трёхсевооборотного массива

Рисунок 18 – План орошаемого трёхсевооборотного массива и оросительной сети под ДМ «Кубань-ЛК»

4. Технология полива дождевальной машиной «Кубань-Л»

Технология (технологический режим) дождевого полива ДМ «КубаньЛ» определяется технико-эксплуатационными возможностями дождевальной машины и условиями полива (водно-физическими свойствами почвенного покрова сельхозугодья, величиной поливной нормы и другими факторами).

При разработке технологических режимов и схем полива учитывают величину поливной нормы, подлежащей выдаче на орошаемый (поливной) участок и величину достоковой (эрозионно-допустимой) поливной нормы.

Для сокращения продолжительности периода неувлажнения сельхозкультур в особо напряжённые по климатическим условиям периоды рекомендуется поливать пониженными нормами за (2÷3) прохода машины по одному участку. В относительно спокойные по водопотреблению растений периоды возможна выдача всей поливной нормы за один проход дождевальной машины, если этому нет противопоказаний по впитывающей способности почвы (скорости безнапорного впитывания поливной воды в слои почвы).

Регулирование величиной поливной нормы, выдаваемой дождевальной машиной «Кубань» за один проход по поливному участку, осуществляется регулированием скорости её перемещения по полю в процессе полива.

При выборе технологических схем полива (перемещения дождевальной машины по поливному участку) учитываются: технологические показатели и потенциальные возможности собственно машины (по скорости её перемещения при поливе и интенсивности искусственного дождя и др.); характеристики впитывающей способности почвы и степени проективного покрытия поверхности поливаемого угодья растительным покровом; величина поливной нормы, допустимые значения интенсивности дождя, его продолжительности,

допустимой поливной нормы и другие факторы. При проектировании режима дождевого полива (дождевания) в обязательном порядке должны соблюдаться два условия vвп.б / н и tв/ п tдоп (условие «интенсивности искусственного дождя» и условие – «продолжительности дождевого полива»).

Исходной информацией к расчёту параметров поливного режима и выбору технологической схемы перемещения дождевальной машины фронтального действия (полива) являются: данные по впитывающей способности почвенного покрова для реальных условий полива в виде функциональной  связи vвп.б / н f ( tв / п ) ; величина поливной нормы ( Nпол в мм); значение средней интенсивности искусственного дождя ( Iд/ сp , мм/мин) при стационарном (позиционном) поливе и значения Iд/ сp = f(vпеp ) во взаимосвязи средней интенсивности искусственного дождя со скоростью перемещения дождевальной машины ( vпеp , м/мин) при поливе; диапазон значений скорости перемещения дождевальной машины по поливному участку в процессе полива ( vпеp , м/мин); продолжительность нахождения любой точки земной поверхности в зоне захвата дождём (продолжительность дождевания или полива – tдож или tпол в  минутах) при определённой скорости перемещения дождевальной машины в виде функциональной связи tдож f ( vпеp ) или устанавливаемой из соотношения tдож = f зах / vпеp , где f зах — длина полосы захвата искусственным дождём в направлении фронтального перемещения дождевальной машины «Кубань-Л» по орошаемому участку при поливе.

4.1. Технологические параметры полива ДМ «Кубань-Л»

Разработка поливного режима для дождевальной машины «Кубань-Л» и технологии его реализации предусматривает определение средней интенсивности дождя и слоя выпадающих осадков при определённой скорости её фронтального перемещения по поливному участку в процессе полива.

Расчёт средней интенсивности искусственного дождя для дождевальной машины «Кубань-Л» осуществляется по зависимости Iд/ сp = = 60qд / м bзах (f зах + Δf зах ) (6). Исходными данными к расчёту являются: расход дождевальной машины — qд/ м = 200 л/с; средняя интенсивность искусственного дождя (по площади зоны увлажнения, поливаемой с одной позиции (стационарно) в течение одной минуты) — Iд/ сp = 1,3 мм/мин; ширина захвата поливного участка искусственным дождём по фронту перемещения дождевальной машины — bзах = 800 метров; скорость перемещения машины при поливе — vпеp,мuн = 0,19 м/мин и vпеp,макс = 1,9 м/мин; длина зоны увлажнения (захвата дождём) в направлении перемещения дождевальной машины f захv= 11,54 метра; путь, пройденный дождевальной машиной за 1 минуту при пеp,мuн = 0,19 м/мин, составит — Δf зах,min = 0,19 метра, а при максимальной скорости — vпеp,макс = 1,9 м/мин составит — Δf зах,max = 1,9 метра.

В соответствии с зависимостью (6) получаем: (Iд/ сp)vпеp=0,19 м/мин = 1,28 мм/мин и (Iд/ сp)vпеp=1,9 м/мин = 1,12 мм/мин. Отметим, что полученные минимальные и максимальные значения средней интенсивности искусственного дождя для ДМ «Кубань-Л» являются относительно высокими в сопоставлении с другими типами широкозахватных дождевальных машин. По аналогии с максимальным и минимальным значениями могут быть определены значения средней интенсивности искусственного дождя Iд/ сp для любой другой скорости перемещения дождевальной машины «Кубань-Л» по полю.

При проведении расчётов по разработке технологических схем полива этой дождевальной машиной рекомендуется воспользоваться графиком по рисунку 19 и (или) соответствующей ему эмпирической зависимостью.

График функциональной связи ( Iд )vпеp = f ( vпеp ) по рисунку 19 описывается зависимостью — ( Iд )vпеp = 1,30 — 0,097vпеp (мм/мин) , где vпеp — скорость перемещения машины при поливе в диапазоне – (0,19÷1,9) м/мин.

График функциональной связи

Рисунок 19 – График функциональной связи (Iд/ сp )vпеp = f (vпеp )

Для известного диапазона скоростей ( vпеp , м/с) фронтального перемещения дождевальной машины по поливному участку (вдоль оросительного канала) определяются соответствующие им продолжительности непрерывного нахождения под искусственным дождём любой точки увлажняемой поверхности [ (tдож )vпеp , мин] по формуле – (tдож )vпеp = 11,5vпеp . Таким образом, при vпеp = 0,19 м/с значение продолжительности непрерывного полива (нахождения любой точки на увлажняемой поверхности составляет – (tпол)vпеp = 0 ,19 м / с = 11,5 : 0,19 = 60,53 минут, а при vпеp = 1,9 м / с (tпол )vпеp =1,9 м/с = 6,05 мин. Результаты расчёта (для диапазона значений vпеp =  (0,19 ÷1,9) м/с) приведены графической зависимостью (рисунок 20).

График функциональной связи

Рисунок 20 – График функциональной связи ( tдож )vпеp = f ( vпеp )

С учётом данных по ( Iд )vпеp в мм/мин и ( tдож )vпеp  в минутах слой искусственного дождя (поливная норма), выдаваемый(ая) дождевальной машиной «Кубань-Л» на увлажняемую зону за один проход составит – ( hд )vпеp =  ( Iд )vпеp ·( tдож )vпеp = (1,30 — 0,097vпеp ) · (11,5 / vпеp ), миллиметров.

Графическая интерпретация зависимости приведена на рисунке 21.

График функциональной связи

Рисунок 21 – График функциональной связи ( hд )vпеp = f ( vпеp )

Полученные зависимости по определению значений интенсивности — Iд/ сp в мм/мин; продолжительности — tпол в минутах и слоя дождя — в миллиметрах для различных значений скорости движения дождевальной машины – vпеp в м/с позволяют разработать режим и технологическую схему полива, обеспечивающих выдачу заданной поливной нормы – Nпол в мм.

При разработке поливного режима устанавливается скорость перемещения дождевальной машины ( vпеp ), слой дождевых осадков, выдаваемых за один проход ( hд/ пp ), количество проходов дождевальной машины по поливному участку ( nпp ). При этом стремятся к минимизации числа проходов при соблюдении условий: tпол ≥ tпол.доп Iд/ сp Iд/ доп и (или) Nпол Nпол/ доп .

Методика (алгоритм) расчёта параметров полива (поливного режима) дождевальной машиной «Кубань-Л» заключается в нижеследующем.

1. Для заданной (расчётной) поливной нормы ( Nпол , мм) по зависимости –

определяется величина скорости перемещения дождевальной машины, при которой обеспечивается выдача этой поливной нормы ДМ «Кубань-Л» за один проход по поливному участку.

2. По полученному значению vпеp (м/с) определяют соответствующие ей значения  с использованием зависимостей:

3. Полученные значения сопоставляются с допустимыми значениями указанных величин Iд/ доп ; tпол/ доп и hд/ доп по почвенным, топографическим и фенологическим условиям дождевания.

При отсутствии опытных данных, определяющих указанные величины для условий конкретного сельскохозяйственного угодья, можно воспользоваться рекомендациями, приведенными в разделе 1.4. Определённым ориентиром для определения значений « tпол/ доп » и « hд/ доп » при соответствующей установленной скорости интенсивности дождя для предельных (максимального и минимального) её значений могут быть данные, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 – Данные по допустимым значениям продолжительности непрерывного полива (дождевания) и допустимой норме полива за один проход дождевальной машины «Кубань-Л»

Виды и характеристики

почв малоуклонных

фитонепокрытых

сельскохозяйственных угодий

Значения технологических параметров

непрерывного

дождевания при разных

скоростях перемещения

дождевальной машины

при vпеp = 0,19 м/мин при vпеp = 1,9 м/мин

tпол / доп , мин hд/ доп , мм tпол / доп , мин hд/ доп , мм
Песчаные почвы (WНВ = 4,0 % МСП;

Wг/ ч = 5 %; vвп / нап = 3,0 мм/мин)

31,3 40,1 37,2 41,6
Супесчаные почвы (WНВ = 12 % МСП;

Wг/ ч = 15 %; vвп / нап = 1,7 мм/мин)

20,8 26,6 24,7 27,6
Суглинистые почвы (WНВ = 20 % МСП;

Wг/ ч = 50 %; vвп / нап = 0,85 мм/мин)

6,50 8,30 7,70 8,60

Судя по данным таблицы 2, на величину допустимого единовременно выдаваемого слоя дождя величина скорости перемещения дождевальной машины в диапазоне от 0,19 до 1,9 м/мин влияет незначительно, что приводит к мнению о возможности использования одного (среднего) уровня скорости, а при конструировании рассмотреть возможности увеличения скорости движения машины в (2÷3) раза, что позволит снизить интенсивность дождя.

При соблюдении условий

предварительно определённое по п. 1 значение скорости перемещения дождевальной машины в процессе полива — vпеp принимается окончательно.

4. При несоблюдении вышеуказанных условий рассматриваются варианты режима полива с двумя, тремя и более проходами поливного участка с вдвое и втрое уменьшенной (против расчётной) поливной нормой при соответствующих скоростях поступательно-возвратного перемещения дождевальной машины по поливному участку в соответствии с принятой технологической схемой движения дождевальной машины в процессе полива.

4.2. Технологические схемы перемещения дождевальных машин семейства «Кубань» при поливе

При разработке технологии полива рассматриваются две основные модификации семейства ДМ «Кубань» по характеру перемещения их по поливному участку – для машин фронтального действия («Кубань-М» и «КубаньЛ») и машин кругового действия (перемещения по полю) – «Кубань-ЛК».

МДЭФ «Кубань-М» и «Кубань-Л» при поливе работают в стопстартном режиме и в режиме фронтального движения машины с определённой скоростью – перемещения машины с ходом – «вперёд» или «назад». При поливе машинами фронтального действия используются различные технологические схемы и режимы их перемещения по поливному участку. Выбор схем перемещения и скоростных режимов движения машин определяется рядом условий, среди которых: расчётное количество проходов машины по поливному участку и скорости их перемещения, при которых обеспечивается безопасная (для почвенного покрова) выдача расчётной поливной нормы.

Наиболее простой технологической схемой перемещения дождевальных фронтально перемещающихся машин является схема полива с выдачей поливной нормы за один её проход по поливному участку вдоль оросителя от его истока (головы) к устью (хвосту) с определённой одинаковой скоростью. По завершению прохода дождевальной машины всего поливного участка она определённое время выдерживается в конечном створе (для подсыхания поверхности свежеполитой части поля) и затем холостым ходом перемещается в головную часть оросителя для подготовки к проведению последующего полива (рисунок 22,а). В процессе прохода дождевальной машины ходом впе- рёд (по этой схеме) она перемещается по относительно сухому (не полностью увлажнённому) полю с относительно малой скоростью. Для этой схемы характерна большая продолжительность полива и возможность технологических сбросов воды из оросителя при холостых перегонах машины. Схема с одним проходом применяется при относительно малых поливных нормах и преимущественно на лёгких по гранулометрическому составу почвах.

Технологические схемы перемещения ДМ «Кубань-Л»

а) при поливе и выдаче поливной нормы ходом «вперёд»; б) при поливе ходом «вперёд» и ходом «назад» с выдачей одинакового слоя дождя

Рисунок 22 – Технологические схемы перемещения ДМ «Кубань-Л»

Наиболее часто реализуется технологическая схема с поливом ходом дождевальной машины «вперёд» и ходом «назад» как с одинаковой, так и с отличающимися скоростями перемещения (то есть с выдачей поливной нормы за два прохода машины – один проход – «вперёд» и другой рабочий проход при движении машины – «назад»). Схема предусматривает стояние машины в конце поливного участка (период выжидания для подсыхания почвы) (рисунки 22,б и 23,а). Наряду с позитивными особенностями этой схемы (отсутствие холостого хода) имеются и реальные недостатки, среди которых: большая продолжительность полива; потери рабочего времени на подсыхание почвы; необходимость холостого сброса или прекращение подачи поливной воды в ороситель (на период реализации операции – «выжидание»).

Технологические схемы перемещения ДМ «Кубань-Л»

а) при разной скорости перемещения машины ходом «вперёд» и «назад» на половинах поливных участков; б) при перемещении дождевальной машины со средины поливного участка с одинаковой скоростью движения ходом «вперёд» и ходом «назад»

Рисунок 23 – Технологические схемы перемещения ДМ «Кубань-Л»

При трёхкратном и четырёхкратном проходе дождевальной машины по поливному участку может рассматриваться, приведенная на рисунке 23, технологическая схема её перемещения при поливе со средины поля. Возможны и другие более сложные схемы многократного перемещения ДМ «Кубань-Л» по поливному участку с разной скоростью челночного (возвратно-поступательного) движения дождевальной машины по полю при поливе с выдачей разных слоёв дождя и при отсутствии холостых проходов машины.

Технологическая схема работы ДМ «Кубань-ЛК» предусматривает круговое перемещение дождевального крыла по поливному участку с определённой регулируемой скоростью, обеспечивающей выдачу заданной поливной нормы преимущественно за один (полный) оборот машины. Необходимая скорость вращения дождевального крыла устанавливается расчётом в зависимости от поливной нормы и интенсивности впитывания поливной воды почвой. Технологические схемы полива дождевальной машиной «КубаньЛК» разрабатываются аналогично схемам по ДМ «Фрегат».

5. Модификации ДМ «Кубань» с уменьшенной (укороченной) длиной поливного крыла

Представлены дождевальными машинами типа «Мини-Кубань», среди которых МДЭШ «Мини-Кубань-ЛШ» (МДЭШ-300-30 и МДЭШ-300-40) и «Мини-Кубань-ФШ», основные технические характеристики и технологические параметры по которым приведены в таблице 3.

Дождевальные машины подсемейства «Мини-Кубань» оборудованы короткоструйными дефлекторными дождевальными насадками (дождеобразователями). Известна разработка дождевальной машины «Фермер КубаньЛК1» для полива участков орошения площадью от 5 до 20 гектаров.

Предложения по усовершенствованию ДМ семейства «Кубань».

1. Желательно увеличение длины захвата дождём перпендикулярно фронту до 25 метров и увеличение скорости движения машины в 1,5 раза.

Таблица 3 – Данные по дождевальным машинам модификации (серии) «Мини-Кубань»

Наименование показателей Значения показателей
По «Мини-Кубань-ЛШ» по «МиниКубань-ФШ»
МДЭШ-300-30 МДЭШ-300-40
Рабочее давление, МПа 0,28 1,35 0,35
Расход воды, л/с 30 40 20
Интенсивность дождя, мм/мин 0,5 0,66 0,54
Ширина машины по консолям, м 300 300 176
Ширина захвата дождём, м 305 305 184
Число ходовых тележек 7 7 3
Рабочая скорость, м/мин 0,18-1,80 0,18-1,80 0,07-1,40

2. Предусмотреть возможность установки и использования мелкодисперсных дождеобразователей – диспергаторов (аэрообразователей) для проведения освежительных или противозаморозковых микродозовых поливов.

3. Оптимизировать конструкции и размещение дождеобразователей для повышения равномерности полива (в действующих конструкциях «КубаньЛК» интенсивность искусственного дождя в начала крыла может составлять 0,4 мм/мин и менее, а в его конце может достигать 1,25 мм/мин и более).

6. Производительность дождевальных машин подсемейства «Кубань-Л»

При проектировании и эксплуатации оросительных систем под ДМ «Кубань-Л» устанавливаются показатели её сезонной, суточной и сменной производительности по величине поливаемой площади сельхозугодья.

Сезонная нагрузка (по величине поливаемой площади за поливной период) на дождевальную машину «Кубань» устанавливается по соответствующей методике (см. пособие к СНиП) с учётом вида возделываемых культур (их водопотребности), природно-климатических условий, технических и технологических характеристик машины и других факторов. Ориентировочная сезонная производительность (наработка – нагрузка) по поливаемой машиной площади принимается из расчёта одного литра поливной воды (расхода дождевальной машины) на 1 гектар орошаемого(ой) угодья (площади).

В соответствии с пособием к СНиП 2.06.03-85 расчётная сезонная нагрузка на ДМ «Кубань-Л» (сезонная производительность, выражаемая площадью, обслуживаемой дождевальной машиной «Кубань-Л» за сезон – оросительный период) определяется по нижеприведенной зависимости:

S

где Qд/ м = 200 л/с – расход дождевальной машины; kсут = ( n · tсм · kсм ) / 24 — коэффициент использования времени суток; n — количество рабочих смен в сутки; tсм — продолжительность одной смены в часах; kсм = 0,86 — коэффициент использования рабочего времени в смену; kпот / вp ≈ (0,88÷0,92) — коэффициент потерь времени (учитывающий потери времени) по независящим от машины обстоятельствам (отказов на насосной станции, отказов на оросительной сети и сооружениях, повышения скорости ветра до сверхнормативных (сверхрегламентных) значений; причинам организационного характера и др.); qв/ потp = Δв/ б / 8,64 удельная потребность в поливной воде наиболее влаголюбивой культуры в орошаемом севообороте в критический период водопотребления за две (подряд следующих) декады в л/с на 1 га; Δв/ б — средний суточный дефицит водного баланса наиболее влаголюбивой культуры севооборота за две (подряд следующих) декады с максимальной величиной дефицита водопотребления в миллиметрах, определяемый по исходным данным ближайшей к орошаемому угодью метеостанции; kпот / uсп = 1 + 0,01σ — коэффициент, учитывающий потери поливной воды на испарение; σ =  (0,71· tо ·  Δуп/ нас )· (1 + 0,2 / vв / 2м ) / U уп / нас — затраты поливной воды на испарение в процентах от водоподачи (расхода дождевальной машины — Qд/ м = 200 л/с); tо — температура воздуха во время дождевого полива в градусах Цельсия; Uуп/ нас — упругость насыщенного пара в мб при соответствующей температуре воздуха — tо ; Δ уп/ нас — дефицит упругости насыщения (в мб); vв/ 2м — скорость ветра на высоте двух метров от поверхности земли (в м/с).

Потери поливной воды на испарение принимаются как среднесуточные за период определения удельной потребности растений в оросительной воде.

В соответствии с (Пособием к СНиП 2.06.03-85) площадь поля, занятого овощными и ценными техническими культурами ( Sп , га), не должна превышать площади сезонной нагрузки на дождевальную машину ( Sсез , га).

На предварительных стадиях проектирования расчётная сезонная нагрузка ДМ «Кубань-Л» для года (75÷80)-процентной обеспеченности может быть принята в соответствии с Пособием к СНиП 2.06.03-85 для условий: сухих степей ( Δв/ б = (60÷69) м3/га·сут и qв/ потp = (0,69÷0,80) л/с·га) – Sсез = (160÷190) га, умеренных степей ( Δв/ б = (48÷59) м3/га·сут и qв/ потp = (0,56÷0,68) л/с·га) – (200÷250) га и лесостепной зоны ( Δв/ б = (37÷47) м3/га·сут и при qв/ потp = (0,43÷0,54) л/с·га) – Sсез = (270÷340) гектаров.

При принятии решения по величине сезонной производительности (нагрузки в га) дождевальных машин семейства «Кубань» можно воспользоваться рекомендациями Данильченко А.Н., приведенными в таблице 4.

При проектировании и эксплуатации дождевальных машин серии «Кубань-Л», кроме сезонной производительности определённой модели дождевальной машины, определяется её суточная и (или) сменная производительность (по величине площади поливаемого участка за сутки или смену).

Таблица 4 – Данные Данильченко А.Н. по расчётной сезонной производительности дождевальных машин семейства «Кубань» для разных по уровню обеспеченности влажности лет

Дождевальная машина Природная зона Расчётная сезонная

нагрузка, га

50 % 75 % 95 %
ЭДМФ «Кубань-Л»

Q = 200 л/с, bn = 800 м

Сухостепная < 0,30 200-230 180-200 160-170
Степная > 0,30 240-320 210-250 180-200
МДЭШ «Кубань-ЛШ»

Q = 40 л/с, bn = 305 м

Сухостепная < 0,30 40-45 35-40 30-35
Степная > 0,30 50-65 40-50 30-40
МДЭШ «Мини-Кубань-ФШ»

Q = 25 л/с, bn = 184 м

Сухостепная < 0,30 25-30 20-25 20-22
Степная > 0,30 30-40 25-30 23-25
ДМ «Ладога»

Q = 60 л/с, bn = 460 м

Сухостепная < 0,30 60-70 55-60 50-52
Степная > 0,30 70-100 65-75 55-60

При разработке технологических схем полива (поливного режима) суточная производительность дождевальной машины или площадь её суточного полива ( Sсут , га) определяется по нижеприведенному соотношению вида:

где Nпол — расчётная поливная норма в миллиметрах, а все остальные обозначения в этой формуле соответствуют вышеприведенной зависимости.

Продолжительность полива ( tпол , сут) всей площади орошаемого участка ( Sсез , га) дождевальной машиной определяется по соотношению – t =    , где

Nпол.сp / вз — средневзвешенная поливная норма в м3/га (по угодью с разными сельхозкультурами).

Режим и технология полива корректируются с учётом изменений:

  • технико-эксплуатационных параметров дождевальной оросительной сети и системы в целом;
  • водно-физических свойств почвенного слоя в течение поливного (оросительного) периода (сезона);
  • фенологических требований сельскохозяйственных культур в разные фазы их роста и развития;
  • дефицитов почвенной и атмосферной влаги и других природных и антропогенных факторов.

Так, в периоды максимального водопотребления сельскохозяйственных культур целесообразна круглосуточная (непрерывная) работа дождевальных машин с выдачей относительно небольших поливных норм (от 8,0 до 15,0 мм), а в менее напряжённые по водопотреблению периоды могут планироваться относительно редкие поливы с поливной нормой в (300÷400) м3/га.

С учётом данных по суточной и сезонной производительности дождевальных машин семейства «Кубань» Данильченко А.Н. предлагает разрабатывать планы полива этой машиной сельскохозяйственных угодий для определённых видов сельхозкультур.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *