Результат интеллектуальной деятельности: Система капельного орошения

Изобретение относится к сельскохозяйственной мелиорации, в частности к капельному орошению, и может быть использовано для орошения овощных культур, ягодников, карликовых и кустарниковых насаждений плодово-ягодного назначения, в теплицах, лесных питомниках, цветоводческих хозяйствах и др. местах использования. Известно изобретение «Система капельного орошения» (патент RU №2219760), включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтр с манометрами, оросительную сеть и капельницы, для обеспечения широкого диапазона поливных норм группа капельниц гидравлически связана посредством соединительных трубок с водовыпуском, каждый из которых установлен вдоль поливного трубопровода оросительной сети, при этом водовыпуск имеет возможность поворота вокруг оси симметрии обеспечивающегося гидрозолотником со штоком управления, размещенными в полости корпуса посредством гильзы, а в ее полости между донной частью корпуса и торцевой частью гидрозолотника размещен упругий элемент на штоке управления, свободный конец которого снабжен эксцентриком, рычагом управления и ниппелем, соединенным с крышкой корпуса, питающим поливные трубопроводы. Кроме того на корпусе поярусно с угловым смещением размещены ниппели, осевые каналы которых совмещены с радиально ориентированными каналами гильзы и золотника, названного гидрозолотником с выполненными в нем ярусными радиально ориентированными каналами, связанными с приемной полостью гидрозолотника.

К недостаткам представленной системы капельного орошения относится то, что указанная система включает множество отдельных элементов, например, водовыпуск, имеющий возможность поворота вокруг оси симметрии, гидрозолотник со штоком управления и гильзой, в полости которого размещен упругий элемент со штоком управления, свободный конец которого снабжен эксцентриком, рычагом управления и ниппелем, соединенным с крышкой корпуса, питающим и поливным трубопроводами. Кроме того на корпусе поярусно с угловым смещением размещены ниппели, осевые каналы которых совмещены с радиально ориентированными каналами гильзы и золотника, с выполненными в нем ярусными радиально ориентированными каналами, связанными с приемной полостью гидрозолотника, которые требуют выполнения большого объема монтажных и регулировочных работ ручного выполнения, что повышает трудоемкость процесса и снижает надежность работы всей системы.

Известна также система капельного орошения, (патент RU №2231951) включающая водоисточник, бассейн-отстойник, насосную станцию, фильтры и оросительную сеть с капельницами, в котором капельницы с широким диапазоном норм расхода поливной воды гидравлически связаны в группы по девять капельниц в каждой, соединенных единым переключателем, причем в каждой группе сформировано шесть подгрупп по четыре капельницы в каждой с равным суммарным расходом.

К недостаткам описанной системы капельного орошения можно отнести сложность конструкции, требующей ручного управления в процессе эксплуатации, а также ограниченные функциональные возможности.

Также известна система капельного орошения (Патент RU №2322047). Данное решение включает водоисточник, насосную станцию с фильтрами и оросительную сеть в виде поливных трубопроводов с капельницами, один из которых снабжен насадками для мелкодисперсного распыла растворенных в воде макро- и микроэлементов, гербицидов, фунгицидов и кислот, насадки размещены на телескопических штангах с возможностью изменения положения по высоте над уровнем почвы, при этом каждая насадка с поливным трубопроводом соединена посредством рукава и тройника и имеет диффузор, выполненный единой деталью с корпусом, мембрану из упругоэластичного материала, регулировочный винт с иглой на конце и гайку с ребром жесткости, соединенную с корпусом, при этом мембрана смонтирована на игле регулировочного винта с возможностью сопряжения с конической полостью диффузора. Данная система предполагает осуществлять капельное орошение оросительной водой и распылять физрастворы.

Известная система имеет достаточно сложную конструкцию, для обеспечения требуемого режима орошения требует настройки каждой капельницы и распылителей в отдельности при монтаже и в период эксплуатации, не исключает периодического засорения фильтров механическими и биологическими частицами продуктов заиления, что осложняет достижение комфортных условий роста растений и получение гарантированных урожаев.

Наиболее близким аналогом предлагаемого решения, взятым за прототип, является «Система капельного орошения» (патент KZ №24641).

Система содержит водозаборный узел с напорообразующим устройством, распределительный трубопровод, поливные трубопроводы с эластичными капельницами с прорезом и оснащенными фитилем.

Поливные трубки с капельницами изготавливаются на высокопроизводительных экструдерах и из того же материала, что и трубопроводы. Прорез на капельнице упрощает монтаж и регулировку капельницы. Фитиль изготавливается из любой ткани или нити. Для этого фитиль необходимо пропустить через мембрану и выходное отверстие.

Однако данное техническое решение имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что регулировку расхода воды, подаваемой на орошение, производят поворотом капельницы вокруг оси, а при форсированном поливе и промывке трубопроводов прорез на капельнице совмещают с отверстием на поливной трубке в ручном режиме, что отражается на надежности системы, при этом усложняется орошение, увеличиваются трудозатраты.

Из анализа известных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала технических средств, для капельного орошения сельскохозяйственных культур, простого в обслуживании и надежного в работе, не требующего специальной подготовки оросительной воды.

Техническим результатом изобретения является повышение урожайности сельскохозяйственных культур при одновременном снижении трудозатрат при возделывании с. -х. культур на орошаемых землях за счет обеспечения требуемого водного, воздушного и питательного режимов почвы.

Для решения указанной проблемы и достижения указанного технического результата система включает элементы водоснабжения, напорообразующий узел, оросительный резервуар, оборудованный узлом поддержания уровня оросительной воды, магистральный оросительный трубопровод с оросительной сетью в виде поливных трубопроводов с капельницами, заливочный, напорный и оросительный трубопроводы. Корпус капельниц выполнен из упругого материала, а поливной трубопровод, проходящий через капельницу в пределах корпуса, имеет упруго-пластичную вставку, соединенную с оросителем. Пространство, заключенное между пластичной вставкой поливного трубопровода и внутренними стенками корпуса капельницы, образует камеры противодавления. Нижние части камер капельниц соединены с заливочным трубопроводом, имеющим запорный элемент в головной части в точке присоединения к магистральному оросительному трубопроводу. Верхние части камер соединены с напорным трубопроводом, соединенным с напорным бачком, размещенном возле оросительного резервуара на кулисе, обеспечивающей вертикальное его перемещение и фиксацию на требуемой высоте. Для устранения завоздушивания системы предусмотрены запорные элементы в концевой части оросительного, напорного и заливочного трубопроводов. Для поддержания проектного уровня в оросительном резервуаре предусмотрен трубопровод, подводящий оросительную воду от водоисточника.

В оросительный резервуар, при необходимости, можно добавлять в виде маточных растворов легко растворимые минеральные удобрения и растворимые в воде средства защиты растений.

В качестве водоисточника может служить открытый водоем, система центрального водоснабжения или скважина с дебетом воды, достаточным для обслуживания всей системы капельного орошения.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена система капельного орошения в момент заполнения напорной системы.

На фиг. 2 - капельница и схема ее подключения к напорно-наполнительной системе, к оросительному трубопроводу и оросителю.

На фиг. 3 - представлена капельница и схема ее подключения в режиме орошения.

На фиг. 4 - представлена система капельного орошения в режиме орошения.

Сведения, подтверждающие возможность реализации данного изобретения, заключаются в следующем.

Система капельного орошения включает узел поддержания уровня оросительной воды 1 в оросительном резервуаре 2, соединенный с магистральным трубопроводом 3 с запорным элементом 4 в головной части, к которому через тройники 5, присоединены поливные трубопроводы 6 с капельницами 7, имеющими в проточной части упруго-пластичные вставки 8 переходящие в оросители 9, камеры противодавления 10, соединенные через тройники 11 с заливочным трубопроводом 12 с запорным элементом 13 в точке присоединения его к магистральному оросительному трубопроводу 3 и через тройники 14 с напорным трубопроводом 15, соединенный с напорным бачком 16, кулису 17, обеспечивающую вертикальное перемещение и фиксацию напорного бачка 15, трубопровод 18, подводящий оросительную воду от водоисточника в оросительный резервуар 2, запорные элементы в концевой части оросительного, напорного и заливочного трубопроводов соответственно 19, 20 и 21.

Стрелками показано направление движения воды соответственно при заполнении напорной системы, фиг. 1 и режиме орошения - фиг 4.

В оросительный резервуар, при необходимости, можно добавлять в виде маточных растворов легко растворимые минеральные удобрения и растворимые в воде средства защиты растений.

В качестве водоисточника может служить открытый водоем, система центрального водоснабжения или скважина с дебетом воды, достаточным для обслуживания всей системы капельного орошения.

Корпус капельниц 7 выполнен из упругого материала внутри которых размещен упруго-пластичный проточный элемент 8, соединенный с поливным трубопроводом 6, и оросителем 9, а камера противодавления 10 вверху соединена с напорным трубопроводом 15, в низу с заливочным трубопроводом 12 (см. фиг. 2).

Расстояние между капельницами 7 по длине магистрального оросительного трубопровода 3 устанавливают с учетом плотности посадки растений.

Система капельного орошения работает следующим образом.

После завершения монтажных работ из трубопровода 18 через узел поддержания уровня оросительной воды 1 в оросительном резервуаре 2 при перекрытом запорном элементе 4 заполняют его оросительной водой до проектного уровня, обеспечивающего поливной режим. После заполнения оросительного резервуара 2 открывают запорный элемент 13, вода поступает по заливочному трубопроводу 12 и через тройник 11 в камеру противодавления 10, через тройник 14 вода поступает в напорный трубопровод 15 и далее в напорный бачок 16. После выравнивания уровней воды в напорном бачке 16 и оросительном резервуаре 2 и удаления воздушных пузырьков из напорного трубопровода 15 с помощью запорного элемента 19, запорный элемент 13 перекрывают. Затем с помощью кулисы 17 напорный бачок 16 поднимают вверх до образования перепада уровней воды в напорном бачке и оросительном резервуаре 2, равный величине Z, при котором будет обеспечен требуемый режим каплеобразования.

После этого положение напорного бачка 16 фиксируют на кулисе 17 прижимными винтами, напор в напорном трубопроводе 15 передается в камеры противодавления 10 капельниц 7 и формируется давление на эластичный проточный элемент 8, при котором происходит его сжатие в сторону уменьшения внутреннего сечения его проточной части, при котором наступает процесс каплеобразования. Далее, открывая запорный элемент 4, оросительная вода из оросительного резервуара 2 поступает в магистральный оросительный трубопровод 3, через тройники 5 в поливные трубопроводы 6 затем в деформированные эластичные проточные элементы 8 и в виде капель в оросители 9.

В форс мажорных ситуациях (засор в эластичных элементах 8 капельниц 7) уровень воды в напорном бачке 16 понижают путем опускания его по кулисе 17 до положения, при котором уровни воды в напорном бачке 16 и в оросительном резервуаре 2 будут выравнены. В связи с этим напор воды в камерах противодавления 9 упадет и снизится давление на упруго-пластичные элементы 8. Под действием сил упругости и внутреннего давления на стенки упруго-пластичного элемента 8 и засор, создаваемого напором оросительной воды, поступающей из оросительного резервуара 2 по магистральному оросительному трубопроводу 3, поливному 6 к месту заиления упруго-пластичные элементы восстанавливают свою первоначальную форму, обеспечивающую вынос продуктов заиления через ороситель 9 на почву. После завершения промывного режима напорный бак 16 возвращают в исходное положение, закрепляют его с помощью кулисы в проектное положение и система продолжает работу в штатном режиме.