Результат интеллектуальной деятельности: Селекционный мотоблок-опрыскиватель

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для внесения пестицидов при проведении работ по защите растений в селекции, сортоиспытании и первичном семеноводстве.

Известен селекционный велоопрыскиватель для внесении жидких средств химизации, в основном пестицидов, передвигаемый оператором, содержащий базовый двухколесный велосипед с боковым третьим колесом и прикрепленную к основной раме велосипеда консольную раму с боковой трубой и выдвижным горизонтальным штоком, снабженный форсунками с обеспечением их регулирования по высоте установки и расстоянию между ними, емкости для воды и пестицидов, насос (патент RU №2432740 С1, 29.03.2007).

Основные недостатки известной конструкции: большие затраты физического труда оператора и низкая производительность выполнения работ, связанные с необходимостью монтажа опрыскивателя при переводе его в рабочее положение и ручным передвижением опрыскивателя при внесении рабочих жидкостей пестицидов, отсутствием устройств, обеспечивающих приготовление рабочих жидкостей разных видов средств химизации в автоматическом режиме и дифференцированную обработку селекционных участков по заданной программе, при этом колебание скорости движения опрыскивателя вследствие ручного перемещения велосипеда предопределяет нестабильность нормы внесения жидких средств химизации, а отсутствие защиты факелов распыла от прямого воздействие ветра приводит к сносу пестицидов за пределы селекционной делянки и, как следствие, к потерям пестицидов и загрязнению окружающей среды.

Известен опрыскиватель для химической защиты растений на базе мотоблока, например, марки «Нева», содержащий раму с двумя приводными колесами, установленные на раме двигатель со стартером, топливным баком и воздушным фильтром, редуктор с рычагом переключения передач, клиноременную передачу для передачи крутящего момента от двигателя к редуктору, рулевое управление в виде рулевой колонки с рукоятками и ручками управления сцеплением, дроссельной заслонкой двигателя и ручкой привода в работу насоса, одноосное прицепное устройство с баком для рабочих жидкостей, подсоединяемое с помощью фаркопа к мотоблоку, жестко закрепленную переднюю навеску с подвижной платформой, на которой смонтирован насос с приводом от шкива двигателя и неподвижной горизонтальной платформой, имеющей подвижный в вертикальной плоскости кронштейн с фронтальной горизонтальной штангой с распылителями, трубопроводную и запорную гидравлическую арматуру (патент №85800, А01М 7/00, 23.04.2008).

Недостатками данного опрыскивателя являются отсутствие размещенных в оптимальных местах бортового компьютера с блоком приема, регулирования и передачи сигналов, GPS/ ГЛОНАСС-приемника, блока микродозирования с дозаторами, ветрозащитных кожухов с регулируемой высотой установки, снабженных механизмами подъема-опускания, что не позволяет осуществлять программируемое внесение переменных норм и видов пестицидов на селекционных делянках в соответствии с картой-заданием, с учетом координат расположения селекционных делянок, что не обеспечивает эффективность данного устройства, заданное нормативное качество внесения пестицидов, защиту окружающей среды от пестицидов вследствие их сноса за пределы обрабатываемого участка.

Технической задачей изобретения является создание эффективного селекционного мотоблока-опрыскивателя с программируемыми операциями приготовления рабочих жидкостей и дифференцированной обработки возделываемых культур на селекционных делянках разными пестицидами в соответствии с электронной картой-заданием, обеспечивающего повышение производительности труда и качество внесения пестицидов, защиту окружающей среды от их вредного воздействия пестицидов.

Технический результат заключается в том, что у селекционного мотоблока -опрыскивателя установлены: бортовой компьютер и блок приема, передачи и регулирования сигналов между рукоятками рулевой колонки, на верхнем брусе вертикальной рамы GPS/ ГЛОНАСС - приемник; блок микродозирования непосредственно над баком для рабочих жидкостей, имеющий, по меньшей мере, три микродозатора, каждый из которых, с одной стороны, своей выходной частью гидравлически соединен с баком, а с другой стороны, через электромагнитные запорные клапаны соединен с одной из емкостей для пестицидов; ветрозащитные кожухи, выполненные телескопическими в виде верхних неподвижных секций и набора подвижных, по крайней мере, трех секций, входящих одна в другую снизу вверх, имеющих в поперечном сечении трапецеидальную форму с плоскими торцевыми стенками и углом раскрытия γ ветрозащитных кожухов в плоскости, перпендикулярной их продольной оси, большим угла расхождения β факела распыла распылителя, при этом каждая верхняя секция каждого из кожухов выполнена в виде половины эллиптического цилиндра с осью симметрии, параллельной продольным осям крайних секций штанги, а большая ось эллипса, служащего направляющей цилиндра, перпендикулярна продольным осям каждой из крайних секций штанги, при этом секции кожухов снабжены механизмами подъема-опускания, установленными в торцах кожухов, соединенных передачей винт-гайка с каждой из подвижных секций, а нижние края нижних подвижных секций кожухов выполнены овальными, загнутыми вверх.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид сверху селекционного мотоблока-опрыскивателя; на фиг. 2 - вид сбоку селекционного мотоблока- опрыскивателя; на фиг. 3 - вид сзади селекционного мотоблока-опрыскивателя; на фиг. 4 - разрез А-А ветрозащитного кожуха селекционного мотоблока-опрыскивателя; на фиг. 5 - принципиальная схема технологического оборудования для внесения пестицидов селекционным мотоблоком-опрыскивателем.

Селекционный мотоблок-опрыскиватель содержит раму 1 с двумя приводными колесами 2 и одним опорным колесом 3, установленные на раме 1 двигатель 4 со стартером 5, топливным баком 6 и воздушным фильтром 7, редуктор 8 с рычагом 9 переключения передач, клиноременную передачу 10 для передачи крутящего момента от двигателя 4 к редуктору 8, состоящую из шкива 11, сидящего на коленчатом валу двигателя 4 и связанного клиноременной передачей со шкивом 12, закрепленным на выходном валу редуктора 8, электрогенератор 13 с клиноременной передачей от шкива 11 к приводному шкиву 14 генератора 13, аккумуляторную батарею 15, служащую источником питания электрооборудования, рулевое управление в виде рулевой колонки 16 с рукоятками 17, 18 и ручками 19 и 20 управления сцеплением и дроссельной заслонкой двигателя 4 соответственно, бортовой компьютер 21 и блок 22 приема, регулирования и передачи сигналов, установленные между рукоятками 17 и 18 рулевой колонки 16, закрепленную посредством крепежного устройства 23 к раме 1, переднюю навеску, включающую горизонтальную раму 24 с корзиной 25, в которую вставлены бак 26 для технической воды, бак 27 для рабочей жидкости, бак 28 для утилизации промывочной воды, блок 29 микродозирования пестицидов, блок 30 подачи, дозирования и распределения рабочей жидкости и установленную на фронтальном брусе 31 рамы 24 вертикальную прямоугольную раму 32 с закрепленным на верхнем брусе рамы 32 GPS/ ГЛОНАСС-приемником 33 в точке пересечения горизонтальных продольных осей симметрии мотоблока-опрыскивателя а-а и b-b вертикальной рамы 32. Боковые стороны рамы 32 снабжены вертикальными подвижными направляющими, к которым закреплена трехсекционная штанга с центральной подвижной в вертикальной плоскости секцией 34, имеющей механизм подъема-опускания 35 в виде линейного электрошагового актуатора, двигатель которого с одной стороны закреплен на нижнем брусе рамы 32, с другой стороны подвижный шток актуатора 35 соединен с центральной секцией 34 штанги, которая, в свою очередь, с помощью шарниров 35 и 36 соединена с крайними секциями 37 и 38 штанги, снабженными ветрозащитными кожухами 39 и 40, прикрепленными своей верхней частью к соответствующим крайним секциям 37 и 38 штанги, длина каждой из которых не менее ширины селекционной делянки В_сд. Ветрозащитные кожухи 39 и 40 выполнены телескопическими в виде верхних неподвижных секций 41, 42 и набора подвижных, входящих один в другой снизу вверх, по крайней мере, трех секций 43, 44, 45 и 46, 47, 48 с плоскими торцевыми стенками 49, 50, 53, 54, и имеющими в поперечном сечении трапецеидальную форму с углом 53 раскрытия γ, равным углу 54 расхождения факела β, причем каждая верхняя секция 41 и 42 каждого из кожухов 39 и 40 выполнена в виде половины эллиптического цилиндра 55 с осью симметрии 56, параллельной продольным осям 59, 60 крайних секций 37 и 38 штанги, а большая ось 61 эллипса 62, служащего направляющей цилиндра 55, перпендикулярна продольным осям 59 и 60 каждой из крайних 37 и 38 секций штанги, при этом секции 43, 44, 45 и 46, 47, 48 кожухов 39 и 40 снабжены механизмами подъема - опускания 63, 64 и 65, 66 в виде линейных электрошаговых двигателей, установленных в торцах кожухов 39 и 40 и соединенных передачей винт - гайка с каждой из подвижных секций 43, 44, 45 и 46, 47, 48. Нижние края 67, 68 и 69, 70 нижних подвижных секций 45 и 48 кожухов 39 и 40 выполнены овальными, загнутыми в верх для избегания повреждения вегетативной части растений в случае их соприкосновения с кожухами 39 и 40 в процессе обработки селекционных участков рабочей жидкостью.

Внутри кожухов 39 и 40 установлены плоскофакельные распылители 71, 72, 73 и 74, 75, 76 для диспергирования рабочей жидкости, причем крайние распылители 71, 73 и 74, 76 имеют ассиметричный угол распыла со струей обращенной внутрь, а центральные распылители 72 и 75 имеют симметричный факел распыла.

Длина ветрозащитных кожухов 39 и 40 равна ширине В_сд обрабатываемой селекционной делянки. Колея колес В_к меньше ширины межделяночной дорожки В_д.

Блок 29 микродозирования действующего вещества пестицида установлен над баком 27 и включает не менее трех емкостей для пестицидов 77, 78 и 79 (гербицидов, инсектицидов, фунгицидов), соединенных с электромагнитными запорными нормально закрытыми клапанами 80, 81 и 82, к которым подсоединены микродозаторы 83, 84, и 85 с электрошаговым управлением, сообщающиеся с баком 27.

Блок 30 подачи, дозирования и распределения рабочей жидкости включает насос с электроприводом 86, электромагнитные запорные нормально закрытые клапаны 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, кран 95, переливной клапан 96, дозатор с электрошаговым приводом 97, пропорциональный клапан 98, регулирующий давление и расход рабочей жидкости, расходомер 99.

При небольших пределах изменения норм внесения рабочих жидкостей гербицидов, фунгицидов и инсектицидов заданные нормы обеспечиваются установкой рабочего давления пропорциональным клапаном 98, увеличение норм внесения в полтора - два раза обеспечивается соответствующим типоразмером распылителей 71, 72, 73 и 74, 75, 76 при выбранной скорости движения мотоблока-опрыскивателя и заданном перепаде давления пере распылителями 71, 72, 73 и 74, 75, 76.

Бортовой компьютер 21 имеет питание от аккумулятора 15, с одной стороны, компьютер 21 связан с GPS/ ГЛОНАСС-приемником 33, с другой стороны, кабельной линией с блоком 22, который, в свою очередь, соединен кабельными линиями связи 101 и 102 с блоками 29 и 30 соответственно.

Установка бортового компьютера 21 и блока 22 регулирования, приема и передачи сигналов между рукоятками 17 и 18 рулевой колонки 16 обеспечивает контроль за выполнением технологического процесса дифференцированной обработки возделываемых культур на селекционных делянках и в реальном масштабе времени и удобство считывания информации, что повышает производительность труда и эффективность работы заявляемого устройства.

Установка на верхнем брусе рамы 32 GPS/ ГЛОНАСС-приемника 33 в точке пересечения горизонтальных продольных осей симметрии мотоблока-опрыскивателя а-а и b-b вертикальной рамы 32 является эффективной в плане меньших препятствий для получения сигналов со спутников GPS/ ГЛОНАСС, обеспечивает повышение точности определения координат местоположения опрыскивателя на селекционных делянках и, как следствие, повышает качество обработки пестицидами селекционных участков.

GPS/ ГЛОНАСС-приемника 33 принимает сигналы от дифференциальной глобальной системы позиционирования (на фиг. не показана), вычисляет координаты местоположения мотоблока-опрыскивателя на каждой селекционной делянке, далее передает информацию в компьютер 21, программное обеспечение которого обрабатывает информацию с передачей алгоритма управления обработки селекционных делянок в блок 22 приема, регулирования и передачи сигналов.

Рабочая высота установки штанги с распылителями над обрабатываемой поверхностью у сельскохозяйственных опрыскивателей в зависимости от типа распылителя и обрабатываемой культуры составляет 0,25-1,0 м (см. Каталог 51 А - RU/www./Teejet.com - С. 140).

Выполнение ветрозащитных кожухов 39 и 40 телескопическими в виде верхних неподвижных секций 41, 42 и набора подвижных входящих один в другой снизу в верх, по крайней мере, трех секций 43, 44, 45 и 46, 47, 48 с плоскими торцевыми стенками 49, 50, 51 и 52, 53, 54, обеспечивает регулирование высоты h пропорционально высоте установки Н секций 37 и 38 штанги с распылителями 71, 72, 73 и 74, 75, 76 над обрабатываемыми растениями - это позволяет предотвратить влияние метеорологических факторов (скорости и направления ветра, конвективных потоков и температуры воздуха и др.) на диспергирование рабочей жидкости, ликвидировать снос пестицидов из зоны обработки, минимизировать их испарение и потери, повысить монодисперсность распыла, равномерность распределения рабочей жидкости и, следовательно, уменьшить загрязнение окружающей среды пестицидами до предельно допустимых концентраций.

Выполнение верхних секций 41, 42 каждого из кожухов 39 и 40 в виде половины эллиптического цилиндра 55 с осью симметрии 56, параллельной продольным осям 59 и 60 крайних секций 37 и 38 штанги, и с большей осью 61 эллипса 62, служащего направляющей цилиндра 55, перпендикулярной продольной оси каждой из крайних 37 и 38 секций штанги, минимизирует вихреобразование и обратные токи жидкости в начальной зоне ее истечения из распылителя и, как следствие, уменьшает диссипацию энергии потока жидкости, необходимой для диспергирования рабочей жидкости, позволяет получать монодисперсный распыл, что повышает эффективность обработки растений на селекционных участках.

Геометрические характеристики плоскофакельных распылителей характеризуются углом распыла α, углом расхождения β факела распыла, шириной b факела распыла и шириной распыления δ (см. Каталог 51 А Teejet.com - RU/www./teejet.com; Справочник. Форсуночная техника. Spraying Systems со. Ltd; Плоскоструйные форсунки фирмы Lechler - promforsunki.ru.)

Угол 53 раскрытия γ ветрозащитных кожухов трапецеидальной формы в плоскости, перпендикулярной их продольной оси 56, выбран больше угла 54 расхождения β факела распыла, определяющего наибольшую поперечную ширину распыления δ факела распыла в плоскости, перпендикулярной оси симметрии факела распыла, таким образом, чтобы в пределах изменения рабочего давления крайние струи факела распыла не касались внутренних поверхностей ветрозащитного кожуха.

Селекционный мотоблок-опрыскиватель работает следующим образом.

Перед началом работы производится оценка распространения сорной растительности, возбудителей болезней и вредителей опытных культур на селекционных делянках с фиксацией координат каждого участка посредством GPS/ГЛОНАСС приемника. С учетом экономического порога вредоносности составляется карта-задание на выполнение технологического процесса. Карта-задание вводится в электронном виде в бортовой компьютер 21 мотоблока-опрыскивателя.

В соответствии с картой-заданием бортовой компьютер 21 рассчитывает необходимую площадь обработки селекционной делянки, расход препарата на площадь делянки и объем воды для приготовления рабочего раствора, исходя из заданной нормы внесения, с учетом рабочей скорости движения мотоблока-опрыскивателя и перепада рабочего давления перед распылителями 71, 72, 73 и 74, 75, 76 определяет типоразмер распылителей с необходимой производительностью по расходу, высоту Н установки секций 37 и 38 штанг с распылителями 71, 72, 73 и 74, 75, 76 и высоту h установки защитных кожухов 39 и 40 над обрабатываемыми культурами.

В соответствии с картой-заданием и по данным координат, получаемых от GPS/ ГЛОНАСС приемника 33, мотоблок-опрыскиватель устанавливается на исходную точку начала работы. Двигатель 4 заводится с помощью стартера 5, включается в работу генератор 13 для дозарядки аккумуляторной батареи 15 и поддержания работы электрооборудования.

Приготовление рабочей жидкости производится в следующей последовательности. В емкости 77, 78, 79 блока 29 заливаются в соответствии с картой-заданием необходимые различные виды пестицидов (гербицид, инсектицид или фунгицид), например, гербицид. По сигналу от блока 22 открываются клапаны 88 и 89, включатся в работу насос 86 и дозатор 97, вода из бака 27 подается насосом 86 в дозатор 97, посредством которого осуществляется автоматическое отмеривание заданного объема воды в бак 27. По сигналу от блока 22 один из клапанов 80, 81 или 82 открывается (в зависимости от того, какой пестицид нужно залить в бак 27) и посредством соответствующего микродозатора 83, 84 или 85 заданный микрообъем пестицида отмеривается в бак 27. Клапаны 88 и 89 закрываются, клапаны 87 и 90 открываются, рабочая жидкость через переливной клапан 96 поступает в бак 27, перемешивая воду с пестицидом с циркуляцией по замкнутому направлению. После приготовления рабочей жидкости клапан 90 закрывается, клапан 91 открывается. Рукояткой 9 устанавливается заданная передача, ручкой 20 управления дроссельной заслонкой устанавливаются заданные обороты двигателя 4, ручка 19 управления сцеплением переводится в положение «включено» и опрыскиватель начинает движение. В тот же момент бортовой компьютер 21 по линии 100 передает сигнал в блок 22 о начале работы, от которого управляющий сигнал поступает в блок 30, клапаны 93 и 94 открываются, рабочая жидкость от насоса 86 поступает в клапан 98, который устанавливает и поддерживает выходное значение перепада рабочего давления на заданном уровне или меняет его по заданной программе по сигналу от компьютера 21. От клапана 98 поток рабочей жидкости поступает в расходомер 99, который определяет текущее значение расхода и передает его по линии связи 102 в компьютер 21. От расходомера 99 рабочая жидкость поступает в клапаны 93 и 94 и далее в распылители 71, 72, 73 и 74, 75, 76, посредством которых диспергируется на обрабатываемые растения селекционных участков.

При достижении конца селекционных участков, что фиксируется GPS/ГЛОНАСС приемника 33 с передачей сигнала на бортовой компьютер 21, бортовой компьютер 21 передает управляющий сигнал в блок 22, от которого управляющее воздействие передается по линии связи 102 в блок 30. Насос 86 выключается, клапаны 87, 93 и 94 закрываются, подача рабочей жидкости на распылители 71, 72, 73 и 74, 75, 76 прекращается. Ручкой 19 сцепление переводится в положение «выключено», рукоятка 9 переводится в нейтральное положение, ручкой 20 обороты сбрасываются до холостых и мотоблок - опрыскиватель останавливается.

Для промывки бака 27 клапаны 88, 90 открываются, насос 86 включается в работу и подает воду в бак 27, где она распыляется, промывая бак 27. Насос 86 выключается, клапаны 88, 90 закрываются. Клапан 92 открывается и промывочная вода стекает в бак 28.

В соответствии с картой-заданием и по данным координат, получаемых от GPS/ГЛОНАСС приемником 33, мотоблок-опрыскиватель устанавливается на исходную точку, обработки следующей селекционной делянки, предусматривающей картой-заданием, например, внесение фунгицида. Последовательность выполнения технологических операций при работе мотоблока-опрыскивателя осуществляется аналогично, как и при внесении гербицидов.

Применение заявленного мотоблока-опрыскивателя по сравнению с известными устройствами обеспечит дифференцированную обработку возделываемых культур на селекционных делянках разными пестицидами, повышение производительности труда в 3-4 раза, снизит до 50% расход пестицидов, полностью исключит потери пестицидов и обеспечит качество внесения пестицидов в пределах нормативных требований и защиту окружающей среды от вредного воздействия пестицидов.