Дождевальные машины с перемещением по кругу

Классификация дождевальных устройств

Дождевальные машины, установки, оборудование и системы по технологии производства полива можно разделить на следующие основные типы:

- дождевальные машины и установки, работающие позиционно, с питанием от гидрантов закрытых оросителей или с забором из открытых оросителей (с механическим или ручным перемещением между позициями);

- дождевальное оборудование, работающее с позиционным расположением намоточного устройства и с дождевальными аппаратами, поливающими в движении с подводом воды по гибкому шлангу;

- дождевальные машины, работающие в движении (с перемещением по кругу, с перемещением фронтально);

- сезонно-стационарные автоматизированные системы (КСИД, ДАУ);

- стационарные системы и устройства.

По технологиям дождевания (выдача оросительной нормы) всю эту технику разделяют на:

- работающую с прерывистой (цикличной) выдачей оросительной нормы;

- работающую с непрерывным в течение вегетации снабжением растений влагой в соответствии с изменением их водопотребления (синхронно-импульсное дождевание).

В зависимости от характеристик дождевальных насадок и аппаратов, которыми оборудуются дождевальные устройства, поливную технику разделяют на короткоструйную, среднеструйную и дальнеструйную (рисунок 1).

Наряду с перечисленными, в практике находят применение импульсные аппараты (дождевальные пушки). Они состоят из воздушного резервуара пневмогидроаккумулятора, дальнеструйного дождевального аппарата, поворотного и регулирующего устройств. Вода в аппарат подается малым расходом под большим напором. Там она накапливается, напор в резервуаре повышается, при достижении открывается сопло и происходит «выстрел», вода из резервуара выбрасывается через сопло в течение короткого времени под напором, изменяющимся от до . Такие аппараты позволяют уменьшить диаметр подводящих трубопроводов. При каждом «выстреле» насадка поворачивается вокруг оси вращения на 3-5⁰. Импульсные аппараты позволяют при небольшой средней интенсивности дождя поливать участки ежедневно, создавая благоприятные условия для развития растений.

Лекция 9

9 Орошение короткоструйными дождевальными
устройствами

В настоящее время серийно выпускаются следующие короткоструйные дождевальные машины: ДДА-100 МА и ЭДМФ «Кубань». Предназначены они для полива зерновых, овощных и технических культур, а также ягодников, лугов и пастбищ во всех зонах орошаемого земледелия, где почвенно-климатические условия позволяют проводить полив с повышенной производительностью дождя в движении сельскохозяйственных культур, размещаемых на относительно ровных участках, допускающих устройство открытой водопроводящей сети и не имеющих препятствий для прохождения ферм.

Двухконсольный дождевальный агрегат ДДА-100 МА навешивается на трактор ДТ-75М, являющийся самоходной опорой и источником энергии для насоса, гидравлической и электрической систем. Всасывающая линия позволяет забирать воду из временного оросителя, в котором глубина воды должна быть не менее 35 см. Машина оснащается водомерным устройством и гидроподкормщиком для внесения растворимых минеральных удобрений с поливной водой (емкость бункера 120 л, масса 123,4 кг).

Расход воды, л/c 130

Ширина захвата, м 120

Скорость передвижения, рабочая, км/ч 1,03

транспортная, км/ч 4,55

Слой дождя за 1 проход:

вперед, мм 3,8

назад, мм 6,8

Допустимые уклоны до 0,004

Площадь поливного модуля в зависимости от сезонной нагрузки дождевальной машины принимается равной или кратной площади поля, а конфигурация - соответствующей параметрам дождевальной машины.

Для машины ДДА-100 МА размер стороны поливного модуля вдоль оросительного трубопровода принимается кратным захвату машины (120 м), но не менее 500 м, а размер другой стороны модуля, соответствующим длине оросителя 500-1000 м (рисунок 1). Оросители нарезаются с уклонами 0,0002-0,002 с учетом допускаемой скорости на размыв. Первый и последний оросители располагаются на расстоянии 60 м от границы поля, а остальные - через 120 м. С левой стороны в направлении движения вдоль оросителя предусматривается дорога для прохода агрегата. Оросители нарезаются каналокопателем КОР-500 или Д-716 с шириной по дну 0,5-0,6 м, откосами m=1:1, глубиной выемки 0,5 м, строительной глубиной 0,9-1,0 м. Оптимальной технологической схемой является полив с головы оросителя.

Электрифицированные многоопорные самоходные дождевальные машины ЭДМФ «Кубань-М» и “Кубань-Л” представляют собой фронтально движущийся трубопровод, состоящий из двух крыльев, опирающихся на самоходные тележки, насосно-силового оборудования, подвешенного в центре машины. Фронтальное движение машины вдоль канала в заданном направлении с определенной скоростью обеспечивается системами синхронизации и стабилизации. Одновременно с поливной водой предусмотрена возможность внесения удобрений, пестицидов, химических мелиорантов.

Техническая характеристика дождевальных машин “Кубань”

Параметры машины “Кубань-М” “Кубань-Л”

Расход воды, л/c 185+5 200

Слой дождя за проход, мм/мин 6,0-60 8,0-79,0

Допустимые уклоны: вдоль канала 0,0001 0,0001-0,003

вдоль машины ±0,015-0,02

Число опорных ходовых тележек 16 18

Ширина захвата дождем, м 797+5 800

Для дождевальной машины «Кубань» одна сторона поля (поливного модуля) прямоугольной формы принимается равной ширине захвата - 800 м, другая сторона в направлении движения машины определяется как частное от деления площади поля нетто на ширину захвата машины. Уклон поверхности вдоль водопроводящего трубопровода машины должен быть не более 0,003. При проектировании канала-оросителя применяются монолитные бетонные или асфальтополимербетонные облицовки. Поперечные сечения канала-оросителя рекомендуется принимать по дну - 0,4, 0,6, 0,8 м, заложение откосов 1:1, 1:1,5.

При подборе параметров канала-оросителя учитывается, что минимально допустимая глубина в канале 0,7-0,75 м. Схема поливного модуля показана на рисунке 2.

Для дождевальных устройств, поливающих в движении (ДДА-100-МА, МДЭФ), определяют следующие показатели. При стационарном поливе, когда агрегат не двигается, действительную интенсивность , мм/мин, определяют по формуле:

, (1)

где - расход дождевальной машины, л/c;

- ширина площади захвата машины дождем, м;

- длина площади захвата машины дождем, м.

Среднюю интенсивность дождя , мм/мин, определяют, относя выливаемый за 1 мин. объем воды на всю площадь бьефа, и приравнивая ее к скорости впитывания:

, (2)

где - скорость впитывания воды в почву, мм/мин;

- длина бьефа (участок оросителя), м.

Слой дождя, выливаемый за один проход , мм:

(3)

где - средняя скорость движения машины (с учетом кратковременных остановок), мм/мин.

Для выдачи заданной поливной нормы для дождевальных агрегатов (ДДА-100МА) устанавливают число проходов вдоль оросителя или его участка (бьефа):

. (4)

Полученное значение округляют до целого нечетного , после чего пересчитывают поливную норму , мм или м³/га:

(5)

Число проходов агрегата вдоль бьефа должно быть нечетным для исключения холостых проходов.

Время работы агрегата на одном бьефе , мин:

(6)

где - время одного прохода агрегата вдоль бьефа, мин;

- коэффициент полезного использования времени, =1.

Время одного прохода , мин:

(7)

где - длина бъефа, м;

- средняя скорость движения агрегата вдоль бьефа, м/мин.

Длина бьефа , м, может быть вычислена по формуле:

(8)

где - полная строительная глубина оросителя, м (обычно = 0,9-1,1 м);

- минимально допустимая глубина воды в оросителе по условиям нормальной работы всасывающего клапана агрегата (для плавающего клапана =0,3 м).

Если по гидравлическому расчету глубина воды в оросителе < 0,3 м, то =0,3 м, при >0,3 м, =;

- минимально допустимое превышение дамб оросителя над уровнем воды в нем, м,

- уклон дна оросителя, обычно 0,001-0,002.

Как правило длина бьефа составляет 100-400 м.

Электрифицированная низконапорная дождевальная машина МДЭ «Кубань-ЛК-1» проводит полив в движении по кругу и предназначена для орошения сельскохозяйственных культур, в том числе высокостебельных, на участках со спокойным рельефом. Питание водой осуществляется от гидрантов закрытой оросительной сети из асбестоцементных труб. Конструктивная схема машины и технология её работы аналогичны машине «Фрегат» и будут рассмотрены в следующей лекции, элементы конструкции имеют высокую степень унификации с машиной МДФ «Кубань-Л». Самоходные опоры имеют тележки на пневматических колесах с приводом от центрально-расположенного гидродвигателя. На водопроводящем поясе размещены дождевальные аппараты II серии «Фрегат» (на двух первых пролетах, на последнем пролете и на консоли - всего 37 аппаратов), а также 125 короткоструйных секторных насадок.

Электроэнергия машине подается от трансформаторной подстанции через коллекторное кольцо, установленное на поворотном колене присоединения машины к неподвижной опоре. Машина снабжена системой синхронизации движения опор и системой управления электродвигателями опорных тележек. Щит управления расположен на центральной неподвижной опоре. Пуск и остановку дождевальной машины можно производить как со щита управления, так и дистанционно. Поливную норму можно регулировать в пределах от 90 до 800 м³/га за счёт частоты вращения машины со щита управления.

Эффективность применения дождевальной машины в различных природных зонах зависит от правильного выбора рабочего расхода воды, который определяют как функцию конструктивной длины машины, площади захвата с позиции, расчётной потребности в орошении, затрат воды на испарение при дождевании и коэффициента использования суточного времени в пиковый период водопотребления орошаемых культур.

Техническая характеристика МДЭ «Кубань-ЛК-1»

Орошаемая площадь, га 73,3

Радиус полива, м 483±5

Расход воды, л/с 70

Рабочий напор на гидранте, МПа 0,35-0,40

Максимальный уклон 0,01-0,07

Число тележек, шт. 10

Лекция 10

10 ОРОШЕНИЕ среднеструйныМИ дождевальнЫМИ
устройствАМИ

Многоопорная автоматизированная машина «Фрегат» предназначена для полива зерновых, овощных и технических культур, многолетних трав, лугов и пастбищ.

Полив осуществляется при движении машины по кругу. Вода подается от гидрантов закрытой оросительной сети или скважин. Для подачи воды к гидранту используют стационарные или передвижные насосные станции.

Дождевальная машина представляет собой трубопровод, движущийся при поливе по кругу, на котором расположены среднеструйные дождевальные аппараты кругового действия.

«Фрегат» ДМУ изготавливается в двух исполнениях: марки ДМУ-А с гибкими вставками для работы на полях с разностью отметок до и после тележки от 0,08 до 0,22 м и ДМУ-Б -для более ровного рельефа (до 0,05 м).

Внешняя оросительная система должна обеспечивать водозабор, очистку воды и ее подачу к машине с требуемыми параметрами, а также автоматическое отключение подачи воды в машину при ее остановке.

Сохранение прямолинейности трубопровода, остановка машины в заранее заданном оператором месте, а также остановка при аварийной ситуации осуществляются автоматически, имеется система механической и электрической защиты машины от поломок. Поливная норма составляет 240-1200 м³/га и регулируется путем изменения скорости движения последней тележки. Машину «Фрегат» можно использовать на орошаемом севообороте на одной или нескольких позициях.

Для передвижения с позиции на позицию используется трактор класса 3-5 Т, скорость при передвижении машины не более 5 км/ч.

Для дождевальной машины «Фрегат» размеры сторон поля принимаются кратными двойной длине дождевального крыла (рисунок1).

Форма поливного участка - квадрат, прямоугольник, редко - шестиугольник. Если форма поливного участка - квадрат, то сторона поливного участка:

(1)

где - сторона поливного участка, м;

- длина машины, м;

- площадь поливного участка (нетто), м².

Зная длину стороны поливного модуля, подбирают подходящую модификацию «Фрегата» по длине машины .

В зависимости от величины и формы орошаемого модуля можно использовать модификации с числом опор от 20 до 7 и с расходом от 90 до 20 л/с. Базовая модель ДМУ-Б 463-90 имеет 16 опор, расход машины 90 л/с, длина крыла 463,2 м, давление на входе в машину 0,63 МПа, средняя интенсивность дождя =0,29 мм/мин, максимальная площадь полива 74,9 га.

Для обеспечения равномерного полива площади машина оборудована четырьмя типоразмерами среднеструйных дождевальных аппаратов кругового действия и одним концевым аппаратом, который работает по сектору и обеспечивает полив части площади по углам участка.

При планировании применения ДМ «Фрегат» необходимо оптимизировать их рабочие расходы и напоры (по номограмме), что позволит резко снизить интенсивность дождя, исключить поверхностный сток, снизить энергоемкость полива и капитальные затраты на строительство оросительных систем.

«Фрегат» повышенной проходимости применяют на почвах с низкой несущей способностью (торфяники, солончаки и др.), оборудуют колесами с пневматическими шинами низкого давления, которые укомплектовываются осью со ступицей и приводным кольцом с зацепами.

Низконапорная машина «Фрегат» - энергосберегающая низконапорная модификация машины на металлических колесах и на колесах с пневматическими шинами используется на оросительных системах с сетью трубопроводов из асбестоцементных или тонкостенных металлических труб с антикоррозионным покрытием. Для машин на металлических колесах в механизме привода движения тележек применен гидроцилиндр увеличенного диаметра, а для машин на пневмоходу - уменьшенное плечо силового рычага по сравнению с ДМУ. Низконапорная машина разработана в 4-x типоразмерах =379, 409, 434 и 463 м с = 50, 57, 63 и 72 л/с.

Базовая модель: длина =463,2 м, число тележек - 16, расход =72 л/с, давление =0,41 МПа, средняя интенсивность дождя =0,53 мм/мин.

Модификация ДМУ-Асс предназначена для дождевания чистой водой и стоками животноводческих комплексов.

Для практических расчетов интенсивность дождя , мм/мин,машины «Фрегат» и «Кубань-ЛК» можно определять по формуле:

(2)

где - длина крыла машины, м;

- радиус действия концевого аппарата, =25 м.

Для дождевальных устройств типа «Фрегат» поливная норма должна быть вылита за один оборот:

(3)

где - время полного оборота (полива) при выдаче расчетной нормы,

час;

- время оборота (полива) при выдаче минимальной нормы, час;

- расчетная норма, мм или м³/га;

- минимальная норма, мм или м³/га.

Значения , берутся из технической характеристики дождевальной машины.