Устройство для капельного орошения

(51) 01 25/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ применение при поливе сельскохозяйственных культур капельным поливом. Задача изобретения - снижение стоимости устройства, повышение точности дозированной подачи воды к растениям, разработка конструкции устройства, позволяющей проведению очистки капельницы. Устройство для капельного орошения включает емкость с фильтрующим материалом, емкость выполнена в виде бутыля из синтетического материала, разделенного на верхнюю и нижнюю половины,при этом внутренняя боковая стенка верхней половины покрыта противоконтактным слоем, например,смолой, а нижняя половина на радиально расположенных вогнутых участках дна имеет каплеотводные трубки и соединена с верхней половиной разъемно.(72) Зубаиров Оракбай Зубаирович Таттибаев Айтбек Аширбаевич Аяпбергенов Алтай Аяпбергенович Жатканбаева Айнур Орынбасаровна(73) Республиканское государственное казенное предприятие Казахский научно-исследовательский институт водного хозяйства , Республиканское государственное казенное предприятие Казахский национальный Аграрный университет(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАПЕЛЬНОГО ОРОШЕНИЯ(57) Устройство для капельного орошения относится к сельскохозяйственной технике и может найти 15224 Изобретение относится к технике полива и может найти применение при капельном орошении сельскохозяйственных культур. Известна импульсная капельница (а. с. СССР 554844, кл. 01 25/02 // Е 02 В 13/02 // В 05 В 1/08,1977), содержащая гидропневмоаккумулятор (водопроницаемая трубка), распределительные гибкие трубки, напорную сеть. Для срабатывания импульсной капельницы необходимо специальное автоматическое устройство,которое циклически сбрасывает давление в напорной сети, что влечет энергозатраты для создания напора в сети. Все это усложняет и удорожает систему. Известна также поливная система малого орошения (предварительный патент РК 10256, кл. 01 25/15, АОЮ 25/02, 01 27/00, 1990), включающая пьезометрическую трубку, образующую сообщающийся сосуд с водоисточником. Недостатком этого устройства является сложность конструкции. Регулирование подачи воды к растениям осуществляется изменением проходного сечения дросселя нивелирно-дозаторной камеры. При этом возникает необходимость разработки регулятора расхода, изменяющим сечение отверстия дросселя возвратно-поступательным движением клапана, приведшего к усложнению конструкции устройства. Кроме того, из-за наличия взаимоперемещающихся деталей снижается надежность работы устройства. Известен лизиметр (а. с. СССР 1572462, кл. 01 25/02, 1990) для изучения баланса влаги при постоянном уровне грунтовых вод. Данное устройство содержит элемент, являющийся общим с предлагаемым устройством, т. е. монолит, облицованный водопроницаемой изоляцией для исключения контактной фильтрации. Но известный лизиметр не применим для капельного орошения, а метод предотвращения просачивания воды по периметру монолита, предлагаемый в аналоге, не применим для исключения контактной фильтрации в устройствах, предназначенных расположенные заглушнные трубки. Трубки скреплены в верхней части эластичной воронкой,сообщающей внутреннюю трубку с водовыпуском,а пространство между трубками заполнено пористым материалом, удельная влагоемкость которой выше влагоемкости почвы (прототип). Недостатком прототипа является удорожание стоимости материала и изготовления емкости фильтрующих из двух трубок - внутренней и внешней. Кроме того, устройством, описанном в прототипе, не обеспечивается рассредоточенная подача воды по площади корнеобитаемого слоя почвы. Для достижения равномерности увлажнения корневой системы плодовых насаждений или виноградников потребуется несколько внутрипочвенных оросителей, что также удорожает систему. Следующим недостатком является снижение точности дозируемой подачи воды к растениям. Это 2 обусловлено наличием контактной фильтрации на стыке фильтрующего материала со стенками концентрических трубок. При разработке устройства с применением известных методов расчета с целью согласования технологических параметров, его с параметрами полива, это приведет к несоответствию действительной характеристики устройства с параметрами полива. Конструкция устройства, описанного в прототипе, не позволяет проведению профилактической работы по очистке водопроходящих каналов от засорения. Задачей изобретения является снижение стоимости устройства, повышение точности дозированной подачи воды к растениям, разработка конструкции устройства, позволяющей проведению очистки капельницы. Это достигается тем, что в устройстве для капельного орошения, включающем емкость с фильтрующим материалом, согласно изобретению емкость выполнена в виде бутыля из синтетического материала, разделенного на верхнюю и нижнюю половину, при этом внутренняя боковая стенка верхней половины покрыта противоконтактным слоем, например, смолой, а нижняя половина на радиально. Выполнение емкости в виде бутыля из синтетического материала, с разделением его на верхнюю и нижнюю половины снижает затраты на материалы, снижая тем самым стоимость устройства. Снабжением радиально расположенных вогнутых участков дна нижней половины каплеотводными трубками обеспечивается рассредоточение подачи воды по площади корнеобитаемого слоя почвы одним устройством. Это также снижает стоимость системы. Разделение боковой стенки верхней половины бутыля от фильтрующего материала противоконтактным слоем исключает контактную фильтрацию,обеспечивает равномерность скорости фильтрации воды по всему рабочему сечению капельницы. Это также способствует исключению ошибок при согласовании параметров капельницы с технологическими параметрами полива в стадии проектной разработки, повышая тем самым точность дозированной подачи воды к растениям. Выполненное соединение нижней половины бутыля с верхней разъемным, образовав пространство над дном посредством сита, обеспечивает возможность проведения профилактики по очистке капельницы. На чертеже приведен общий вид устройства в разрезе. Устройство для капельного орошения состоит из емкости, выполненной в виде бутыля из синтетического материала, разделенного на верхнюю 1 и нижнюю 2 половины фильтрующего материала 3, противоконтактно-фильтрационного слоя 4 и из сита 5. Верхняя половина 1 бутыля имеет крышку 6 с тройником 7, один вход которого сообщается посредством шланга 8 с поливным трубопроводом 9, а другой - с пьезометром 10, а нижняя половина 2 на 15224 радиально расположенных вогнутых участках дна имеет каплеотводные трубки 11, концы которых опущены в почву прикорневой системы растений и надета на верхнюю половину 1 разъемно. Устройство с помощью шнура 12 навешивается на колышек 13. Монтаж устройств в систему производят следующим образом. Запуская воду из водоисточника, заполняют поливные трубопроводы 9 системы микроорошения водой, устанавливают статический напор Н. Монтаж устройств к системе начинают с того участка тупикового поливного трубопровода 9 системы, где отбор воды с него производится на наибольшей геодезической отметке рельефа поля. Для чего колышек 13 закрепляют на эту точку, а устройство навешивается на колышек произвольно. Открывая пробку поливного трубопровода 9, производят соединение к нему шланги 8. После чего, присоединив переносной пьезометр 10 к тройнику 7, производят замер высоты столба водынад слоем фильтрующего материала 3. Значениеизвестно заранее и определяют его согласно технологии полива и параметров устройств для каждого конкретного растения на конкретном поле. При расхождении показаний пьезометра 10 от значенияпутем вертикального перемещения устройства вверх либо вниз, а также регулированием горизонта статического напора воды Н в системе достигают совпадения уровня столба водыс горизонтом статического напора Н в системе. При этом значение Н в этой точке будет иметь наименьшую величину по сравнению с напором в остальных точках водоотбора. Монтаж остальных устройств в систему проводят без изменения статического горизонта напора воды в системе, регулируя лишь положение устройства в вертикальной плоскости до достижения в пьезометре 10 столбу воды . По окончании монтажа всех устройств в систему и включением их в работу возможно общее понижение горизонта воды и уменьшение высоты столба водыв устройствах из-за потери напора в системе. При наличии такого отклонения поднятием командного уровня водоисточника достигается значениево всех устройствах и эта отметка горизонта воды зафиксируется уровненной рейкой водоисточника,где она поддерживается постоянным, имеющимся автоматическим устройством. Работа устройства происходит следующим образом. После запуска системы в работу вода, поступая через тройник 7 в верхнюю половину 1 бутыля под напоромчерез поры фильтрующего материала(например, песок), будет просачиваться вниз весьма медленно. Иначе говоря, с очень малыми числами Ренольдса (ламинарная фильтрация). При этом благодаря противоконтактно-фильтрационному слою 4,исключающему контактную фильтрацию, по всему сечению фильтрующего материала, скорость фильтрации будет идентичной. После просачивания воды через толщи фильтрующего материала 3 фильтра ция примет характер установившегося движения. При этом на каждый радиально расположенный вогнутый участок дна нижней половины 2 бутыля будет поступать через сито 5 одинаковое количество воды каплями, которые через каплеотводные трубки 11 подаются в почву прикорневой системы растений. При наступлении следующей фазы развития растений, т. е. увеличении его водопотребности, поднимают уровень Н в системе до отметки, где толщина слоянад фильтрующим материалом достигнет значения, увеличивающего расход соответственно водопотребности растения в данной фазе развития. Для этого обслуживающий персонал производит регулирование уровня воды в водоисточнике системы путем повышения отметки горизонта воды в нем до расчетного уровня. При уменьшении водопотребности растений уровень воды в водоисточнике опускается вниз и фиксируется на нужной отметке. Перемещая таким образом, уровень воды в водоисточнике вверх и вниз, производится вегетационный полив сельскохозяйственных культур. Как известно, при создании всякого технического средства основную часть затраты занимает стоимость материала и работа изготовления этого устройства. При создании предлагаемого устройства для капельного орошения эти затраты могут значительно сократиться. Для изготовления устройства можно применять использованные капроновые бутылки (например,из-под напитков) емкостью 0,5, 2,0 л, в качестве противоконтактно-фильтрационного слоя - обыкновенную изоляционную смолу, а фильтрационным материалом может служить почвогрунт пеок, супеси, суглинки, глина и т. д. Изготовление устройства заключается в следующем. Подогретая, слегка расплавленная смола с помощью щетки наносится равномерно на внутреннюю стенку верхней половины бутыля с толщиной в 35 мм. После чего, не доводя ее до затвердения,располагают эту часть бутыля вертикально крышкой вниз, заполняют ее фильтрующим материалом,например, песком. При этом на границе контакта этих материалов в силу взаимного проникновения их друг в друга ликвидируются контактные пустоты, обеспечивая тем самым идентичную пористость по всему сечению фильтра. Затем вставляют сито. Путем вдавливания по окружности утепляют периферийной частью ее в слой смолы и сверху дополнительно вносят слой смолы. После отвердения смолы сито будет надежно удерживать фильтрующий материал. Открывая крышку бутыля, удаляют песок, содержащийся в горловинной части его. Снабжая крышку отверстием, вставляют тройник. В донную часть нижней половины, к ее отверстиям закрепляют штуцера с каплеотводными трубками. Затем нижняя часть бутыля надевается на верхнюю половину. Соединение получается достаточно плотным и устройство готово к применению. 3 15224 В стадии проектной разработки основу расчета составляет согласование параметров устройства с элементами техники капельного орошения. Параметрами устройства являются толщина слоя фильтрующего материала, площадь поперечного сечения всего фильтрующего слоя и высота столба воды над слоем фильтрующего материала. Элементами техники капельного орошения является расход устройства, норма и продолжительность полива. Согласование параметров производится использованием законов движения грунтовых вод для определения расходачерез фильтрующего материала устройства по формуле Дарси,где К - коэффициент фильтрации, зависящий от физических свойств грунта- гидравлический уклон, равный, ввиду малости скоростного напора при ламинарной фильтрации,пьезометрическому уклону- площадь поперечного сечения слоя фильтрующего материала. Коэффициент фильтрации определяется по формуле КС е 2/ ,где С - безразмерный коэффициент, который может зависеть только от характера укладки частиц грунта и их формы- коэффициент кинематический вязкости воды е - диаметр частицы фильтрующего материала- ускорение свободного падения тела. Гидравлический уклон 0,135 3 .1000 Расход устройства уст подбирают из условия,что за расчетное время его Т работы (Т 1020 часов) можно было выдать необходимый объем воды для покрытия максимального суточного водопотребления. За площадь поперечного сечения слоя фильтрующего материалапринимают сечение используемого капронового бутыля. Для согласования параметров устройства и полива проводят следующие преобразования где- высота столба воды над слоем фильтрующего материала- толщина слоя фильтрующего материала. Расход фильтрациипринимают за расход устройства уст, который устанавливается по данным технологии полива (нормаи продолжительность Т полива)уст По данным полученной формулы согласовываются параметры устройства с параметрами полива. Пример расчета устройства для плодовых культур. Согласно технологии полива при дефиците влаги 90 мм и наличии количества деревьев на 1 га 1000 шт. поливная норма составляет 135 м 3/га. При этом поливная норма одного дерева Диаметр принятого литрового капронового бутыля - Д 85 мм. При этом площадь поперечного сечения фильтрующего слоя (без учета толщины противоконтактно-фильтрационного слоя) Максимальная толщина фильтрующего слоя 5 принимается соответственно высоты цилиндрической части капронового бутыля 50,1 м. Коэффициент фильтрации определяется по формуле Фильтрующий материал - песок с диаметром частицы 010-3 м. Для песков средней пористости Р 0,4 значение С 1610-4 (по табл.). Кинематическая вязкость воды при температуре воды 20 С ,0110-6 м 3/с. 15224 доисточнике будет понижаться на -1, а при обратном случае при повышенном значении водопотребности растений уровень воды в водоисточнике будет повышаться на значение 11-.ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ При значении высоты столба воды над фильтрующим материалом 11,5 см будет обеспечиваться заданный по технологии расход воды 6,75 л/ч,обеспечивающий выдачу необходимого объема воды для покрытия максимального суточного водопотребления за 20 часов. При этом расход из каждой каплеотводной трубки составит 6,7551,35 л/ч. При пониженных значениях водопотребности растений в период вегетационного полива определяется соответствующее значение 1 и уровень воды в во Устройство для капельного орошения, включающее емкость с фильтрующим материалом, отличающееся тем, что емкость выполнена в виде бутыля из синтетического материала, разделенного на верхнюю и нижнюю половины, при этом внутренняя боковая стенка верхней половины покрыта противоконтактным слоем, например, смолой, а нижняя половина на радиально расположенных вогнутых участках дна имеет каплеотводные трубки и соединена с верхней половиной разъемно.