Совершенствование качественных и технико-эксплуатационных показателей полива дождевателем консольным фронтальным
Общеизвестно, что агропромышленный
комплекс РФ в 1990 г. был на уровне передовых государств, занимая
ведущее место в объемах производства сельскохозяйственной продукции, в
том числе благодаря широкому использованию орошения в технологиях
выращивания сельскохозяйственных культур. Наиболее перспективным
способом механизированного полива является дождевание. К достоинствам
дождевания следует отнести: близость к природному выпадению осадков,
равномерность полива, увлажнение не только почвы, но и приземного слоя
воздуха, улучшение микроклимата и создание более благоприятных
физиологических условий жизни растений.
В настоящее время 70
поливных площадей Ростовской области оборудованы поливной сетью под
дождевальную машину ДДА-100МА, используемую для полива всех основных
сельскохозяйственных культур, возделываемых в регионе. Однако данная
дождевальная машина имеет ряд недостатков, основными из которых являются
высокая металлоемкость и низкая ремонтопригодность двухконсольной
фермы, недостаточная оптимизация схем расстановки дождевальных насадок и
неудовлетворительная надежность их работы, что приводит к снижению
показателей качества выполнения технологического процесса и
технико-эксплуатационных показателей дождевальной машины.
Таким
образом, проблема снижения металлоемкости дождевальной техники и
повышения эффективности полива является актуальной, и в настоящее время
требует дополнительных исследований, теоретических и конструктивных
проработок.
Целью работы является повышение эффективности полива
дождевателем консольным фронтальным за счет совершенствования
качественных и технико-эксплуатационных показателей. Для выполнения
поставленной цели необходимо решить следующие задачи: определить
требования к технике и технологиям орошения, выявить недостатки ДДА-ЮОМА
и разработать направления совершенствования дождевальных машин этого
типа; теоретически обосновать: оптимальные диаметры водопроводящего
трубопровода с переменным сечением крыла ДКФ-Ш; выбор, расстановку и
диаметры дождевальных насадок; скорость движения и эрозионно-безопасную
длину бьефа при работе дождевальной машины ДКФ-Ш; исследовать показатели
качества выполнения технологического процесса дождевальной машины
ДКФ-Ш; определить технико-эксплуатационные показатели дождевальной
машины ДКФ-Ш; экономически оценить эффективность применения дождевателя
консольного фронтального ДКФ-Ш.
Объектом исследований является
технологический процесс полива дождевателем консольным фронтальным.
Методика проведения исследований. Предусматривает разработку
теоретических предпосылок, их экспериментальную проверку в лабораторных и
полевых условиях с последующей экономической оценкой. Теоретические
исследования проводились на основе известных законов и методов
математического анализа.
Экспериментальные исследования
проводились в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и частными
методиками. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами
математической статистики с применением ЭВМ. Научная новизна. Уточнена
методика, позволяющая установить оптимальные диаметры трубопровода с
уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и
транзитном расходе, по которой были определены диаметры секций
водопроводящего трубопровода крыла ДКФ-Ш. Определены параметры,
характеризующие качество дождя, и расходно-напорные характеристики
дефлекторной насадки секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ».
Предложена схема расстановки насадок по крылу ДКФ-Ш и определены
необходимые диаметры сопел насадки. Научно обоснованы рабочие скорости
движения машины и зависимости для определения эрозионно-безопасной длины
бьефа.
Научные положения:
- теоретическое обоснование
конструктивных и технологических параметров ДКФ-Ш, от которых зависят
качественные и технико-эксплуатационные показатели полива;
- рабочие скорости движения машины и зависимости для определения эрозионно-безопасной длины бьефа;
- качественные и технико-эксплуатационные показатели полива ДКФШ.
Полученные результаты положены в основу проектирования дождевальной машины ДКФ-Ш. В 2006 году в хозяйстве ЗАО «Нива» Веселовского района Ростовской области была внедрена дождевальная машина ДКФ-Ш. Годовой приведенный экономический эффект составил 176,17 тыс. руб.
Основные результаты докладывались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях, проводимых в ФГНУ «РосПИИПМ» (Новочеркасск, 2003-2007 гг.) и на расширенном заседании отдела гидротехнических сооружений и гидравлики ФГНУ «РосНИИПМ» (2007 г.).
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Преимущества
и недостатки доиедевання Об основных преимуществах дождевания сказал
академик В.Р. Вильяме: «Идея дождевания покоится на двух принципиально
правильных агротехнических предпосылках борьбе с причинами недостатка
воды в почве и искусственным приведением недостающего количества ее в
случае невозможности обеспечить почве этот запас из природных
источников, и борьбе с причинами наступления атмосферной засухи. Главное
отличие дождевания заключается в одновременном включении второго
принципа в повышении в критические моменты развития растений
относительной влажности воздуха»
Еще более ясно и подробно эта мысль высказана академиком А.Н. Костяковым: «Кроме средства увлажнения и регулирования водного режима почвы, дождевание должно будет стать и могущественным средством увлажнения и регулирования водного режима атмосферы, именно тех ее слоев, где распространены испаряющие органы растений, и тем самым стать новым средством унравления урожаем в нашем социалистическом сельском хозяйстве».
Во многих отечественных и
зарубежных литературных источниках приводятся разнообразные показатели и
характеристики искусственного дождевания, показывающие его преимущества
по сравнению с поверхностными способами полива и подпочвенным
орошением. Отсутствие же какой-либо классификации этих данных затрудняет
их учет и анализ. Нам кажется, что более целесообразным будет, хотя бы в
первом приближении, все эти преимущества.
Заключение:
- Проведенные исследования показали, что дождевальная машина ДДА-100МА не соответствует современным требованиям к технике и технологиям орошения. Для проведения эффективного полива необходимо совершенствовать качественные и технико-эксплуатационные показатели технологического процесса.
- В результате уточнения методики, предназначенной для установления оптимальных диаметров трубопровода с уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе, были определены диаметры секций водопроводящего трубопровода крыла ДКФ-Ш, которые составили: 133, 133, 127, 127, 121, 121, 114, 114, 108, 104, 95 мм со ответственно 1, 2, 3 и т.д. секции. Для установки на ДКФ-Ш выбрана дефлекторная насадка секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ». Расстановка насадок по крылу машины была произведена через одинаковые расстояния с равным расходом, что достигается применением насадок с раз личными диаметрами сопла. Диаметры сопел насадок составили: 1-6 секции крыла ДКФ-Ш — 13 мм; 7-11 секции — 13,5 мм; концевая насадка — 19 мм. В результате теоретического обоснования установлено, что эрозионно безопасная скорость движения ДКФ-Ш при поливе составляет: вперед 0,7 км/ч с расчетным слоем осадков за проход 4,3 мм, назад — 0,6 км/ч и 5,0 мм. Выведена зависимость для расчета эрозионно-безопасной длины бьефа от водопроницаемости почв для ДКФ-1П. Расчетная эрозионно-безопасная дли на бьефа для условий проведения исследований составила 73 метра.
- Полевыми исследованиями установлено, что величина эрозионно безопасной длины бьефа зависит от поливной нормы. На основании анализа полевых исследований получена зависимость эрозионно-безопасной длины бьефа при поливе ДКФ-Ш от поливной нормы. Анализ полученных показателей качества выполнения технологического процесса показал следующее: расход воды по дождемерам дождевальной машиной ДКФ-Ш больше, чем ДДА-ЮОМА на 8,6 %, что достигнуто подбором оптимальных диаметров секций консоли ДКФ-Ш; за счет использования дефлекторной насадки секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ» средний диаметр капель на 32,6 % меньше у ДКФ-Ш; за счет более рациональной расстановки подбора диаметров дождевальных насадок по длине поливного крыла коэффициент эффективного полива на 16,2 % выше у ДКФ-Ш; ширина захвата разработанной машины составляет 125 м, что свидетельствует о применимости ДКФ-Ш на поливной сети под ДДА-ЮОМА,
- Анализ производственных исследований технико-эксплуатационных показателей позволяет сделать следующие выводы: производительность за час основного времени больше у ДКФ-Ш, чем у ДДА-ЮОМА, что достигается большим расходом; коэффициент надежности технологического процесса больше у ДКФ-Ш вследствие меньшего количества отказов и меньшего времени на их устранение; за счет меньшего количества отказов и уменьшения времени на подготовку дождевальной машины к работе и переездам, коэффициенты использования сменного времени и эксплуатационного времени выше у разработанной дождевальной машины.
- Годовой приведенный
экономический эффект от эксплуатации ДКФ-Ш составил 176,17 тыс. руб. при
годовой экономии труда при эксплуа тации 256,32 чел.-час.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
- Разработанная дождевальная машина ДКФ-Ш рекомендуется к внедрению эксплуатационным организациям с целью повышения эффективности полива.
- Для уменьшения негативного воздействия дождя на почву и недопущения образования поверхностного стока рекомендуется эксплуатационным организациям производить полив дождевальной машиной ДКФ-Ш при движении вперед на первой ступени коробки передач на втором диапазоне ходоуменьшителя, а при движении назад — задний ход коробки передач на втором диапазоне ходоуменьшителя, на которых скорость движения машины составит соответственно 0,7 и 0,6 км/ч., на длине бьефа, которая должна быть больше или равна эрозионно-безопасной длине бьефа, определяемой по полученным зависимостям.
- Определенные технико-экономические показатели ДКФ-Ш рекомендуются эксплуатационным организациям для составления технологических карт полива.
- Уточненная методика для
определения оптимальных диаметров стального трубопровода с переменным
сечением рекомендуется конструк торским бюро для проектирования
дождевальной техники.