Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Розробка технічних засобів і принципових схем зрошення малоконтурних ділянок

Розробка технічних засобів і принципових схем зрошення малоконтурних ділянок

Дослідження агротехнічних показників та конструктивних параметрів мобільних дощувальних установок та їх робочих органів. Розробка технологічних схем використання пересувних комплексів зрошення. Оптимізація основних параметрів зрошувальної мережі.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 26.09.2015
Размер файла 184,3 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКА АКАДЕМІЯ АГРАРНИХ НАУК

ІНСТИТУТ ГІДРОТЕХНІКИ І МЕЛІОРАЦІЇ

УДК 631.674.5

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

РОЗРОБКА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ І ПРИНЦИПОВИХ СХЕМ ЗРОШЕННЯ МАЛОКОНТУРНИХ ДІЛЯНОК

06.01.02 - Сільськогосподарські меліорації (технічні науки)

БАБІЦЬКИЙ ВАСИЛЬ ВІКТОРОВИЧ

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті гідротехніки і меліорації Української академії аграрних наук (УААН).

Науковий керівник:

Гринь Юрій Іванович, доктор технічних наук, професор, Інститут гідротехніки і меліорації УААН, завідувач лабораторії засобів поливу.

Офіційні опоненти:

Михайлов Юрій Олексійович, доктор технічних наук, старший науковий співробітник, Інститут гідротехніки і меліорації УААН, головний науковий співробітник відділу зрошуваних меліорацій;

Конаков Борис Іванович, кандидат технічних наук, старший науковий співробітник, Національний університет біоресурсів і природокористування України, доцент кафедри біоенергоконверсій та біотехсервісу.

Захист відбудеться "23" квітня 2009 р. о 14-й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.362.01 в Інституті гідротехніки і меліорації УААН за адресою: 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 37.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту гідротехніки і меліорації УААН за адресою: 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 37.

Автореферат розіслано "18" березня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., с. н.с. Т.І. Топольнік.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Реформи в сільському господарстві змінили категорію землекористувачів і призвели до збільшення їхньої кількості та зменшення площі сільськогосподарських угідь, яку обслуговує землекористувач. В Україні понад 80 тис. землекористувачів, яким належить близько 2 млн. га зрошуваних земель, середня площа на одного землекористувача становить 26,9 га. Існуючі насосні станції на зрошувальних системах можуть забезпечити подачу води для зрошення сільськогосподарських культур на площу 1,5 млн. га. Але необхідна кількість дощувальних машин, яка б забезпечила зрошення 1,5 млн. га, в Україні відсутня. На поточний період потреба в дощувальних машинах різних типів становить 20 тис. одиниць, а в наявності в робочому стані - близько 4 тис. одиниць. В Україні відсутнє виробництво вітчизняної дощувальної техніки, а зарубіжні зразки мають значну вартість. За кордоном більшість засобів зрошення розроблено із застосуванням дизельних та дизель-електричних агрегатів, які мають значну вартість і вимагають витрат палива при експлуатації. Особливо складне становище з використанням зрошувальної техніки в фермерських і приватних господарствах, кількість яких становить понад 45 тис., а середня площа зрошення одного господарства - 5,3 га.

Експлуатація різних типів зрошувальної техніки на існуючих зрошувальних системах в Україні показує, що при вирощуванні сільськогосподарських культур важливе значення для ефективного її використання мають енерговитрати на зрошення та витрати на паливно-мастильні матеріали. Тому необхідно з урахуванням конкретних умов господарювання здійснювати вибір зрошувальної техніки, яка повинна мати широкий діапазон модифікацій для конкретних ділянок поля і сільськогосподарських культур.

Таким чином, важливим і актуальним є розроблення вітчизняних технічних засобів зрошення (мобільних дощувальних установок та їхніх робочих органів) та зрошувального обладнання для подачі і розподілення води для невеликих господарств, які вирощують переважно овочеві і плодоягідні культури і можуть використовувати воду, що подають існуючі зрошувальні системи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконано за державними науковими програмами Інституту гідротехніки і меліорації УААН "Виробництво продукції на меліорованих землях", завдання 01.03 "Розробити ресурсоощадливі, екологічно безпечні технології і технічні засоби поливу для комплексної реконструкції та модернізації зрошувальних систем" (№ державної реєстрації 0101U004615).

Мета і завдання дослідження. Метою досліджень є розробка мобільних дощувальних установок і технологічних схем використання їх на зрошувальних системах.

Основні завдання досліджень:

провести аналіз існуючих технологій та засобів зрошення;

дослідити експлуатаційні характеристики мобільних дощувальних установок та їхніх робочих органів;

оптимізувати основні параметри зрошувальної мережі та мобільних дощувальних установок;

визначити техніко-економічні показники мобільних дощувальних установок у виробничих умовах.

Об'єктом дослідження є процес подачі і розподілу води мобільними дощувальними установками.

Предметом дослідження є агротехнічні показники та конструктивні параметри мобільних дощувальних установок та їхніх робочих органів.

Методи дослідження. Розв'язання поставлених завдань здійснювали експериментальними методами у лабораторних і польових умовах з математичною обробкою одержаних результатів, порівнянням теоретичних та експериментальних результатів досліджень.

Дослідження в польових та дослідно-виробничих умовах здійснювалося відповідно до галузевих стандартів ВНД 33-4.3-01.98 Машини і установки дощувальні. Програми і методи випробувань і оцінок, ДСТУ ISO 7749-1: 2004 Апарати дощувальні кругової дії. Частина 1. Вимоги до проектування та експлуатування, ДСТУ ISO 7749-2: 2004 Апарати дощувальні кругової дії. Частина 2. Рівномірність зрошування та методи випробування, ДСТУ ISO 8224-1: 2004 Машини зрошувальні пересувні. Частина 1. Робочі характеристики та методи лабораторних і польових випробувань.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше науково обґрунтовано і розроблено принципові схеми комплексного використання пересувних комплектів зрошення на малоконтурних ділянках і на масивах зрошення з сучасними широкозахватними дощувальними машинами для збільшення коефіцієнта земельного використання;

- проведено обґрунтування оптимальних напірно-витратних параметрів мобільних енергоджерел для дощувальних установок на основі економії витрати пального;

- досліджено силові та швидкісні характеристики удосконалених конструкцій гідроприводів малогабаритних шлангобарабанних установок;

- досліджено витратні характеристики та інтенсивність дощу удосконалених конструкцій дощувальних насадок кругової дії, які пропонується застосовувати на шлангобарабанних дощувальних установках;

- визначено оптимальні конструктивні параметри і досліджено у виробничих умовах агротехнічні показники розроблених мобільних дощувальних установок для зрошення малоконтурних ділянок.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено нову мобільну дощувальну установку КОП-1 та шлангобарабанну установку ШБУ-1,5/36. Визначено параметри подачі води і розроблено принципові схеми використання їх на існуючих зрошувальних системах.

Результати досліджень агротехнічних і конструктивно-технологічних параметрів розроблених дощувальних установок використано в нормативно-методичному документі Держводгоспу України ВНД 33-3.3-08-2003, а також можуть бути використані проектними організаціями та сільськогосподарськими підприємствами, які займаються проектуванням і експлуатацією зрошувальних систем.

Особистий внесок здобувача. Наукові результати, викладені в дисертації, одержано автором особисто на основі проведеного аналізу й узагальнення досвіду роботи відомих технологій і конструкцій зрошувальних систем і дощувальної техніки. Експериментальна перевірка наукових положень у лабораторних і польових умовах здійснювалася разом із співробітниками відділу зрошувальних систем Інституту гідротехніки і меліорації УААН та Кам'янко-Дніпровської дослідної станції.

Апробація результатів досліджень. Основні результати та положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на щорічних засіданнях науково-технічної ради відділення "Поливна техніка" Інституту гідротехніки і меліорації УААН (2003-2008 рр.); науково-практичній конференції Держводгоспу України і Української академії аграрних наук "Водне господарство: завдання в період реформування економіки і перспективи розвитку", 4-5 грудня 2003 р., м. Київ; міжнародній науково-практичній конференції "Наукові засади сталого розвитку водного господарства та меліорації земель в Україні", 26-27 квітня 2005 р., м. Київ; науково-практичній конференції Держводгоспу України "Наукові засади сталого розвитку водного господарства і меліорації земель в сучасних умовах", 21-22 грудня 2005 р., м. Київ; Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих учених "Роль меліорації в забезпеченні сталого розвитку землеробства", 4-5 грудня 2007 р., м. Київ.

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 9 наукових праць, із них 6 статей у фахових виданнях, 1 тези та 2 патенти України на корисну модель № 7024 від 15.06.2005 р. і № 23001 від 25.04.2007 р.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Дисертацію викладено на 180 сторінках, вона містить 34 таблиці, 47 рисунків та 3 додатки. До списку використаних джерел входить 148 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наведено стислу характеристику дисертаційної роботи, обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і завдання досліджень, показано зв'язок роботи з науковими програмами і темами, зазначено наукову новизну та практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі "Аналіз існуючих технологій та засобів зрошення" на основі літературних джерел подано огляд і аналіз наукових досліджень, які присвячені обґрунтуванню ефективності й напрямам розвитку технологій та засобів зрошення у світі та в Україні. Наведено ефективність зрошувальних меліорацій в Україні при вирощуванні сільськогосподарських культур в умовах недостатньої вологозабезпеченості.

Дослідження, в яких розв'язували проблеми підвищення ефективності експлуатації зрошувальних систем з широкозахватною дощувальною технікою, провели: в Росії Носенко В.Ф., Рязанцев А.І., Савушкін С.С., Нікулін С.М., Ерхов М.С.; в Україні - Коваленко П.І., Гринь Ю.І., Гурін В.А., Шевченко О.В., Михайлов Ю.О., Ромащенко М.І., Науменко І.І., Конаков Б.І. Дослідження з розроблення мобільної дощувальної техніки майже не проводили, оскільки, вона не знайшла широкого застосування в практиці зрошуваного землеробства.

Реформи в сільському господарстві змінили категорію землекористувачів, призвели до збільшення кількості власників землі та зменшення площ зрошення, внаслідок чого значно підвищився попит на мобільні шлангобарабанні установки з сезонною площею зрошення 5-20 га. В Україні дощувальну техніку для таких площ зрошення не виробляють, а використовують в основному закордонну. Аналіз дощувальної техніки показав, що зарубіжні установки дорогі й малоефективні при використанні на діючих системах, тому перспективним і необхідним є налагодження вітчизняного виробництва мобільних дощувальних установок шлангобарабанного типу екологічно безпечних з невисокою енергоємністю поливу.

У другому розділі "Обґрунтування напрямів та методів досліджень" розроблено блок-схему напрямів та методів досліджень, обґрунтовано доцільність використання мобільних дощувальних установок для зрошення малоконтурних ділянок. Аналіз напрямів досліджень показав, що при розробці принципових схем і конструкцій мобільних дощувальних установок велика увага приділяється дослідженню їхніх робочих органів (рис. 1).

Дослідження показників і параметрів дощувальних насадок і апаратів здійснювали в лабораторних та польових умовах.

Дослідження в лабораторних умовах передбачали визначення витратних характеристик дощувальних насадок та визначення коефіцієнта витрат.

Дослідження дощувальних апаратів та насадок у польових умовах проводили на експериментальній шлангобарабанній установці на дослідному полі Кам'янко-Дніпровської дослідної станції та передбачали визначення таких показників: коефіцієнт рівномірності зрошення; середній діаметр крапель дощу; силова дія крапель дощу на ґрунт; середня питома потужність дощу; ерозійно-допустима достокова норма поливу; показник безнапірної водопроникності.

Дослідження силових та швидкісних характеристик розробленого гідроприводу (мембранного та поршневого) проводили в лабораторних та польових умовах.

Дослідження передбачали визначення таких показників: крутний момент на валу відбору потужності залежно від робочого тиску; швидкість обертання вала гідроприводу залежно від опору руху при різних значеннях робочого тиску; тривалість робочого та холостого ходу залежно від робочого тиску; кут обертання вала гідроприводу (переміщення трубопроводу) за один робочий хід; витрати води при роботі гідроприводу.

Для проведення лабораторних досліджень силових та швидкісних характеристик гідроприводу розроблено спеціальний випробувальний стенд.

Рис. 1. Блок-схема досліджень з розробки принципових схем і конструкцій технічних засобів зрошення малоконтурних ділянок

Для визначення енергоємності поливу проведено аналіз технічних та основних напірно-витратних характеристик закордонних і вітчизняних мобільних енергоджерел, які можна використовувати для подачі води до технічних засобів зрошення малоконтурних ділянок з мінімальними витратами палива. Проведено розрахунок для визначення умовного об'єму води, поданого мотопомпою при витраті 1 літра палива.

У третьому розділі "Дослідження експлуатаційних характеристик мобільних дощувальних установок та їхніх робочих органів" наведено гідравлічні та кінематичні схеми розроблених гідроприводів та результати дослідження їхніх силових характеристик, конструкції короткоструминних дощувальних насадок кругової дії та результати досліджень їхніх робочих характеристик.

Проведено визначення тягового зусилля розробленого гідроприводу з урахуванням допустимого зусилля, при якому поліетиленовий трубопровід розтягується на довжину не більше 3 %, за формулою:

, (1)

де m - погонна маса трубопроводу з водою, кг/п. м;

l - довжина розмотаної частини трубопроводу, м;

ц - коефіцієнт тертя трубопроводу по ґрунту ц = 0,6;

E - модуль пружності Е = 2·103 кг/см 2;

F - площа поперечного перерізу трубопроводу, см 2.

Визначено, що для переміщення поліетиленових трубопроводів діаметром 32 та 40 мм і довжиною 200 м (такі трубопроводи будуть застосовані на шлангобарабанній установці) тягове зусилля має бути відповідно 0,973 та 1,52 кН, а розроблений гідропривід для переміщення їх повинен утворювати тягове зусилля на валу відбору потужності не менше 1,52 кН.

Нами розроблено системи гідроприводу двох типів: перший має силовий орган мембранну камеру, другий - силовий орган гідроциліндр. За результатами досліджень отримано залежність тягового зусилля Ттяг. від робочого тиску Рроб. (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Залежність тягового зусилля Ттяг. на барабані від робочого тиску Рроб.: 1 - гідропривід мембранного типу; 2 - гідропривід поршневого типу

Аналізи отриманих результатів свідчать, що найбільш оптимальний діапазон робочого тиску гідроприводу мембранного типу знаходиться в межах Рроб. = 0,4-0,45 МПа. Подальше збільшення робочого тиску не призводить до значного зменшення часу робочого ходу і збільшення крутного моменту на валу відбору потужності. Це пов'язано із зміною ефективної площі мембрани.

Гідропривід з гідроциліндром має значний запас потужності, крутний момент і тягове зусилля зростають пропорційно збільшенню робочого тиску. Це дасть змогу зменшити вплив мікрорельєфу поливної ділянки на швидкість пересування шлангу. Оптимальний робочий тиск залежатиме від типу органу розподілення дощу, діаметра та довжини поливного трубопроводу.

Середнє значення тривалості робочого циклу при робочому тиску Рроб. = 0,4 МПа для гідроприводу мембранного типу становить 35 с, для гідроприводу поршневого типу - 54 с. Водночас вал гідроприводу провернеться на 24°, для повного оберту валу необхідно 15 робочих циклів. Повний оберт валу гідроприводом мембранного типу здійснюється за 8 хв 45 с, гідроприводом поршневого типу - за 13 хв 30 с. Швидкість обертання валу відбору потужності гідроприводу мембранного типу та гідроприводу поршневого типу становить відповідно 0,12 та 0,075 об/хв. При використанні розробленого гідроприводу на шлангобарабанних установках з діаметром барабана 800 мм, переміщення поліетиленового трубопроводу за один робочий цикл становитиме 170 мм.

За результатами досліджень визначено, що гідропривід мембранного типу при робочому тиску 0,35 МПа може переміщувати трубопровід діаметром 32 мм і довжиною 200 м із запасом зусилля в 39 Н, гідропривід поршневого типу при робочому тиску 0,35 МПа може переміщувати трубопровід діаметром 40 мм і довжиною 200 м із запасом зусилля в 220 Н.

Дослідження витратних характеристик короткоструминних дощувальних насадок кругової дії виробництва ІГіМ УААН (насадка 1) та ТОВ "Техносервіс" (насадка 2) показали, що зі збільшенням умовного діаметра отвору та підвищенням робочого тиску витрата дощувальної насадки 1 збільшується від 0,303 до 1,993 л/с (табл. 1). Витрата дощувальної насадки 2 з умовним діаметром отвору 7,09; 9,68; 11,00; 12,00; 12,76 та 13,45 мм з підвищенням робочого тиску збільшується від 0,316 до 2,0 л/с. Для дощувальної насадки 2 з умовним діаметром отвору 13,88 та 14,28 мм при підвищенні робочого тиску до 0,2 МПа витрата збільшується і становить відповідно 1,613 та 1,614 л/с. З підвищенням робочого тиску до 0,3 МПа витрата насадки з умовним діаметром отвору 14,28 мм зменшується відносно витрати насадки з умовним діаметром отвору 13,88 мм і становить відповідно 1,985 та 1,99 л/с (табл. 2).

Визначено, що залежно від величини умовного діаметра отвору та при зміні робочого тиску від 0,05 до 0,3 МПа коефіцієнт витрат м дощувальної насадки 1 змінюється від 0,676 до 0,935.

Аналіз зміни коефіцієнта витрат м дав змогу визначити, що найменше із значень м = 0,676 має насадка з умовним діаметром отвору 7,55 мм при тиску 0,10 МПа, найбільше значення м = 0,935 - насадка з умовним діаметром отвору 10,58 мм при тиску 0,30 МПа.

Таблиця 1. Витратна характеристика дощувальної насадки виробництва ІГіМ УААН залежно від умовного діаметра отвору та тиску

Тиск, МПа

Умовний діаметр отвору, мм

7,55

9,22

10,17

10,46

10,58

Витрата насадки, л/с

0,05

0,303

0,557

0,694

0,725

0,784

0,10

0,423

0,783

0,970

1,056

1,108

0,15

0,526

0,971

1,193

1,30

1,358

0,20

0,611

1,118

1,370

1,520

1,602

0,25

0,676

1,248

1,523

1,708

1,802

0,30

0,746

1,369

1,662

1,873

1,994

Таблиця 2. Витратна характеристика дощувальної насадки виробництва ТОВ "Техносервіс" залежно від умовного діаметра отвору та тиску

Тиск, МПа

Умовний діаметр отвору, мм

7,09

9,68

11,00

12,00

12,76

13,45

13,88

14,28

Витрата насадки, л/с

0,05

0,316

0,565

0,678

0,747

0,758

0,765

0,779

0,794

0,10

0,455

0,824

1,013

1,074

1,110

1,127

1,135

1,150

0,15

0,569

1,003

1,231

1,312

1,355

1,370

1,377

1,382

0,20

0,662

1,174

1,452

1,525

1,589

1,612

1,613

1,614

0,25

0,745

1,315

1,645

1,710

1,790

1,815

1,811

1,810

0,30

0,821

1,450

1,812

1,873

1,969

2,000

1,990

1,985

Коефіцієнт витрат м дощувальної насадки 2 при зміні робочого тиску та умовного діаметра отвору коливається у межах 0,857-0,501. Найбільший коефіцієнт витрат (м = 0,857) має насадка з умовним діаметром отвору 7,09 мм при робочому тиску 0,30 МПа, найменший (м = 0,501) - насадка з умовним діаметром отвору 14,28 мм при робочому тиску 0,05 МПа. Збільшення умовного діаметра отвору для всього діапазону робочого тиску призводить до зменшення коефіцієнта витрат.

Проведено дослідження показників якості дощу короткоструминних дощувальних насадок. Дослідження насадки 1 показали, що при збільшенні умовного діаметра отвору та підвищенні робочого тиску площа зрошення збільшується. Наприклад, площа зрошення насадки з умовним діаметром отвору 7,55 мм при тиску 0,10 МПа та швидкості вітру 4,5 м/с становить 50,2 м 2, а при тиску 0,30 МПа та швидкості вітру 2,6 м/с - 156,2 м 2. При тиску 0,10 МПа площа зрошення насадки з умовним діаметром отвору 7,55 мм становить 50,2 м 2, а насадки з умовним діаметром отвору 10,58 мм - 113,6 м 2. Середній діаметр крапель дощу насадки 1 при всіх умовних діаметрах отвору та на всьому діапазоні робочого тиску змінюється від 0,60 до 0,96 мм (табл. 3). Аналіз інтенсивності дощу показує, що зі збільшенням умовного діаметра отвору середня інтенсивність дощу збільшується. При робочому тиску 0,30 МПа інтенсивність дощу насадки з умовним діаметром отвору 7,55 мм становить 0,28 мм/хв, а з умовним діаметром отвору 10,58 мм - 0,40 мм/хв. Найбільшу інтенсивність (с = 0,69 мм/хв) має насадка з умовним діаметром отвору 10,46 мм при робочому тиску 0,2 МПа, а найменшу (с = 0,24 мм/хв) - насадка з умовним діаметром отвору 7,55 мм при тиску 0,10 МПа. Підвищення робочого тиску призводить до зниження інтенсивності дощу, питомої потужності та негативного впливу дощу на ґрунт.

Таблиця 3. Показники якості дощу короткоструминної насадки виробництва ІГіМ УААН

Показники

Умовний діаметр отвору, мм

7,55

9,22

10,17

10,46

10,58

Тиск 0,10 МПа

Швидкість вітру, м/с

4,5

4,1

4,7

3,8

2,6

Коефіцієнт звуження площі зрошення

0,33

0,5

0,67

0,83

0,97

Площа зрошення, м 2

50,2

63,6

78,5

94,9

113,6

Середній радіус зрошення, м

4,0

4,5

5,0

5,5

6,3

Середня інтенсивність дощу, мм/хв

0,24

0,49

0,56

0,49

0,44

Середній діаметр крапель, мм

0,74

0,76

0,81

0,91

0,93

Тиск 0,20 МПа

Швидкість вітру, м/с

0,5

0,5

0,5

3,0

3,5

Коефіцієнт звуження площі зрошення

0,83

0,86

0,84

0,92

0,91

Площа зрошення, м 2

85,0

81,0

95,0

102,4

84,8

Середній радіус зрошення, м

4,2

5,1

5,5

5,7

5,2

Середня інтенсивність дощу, мм/хв

0,54

0,56

0,68

0,69

0,66

Середній діаметр крапель, мм

0,64

0,76

0,96

0,86

0,65

Тиск 0,30 МПа

Швидкість вітру, м/с

2,4

4,8

3,4

2,8

4,4

Коефіцієнт звуження площі зрошення

0,93

0,84

0,83

0,78

0,80

Площа зрошення, м 2

156,2

245,5

212,0

214,0

229,0

Середній радіус зрошення, м

7,2

11,5

8,2

8,0

9,0

Середня інтенсивність дощу, мм/хв

0,28

0,38

0,38

0,42

0,40

Середній діаметр крапель, мм

0,60

0,61

0,65

0,72

0,77

Визначено, що збільшення умовного діаметра отвору насадки призводить до підвищення питомої потужності дощу та більшого ущільнення ґрунту. При тиску 0,10 МПа у насадки з умовним діаметром отвору 7,55 мм питома потужність дощу становить 0,018 Вт/м 2, а у насадки з умовним діаметром отвору 10,58 мм питома потужність дощу становить 0,053 Вт/м 2.

У четвертому розділі "Оптимізація основних параметрів зрошувальної мережі та мобільних дощувальних установок" наведено принципову схему розміщення дощувальних апаратів, з урахуванням їхніх основних типів та характеристик на розробленій мобільній дощувальній установці, швидкість пересування дощувального апарату шлангобарабанної дощувальної установки при заданих поливних нормах і робочому тиску, принципові схеми використання розроблених мобільних дощувальних установок на існуючих зрошувальних системах з широкозахватними дощувальними машинами типу "Centerstar" і "Linestar".

У конструкції розробленого пересувного комплекту зрошення, сезонна площа зрошення якого становить 15-20 га, передбачається використання трьох середньоструминних дощувальних апаратів, а саме - одного центрального та двох бічних (рис. 3). Оптимальна ширина смуги дощу такої дощувальної установки залежатиме від типу дощувальних апаратів і визначається за формулою:

(2)

де L - ширина смуги дощу, м;

R - радіус дії центрального дощувального апарату, м;

r - радіус дії бічного дощувального апарату, м;

B - величина перекриття, м.

Рис. 3. Принципова схема розміщення дощувальних апаратів на розробленому пересувному комплекті зрошення: 1 - центральний дощувальний апарат; 2 - бічні дощувальні апарати; 3 - поліетиленові трубопроводи

Дослідження швидкості переміщення дощувального апарату проводили на розробленій шлангобарабанній установці, обладнаній гідроприводом поршневого типу, при поливній нормі 100, 200 та 300 м 3/га (табл. 4).

Для забезпечення необхідної витрати води та тиску, за умови зменшення енергоємності поливу, розраховано оптимальні діаметри поліетиленового трубопроводу, яким подається вода до розробленої мобільної дощувальної установки, з урахуванням розмірів машини на полі якої буде застосовано установку. При використані розробленої дощувальної установки на полі з довжиною гону 200 м, оптимальний діаметр трубопроводу становить 75 мм, при використані на полі з довжиною гону 280-460 м, оптимальний діаметр трубопроводу - 90 мм. Таким чином, при витраті дощувальної установки 13 л/с втрати напору по довжині поліетиленового трубопроводу не перевищують 20 та 18 м відповідно.

Таблиця 4. Швидкість пересування дощувального апарату шлангобарабанної установки при поливних нормах і робочому тиску

Тип дощувального апарату (ДА)

Робочий тиск на вході дощувальної установки, МПа

Робочий тиск на ДА, МПа

Витрата ДА, л/с

Ширина смуги дощу, м

Швидкість пересування ДА (м/хв) при поливній нормі, м 3/га

100

200

300

"Фрегат" №3 d = 6,3/4,8

0,4

0,2

1,0

32

0,22

0,11

0,08

0,5

0,3

1,1

36

0,20

0,10

0,08

0,6

0,35

1,2

40

0,20

0,10

0,08

"Фрегат" №3 d = 7,1/4,8

0,4

0,2

1,1

30

0,25

0,13

0,08

0,5

0,25

1,2

34

0,25

0,13

0,08

0,6

0,3

1,3

38

0,22

0,10

0,07

"Фрегат" №3 d = 7,1/5,6

0,45

0,2

1,2

29

0,30

0,14

0,10

0,55

0,25

1,3

33

0,30

0,14

0,10

0,6

0,3

1,4

36

0,30

0,14

0,10

Використання розробленої мобільної дощувальної установки на зрошувальній системі з дощувальними машинами типу "Centerstar" передбачає застосування допоміжного трубопроводу, який буде приєднано до гідранту існуючої мережі. На зрошувальних системах з широкозахватними дощувальними машинами типу "Linestar" можливе застосування як допоміжного трубопроводу, приєднаного до гідранту існуючої мережі (рис. 4), так і тимчасового зрошувача. При подачі води до розробленої мобільної дощувальної установки з тимчасового зрошувача застосовано мотопомпу.

Для зрошення ділянок площею до 3 га нами розроблено шлангобарабанну установку з витратою води до 2 л/с. Залежно від схеми зрошення шлангобарабанна установка комплектується середньоструминним дощувальним апаратом або консоллю з короткоструминними дощувальними насадками. Так як зрошувані ділянки мають різні розміри за довжиною і шириною, можлива комплектація шлангобарабанної установки дощувальними апаратами з різним радіусом поливу і витратами води, а також поліетиленовим трубопроводом із зовнішнім діаметром 32 та 40 мм.

Рис. 4. Принципова схема використання розроблених дощувальних установок на зрошувальній системі з машинами типу "Linestar" при використані допоміжного трубопроводу: 1 - розподільний трубопровід; 2 - зрошувальний трубопровід; 3 - гідрант; 4 - дощувальна машина типу "Linestar"; 5 - допоміжний трубопровід; 6 - засувка; 7 - розроблена мобільна дощувальна установка; 8 - поліетиленовий трубопровід

Дослідження втрат напору в прямому та плавно зігнутому поліетиленовому трубопроводах проводили з урахуванням коефіцієнта л для плавно зігнутого трубопроводу (при числі Рейнольдса Re > 50000), який визначався за формулою: мобільна дощувальна пересувний зрошення

, (3)

де D - діаметр барабана, на який намотується трубопровід;

d - діаметр трубопроводу.

Розрахунки показали, що втрати напору в прямому і плавно зігнутому поліетиленовому трубопроводах значною мірою залежать від транзитної витрати води та від діаметра і довжини трубопроводу. Різниця втрат напору в прямому і плавно зігнутому трубопроводах становить від 0,02 до 2,6 м для трубопроводу діаметром 32 мм і транзитною витратою води від 0,5 до 2,0 л/с. Для трубопроводу діаметром 40 мм ця різниця є від 0,05 до 4,7 м при транзитній витраті води від 0,5 до 3,0 л/с (рис. 5).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Залежність втрат напору в трубопроводі довжиною 120 м від витрати води: 1 - прямий трубопровід діаметром 32 мм; 1* - плавно зігнутий трубопровід діаметром 32 мм; 2 - прямий трубопровід діаметром 40 мм; 2* - плавно зігнутий трубопровід діаметром 40 мм

У п'ятому розділі "Дослідження розроблених мобільних дощувальних установок" наведено опис конструкцій, принципові схеми, основні технічні характеристики розроблених мобільних дощувальних установок - комплекту зрошувального пересувного КОП-1 та шлангобарабанної установки ШБУ-1,5/36.

Дослідження КОП-1 проведено у двох варіантах з використанням різних типів дощувальних апаратів. Дослідженнями встановлено, що при робочому тиску 0,5 МПа, витраті води 8,6 л/с та швидкості вітру 4,0 м/с ширина смуги дощу по крайніх краплинах становить 85 м, середній діаметр крапель дощу - 1,9 мм, середня інтенсивність дощу - 0,18 мм/хв, коефіцієнт ефективного поливу - 0,21. При робочому тиску 0,5 МПа, витраті води 12,9 л/с та швидкості вітру 2,5 м/с ширина смуги дощу по крайніх краплинах становить 91,6 м, середній діаметр крапель - 1,38 мм, середня інтенсивність дощу - 0,11 мм/хв, коефіцієнт ефективного поливу - 0,36.

Дослідження шлангобарабанної установки ШБУ-1,5/36 дали змогу визначити, що при робочому тиску 0,35 МПа, витраті води 1 л/с та швидкості вітру 1,0 м/с ширина смуги дощу становить 28 м, середній діаметр крапель - 1,2 мм, інтенсивність дощу - 0,08 мм/хв, коефіцієнт ефективного поливу - 0,72.

Економічну ефективність від виробництва КОП-1 проведено на основі розрахунку чистого дисконтованого доходу. Визначено, що витрати на виробництво КОП-1 у кількості 110 штук при капітальних вкладеннях 230 тис. грн окупляться за 2,2 роки, водночас чистий дисконтований дохід становитиме 108 тис. грн.

Для ШБУ-1,5/36 розраховано річний економічний ефект від підвищення рівномірності і якості поливу. Визначено, що річний економічний ефект від використання ШБУ з консоллю при вирощуванні моркви та капусти буде відповідно 6,4 та 7,0 тис. грн/га порівняно з ШБУ, обладнаною серійним середньоструминним дощувальним апаратом.

ВИСНОВКИ

1. На основі аналізу існуючих технологій та засобів зрошення визначено перспективні напрями створення нових економічних мобільних технічних засобів зрошення та принципових схем використання їх на малоконтурних ділянках. Розроблено методики та лабораторні стенди для визначення агротехнічних показників і параметрів технічних засобів зрошення та їхніх основних робочих органів.

2. Дослідженнями розроблених гідроприводів мембранного та поршневого типу встановлено, що гідропривід мембранного типу при робочому тиску 0,35 МПа може бути застосовано на шлангобарабанній установці з поліетиленовим трубопроводом діаметром 32 мм і довжиною 200 м. Гідропривід поршневого типу при робочому тиску 0,35 МПа може використовуватися на шлангобарабанній установці з поліетиленовим трубопроводом діаметром 40 мм і довжиною 200 м.

3. Дослідженнями визначено, що дощувальні насадки кругової дії доцільно використовувати на мобільних дощувальних машинах фронтальної дії, на пересувних фермах шлангобарабанних установок за умови застосування засобів очищення води від твердих частинок з розмірами: для насадок виробництва ІГіМ УААН - більше 2,5 мм; для насадок виробництва ТОВ "Техносервіс" - більше 1,5 мм.

4. Розроблено принципові схеми використання та технологію роботи пересувних комплектів зрошення на зрошувальних системах з широкозахватними дощувальними машинами кругової та фронтальної дії типу "Centerstar" та "Linestar" для підвищення коефіцієнта земельного використання та коефіцієнта корисної дії зрошувальної мережі.

5. Дослідженнями визначено, що для зменшення енергоємності поливу при подачі води до дощувальної установки поліетиленовим трубопроводом діаметром 75 мм довжина гону не повинна перевищувати 200 м, водночас втрати напору по довжині трубопроводу при витраті 13 л/с становлять 20 м. При застосуванні трубопроводу діаметром 90 мм допустима довжина гону 450 м, втрати напору при витраті 13 л/с - 18 м.

6. Дослідження розробленого пересувного комплекту зрошення КОП-1 показали, що при робочому тиску 0,5 МПа, витраті води 8,6 л/с та швидкості вітру 4,0 м/с середня інтенсивність дощу становить 0,18 мм/хв, коефіцієнт ефективного поливу - 0,21. При робочому тиску 0,5 МПа, витраті води 12,9 л/с та швидкості вітру 2,5 м/с середня інтенсивність дощу - 0,11 мм/хв, коефіцієнт ефективного поливу - 0,36.

7. Розроблено шлангобарабанну установку ШБУ-1,5/36. За умови зменшення енергоємності поливу визначено, що при комплектації розробленої шлангобарабанної установки поліетиленовим трубопроводом діаметром 32 мм максимальна витрата води не повинна перевищувати 1 л/с, при комплектації трубопроводом діаметром 40 мм - 2 л/с. Дослідження ШБУ-1,5/36 показали, що при робочому тиску 0,35 МПа, витраті води 1 л/с, швидкості вітру 1,0 м/с інтенсивність дощу становить 0,08 мм/хв, коефіцієнт ефективного поливу - 0,72.

8. Визначено, що термін окупності виробництва КОП-1 у кількості 110 штук при капітальних вкладеннях 230 тис. грн є 2,2 роки, водночас чистий дисконтований дохід буде становити 108 тис. грн.

Річний економічний ефект від підвищення рівномірності зрошення ШБУ з консоллю при вирощуванні моркви та капусти буде відповідно 6,4 та 7,0 тис. грн/га порівняно з ШБУ, обладнаною серійним середньоструминним дощувальним апаратом.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у фахових виданнях:

1. Гринь Ю.І. Техніко-економічні показники нових типів дощувальних машин фронтальної дії / Ю.І. Гринь, А.Г. Вельбік, О.С. Дем'янюк, В.В. Бабіцький // Таврійський науковий вісник. - Херсон: Айлант, 2003. - Вип. 28. - С. 177-181.

2. Гринь Ю.І. Дослідження короткоструминних дощувальних насадок кругової дії / Ю.І. Гринь, А.П. Музика, В.В. Бабіцький // Вісник аграрної науки. - 2004. - № 8. - С. 61-63.

3. Гринь Ю.І. Дослідження гідроприводу мембранного типу шланго-барабанної установки / Ю.І. Гринь, І.А. Гамрецький, В.В. Бабіцький // Меліорація і водне господарство. - 2005. - Вип. 92. - С. 30-36.

4. Гринь Ю.І. Сумісне використання широкозахватних і мобільних дощувальних машин / Ю.І. Гринь, В.В. Удовенко, А.Г. Вельбік, О.І. Пашкевич, О.С. Дем'янюк, В.В. Бабіцький // Водне господарство України. - 2005. - № 3. - С. 32-36.

5. Бабіцький В.В. Дослідження пересувного комплекту для зрошення малоконтурних ділянок / В.В. Бабіцький // Вісник аграрної науки. - 2006. - № 5. - С. 66-68.

6. Бабіцький В.В. Дослідження малогабаритної шлангобарабанної дощувальної установки / В.В. Бабіцький // Вісник аграрної науки. - 2007. - № 5. - С. 77-78.

Патенти:

7. Деклараційний пат. на корисну модель 7024 Україна, 7 А 01 G 25/09. Зрошувальна система / Гринь Ю.І., Дем'янюк О.С., Бабіцький В.В.; заявник і власник ІГіМ УААН. - № 2004042560; заяв. 06.04.2004; опуб. 15.06.2005, Бюл. № 6.

8. Пат. на корисну модель 23001 Україна, МПК A 01 G 25/02. Комплект зрошувальний пересувний / Гринь Ю.І., Удовенко В.В., Штангей А.І., Бабіцький В.В.; заявник та власник ІГіМ УААН. - № u 2006 12375; заяв. 24.11.2006; опуб. 25.04.2007, Бюл. № 5.

Тези доповідей:

9. Бабіцький В.В. Використання дощувальної техніки в Україні / В.В. Бабіцький // Роль меліорації в забезпеченні сталого розвитку землеробства: наук.-практ. конф. мол. учених, 4-5 грудня 2007 р.: тези допов. - К., 2007. - С. 86-87.

АНОТАЦІЇ

Бабіцький В.В. Розробка технічних засобів і принципових схем зрошення малоконтурних ділянок. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 06.01.02 - сільськогосподарські меліорації (технічні науки). - Інститут гідротехніки і меліорації УААН, Київ, 2009.

Дисертацію присвячено науковому обґрунтуванню та розробці технічних засобів зрошення, їхніх робочих органів і принципових схем використання їх на малоконтурних ділянках.

Проведено лабораторні дослідження розроблених систем гідроприводу (мембранного, поршневого), короткоструминних дощувальних насадок кругової дії, які було використано на розробленій шлангобарабанній дощувальній установці. Обґрунтовано принципові схеми використання та технологію роботи пересувних комплектів зрошення на зрошувальних системах з різними типами широкозахватних дощувальних машин.

Оптимізовано параметри трубопроводу, по якому подається вода до пересувного комплекту зрошення.

Розроблено конструкції мобільних дощувальних установок - пересувного комплекту зрошення і шлангобарабанної установки та проведено дослідження їхніх основних агротехнічних показників.

Ключові слова: мобільна дощувальна установка, зрошувальна мережа, малоконтурні ділянки, короткоструминна дощувальна насадка, середньоструминний дощувальний апарат, коефіцієнт ефективного поливу.

Бабицкий В.В. Разработка технических средств и принципиальных схем орошения малоконтурных участков. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 06.01.02 - сельскохозяйственные мелиорации (технические науки). Институт гидротехники и мелиорации УААН, Киев, 2009.

В диссертационной работе изложены вопросы исследований и разработки технических средств орошения, их рабочих органов и принципиальных схем использования их на малоконтурных участках.

Проведены лабораторные и полевые исследования разработанных систем гидроприводов (мембранного и поршневого), короткоструйных дождевальных насадок кругового действия, которые были использованы на шлангобарабанной дождевальной установке.

Исследованиями установлено, что гидропривод мембранного типа при рабочем давлении 0,35 МПа может быть использован на шлангобарабанной установке с полиэтиленовым трубопроводом диаметром 32 мм и длиной 200 м. Гидропривод поршневого типа при рабочем давлении 0,35 МПа может использоваться на шлангобарабанной установке с полиэтиленовым трубопроводом диаметром 40 мм и длиной 200 м. Дождевальные насадки кругового действия целесообразно использовать на мобильных дождевальных машинах фронтального действия, на передвижных фермах шлангобарабанных установок при условии использования средств очистки воды от твердых частиц с размерами: для насадок изготовления ИГиМ УААН - больше 2,5 мм; для насадок изготовления ООО "Техносервис" - больше 1,5 мм.

Обоснованы принципиальные схемы использования и технология работы передвижных комплектов орошения на оросительных системах с разными типами современных широкозахватных дождевальных машин. Исследованиями установлено, что при условии уменьшения энергоемкости полива и подаче воды к дождевальной установке полиэтиленовым трубопроводом диаметром 75 мм длина гона не должна превышать 200 м. При использовании полиэтиленового трубопровода диаметром 90 мм длина гона не должна превышать 450 м.

Исследования разработанного передвижного комплекта орошения КОП-1 показали, что при рабочем давлении 0,5 МПа, расходе воды 8,6 л/с и скорости ветра 4,0 м/с средняя интенсивность дождя составляет 0,18 мм/мин, коэффициент эффективного полива - 0,21. При рабочем давлении 0,5 МПа, расходе воды 12,9 л/с и скорости ветра 2,5 м/с средняя интенсивность дождя составляет 0,11 мм/мин, коэффициент эффективного полива - 0,36.

Исследования разработанной шлангобарабанной установки ШБУ-1,5/36 показали, что при рабочем давлении 0,35 МПа, расходе воды 1 л/с, скорости ветра 1,0 м/с интенсивность дождя составляет 0,08 мм/мин, коэффициент эффективного полива - 0,72.

Рассчитано, что срок окупаемости производства КОП-1 в количестве 110 штук при капитальных вложениях 230 тыс. грн будет 2,2 года, при этом чистый дисконтный доход составит 108 тыс. грн.

Годовой экономический эффект от повышения равномерности орошения ШБУ с консолью при выращивании моркови и капусты составит соответственно 6,4 и 7,0 тыс. грн/га по сравнению с ШБУ, оборудованной среднеструйным дождевальным аппаратом.

Ключевые слова: мобильная дождевальная установка, оросительная сеть, малоконтурные участки, короткоструйная дождевальная насадка, среднеструйный дождевальный аппарат, коэффициент эффективного полива.

Babitsky V.V. Designing hardware and fundamental irrigation schemes for small-contour plots. - Manuscript.

Thesis of a Candidate of technical science academic degree by specialty 06.01.02 - agricultural melioration (technical science). - Institute for Hydraulic Engineering and Land Reclamation of UAAS, Kyiv, 2009.

The dissertation is dedicated to the scientific ground and design of irrigation hardware, its movable operating elements and usable fundamental schemes for small-contour plots.

It was carried out laboratory research of the developed systems of hydraulic actuator (diaphragm, pistol), short-range sprinkler nozzles of circular rotation, which were used in the developed hose-drum sprinkler. It was grounded the usable fundamental schemes and the work technique of portable irrigation equipment on irrigation systems with different types of far-reaching sprinkling-machines.

It was optimized parameters of the pipeline which delivers water to the portable irrigation equipment.

It was designed the constructions of mobile sprinklers, they are the portable irrigation equipment and the hose-drum sprinkler and it was carried out the research of their principal agro-engineering data.

Key words: mobile sprinkler, irrigation network, small-contour plots, short-range sprinkler nozzle, long-range sprinkler, watering efficiency factor.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены