WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Обоснование ресурсосберегающего дождевания и совершенствование дождевальной машины «Фрегат» в условиях саратовского Заволжья

Автореферат докторской диссертации

 

На правах рукописи

         Рыжко Николай Федорович

 

 

обоснование  ресурсосберегающего  дождевания

  и  совершенствование  дождевальной  машины  

«Фрегат»  в  условиях  Саратовского  заволжья

Специальность 06.01.02 – Мелиорация, рекультивация и

охрана земель

 

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

                                               

Саратов 2012

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова».

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор

Слюсаренко Владимир Васильевич

Официальные оппоненты:

Кравчук Алексей Владимирович  

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой мелиорации,

рекультивации и охраны земель

 ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Григоров Сергей Михайлович доктор технических наук, профессор,

заведующий кафедрой мелиорации

земель и природообустойства

ФГБОУ ВПО «Волгоградская  ГСХА»

Фокин Борис Павлович

доктор технических наук,

ФГБОУ ВПО «Ставропольский ГАУ», профессор кафедры механики и

компьютерной графики

Ведущая организация – ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга» (ФГБНУ «Радуга»).

Защита состоится 25 мая 2012  г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 220.061.06 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова» по адресу: 410056, г. Саратов, ул. Советская, 60, ауд. 325.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ».

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 410012, г. Саратов, Театральная пл. 1, ученому секретарю диссертационного совета, dissovet01@sgau.ru.

Автореферат разослан «___» _____________ 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

В.В. Афонин


Общая характеристика работы

Актуальность темы. Орошение - важный фактор интенсификации сельскохозяйственного производства и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Дождевальная машина «Фрегат» является основной в мелиоративном комплексе России и в Саратовской области в частности, на ее долю приходится соответственно 41,8 и 78 % от всего парка техники полива. Дождевальная машина «Фрегат» интенсивно используется благодаря ряду значительных преимуществ перед другими машинами.

Однако исследования показывают, что энергоемкость полива является самой высокой для многоопорных машин. Для создания требуемого напора на гидранте машины (0,47…0,70 МПа) напор на насосной станции должен составлять 0,9…1,2 МПа. Расход электроэнергии на подачу 1000 м3 воды составляет 350...550 кВт·ч. Включение и отключение дождевальных машин приводят к значительным колебаниям давления в закрытой сети, которые достигают 1,5…2,1 МПа, что часто вызывает гидравлические удары и порывы трубопроводов. Для снижения энергопотребления на орошении необходима разработка технических решений, способствующих дальнейшему снижению напора на входе низконапорных ДМ «Фрегат», работающих при стандартном расходе воды, и увеличению скорости их передвижения.

Серийные дождевальные аппараты не удовлетворяют современным требованиям, так как равномерность полива при ветре низкая и коэффициент эффективного полива снижается до 0,53…0,45. Это вызвано значительной высотой подъема дождевого облака (до 4…8 м над поверхностью почвы), слабой устойчивостью струй к ветру и большой частотой вращения дождевальных аппаратов. При поливе наблюдаются значительные потери воды на испарение и снос ветром (в среднем 10…15 %), которые в дневные часы могут достигать 20…30 % и более.

Дождевальные аппараты в конце трубопровода ДМ «Фрегат» формируют дождевое облако большой средней и действительной интенсивности дождя, которая достигает 0,6…0,8 и 2,6…3,0 мм/мин соответственно, а крупность капель в конце струи увеличивается до 2,5…3,5 мм. Такой дождь оказывает значительное энергетическое воздействие на почву, разрушая и уплотняя ее верхний слой. Средняя норма полива до стока за поливной сезон в конце ДМ «Фрегат» на тяжелосуглинистых и глинистых почвах (наиболее часто встречающихся в Саратовской области) составляет всего 230…280 м3/га, что не обеспечивает достаточной глубины промачивания. Величина стока к концу поливного сезона достигает 20…30 %. На склоновых участках наблюдается эрозия почв. Латунные дождевальные аппараты имеют значительную стоимость и подвержены хищению.

Опыт эксплуатации ДМ «Фрегат» показал, что при выращивании влаголюбивых овощных и кормовых культур требуемые сроки полива и оптимальный режим влажности почвы в период интенсивного водопотребления, когда интервал между поливами должен составлять 2–3 дня, зачастую не выдерживаются. Это связано с недостаточной производительностью дождевальных машин и низким гидромодулем орошаемых участков, что приводит к недобору урожая и снижению его качества.

В связи с этим обоснование и совершенствование технических средств и технологического процесса дождевания ДМ «Фрегат» для повышения качества полива, снижения энергоемкости дождевания, а также увеличения производительности машин являются актуальной научной проблемой мелиоративной науки и практики.

Гипотеза. Рабочая гипотеза состоит в том, что ресурсосберегающий процесс полива, усовершенствованные дождеобразующие устройства и низконапорное оборудование ДМ «Фрегат» обеспечивают повышение эффективности использования водных, почвенных и энергетических ресурсов при реконструкции и создании экологически ориентированных оросительных систем.

Цель исследования. Энерго-экологическое улучшение дождевания за счет совершенствования дождевальной машины «Фрегат», обеспечивающего снижение энергопотребления и повышение качественных показателей полива.

Задачи исследования:

- теоретически обосновать улучшение качественных характеристик полива за счет интенсификации процесса распыла дождевальных струй, повышения дальности полета струи и устойчивости её к ветру, снижения потерь воды на испарение и снос, оптимизации эпюр распределения дождя дождевателей;

- на основании теоретических и экспериментальных исследований усовершенствовать существующие и разработать новые дождеобразующие устройства из полимерного материала (дождевальные аппараты, дефлекторные насадки) и вращающиеся дождеватели различного вида;

- обосновать технические параметры оборудования и характеристики низконапорных машин «Фрегат» при работе со стандартным и увеличенным расходом воды;

- экспериментально исследовать в лабораторных и полевых условиях оборудование для низконапорной ДМ «Фрегат», усовершенствованные дождевальные аппараты, дефлекторные насадки и вращающиеся дождеватели и дать их агротехническую оценку;

- провести экономическую оценку усовершенствованных и низконапорных ДМ «Фрегат» с дождевателями различных типов.

На защиту выносятся научные положения и результаты:

- теоретические обоснования: повышения дальности полета и ветроустойчивости струи для улучшения равномерности полива; интенсификации распыла струи для повышения нормы полива до стока и улучшения впитывания дождя в почву; расчета распределения слоя дождя на площади полива дождевателей и дождевальных машин;

- результаты экспериментальных исследований опытных образцов дождевателей; математические зависимости, описывающие: радиус полива при ветре, площадь захвата струи и действительную интенсивность дождя, крупность капель и эпюры распределения дождя вдоль радиуса и на площади полива, величину потерь воды на испарение и снос, норму полива до стока и др.;

- опытные и промышленные образцы дождевальных аппаратов и дефлекторных насадок из полимерного материала, вращающиеся дождеватели и низконапорное оборудование ДМ «Фрегат», конструкторско-технологические схемы, оптимальные параметры и режимы работы, обеспечивающие снижение энергопотребления при поливе на 12…36 %, уменьшение потерь воды на испарение и снос на 16…22 % и энергетического воздействия дождя на почву, а также повышающие водоподачу насосных станций на 18…26 % и производительность машин на 7…14 %, а для неполнокомплектных машин в 1,2–5 раз.

Объект исследования. Дождевальная машина «Фрегат» с низконапорным оборудованием; усовершенствованные дождевальные аппараты и дефлекторные насадки, вращающиеся дождеватели.

Предмет исследований. Процесс дождеобразования усовершенствованными дождевальными аппаратами и дефлекторными насадками с учетом изменения физических явлений, описывающих технологию полива дождевальных машин, работающих в серийном и низконапорном режиме.

Научная проблема. Заключается в совершенствовании процесса дождевания и создании дождевальных машин, удовлетворяющих условиям рационального природопользования и сельскохозяйственного производства.

Методы исследований. В работе использовались теоретические методы исследований – математическое моделирование, системный анализ, описания технологических процессов на основе известных законов и методов классической механики и математического анализа. Экспериментальные методы включали полевые и лабораторные исследования по изучению агротехнических и энергетических характеристик полива различными дождевателями и низконапорными ДМ «Фрегат», водных свойств почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

Научная новизна работы. Разработана математическая модель расчета распределения дождя вдоль радиуса полива различных типов дождевателей, которая позволяет проводить расчеты равномерности полива машин. Установлены теоретические зависимости, описывающие процессы полета струи при ветре и величину потерь воды на испарение распыла и снос. Обоснованы и разработаны способы интенсификации распыла струи, для снижения энергетического воздействия дождя на почву. Обоснованы пути снижения напора на входе, повышения производительности ДМ «Фрегат», а также модернизации дождевальных аппаратов и других типов дождевателей.

Практическая ценность. Внедрение в производство усовершенствованных дождевальных аппаратов «Фрегат», дефлекторных насадок и аппаратов из полимерного материала, вращающихся дождевателей и низконапорного оборудования ДМ «Фрегат», обеспечивает: повышение равномерности полива при ветре на 17…48 %, снижение потерь воды на испарение и снос на 16…22 %, уменьшение энергетического воздействия дождя на почву и повышение нормы полива до стока на 20…49 %, снижение потребляемой мощности машин на 36…50 % и потребления электроэнергии на насосной станции на 15…30 %, повышение водоподачи насосных станций на 14…27 % и производительности машин на 7…14 %.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на Международных научно-практических конференциях – «Проблемы научного обеспечения экономической эффективности орошаемого земледелия в рыночных условиях» (Волгоград, 2004), «Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования» (М., 2007); на Всероссийской научно-практической конференции «Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России» (Волгоград, 1998); на научных конференциях профессорско-преподавательского состава в Саратовском ГАУ им. Н.И. Вавилова (Саратов, 1981–2011); на научно-технических конференциях молодых ученых во ВНИИГиМ (М.,1984), ВолжНИИГиМ (Энгельс,1987), СтавНИИГиМ (Ставрополь,1981) и на заседаниях секции «Гидротехника и мелиорация» ВолжНИИГиМ (Энгельс, 1981, 1993–2011), также рассмотрены на расширенном заседании кафедры «Мелиоративные и строительные машины» в СГАУ (Саратов, 2011). Усовершенствованные аппараты, дефлекторные насадки и аппараты из полимерного материала, низконапорные ДМ «Фрегат» экспонировались на выставках ВВЦ и награждены серебряной медалью ВВЦ и 3 медалями «Лауреат ВВЦ».

Реализация результатов исследований. Усовершенствованные дождеобразующие устройства и низконапорные ДМ «Фрегат», обеспечивающие ресурсосберегающие процессы полива, прошли приемочные испытания на ФГУ «Поволжская машиноиспытательная станция» (Протоколы № 08-94-2009, 08-95-2009). Результаты исследований и технические средства для ДМ «Фрегат» используются рядом производственных организаций: ООО «Фрегат» (Энгельс); ООО «Фрегат» (Казань), ООО «Фрегат» (Ставрополь), ОАО «Волгодизельаппарат» и ГК «Мелиоративное снабжение» (Маркс) и др. Низконапорные дождевальные машины «Фрегат» с 1996 г. внедрены в ОПХ «ВолжНИИГиМ», ОПХ «Красный боец», ЗАО «АФ «Волга» и др. Всего – более 70 машин в 14 хозяйствах Саратовской области. В орошаемых хозяйствах Марксовского, Энгельсского и Ровенского районов Саратовской области в 1985–2000 гг. было внедрено более 300 ДМ «Фрегат» с усовершенствованными  дождевальными аппаратами. В орошаемых хозяйствах Саратовской, Волгоградской и Самарской областей, республиках Татарстан и Башкортостан внедрено более 700 комплектов дефлекторных насадок и вращающихся дождевателей. Ежегодный экономический эффект разработок составляет 10…39 тыс. руб. на машину.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 62 работах, в том числе  15 в изданиях рекомендуемых ВАК РФ, новизна технических разработок защищена 8 изобретениями и 10 патентами. Общий объем публикаций составляет 13,5 печ. л., из них авторские – 9,6 печ. л.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 356 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав, общих выводов, имеет 89 таблиц, 65 рисунков, 25 приложений. Список литературы включает в себя 315 наименований, в том числе 16 на иностранных языках.

Содержание работы

Во «Введении» обоснованы актуальность работы, ее практическая значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы и задачи исследований» анализируются результаты исследований качественных показателей полива дождевальных машин, среднеструйных дождевальных аппаратов и других дождевателей. Проведен анализ состояния дождеобразующих устройств для многоопорных дождевальных машин. Выявлены основные факторы, влияющие на улучшение качественных показателей полива, обеспечивающие интенсификацию распыла струй, снижающие энергетическое воздействия дождя на почву и повышающие норму полива до стока, а также устойчивость полета струй и площадь полива при ветре. Большой вклад в разработку, исследование и научное обоснование работы дождевальных машин и аппаратов внесли ученые: Б.М. Лебедев, В.Ф. Носенко, А.П. Исаев, Ф.И. Колесников, С.Х. Гусейн-Заде, А.И. Рязанцев, К.В. Губер, Г.В. Ольгаренко, М.С. Григоров, И.П. Кружилин, Н.С. Ерхов, В.И. Ольгаренко, В.М. Марквартде, С.М. Васильев, Н.П. Бредихин, Д.П. Гостищев, С.М. Григоров, Г.П. Лямперт, С.П. Ильин, П.И. Кузнецов и др., а также зарубежные исследователи H. Hummel, K. Solomon, И. Варлев, S. Okamura, M. Lateska, Т. Эйлер и др.

Проведен анализ результатов работ по переводу ДМ «Фрегат» на низкий напор. Эффективность работы низконапорных дождевальных машин научно обоснована такими учеными как А.И. Рязанцев, Б.П. Фокин, Ю.И. Гринь, Б.М. Лебедев и др.

Показано, что создание новых научно обоснованных принципов совершенствования дождеобразующих устройств, снижение энергоемкости полива, повышение производительности и проходимости дождевальных машин, позволяющих существенно улучшить качественные показатели полива и снизить энергопотребление насосных агрегатов, являются актуальной проблемой, решение и внедрение которой имеет важное значение для развития страны.

Во второй главе «Теоретические обоснования ресурсосберегающего процесса дождевания, совершенствования дождевателей, технических характеристик и оборудования низконапорных ДМ «Фрегат» рассмотрен полет струи с учетом скорости ветра, частоты вращения аппарата и турбулизации её потока, обоснованы способы интенсификации распыла струй, определены направления совершенствования дождевателей и гидропривода для низконапорных машин.

Ресурсосберегающее дождевание, обеспечивающие водо- и почвосбережение, повышение ветроустойчивости и равномерности полива дождевальных машин, во многом определяется радиусом полива и коэффициентом равномерности полива дождевателей, величиной перекрытия струй, скоростью ветра и его направлением относительно трубопровода машины и др.

Исследования работы аппарата показали, что при полете (рис. 1) и распаде дождевой струи (согласно исследованиям А.П. Исаева, А.И. Богомолова и др.)  образуется 4 зоны (участка): участок 0-1– сплошная компактная часть струи; участок 1-2 – окончание разрушения ядра струи; участок 2-3 – раздробленная часть струи; участок 3-4 – распыленная часть струи.

Длина первых трех участков зависит от скорости и диаметра струи, угла наклона струи к горизонту, скорости ветра и вращения струи, вязкости жидкости,  температуры воды и степени турбулизации потока, которая определяется как первыми двумя параметрами, так и конструктивными характеристиками ствола, сопла и насосного агрегата.

Рис. 1. Схема полета и распада струи дождевального аппарата

Ra

 


На участке струи 1-2 наблюдается постепенное уменьшение диаметра ядра струи и одновременное увеличение диаметра ее раздробленной части. После точки 2 струя имеет раздробленную центральную часть, состоящую из крупных осколков, окруженную отдельно летящими каплями. По мере удаления от точки 2 концентрация капель постепенно уменьшается. Параметры струи на 1, 2 и 3-м участках полета можно определить как движение материального тела, брошенного под углом ?ок горизонту со скоростью Vо. Уравнение траектории полета струи в безвоздушном пространстве согласно Б.М. Лебедеву имеет следующий вид:

У = Х?tg ?о– Х2/4Нсоѕ 2 ,                                        (1)

При сопротивлении воздуха часть напора hВ затрачивается на его преодоление, котораяпропорциональна длине траектории полета струи ?. Время движения струи на участке 0-1 определяем исходя из средней скорости полета на данном участке Vс1 .

Для определения длины 3-го участка струи, в формулу Люгера нами предложено ввести поправочные коэффициенты Кn и Кк:

?3 = КнКкКnНв ,                                                  (2)

где Кн коэффициент, определяемый величиной подъема струи, Кн= 0,8631-1,76·10-3Нв – 8,49·10-5Нв ; Кк коэффициент, зависящий от качества изготовления дождевателя, его коэффициента расхода;Кn- коэффициент уменьшения длины струи при вращении аппарата;Нв- параметр подъема струи, Нв = Н/(1 + ),м; Н – напор струи, м; ? коэффициент, зависящий от диаметра струи, ? = 0,25/[Д+(0,1 Д)3]; Д – диаметр струи, мм.

Координаты положения 3-го участка струи определяются по формулам:

Х3 = ?3 cоs(?о + ?3)/2;                                                   (3)

У3 = hа + ?3sin(?о + ?3)/2,                                           (4)

где hа высота установки дождевателя над поверхностью поля, м.

Скорость движения струи в точке 3 определяем по формуле Б.М. Лебедева:

V3= (1/4 Н cоs2?0cоs?3 ) [g (4Н cоs2 ?0- 4 ? Нcоs?0Х3/Д )3/2]0,5.             (5)

В зоне 3-4 капли дождя летят как независимые материальные точки. Для определения характера полета рассмотрим движение капли диаметром d как материальной точки, на которую действуют две силы (рис. 1) сила тяжести G и сила сопротивления воздуха R. Используя метод  В.А. Волкова, нами определена максимальная дальность полета капли на участке 3-4 из точки 3 при начальных условиях высоте расположенной от поверхности почвы У3 и скорости V3. Зависимость имеет вид:

.                 (6)

Общая дальность полета неподвижной струи дождевального аппарата равна:

                                              Rа = Х33-4.                                                       (7)

На ПК была составлена программа для расчета радиуса полива неподвижной струи дождевального аппарата и дефлекторной насадки, которая учитывает зависимости (17). Расчеты показали хорошую сходимость с опытными значениями (отклонения в пределах 5 %).

При вращении дождевального аппарата, происходит уменьшение участка струи ?3и радиуса полива. Рассмотрим работу аппарата, время оборота которого- Т0 и частота вращения n = 60/Т0 . Струя за время одного цикла коромысла tц перемещается на угол ?А, со средней угловой скоростью ? (рис. 2).

В3  

Д3

?3

                       VО

 

?А  

?

                  О

Рис. 2. Схема движения

вращающейся струи аппарата

Поперечная площадь струи при повороте на угол ?A на участке 0-3 повышается и нами определялась по формуле:

(8)

С увеличением площади поперечного сечения струи увеличивается объем воздуха, с которым взаимодействует струя, и увеличивается сила сопротивления перемещения струи. Это приводит к более интенсивному её распылу.

Коэффициент сопротивления струи будет равен:

.         (9)

       

 

 

 

 

 

 

При работе коромыслового привода происходит периодическое разделение струи на отдельные участки ?с (снопы), длина которого зависит от времени цикла коромысла –?с = V0tц. Длина участка 0-3 (?3) неподвижной струи (рис. 1, 2) до ее распыла составляет 4…16 м, в то же время при цикле коромысла аппаратов № 1 и 2 – tц = 0,04…0,08 с длина отдельных участков струи составляет – ?с = 0,8…1,6 м,которые при одновременном повороте аппарата быстрее разрушаются и распыляются.

Анализ экспериментальных данных работы аппаратов показывает, что длина участка струи ?3 зависит от коэффициента частоты вращения аппаратаКn икоэффициентакачества изготовления водопроводящей части дождевателя Кк, который определяется коэффициентом расхода ?. Уравнения имеют вид:

     Кn = (0,4-n/2,5 + 0,6)(0,0465ДН-1)0,074n,   r = 0,72;              (10)

Кк = 0,2 + 0,8?,         r= 0,78.                                     (11)

Исследованиями установлено, что большая частота вращения дождевальных аппаратов № 1 и 2 ДМ «Фрегат» (2…7 об./мин) уменьшает радиус действия струи (до 30 %) и увеличивает их износ. Поэтому важно, чтобы частота вращения аппарата составляла 0,5…1,0 об./мин. Для обоснования способов регулировки аппарата на оптимальную частоту вращения проведен силовой анализ работы аппарата и коромыслового привода. Исследования  показали, что снижение частоты вращения аппарата можно проводить за счет изменения диаметра сопла, напора, начального момента закручивания пружины Мо реактивного момента от выходящих струй, действующего на подшипник Мр, силы сжатия пружины между корпусом и узлом вращения, массы подвижных деталей аппарата, момента инерции коромысла и аппарата, плеча силы удара коромысла и др.

Дефлекторные насадки с соплом диаметром 4…16 мм и дефлектором диаметром 50 мм, согласно формуле Б.М. Лебедева, на сходе с дефлектора насадки имеют пленку толщиной 0,04…1,28 мм. При работе дефлекторной насадки наблюдается 3 участка струи: 1 – участок разрушения сплошного потока (обычно 2…3 см); 2 – участок раздробленного потока, длина которого определяется формулами (2–5); 3 – распыленный участок, на котором наблюдается полет отдельных капель дождя. Параметры полета капли от дефлекторной насадки на 3-м участке аналогичны параметрам полета капли от аппарата, поэтому расчет проводится по формуле (6).

Значительное влияние на полет капель дождя оказывает сила ветра и угол между направлением полета капель и направлением ветра. Наблюдения за полетом капли на ветер показывают, что в зависимости от её диаметра, угла наклона струи к горизонту, начальной скорости капли и скорости ветра траектория полета может быть различной (рис. 3).

Rв

S3

S2

S1+X3

Rв

Ro

Rо

Rв

Рис. 3. Траектория полета капель дождя в зависимости

от направления и скорости ветра

 


Для определения уменьшения длины участка ?3при полете на ветер, нами в формуле (2) вместо величины напора Н введен напор Н?, учитывающий влияние ветра:

Н? = [(V0 cоs?оVвcоs?)2+ (V0 sin?о)2] /2g,                    (12)

где ? - угол между направлением скорости струи и ветра, град.

Коэффициент Кв уменьшения длины участка ?3 при ветре в зависимости от угла ?, вводим в формуле (2) и его значения определяем по уравнению:Кв = 1 – аsin?, где а – постоянный коэффициент, а = 0,3.

Полет капли на участке 3-4 при ветре также изменяется. При небольшой скорости ветра (1…3 м/с) и средней крупности капли (0,8…1,5 мм) уменьшение скорости полета мы определяем так (V3cos?3Vвcоs?). Так как скорость полета капли больше скорости ветра, то в этом случае наблюдается уменьшение дальности (6) ее полета (рис. 3, кривая 2). При большой скорости ветра (рис. 3, кривая 3) уменьшение скорости полета капли происходит более интенсивно. Полет капли разбиваем на три этапа. Сначала нами определяется момент времени ?t1, когда горизонтальная скорость капли будет равна скорости ветра:

,                        (13)

Абсолютная скорость капли в данный момент будет равна нулю: Vаб = Vх – Vв  = 0. Время наступления данного момента определяется решением уравнения (13) относительно ?t1. Дальность полета капли на первом этапе S1 определяется из уравнения (6).

После этого происходит полет капли в обратном направлении, и ее абсолютная скорость увеличивается до величины скорости ветра. Для определения времени, за которое происходит разгон капли, мы учитываем, что количество движения капли равно произведению силы скорости ветра Fв на время ?t2                                 mVв = Fв?t2. Масса капли определяется ее объемом (диаметром d и плотностью воды ?) – m = ??d3/6. Сила воздействия ветра на каплю пропорциональна площади сечения капли дождя , скорости воздушного потока и плотности воздуха :

.

Расстояние, которое пролетит капля за данный промежуток времени, равно:

S2 = (VВ + 0) 0,5?t2. На третьем этапе полета капли скорость ее полета определяется скоростью ветра. Промежуток времени ?t3 нами определен по формуле: ?t3 = tобщ – ?t1 – ?t2.Расстояние, которое пролетит капля на третьем этапе полета, равно – S3 = Vв ?t3.Общее расстояние полета капли на ветер:

RВ = Х3+ S1S2S3.                                           (14)

Расчеты на ПК радиуса полива при ветре с использованием уравнений (1-14) показали, что для увеличения ветроустойчивости струи и равномерности полива необходимо оптимизировать частоту её вращения, величину её распыла, угол вылета струи к горизонту, высоту установки дождевателя и др. 

Равномерность полива машины определяется также равномерностью полива аппарата. Для расчета эпюр распределения дождя вдоль радиуса полива проведем анализ работы аппарата с одним соплом. Цикл работы аппарата разобьём на два периода когда струя взаимодействует и не взаимодействует с коромыслом. На этом основании общая эпюра распределения интенсивности дождя вращающегося аппарата представлена как суммарная, состоящая из эпюр распределения, когда струя отбрасывается ?л и не отбрасывается лопаткой ?о (рис. 4).

Для расчета эпюр распределения дождя от вращающегося аппарата в широком диапазоне напора на выходе струи Н, диаметра насадки Д и расхода воды q использовали нормативные распределения интенсивности дождя ?'. Интенсивность дождя в i-й точке радиуса полива нами рассчитывали по формуле:

?ai= ?oi+ ?л i= ?o?'oi+  ?л?'л( i Rв/Rл) ,                                   (15)

где ?л,?o средняя интенсивность дождя на участке полива, когда струя отбрасывается и не отбрасывается лопаткой, мм/мин; ?'л(i Rв/Rл), ?'oi  нормированные интенсивности дождя в (iRв/Rл) и i-й точках радиуса, когда струя отбрасывается и не отбрасывается лопаткой; Rв, Rл радиусы полива вращающейся струи и при отбрасывании струи лопаткой. При определении средней интенсивности дождя ?o и ?л исходили из того, что расход воды, когда струя отбрасывается и не отбрасывается лопаткой, пропорционален времени движения коромысла в эти периоды.

   ?           ?Л          ?Н             ?А

 0          RЛ

                              RB

Рис. 4. Эпюра распределения

интенсивности дождя вдоль

радиуса действия вращающейся струи аппарата

 


Принимая время отбрасывания струи коромыслом t1 + 1/3t1 и время свободного движения коромысла вне струи 2t (Лебедев Б.М., 1977), определяли относительную величину пребывания коромысла в струе С1. Используя значения времени каждого периода коромысла и после преобразования, нами получено уравнение:                                  С1 = (t1 + 0,33t1) / (2t + t1 + t1/3) =

= (Мо2+1,44НД3k)0,5/[0,1884НД2r + (Мо2  + 1,44НД3k)0,5],(16)

где Мо начальный момент закручивания возвратной пружины коромысла, кг·см; Н – давление на выходе струи, МПа; Д диаметр насадки, мм; k коэффициент жесткости пружины, кг·см/град; r радиус от центра вращения коромысла до центра лопатки, см.

Используя значения С1, определялась средняя интенсивность дождя на каждом участке и общая интенсивность в i-ой точке:

= .                                     (17)

Суммарная эпюра распределения дождя двухполосного аппарата складывается из эпюр распределения дождя от основной струи (отбрасываемой и не отбрасываемой лопаткой) и от дополнительной струи. Аналогичным образом определяется эпюра распределения дождя вдоль радиуса полива дефлекторной насадки.

Равномерность полива машины определяется, как правило, характером слоя дождя после ее прохода. Суммарный слой дождя в i-й точке поля равен сумме слоя дождя от всех соседних аппаратов, установленных на трубопроводе машины фронтального или кругового перемещения, которые поливают данную точку. Зависимости (1517) использованы для создания программы расчета на ПК равномерности полива и отдельного аппарата и машины в целом.

Для снижения энергетического воздействия дождя на почву и повышения нормы полива до стока необходимо совершенствование дождевателей. Согласно исследованиям Ф.И. Колесникова, А.П. Исаева, Н.С. Ерхова, Г.И. Чижикова и др., при расчете нормы полива до стока дождевальных машин типа «Фрегат», «Волжанка», «Днепр», среднеструйных и дальнеструйных аппаратов, а также агрегатов ДДА-100В необходимо учитывать среднюю и мгновенную интенсивность дождя, крупность капель, слой дождя за один проход аппарата или агрегата, коэффициент прерывистости подачи дождя и др.

Для интенсификации процесса распыла струй нами исследовалось влияние отражательной пластины (рис. 5), дефлектора (рис. 6), рассекателя струи, вводимого сверху на величину 0,3…0,5 диаметра струи, прерывателя струи устанавливаемого на коромысле аппарата.

Для повышения распыления струи рассмотрим соударение ее с отражателем (пластиной), расположенной под углом ?. Жидкость из точки столкновения будет растекаться радиально, образуя поток в виде пленки (рис. 5). При небольшом угле столкновения (? = 5…10о), основная часть потока направляется вперед, и очень незначительная доля может выдавливаться назад. Размер капель, образующихся при распаде пленки, зависит от ее толщины. Поместим начало цилиндрической системы координат в точку 0, где течение полностью тормозится.

Примем, что тангенсальный переток отсутствует, а жидкость идеальная.

Тогда из уравнения Бернулли скорость жидкости в струе и пленке на достаточном расстоянии от точки растекания будет одинаковой. Расход жидкости в элементарном сечении с углом ?? согласно Д.Б. Пажи, равен: Q = ?Vh?r??, гдеh? текущая толщина пленки в рассматриваемом сечении поверхности радиусом r.

Рис. 5. Схема взаимодействия струи

с отражателем

 


Толщина пленки в любом цилиндрическом сечении является функцией угла соударения и диаметра струи. При ? = 0, то есть в направлении центральной оси пленка имеет максимальную толщину (И.Г. Паневин):

.                                            (18)

Расчеты показывают, что при соударении струи диаметром Д = 10 мм с пластиной под углом ? = 10о максимальная толщина пленки на расстоянии r =10 мм от точки растекания составит 1,84 мм. Дальность полета струи и крупность капель при распыле такой пленки будут занимать промежуточное положение между струйным аппаратом и дефлекторной насадкой. Использование рассекателя  позволяет снизить среднюю толщину струи в 1,72,2 раза.

Для интенсификации распыла струи нами разработаны дефлекторные насадки кругового и контурного полива (рис. 6, а; пат. № 2087096, 74033). С целью уменьшения объема оросительной воды, попадающей в зону передвижения колес тележек, разработана секторная дефлекторная насадка (рис. 6, б), состоящая из корпуса 1, дефлектора 2 с клином-рассекателем 3.

 

3

  4

2

1

а                                                                     б

Рис. 6. Схемы дождевальной дефлекторной насадки кругового (а)

и секторного полива (б) из полимерного материала

 


Струя при попадании на дефлектор разделяется на три потока и формирует площадь полива в виде сектора, которая показана на рисунке 10. Оборудование «сухая колея» ДМ «Фрегат» включает монтаж в районе тележек контурных и секторных насадок и установку на раме подтележечного щитка исключающего попадание воды в зону передвижения колес машины.

Основными преимуществами дефлекторных насадок является создание на сходе с дефлектора пленки небольшой толщины h = 0,5 мм (для струи Д = 10 мм), мелкокапельный дождь и низкая действительная интенсивность дождя.

При выборе рациональных параметров и для усовершенствования дождевателей ДМ «Фрегат» исходим из того, что расход воды может быть получен при различных значениях напора и диаметра насадки. К основным качественным показателям полива дождевателя и машины относятся норма полива до стока, которая должна быть больше оптимальной нормы полива или стремиться к ней, и коэффициент эффективного полива Кэф.п, который должен быть больше или равен 0,7.

К дополнительным показателям работы дождевателя относятся: потери воды на испарение и снос (Еис> 0); коэффициент равномерности полива дождевателя (Кра= 0,5…0,7); частота вращения аппарата (должна составлять 0,5…1,0 об./мин) и радиус действия струи дождевателя (Rа> 0,7?a, где ?а расстояние между дождевателями). Общее направление  усовершенствования дождевателя заключается в том, что на основе учета климатических, почвенно-рельефных условий и засоренности оросительной воды выделяли лимитирующие показатели работы дождевателя. Для дождевальных аппаратов № 1 и 2 в начале машины лимитирующими являются значительные потери воды на испарение и снос, низкая равномерность полива при ветре, большая частота вращения Для устранения этих недостатков у разработанного дождевального аппарата из полимерного материала оптимизировался распыл струи и частота вращения от 0,5 до 1,0 об./мин. Во второй половине машины, где лимитирующими показателями полива являются значительная действительная интенсивность и крупность капель дождя, усовершенствование аппаратов № 3 и 4 направлено на обеспечение мелкокапельного дождя (за счет использования рассекателей и прерывателей струи  или отражателей (см. рис. 5 и 7, б). Дождевальные аппараты из полимерного материала (рис. 7, б) также комплектуются рассекателями и отражательными пластинами.

а                                                                                            б

Рис. 7. Вращающийся дождеватель (а) и дождевальный аппарат из полимерного

материала (б) с отражательными пластинами

 


Улучшению качественных показателей полива способствуют разработанные вращающиеся дождеватели (Пат. № 2006113914, 74033, 2410870) с открылками длиной 0,5…4,5 м, которые могут комплектоваться полимерными и модернизированными аппаратами, секторными насадками и соплами с отражательной пластиной. Дождеватели могут устанавливаться на разной высоте от поверхности почвы (рис. 7, а). 

Обоснование низконапорной ДМ «Фрегат»

При обосновании снижения напора на входе Нв дождевальной машины «Фрегат» исходим из того, что значение напора при общем нулевом уклоне поля определяется как сумма напора в конце трубопровода Нк и потерь напора по длине трубопровода Нп. Потери напора по длине трубопровода, согласно нашим исследованиям (2002), определяются расходом воды, диаметром и длиной трубопровода машины. Его значения для дождевальных машин «Фрегат» марки ДМ, ДМУ-А и ДМУ-Б описываются уравнением

,                                               (19)

где Нn – потери напора по длине трубопровода, МПа; Q – расход ДМ «Фрегат», л/с; a и b – постоянные коэффициенты (для модификации ДМУ-А: a= –0,0910, b= 0,0110; для ДМУ-Б: a= 0,2388, b= 0,00448; для ДМ: a= 0,4178, b= 0,00297).

Исследованиями ВНИИМиТП установлено, что тяговое усилие необходимое на передвижение тележки на посевах многолетних трав и на лугах должно составлять 1,0…2,0 кН, на посевах зерновых – 2,0…3,0 кН, на пахоте – 3,0…4,5 кН. При увеличении местного уклона до 0,08 тяговое усилие возрастает с 3,27 до 5,57 кН. Тяговое усилие, создаваемое гидроцилиндром на передвижение тележки (F, кН), рассчитывается по формуле

(20)

где fг– рабочая площадь гидроцилиндра, fг= 117 см2; Нг – давление в гидроцилиндре, МПа; i – передаточное отношение плеча силового рычага, i = 2,9; c – коэффициент перевода, c = 0,1.

Для обеспечения тягового усилия тележки 10 кН (1,8–2,0 – кратное превышение максимального тягового усилия при передвижении по пашне с местным уклоном до 8 %) давление в конце трубопровода машины принимаем 0,3 МПа. Исходя из этого, установлено, что напор на входе низконапорной ДМ «Фрегат» должен изменяться от 0,32 до 0,48 МПа (для основных модификаций машины) при изменении расхода воды от 28 до 90 л/с (табл. 1, вар. 1). Напор на насосной станции снижается на 0,12 МПа (20…27 %).

С позиции достаточного тягового усилия снижение напора на входе ДМ «Фрегат» также возможно за счет уменьшения плеча силового рычага до 235, 225 и 200 мм (рис. 8) и увеличения передаточного отношения силового рычага с 2,9 до i = 3,58; 3,73 и 4,2. При этом на колесах тележки увеличивается количество грунтозацепов с 21 до 28 и 32 штук и изменяется длина толкателей.

..

Рис. 8. Модернизация силового рычага тележки:

а, б, в – плечо силового рычага 235, 225 и 200 мм соответственно

 

 


Для обеспечения максимального тягового усилия тележки, порядка 10,0 кН, давление в конце машины при изменении передаточного отношения (I= 3,58; 3,73 и 4,2), согласно формуле (20) должно составлять:

Hк = 10/117(3,58…4,2)0,1 = 0,24…0,20 МПа.

Напор на входе ДМ «Фрегат» для основных модификаций при использовании силового рычага с плечом 235 мм изменяется от 0,26 МПа (для ДМУ-А-199-28) до 0,42 МПа (для ДМУ-Б-463-90) (табл. 1, вар. 3). В этом случае должны использоваться колеса с 28 грунтозацепами. При использовании силового рычага с плечом 225 мм напор на входе ДМ «Фрегат» изменяется от 0,24 МПа (для ДМУ-А-199-28) до 0,40 МПа (для ДМУ-Б-463-90) (табл. 1, вар. 4). При этом необходимо использовать колеса с 32 грунтозацепами.

Таблица 1. Технические характеристики серийных и низконапорных дождеваль-

ных машин «Фрегат» (расчетные для различных вариантов модернизации)

Модификация машины

Число опор, шт.

Напор на гидранте, МПа

Напор на машине, МПа

серийная ДМ

низконапорная ДМ

1 вариант

3 вариант

4 вариант

5 вариант

6 вариант

ДМУ-А-199-28

7

0,47

0,44

0,32

0,26

0,24

0,22

0,12

ДМУ-А-253-38

9

0,50

0,47

0,35

0,29

0,27

0,25

0,15

ДМУ-А-337-45

12

0,52

0,49

0,37

0,30

0,29

0,27

0,17

ДМУ-А-337-65

12

0,58

0,55

0,43

0,38

0,35

0,33

0,23

ДМУ-Б-379-75

13

0,57

0,54

0,42

0,36

0,34

0,32

0,22

ДМУ-Б-409-80

14

0,58

0,55

0,43

0,37

0,35

0,33

0,23

ДМУ-Б-434-90

15

0,62

0,59

0,49

0,41

0,39

0,37

0,27

ДМУ-Б-463-90

16

0,63

0,60

0,50

0,42

0,40

0,38

0,28

ДМ-454-100

16

0,65-0,70

0,68

0,55

0,47

0,45

0,43

0,33

Примечание: 3 вар. – плечо силового рычага 235 мм; 4 вар. – плечо силового рычага 225 мм; 5 вар. – плечо силового рычага 200 мм или применен гидроцилиндр с диаметром 153 мм; 6 вар. – плечо силового рычага 200 мм и применен гидроцилиндр с диаметром 153 мм.

Напор на входе ДМ «Фрегат» при использовании силового рычага с плечом 200 мм изменяется от 0,22 МПа (для ДМУ-А-199-28) до 0,38 МПа (для ДМУ-Б-463-90) (табл. 1, вар. 5). В этом случае должны использоваться колеса с 32 пальцами, приваренными к ободу с торца, а длина переднего и заднего толкателей увеличивается на 25 и 20 мм. Напор на входе ДМ «Фрегат» уменьшается на 35…45 %. При ограничении расхода воды до 75 л/с напор на входе в машину в этом варианте составит 0,33 МПа. Снизить напор на входе до 0,28 МПа (для ДМУ-Б-463-90) (табл. 1, вар. 6) позволит совместное использование на тележках полихлорвиниловых гидроцилиндров диаметром 153 мм и модернизированных силовых рычагов с плечом 200 мм.

При снижении напора в конце трубопровода до 0,2…0,3 МПа уменьшается максимальная цикличность гидропривода последней тележки Пн, которая рассчитывается по формуле – Пн = 60/(Тп + То), где Тп, То – время подъема и опускания гидроцилиндра, с. Время подъема гидроцилиндра при максимальном открытии крана-задатчика скорости определяем по формуле:

                     Тп= V/?fк[2g(Нк – Нг)] 0,5,                                          (21)

где V – объем гидроцилиндра, л; ? – коэффициент расхода гидропривода; – площадь поперечного сечения крана-задатчика скорости, см2.

Из уравнения 21 видно, что для увеличения скорости движения тележек машины необходимо увеличить диаметр напорного рукава и проходное сечение крана-задатчика скорости.

Для стабильного поддержания оптимального режима влажности почвы и роста продуктивности сельскохозяйственных культур обосновано повышение производительности 2–13-опорных ДМ «Фрегат» за счет увеличения расхода воды в 1,2–5 раз. Разработана методика расчета технических параметров ДМ «Фрегат», учитывающая водопроницаемость почв, качественные характеристики полива дождевателя с максимальным расходом воды. Определены возможные режимы работ насосных агрегатов и ДМ «Фрегат» с увеличенным и изменяющимся расходом воды. Конструкции дождевальных машин с изменяющимся расходом воды защищены А.С. № 1482569, 1724108.

В третьей главе «Программа и методика экспериментальных исследований» приводятся программа и методика экспериментальных исследований различных типов дождевателей и ДМ «Фрегат», модернизированных на низкий напор.

Для оценки качественных показателей полива различных дождеобразующих устройств, усовершенствованных и низконапорных дождевальных машин «Фрегат» определяли: расход воды дождевателей и машины в целом при различных значениях напора; дальность полета струи и площадь полива; среднюю и действительную интенсивность дождя; крупность капель дождя; потери воды на испарение и снос; достоковую поливную норму; равномерность полива; влажность почвы; урожайность сельскохозяйственных культур и др. Эти наблюдения и исследования выполняли в соответствии с требованиями РД 70.11.1–89 «Машины и установки дождевальные. Программа и методика испытаний»: давление воды замеряли манометрами, предварительно проверенными с помощью образцового; радиус действия струи определяли металлической рулеткой с ценой деления 1 см; скорость ветра на высоте 2 м замеряли при помощи анемометра. Интенсивность и слой дождя, норму полива определяли дождемерами емкостью 3 л. Средний диаметр капель – с помощью бумажных фильтров. Время оборота аппарата вокруг своей оси замеряли секундомером. Влажность почвы определяли термостатно-весовым методом.

Расход воды машиной определяли объемным методом как сумму отдельных расходов каждого дождевателя. Урожайность сельскохозяйственных культур определяли по методике Доспехова: площадь учетной делянки для культур сплошного сева (викоовсяная травосмесь, козлятник дальневосточный, яровая пшеница) 100–200 м2, повторность – четырехкратная, метод размещения вариантов опыта – систематический.

Схема опыта по изучению влияния качественных показателей полива различных дождеобразующих устройств на урожайность культур включала следующие варианты: 1. Контроль – серийные дождевальные аппараты «Фрегат» № 1–4; 2. Усовершенствованные дождевальные аппараты «Фрегат» и полимерные аппараты, оборудованные отражательными пластинами, рассекателями и прерывателями струй; 3. Дефлекторные насадки; 4. Вращающиеся дождеватели. Серийные и изучавшиеся в опыте дождеватели размещались на одной дождевальной машине группами по 7–10 шт. Учетные площадки размещали в середине группы дождевателей, чтобы исключить влияние соседних.

Для оценки технических характеристик низконапорных дождевальных машин «Фрегат» определяли: расходно-напорную характеристику, потребляемую машиной мощность, минимальную поливную норму и минимальное время оборота, энергоемкость на подачу 1000 м3 воды. Потребляемую машиной мощность определяли расчетным методом по значениям напора и расхода воды. Минимальную поливную норму определяли дождемерами при максимальной скорости машины. Энергоёмкость подачи 1000 м3 воды определяли по показаниям электрических счетчиков на насосной станции и суммарному расходу воды, подаваемой на ДМ «Фрегат».

Обработку данных проводили методами дисперсионного и регрессионного анализа (Б.А. Доспехов, 1985). Оценку экономической эффективности проводили в соответствии с ОСТ 70.2.19–73 «Методика экономической оценки специализированных машин».

В четвертой главе «Результаты исследований усовершенствованных дождевальных аппаратов «Фрегат», дефлекторных насадок и аппаратов из полимерного материала» приведены результаты лабораторных испытаний серийных и усовершенствованных дождевальных аппаратов и других дождевателей, а также полевых исследований при их установке на ДМ «Фрегат».

Исследованиями дефлекторных насадок (рис. 6, а) установлено, что при увеличении диаметра сопла с 4 до 16 мм и напора с 0,1 до 0,3 МПа, расход воды q увеличивается с 0,1 до 4,1 л/с и соответствует расходу серийных дождевальных аппаратов № 1, 2, 3 и 4. Для расчета расхода воды дефлекторной насадки при среднем значении коэффициента расхода (? = 0,87) имеет следующий вид:

.                                                    (22)

Максимальный радиус захвата дождем дефлекторной насадки при изменении диаметра сопла от 4 до 16 мм и напоре 0,3 МПа увеличивается c 4,0 до 11,8 м  (рис. 9).

2          4            6          8Rн, м       12

Н, МПа

 

0,3

 

 

0,2

 

0,1

 

0

 

 

       Д = 6 мм       8    10    12     1416

 

Рис. 9. Радиус полива дождем Rн дефлекторной насадки в зависимости от диаметра сопла Д и напора перед насадкой H при высоте установки 2,0 м

Зависимость для определения радиуса полива Rн дефлекторной насадки при установке её на высоте 2,0 м от поверхности почвы имеет следующий вид:

Rн =  Н/(0,728 + 0,942Н/Д),                                                (23)

где Н – напор, м вод. ст.; Д – диаметр сопла, мм

Секторные дефлекторные насадки обеспечивают полив секторов с углом 200…240о (рис. 10). Результаты исследований радиуса поливаRапо створу «а» показали, что их значения увеличиваются на 0,5…1,5 м по сравнению с радиусом полива дефлекторной насадки кругового действия. Значения радиусов захвата (Rд– по створу «д») больше величин Rа на 0,5…1,5 м и на 1…3 м по сравнению с радиусом полива дефлекторной насадки кругового действия. Увеличение радиуса полива Rд достигается за счет большей концентрации потока воды и увеличения ее толщины.

Полученные результаты показывают, что радиусы полива дефлекторных насадок кругового и секторного полива недостаточно велики и поэтому требуется их учащенная расстановка (через 5 и 6 м) на трубопроводе ДМ «Фрегат».

аб

Н2

     Н1в             

г

                                             

                                             

                                                                                                                     д                                           

                                              

                                                                                                                                                       е

 

 

Рис. 10. Площадь полива секторной насадки диаметром 4 мм при напоре Н1 = 0,09 МПаи Н2 = 0,17 МПа 

(а, б, в, г, д, е - створы замера

радиуса полива)

 

 


Исследованиями дождевального аппарата конструкции ВолжНИИГиМ из полимерного материала установлено, что средний радиус полива вращающейся струи при ветре Rv (его определяли по площади эллипса) можно рассчитать по формуле автора (2002). Зависимость представляет собой произведение радиуса полива неподвижной струи Rна (вылетающей из аппарата, выполненного в соответствии с рекомендациями и близкого к идеальному – с оптимальным углом наклона струи к горизонту) и коэффициентов уменьшения от скорости ветра Кv, частоты вращения Кn угла наклона струи к горизонту К?, высоты установки аппарата Кh и несовершенства конструкции проточной части аппарата Кк.

Исследования показали, что в первой половине трубопровода дождевальной машины «Фрегат» радиусы полива вращающихся струй аппаратов из полимерного аппарата при ветре повышаются, по сравнению с серийными аппаратами, на 0,5…3,2 м, или на 20 % (табл. 2). Это достигнуто в результате оптимизации конструктивно-технологических параметров (увеличения диаметра основной струи и уменьшения: угла наклона струи к горизонту до 15о, распыленности струй и частоты вращения до 0,5…1,0 об./мин). При этом уменьшается средняя интенсивность дождя и повышается равномерность полива.

Исследования радиуса полива Rп аппарата с отражательной пластиной (рис. 5) показали, что его значение определяется диаметром сопла (Д, мм), рабочим напором (Н, м вод. ст.) и углом схода пленки (?1, град.):

Rп = 0,47Н 0,497Д 0,25 ?10,442,    r = 0,961.                                    (24)

Таблица 2. Агротехнические характеристики полива серийных (с) и

усовершенствованных (м) аппаратов, дефлекторных насадок (ДН) и вращающихся

дождевателей (ВД) при установке на ДМ «Фрегат» марки ДМУ-Б-463-90

Тип

дождевателя (к)

q,

л/с

Д-ДД,

мм

H,

МПа

?,

град

n,

об./мин

Rv,

м

?с,

мм/мин

ДА1 с (3)

0,192

3,2

0,309

27

3,00

6,0

0,095

ДА1 м (3)

0,192

3,6

0,193

15

0,50

8,9

0,064

 

 

 

 

 

 

ДА2 с (3)

0,415

3,6-2,4

0,432

27-27

0,50

10,7

0,112

ДА2 м (3)

0,415

4,8

0,285

15

0,50

11,7

0,106

ДН (5)

0,250

4,0

0,260

23

0

3,8

0,395

вД (3)

0,415

4,8

0,285

23

0,50

9,6

0,129

 

 

 

 

 

 

 

ДА3 с (3)

1,790

5,6-7,1

0,483

27-27

1,00

19,9

0,270

ДН (3)

1,790

12,0

0,170

23

-

9,6

0,560

ВД (3)

1,790

7,1-7,0

0,250

23

0,50

17,0

0,300

 

 

 

 

 

 

 

ДА4 с (3)

3,780

11,9-5,6

0,420

27-27

0,66

21,6

0,590

ДА4 м (3)

3,780

9,5-5,6-

5,6-5,1

0,420

27-15

0,50

19,0

0,620

ДН (3)

3,780

16,0

0,230

23

0

9,4

1,200

ВД (3)

3,780

7,1-12

0,420

23

0,50

18,0

0,630

Продолжение таблицы 2

Тип

дождевателя (к)

?д,

мм/мин

dc,

мм

h,

мм

hс,

м

KB,

%

m1/m2

мм

Еис,

%

ДА1 с (3)

1,54

0,86

 

4,1

25,30

 

22,3

ДА1 м (3)

1,89

1,25

 

3,1

12,70

 

12,8

 

 

 

 

 

 

 

ДА2 с (3)

1,52

0,70

0,163

5,6

14,80

146,0/ 98

21,4

ДА2 м (3)

1,99

1,21

0,124

3,5

9,70

90,9/ 61,3

12,3

ДН (5)

0,47

0,55

-

3,2

26,0

105,0/70,7

15,8

вД (3)

0,60

0,90

 

1,7

11,0

165,0/ 111

8,9

 

 

 

 

 

 

 

ДА3 с (3)

1,92

1,00

0,135

7,4

11,0

74,6/50,2

15,1

ДН (3)

0,38

0,86

-

3,4

22,0

51,4/34,6

10,2

ВД (3)

0,90

0,90

0,158

1,8

12,0

98,4/66,3

8,2

 

 

 

 

 

 

 

ДА4 с (3)

2,60

1,58

0,234

8,0

8,87

34,7/23,4

10,4

ДА4 м (3)

2,19

1,20

0,220

7,3

9,10

42,8/ 28,9

10,3

ДН (3)

0,58

0,87

-

3,6

21,0

32,8/ 22,1

9,3

ВД (3)

0,72

1,00

0,337

1,8

9,0

66,2/ 44,5

6,0

    

Примечание: ДА – дождевальный аппарат; к – количество дождевателей на пролете; q – расход воды дождевателя; Д-ДД  – диаметр основной и дополнительной насадки; Н – напор на выходе струи; ? – угол наклона струи к горизонту; n – частота вращения аппарата; Rv– радиус полива вращающейся струи, ?с, ?м – средняя и мгновенная интенсивность дождя; h – слой дождя за один оборот дождевателя; hс– средневзвешенная высота подъема струи; КВ – коэффициент вариации слоя дождя на пролете; m1; m2– норма полива до стока на темно-каштановых почвах при дождевании пашни и яровой пшеницы (5-й полив); Еис – величина испарения и сноса дождя, % (температура воздуха – 17,40С, относительная влажность воздуха – 59 %, скорость ветра – 3,8 м/с, угол между направлением ветра и трубопроводом машины – 45?).  

Радиус полива струи диаметром 7,1–9,5 мм после взаимодействия с отражателем с углом схода ? = 230 при напоре 0,3 МПа при установке аппаратов на вращающемся дождевателе составит 16…20 м, что примерно в два раза больше, чем у дефлекторных насадок с аналогичным расходом воды.

Для оценки средней действительной интенсивности дождя необходимо знать мгновенную площадь полива неподвижной струей, которая приближенно описывается двумя полуэллипсами с наибольшей шириной захвата в зоне выпадения максимального объема дождя. Максимальная ширина захвата струи В при увеличении диаметра сопла с 3,2 до 11,9 мм возрастает с 0,7 до 3,2 м. Мгновенная площадь полива при вводе рассекателя сверху в струю на относительную величину h/Д = 0,3…0,5 повышается на 10…30 %. Максимальная ширина захвата струи после схода с отражателя (см. рис. 5) увеличивается до 4…6 м. Действительная интенсивность дождя серийных дождевальных аппаратов № 1–4 изменяется от 1,5 до 2,6 мм/мин, а при использовании во второй половине трубопровода низконапорной ДМ «Фрегат» аппаратов с отражательными пластинами она уменьшается до 2,0 мм/мин или на 12…23 % (табл. 2).

Действительная интенсивность дождя при установке на коромысле прерывателя струи уменьшается на 24…30 % за счет увеличения мгновенной площади полива. Для расчета максимальной ширины захвата струи после схода с отражательной пластиныВп и при вводе в струю рассекателяВр нами предлагается использовать уравнения:

Вп = 6H 0,68Д0,33?1-1,14,   r = 0,86,                                            (25)

         Вр =  В(1 + 3h/Д)H0,112•h/Д(10Др/Д)0,25h/Д,     r = 0,83.                      (26)

Равномерность полива отдельных дождевателей зависит от распределения дождя вдоль радиуса полива. Для того, чтобы более наглядно наблюдать изменение эпюр распределения интенсивности дождя в широком диапазоне режима работы насадки Н/Д, диаметра насадки и напора на выходе струи, опытные значения слоя дождя нормировали (рис. 12). При режиме работы дополнительного сопла Н/Дд = 0,012…0,018 МПа/мм струя слабо распадалась на капли, эпюра распределения имела пикообразный выступ в пределах 0,7–0,9 радиуса полива.

По мере увеличения Н/Дд с 0,04 до 0,22 МПа/мм интенсивность дождя более равномерно распределялась вдоль радиуса действия струи, а максимальное её значение смещалось к центру на расстояние 0,48–0,50 радиуса полива (рис. 12).

Для математического описания нормированной интенсивности дождя вдоль радиуса действия струи было использовано бета-распределение, представляющее собой плавную кривую, форма которой зависит от значения параметров ? и ? (Хан Г., Шапиро С., 1969). По нормированным данным, используя известные формулы, определяли значения параметров ?d и ?d. При режиме работы Н/Дд = 0,020 МПа/мм дополнительной насадки диаметром 5,6 мм имеем следующие значения параметров бета-распределения: ?d  = 4,2; ?d = 1,9. При Н/Дд = 0,04 МПа/мм: ?d = 3,15; ?d = 1,95. При Н/ДД >0,07 МПа/мм значения параметров ?d и ?d приближаются к 2,2.

Математической обработкой на ПК нами установлено, что изменения этих параметров описываются регрессивной зависимостью:

?d = 1,32ДД0,34Сп 0,158 + е 0,4Д-17H,   r = 0,687;                   (27)

                                  ?d= 1,9 + Н/ДД, r = 0,79,                                               (28)

где Н/ДД – режим работы насадки в пределах от 0,012 до 0,2 МПа/мм;Сп – степень поджатия насадки (1,5 ? Сп ? 8,5).

Н/ДД=1,21·10-2 МПа/мм

Н/ДД=1,8·10-2

Н/ДД=2,4·10-2

Н/ДД=3,0·10-2 Н/ДД=7,12·10-2

0                   0,2            0,4             0,6             0,8R   1,0

4

          ?'

 

 

3

 

2

 

1

Рис. 12. Нормированное распределение интенсивности дождя вращающейся дополнитель

ной струи диаметром 3,3 мм вдоль радиуса полива в зависимости от режима работы насадки Н/ДД

.

Распределение нормированной интенсивности дождя от основной струи, когда она не отклоняется коромыслом, в основном соответствует интенсивности от дополнительной струи, но имеет более пологие купола. Это объясняется более интенсивным распадом струи на капли в результате периодического воздействия на нее коромысла. Математической обработкой нами установлено, что кривые изменения этих коэффициентов описываются уравнениями вида:

?0 = 1,48 Д0,23Сп0,29 + е1,85+0,128Д-13,12H,   r = 0,709;                      (29)

                    ?0 = 2,519(1 – е-64,2H/Д) ,   r = 0,70,                                      (30)

где Н/Д – режим работы насадки в пределах от 0,0106 до 0,0944 МПа/мм; Сп – степень поджатия насадки (1,56 ? Сп ? 6,93).

Распределение интенсивности дождя вдоль радиуса полива основной струи при отклонении её коромыслом, имеют максимум, постепенно уменьшающийся до нуля, возле дождевального аппарата (рис. 4). Характер распределения дождя также зависит от режима работы насадки. При Н/Д = 0,0147…0,018 МПа/мм эпюра нормированного распределения дождя соответствует плотности экспонционального распределения. При Н/Д = 0,022…0,035 МПа/мм распределение нормированной интенсивности дождя близко к линейно убывающей зависимости, уменьшающейся до нуля в конце радиуса. Подобные зависимости хорошо аппроксимируются ?-распределением с параметрами ? < 1, ? > 1. Уравнения регрессии имеют вид:

                                 ?л  = 0,96 (1 - е-100H/Д),   r = 0,82;                                      (31)

?л = 2,1,  r = 0,76,                                                        (32)

где Н/Д отношение напора к диаметру насадки от 0,014 до 0,095 МПа/мм.

При вводе в струю рассекателя, отражателя и при работе прерывателя степень распыла увеличивается. Эпюры распределения дождя вдоль радиуса действия описываются бета-распределением. Изменение коэффициентов ? и ? определяется скоростью истечения струи, величиной ввода рассекателя, углом наклона отражателя и относительной величиной времени нахождения прерывателя в струе.

Распределение нормированного слоя дождя hi/hср вдоль радиуса захвата дефлекторной насадкой зависит от диаметра сопла и напора. С увеличением напора распределение слоя дождя вдоль радиуса захвата становится более равномерным. При небольшом напоре Н = 0,04…0,10 МПаи при отношении Н/Д = 0,01…0,014 МПа/мм струя слабо распадается на капли, и основная масса дождя выпадает в конце радиуса полива. Значения параметров изменяются следующим образом ? = 3,0…4,0 и ? = 1,8…2,0. Оптимальную равномерность полива дефлекторных насадок диаметром 4…16 мм имеем при напоре Н = 0,06…0,25 МПа, при Н/Д = 0,015…0,025 МПа/мм. Математической обработкой  нами установлено, что изменение этих параметров описывается регрессионными зависимостями:

? = 0,97Д0,41+2,65e-0,15Н, r = 0,82;                                                      (33)

? = 1,6 + 0,04Д + 0,01Н,   r = 0,78,                                           (34)

где Н напор, м вод. ст; Д диаметр сопла, мм; е основание натурального логарифма.

Зная эпюру распределения слоя дождя и относительную площадь полива можно определить величину относительного радиуса, которому соответствует 50 % объема вылитой воды и медианный диаметр капель дождя. С увеличением степени распыла струи Н/Дотносительная величина радиуса i/R)50 уменьшается с 0,605 до 0,500. Обработкой экспериментальных данных получено уравнение:

(Хi/R)50 = 0,49 + 0,1283e–0,331(Н/Д),  r = 0,72.                               (35)

Распределение диаметра капель вдоль радиуса действия струи дождевального аппарата из полимерного материала нами предлагается рассчитывать по формуле:

                           dXi/R = dmin+(dmax– dmin)XI/R?е–1,033(1–Xi/R),  r = 0,96,                          (36)

где dmin – минимальный диаметр капель в начале струи, мм; dmin= 0,3+0,0625/N

dmax – максимальный диаметр капель в конце струи, мм; dmax = 5,75(Д)0,5(100Н)–0,5; N – показатель распыла струи (В. Миршел, 1986), N= (1000Н/Д – 4)96–1.

У дождевальных аппаратов, снабженных отражательными пластинами, рассекателями и прерывателями струи, во второй половине низконапорной ДМ «Фрегат» средний диаметр капель снижается на 15…60 % по сравнению с двухсопловыми аппаратами при одинаковом расходе воды (см. табл. 2).

Крупность капель дождя дефлекторных насадок определяется диаметром сопла и напором. Средний диаметр капель дождя дефлекторных насадок увеличивается с возрастанием относительного радиуса полета капель Ri/R, диаметра сопла и с уменьшением напора перед насадкой. Диаметр капель дождя вi-й точке радиуса действия струи дефлекторной насадки нами описывается уравнением:

di = dmin+(dmax – dmin)Xi/Rе–0,757 (1–Xi/R),                        (37)

 

где  Xi/Rотносительная величина радиуса захвата дождем, 0 ?  Хi/R?  1;dmin – минимальный диаметр капель в начале струи, мм;dmin = 0,274Н0,5397Д–1,07,  dmax  –  максимальный диаметр капель в конце струи, мм;dmax = 1,558Н–0,358Д 0,490.

Исследования показали, что средний диаметр капель дождя дефлекторных насадок в 1,82,0 раза меньше, чем серийных дождевальных аппаратов, и изменяется вдоль трубопровода машины от 0,50 до 0,86 мм.

Используя результаты теоретических исследований и полученные экспериментальные зависимости (137), были составлены программы для расчета на ПК эпюр распределения дождя, коэффициента равномерности и других показателей полива в широком диапазоне работе среднеструйных дождевальных аппаратов с коромысловым приводом горизонтального колебания. Расчет эпюр для аппаратов «Фрегат» № 1, 2, 3 и 4 и их сравнение с экспериментальными эпюрами показали хорошую достоверность и согласованность по Х2-критерию при 5 %-м уровне значимости.

Для оценки изменения коэффициента равномерности полива дождевального аппарата № 1 в зависимости от режима работы Н/Д и расхода воды q проведены расчеты на ПК. Режим работы насадки изменяли от 0,02 до 0,22 МПа/мм, расход воды - от 0,1 до 0,6 л/с. Данные расчетов показаны на рисунке 13, из которого видно, что устойчиво высокие значения Кр = 0,65…0,69 имеем при режиме работы насадки Н/Д= 0,036…0,065 МПа/мм.

Расчеты показывают, что у двухсопловых дождевальных аппаратов № 2, 3 и 4 высокие значения Кр могут быть, если при определенном режиме работы большего сопла Н/Д подобрать требуемое отношение Д/ДД диаметров основной и дополнительной насадок.

Исследования, проведенные с серийными дождевальными аппаратами «Фрегат», показали, что время оборота аппарата вокруг своей оси То в большей степени зависит от диаметра основной насадки Д, в меньшей – от напора на выходе струи Н. Обработкой опытных данных с применением метода планирования двухфакторного эксперимента для дождевальный аппаратов № 1, 2, 3 и 4 нами получены следующие уравнения для расчета времени оборота аппарата То:

То1 = 44,2159,68Н–7,281Д+156,9Н2+0,399Д21,428НД;                  (38)

То2 = 536,18171,4Н–153,26Д+188,3Н2+11,429Д2+11,5НД;               (39)

То3= 482,22+455Н–144,1Д+75,18Н2+12,474Д2–95,5НД;                    (40)

То4= 1480,1150,5Н–243,3Д+250Н2+10,93Д2–3,1НД,                        (41)

где Н – напор на выходе струи, МПа; Д диаметр основной насадки, мм.

Установлено, что наиболее эффективными способами настройки аппаратов на рациональную частоту вращения (0,5…1,0 об./мин) и снижения износа являются: уменьшение диаметра сопла, начального момента закручивания пружины коромысла аппаратов № 1, 2, 3 и 4 и его увеличение у аппарата № 4 с прерывателями струй; установка перед корпусом аппарата или перед дополнительной насадкой (у двухсопловых аппаратов) переходника, снижающего угол вылета струи и обеспечивающего изменение массы подвижных деталей и реактивного момента от выходящих струй; увеличение величины сжатия пружины между корпусом и узлом вращения, уменьшение плеча силы удара коромысла и др.

В пятой главе «Результаты исследований ДМ «Фрегат» с усовершенствованными техническими средствами для обеспечения ресурсосберегающего дождевания» разработаны карты настройки усовершенствованных дождевальных аппаратов и дефлекторных насадок для серийных и низконапорных ДМ «Фрегат» различных модификаций и представлены результаты полевых исследований.

При испытаниях низконапорных ДМ «Фрегат» (см. табл.1, вар. 5,) хоз. № 1, 2 и 4 в ОПХ «ВолжНИИГиМ» и ЗАО «АФ «Волга» установлено, что расход воды 9-опорной машины марки ДМУ-А-253-38 составляет 38 л/с при напоре 0,25 МПа. Расход воды 12, 13 и 16-опорных машин марки ДМУ-А-337-45, ДМ-365-68 и ДМУ-Б-463-90 составляет 45, 68 и 90 л/с при напоре 0,27; 0,34 и 0,38 МПа. Потребляемая мощность низконапорных машин с 9, 12, 13 и 16 опорами снижается соответственно до 13,8; 16,8 и 42,3 кВт (на 35…45 %). Напор на насосной станции в ОПХ «ВолжНИИГиМ» при работе 9 или 12-опорной машины с насосом СПС-200/50 или 6НДв поддерживается в пределах 0,49…0,50 МПа, а при работе 16-опорной машины с насосом СПС-70/80 – 0,56…0,60 МПа. При подаче 1000 м3 воды этими насосами потребление электроэнергии составляет 185 и 300 кВт?ч (табл. 3).

Исследования в ОПХ «ВолжНИИГиМ» показали, что внедрение десяти низконапорных ДМ «Фрегат» (табл. 1, вар. 1 и 5) позволило увеличить число одновременно работающих машин до 6–7 единиц (табл. 3). При настройке машин на стандартный напор, три насосных агрегата смогли бы обеспечить одновременную работу только 3–4 машин из 10.

Два насосных агрегата (СПС-70/80 и СПС 100/100) при переводе на низконапорный режим работы увеличивают число одновременно работающих машин с 2–3 до 3–5 единиц (табл. 3). Суммарный расход воды насосной станцией увеличивается, и рабочий напор на её выходе снижается до 0,6…0,7 МПа вместо 0,8…1,0 МПа. Среднегодовой расход электроэнергии насосной станции на подачу 1000 м3 воды составляет 265 кВт·ч.

Исследования в ЗАО «АФ «Волга» показали, что один насосный агрегат Д1250/125 с электродвигателем 500 кВт при переводе ДМ «Фрегат» на низконапорный режим работы (вар. 1 и 5) обеспечивает увеличение числа одновременно работающих машин с 2–3 до 5–6 шт.

Таблица 3. Число одновременно работающих низконапорных ДМ «Фрегат» (Nдм) и напор на выходе насосных станций Ннс, в зависимости от числа

работающих агрегатов (NА) в ОПХ «ВолжНИИГиМ»

Насосный

агрегат

NА, шт.

Ннс,

МПа

Nдм, шт.

Хозяйственные

номера работаю-

щих машин

Суммарный расход воды машинами, л/с; (Расход электроэнергии на подачу 1000 м3 воды, кВт?ч)

1

2

3

5

+

-

-

-

1

0,60

1

4

90; (228)

-

-

+

-

1

0,70

2

6, 9

30+90=120; (258)

+

+

-

+

3

0,60

3

3, 2, 8

100+50+40=190; (228)

-

-

-

+

1

0,60

3

1, 2, 6

38+45+20=103; (227)

-

-

-

+

1

0,50

4

1, 2, 6, 7

38+45+20+40=150; (185)

+

+

+

-

3

0,60

4

3, 4, 5, 2

100+100+30+50=280; (250)

+

+

+

-

3

0,60

4

3, 4, 1, 10

100+100+40+30=270; (260)

+

-

+

-

2

0,60

4

1, 7, 8, 5

40+40+40+30+10=160; (260)

+

-

+

-

2

0,70

4

3, 8, 5, 10

100+40+30+30=200; (270)

+

+

+

-

3

0,76

6

1, 7, 8, 5, 10, 6

40+40+40+30+30+20=200; (300)

+

+

+

-

3

0,82

5

1, 7, 8, 5, 10, КО

40+40+40+30+30+10=190; (310)

+

+

+

-

3

0,60

6

1, 7, 8, 5, 10, 9

40+40+40+30+30+50=230; (290)

+

+

+

+

4

0,70

7

1, 6, 3, 5, 7, 9,10

40+20+100+30+40+50+30=310; (274)

Примечание: 1, 2 – агрегат СПС 70/80; 3 – агрегат СПС 100/100; 5 – агрегат СПС 200/50.

С увеличением числа одновременно работающих 13-опорных ДМ «Фрегат» от 2 до 6 шт. напор на выходе насосной станции уменьшается с 1,1 МПа до 0,70…0,62 МПа (табл. 4), расход воды увеличивается с 208 до 470 л/с, а удельный расход электроэнергии на подачу 1000 м3 воды (Nу) уменьшается с 386 до 299 кВт·ч.

Таблица 4. Напор на выходе, расход воды и потребление электроэнергии на подачу1000 м3 воды (Nу) насосной станции, напор на входе и в конце 13-опорной ДМ «Фрегат» в зависимости от числа работающих машин при стандартном и низком напорах от одного агрегата Д1250-125 на НС-А в ЗАО «АФ «Волга»

Число работающих машин, шт.

Напор

на НС,

МПа

Напор на входе / Напор в конце ДМ «Фрегат», МПа

Расход воды НС, л/с

кВт•ч 

Хозяйственный номер машины

14

24

26

21

1

23

2

Стандартные

1,10

0,60

0,47

0,60

0,47

-

-

-

-

208

386

3

Стандартные

1,02-1,0

0,60

0,47

0,60

0,47

0,60

0,47

-

-

-

250

324

4

Низконапорные

0,93-0,92

0,60

0,47

-

0,45

0,36

0,47

0,40

0,46

0,32

-

330

306

5

Низконапорных

0,85-0,72

0,38

0,30

0,36

0,26

0,38

0,31

0,35

0,31

0,35

0,31

-

420

300

6

Низконапорных

0,70-0,62

0,30

0,26

0,32

0,24

0,32

0,24

0,30

0,26

0,27

0,20

0,34

0,21

470

299

Два насосных агрегата обеспечивают работу 6 – 7 ДМ «Фрегат» при стандартном напоре, а при низком напоре число работающих машин увеличивается до 8–11 штук. Напор на выходе насосной станции снижается с 1,06 до 0,72 МПа, а напор на входе наиболее удаленных машин – с 0,50 до 0,31 МПа.

Рабочий напор 0,3 и 0,2 МПа в конце трубопровода машины (вар. 1 и 5) обеспечивает устойчивую работу гидропривода тележки на всех агрофонах. Максимальная цикличность гидропривода последней тележки низконапорных ДМ «Фрегат» изменяется от 5,09 до 4,56 ход./мин в зависимости от тягового усилия на передвижение тележки. При поливе зерновых цикличность уменьшается с 5,5 (серийная машина) до 4,9 ход/мин (вар. 1) или в среднем на 12,4 %, а для низконапорных (вар. 5, с увеличенным диаметром напорного рукава гидропривода с 18 до 25 мм) уменьшается до 4,0 ход./мин (на 37,5 %). Минимальное время оборота низконапорной машины (вар. 5) снижается с 90 ч до 72 ч.

Минимальная поливная норма низконапорных ДМ «Фрегат» (вар. 1 и 5) увеличивается с 22,5 до 25,7 и 31,0 мм (на 12,4 и 37,5 % соответственно). Минимальное время оборота увеличивается аналогично. При цикличности гидропривода последней тележки менее 4,9 ход./мин (вар. 1) и 4,0 ход/мин (вар. 5) поливная норма и время оборота серийных и низконапорных машин одинаковы.

Для повышения равномерности полива ДМ «Фрегат» проведены исследования и внедрены различные типы дождевателей (полимерные дождевальные аппараты, дефлекторные насадки, вращающиеся дождеватели). В первой половине трубопровода ДМ «Фрегат» аппараты модернизировались для увеличения дальности полета струи и повышения их устойчивости к ветру. Усовершенствованные дождевальные аппараты и аппараты из полимерных материалов уменьшают коэффициент вариации от 15,7…26,0 (серийные аппараты) до 10,8…21,0 %, в среднем на 30 %. Коэффициент эффективного полива при средней скорости ветра 3,8 м/с увеличивается (рис. 14, кривая СДА и УДА) с 0,59 до 0,74 (на 25 %).

Исследования ДМ «Фрегат» с дефлекторными насадками, установленными в стандартные штуцера (в основном через 10 м), показали, что их равномерность полива недостаточно высока. Коэффициент вариации слоя дождя на пролетах достигает значительной величины – 35…40 %. Коэффициент эффективного полива при увеличении скорости ветра до 3,8 м/с уменьшается с 0,59 до 0,45 (рис. 13, кривая ДН–С). Учащенная расстановка дефлекторных насадок через 5 и 6 м соответственно на 25- и 30-метровых пролетах ДМ «Фрегат» повышает равномерность полива. Коэффициент вариации слоя дождя на пролетах снижается до 17…22 % (табл. 2). Коэффициент эффективного полива при скорости ветра 3,8 м/с составляет 0,61…0,63 (рис.13, кривая ДН-Уч).

 

Рис. 13. Изменение коэффициента эффективного полива Кэф.п ДМ «Фрегат» в зависимости от скорости ветра Vв: СДА, УДА – серийные и усовершенствованные аппараты;  ДН-С, ДН-Уч – дефлекторные насадки, установленные в стандартные штуцера и по учащенной схеме; УДА-0,6; ВШ – усовершенствованные аппараты и вращающаяся штанга, установленные на высоте 0,6…0,8 м от поверхности почвы

 


    

Установка дождевателей на высоте 0,6 м от поверхности почвы уменьшает высоту подъема дождевого облака. Это повышает устойчивость струй к ветру и

равномерность полива машин. Коэффициент вариации слоя дождя на пролетах машины при установке дефлекторных насадок снижается до 10…16 %, а при монтаже модернизированных аппаратов – до 7…12 % (табл. 2). Коэффициент эффективного полива при увеличении скорости ветра до 3,8 м/с повышается до 0,75…0,78. Хорошую равномерность полива ДМ «Фрегат» обеспечивают дождеватели типа «вращающая штанга» с открылками длиной 2,5 м, на которых устанавливались дефлекторные насадки кругового и секторного полива, а также малорасходные струйные насадки с диаметром сопла 3,2…7,1 мм или струйные насадки с отражателями.

Для оценки величины испарения и сноса дождя Еис при дождевании были обработаны результаты полевых опытов, полученных в ВолжНИИГиМ при поливе одиночными дождевальными аппаратами ДМ «Фрегат» № 1, 2, 3 и 4, ДКШ-64, дефлекторными насадками, а также дождевальными машинами и установками «Фрегат», «Волжанка» и ДДН-70. Для расчета Еис были использованы опытные данные М.С. Мансурова, А.П. Клепальского, К.М. Мустафаевой, Е.Г. Петрова, В.Е. Хабарова и др. Величина Еис при поливе отдельным аппаратом или дефлекторной насадкой увеличивается с повышением температуры воздуха t и скорости ветра Vв и уменьшается с увеличением относительной влажности воздуха ?, зависит от комплексного показателя напряженности климата Ф, который предложил В.Е. Хабаров – .

При поливе дождевальными машинами величина Еис зависит от направления ветра относительно трубопровода машины. Если направление ветра перпендикулярно оси трубопровода, то величина Еис максимальная, а при направлении ветра вдоль трубопровода – минимальная.

Обработкой опытных данных на ПК нами получено уравнение для расчета величины испарения и сноса дождя Еис при дождевании одиночным дождевальным аппаратом, дефлекторной насадкой или машиной:

,                            (42)

где h – высота подъема капель дождя над почвой, м; n – частота вращения аппарата, об./мин; dк – средний диаметр капель, мм; rc, rм – средняя и мгновенная интенсивность дождя, мм/мин; Т – температура воздуха, град.; j– относительная влажность воздуха, %; Vв– скорость ветра, м/с, Кa – коэффициент, учитывающий изменение величины испарения и сноса дождя в зависимости от величины угла a между трубопроводом машины и направлением ветра,Кa = 1 – 0,009(90 – a).

Исследования показывают, что при средних метеоусловиях для Саратовской области (Т = 17,4?С, j =59 %, = 3,8 м/с) величина Еис серийных аппаратов изменяется вдоль трубопровода в пределах 10,4…22,3 % (рис. 14, кр. СДА), а для усовершенствованных аппаратов – понижается в начале машины на 30…40 %.

По машине «Фрегат»в целомЕис в среднем уменьшается на 16 % (от 15,5 до 13,0 %). Это достигается уменьшением до 15? угла наклона к горизонту малорасходных струй и высоты подъёма струи над поверхностью поля. А также в результате изменения степени распыла струй (снижение Н/Д с 0,06…0,12 до 0,03…0,05 МПа/мм), средней и мгновенной интенсивности дождя и оптимизации частоты вращения аппаратов в пределах 0,5…1,0 об./мин.

Применение на дождевальных машинах «Фрегат» дефлекторных насадок уменьшает высоту подъёма дождевого облака с 4,1…8,0 м (серийный аппарат «Фрегат») до 3,0…3,6 м, повышает среднюю интенсивность дождя и одновременно уменьшает крупность капель и мгновенную интенсивность дождя. Величина потерь воды на испарение и снос при поливе ДМ «Фрегат» с дефлекторными насадками немного меньше, чем при поливе серийными среднеструйными аппаратами.

а

Рис. 14. Величина испарения и сноса дождя Еис:

а) вдоль трубопровода ДМ «Фрегат» с серийными (СДА) и усовершенствованными дождевальными аппаратами (МДА), дефлекторными насадками (ДН) и вращающимися дождевателями (ВД); б) в зависимости от показателя напряженности климата Ф и конструктивно-технологических параметров дождевателей Кт

                              б

При установке дождевателей на высоте 0,6 м от поверхности почвы уменьшается высота подъема дождевого облака, а это повышает устойчивость струй к ветру и уменьшает величину потерь воды на испарение и снос до 6,0…14,3 % (табл. 2).

Исследования показывают, что усовершенствованные дождевальные аппараты «Фрегат» № 3 и 4 обеспечивают повышение нормы полива до стока на 20…49 % в результате увеличения степени распыла струй и уменьшения мгновенной интенсивности дождя и среднего диаметра капель (табл. 2). Это достигается в результате уменьшения диаметра основной струи, дополнительного ее распыления рассекателем, прерывателем или отражателем.

Дефлекторные насадки обеспечивают мелкокапельный дождь, средний диаметр капель в начале машины составляет 0,4…0,5 мм, в конце – 0,9…1,0 мм. Скорость падения капель дождя дождевальных аппаратов изменяется от 6 до 12 м/с вдоль трубопровода ДМ «Фрегат»; у дефлекторных насадок – от 3 до 6 м/с, что значительно меньше. Такой дождь снижает энергетическое воздействие на почву и сельскохозяйственные растения и обеспечивает поливные нормы до стока, аналогичные нормам при использовании серийных дождевальных аппаратов, несмотря на увеличение средней интенсивности дождя (табл. 2).

Более высокие нормы полива до стока наблюдаются при использовании дождевателя типа «вращающаяся штанга» с двумя открылками длиной 2,5 м, на одном монтируется дефлекторная насадка с соплом диаметром 5,6…7,1 мм, на другом – насадка с отражателем. При этом формируется дождь со средним диаметром капель 0,9…1,0 мм, средней интенсивности 0,20…0,63 мм/мин и мгновенной интенсивности 0,6…0,9 мм/мин, который снижает энергетическое воздействие и повышает норму полива до стока с 230…280 до 350…440 м3/га на тяжелосуглинистых и глинистых темно-каштановых почвах (табл. 2).

Исследованиями установлено, что урожайность сельскохозяйственных культур при поливе ДМ «Фрегат» в основном определяется объемом оросительной воды, поступившей за вегетационный период, и качеством полива (равномерностью полива, интенсивностью и крупностью капель, мощностью дождя, нормой полива до стока и др.). Некачественная регулировка аппаратов на требуемый расход воды приводит к снижению урожая до 20 %. В зоне полива усовершенствованных дождевальных аппаратов и вращающихся дождевателей запас влаги в почве увеличивается в среднем на 7,7…12,0 %, урожайность сельскохозяйственных культур – на 5…24 %, а энергетическая эффективность повышается на 6…16 % (табл. 5).

Полевые исследования 4–13-опорных ДМ «Фрегат» с увеличенным расходом воды и внедрение их с учетом почвенно-рельефных условий и возможностей конкретной оросительной сети и насосной станции подтверждают эффективность их использования благодаря увеличению производительности в 1,2–2,3 раза. Время оборота ДМ «Фрегат» при поливных нормах 25…40 мм сокращается, что позволяет выдерживать режим влажности почвы на более высоком уровне и обеспечивать своевременные поливы за счет увеличения их кратности, что важно при выращивании влаголюбивых овощных и кормовых культур. Экономическая эффективность только от снижения приведенных затрат составляет 638–1348 руб. (цены 1988 г.). Стоимость комплекта дефлекторных насадок из полимерного материала  при учащенной расстановке на трубопроводе машины составляет 10–12 тыс. руб., что в 5 раз меньше стоимости  комплекта дождевальных аппаратов. Экономический эффект внедрения дефлекторных насадок составляет 40–48 тыс. руб. на машину.

Таблица 5. Урожайность и энергетическая эффективность сельскохозяйственных культур при поливе ДМ «Фрегат» с серийными и усовершенствованными

аппаратами и вращающимися дождевателями

Показатель

АО

«Энгельсское»

ОПХ

«ВолжНИИГиМ»

Сельскохозяйственная культура

Яровая

пшеница

Века-овес

Козлятник

восточный

Число поливов, шт.

4

2

2

Урожайность, т/га и (энергетическая

эффективность) при поливе:

 

 

 

серийными аппаратами

2,23  (1,27)

41,8  (2,67)

22,5  (2,57)

усовершенствованными аппаратами

2,58  (1,51)

43,0  (2,81)

-

вращающимися дождевателями

-

43,8  (2,96)

28,0  (3,15)

НСР05

1,48

11,4

6,1

Внедрение низконапорных ДМ «Фрегат» хоз. № 1–10 в ОПХ «ВолжНИИГиМ» при средней годовой поливной норме 2400 м3/га на площади 355 га обеспечивает экономию потребляемой электроэнергии на насосной станции 120,0 тыс. кВт·ч, или 360,0 тыс. руб.; снижает эксплуатационные затраты на ремонт закрытой сети в результате отсутствия порывов трубопровода на 60 тыс. рублей и повышает урожайность сельскохозяйственных культур на 0,5–2,3 тыс. руб./га. Суммарный годовой эффект в ОПХ «ВолжНИИГиМ» составляет 873 тыс. руб. Всего внедрено более 70 низконапорных ДМ «Фрегат» кругового, реверсивного и фронтального действия, более 700 комплектов дефлекторных насадок, модернизированных аппаратов и вращающихся дождевателей.

Общие Выводы

1. Проведенный анализ работы показал, что серийные дождевальные машины «Фрегат» в неполной мере удовлетворяют современным требованиям сельскохозяйственного производства в результате высокой энергоемкости полива, недостаточной равномерности дождевания и значительных потерь воды при ветре. Высокая интенсивность дождя во второй половине трубопровода, неудовлетворительная производительность и проходимость требуют совершенствования конструкции машины и процесса дождевания.

2. Предложены математические зависимости для расчета дальности полета раздробленной и распыленной струи (2–4, 6, 7, 12–14) , учитывающие степень распыла струй, скорость ветра и частоту вращения аппарата и обеспечивающие более точное определение площади пролива дождевателями, повышение равномерности полива и снижение потерь на испарение и снос.

3. Интенсификацию распыла струй предложено осуществлять путем применения аппаратов с рассекателями, прерывателями или отражателями струи, дефлекторных насадок кругового и секторного полива, а также вращающихся дождевателей, что уменьшая толщину пленки в 1,7–10 раз снижает крупность капель и действительную интенсивность дождя.

4. Предложена математическая модель расчета эпюры распределения слоя дождя вдоль радиуса полива вращающейся струи аппарата (15–17) как суммарной, состоящей из эпюр распределения дождя от основной струи, взаимодействующей с коромыслом, и от дополнительных струй. Это позволило производить расчет равномерности полива дождевальных аппаратов и машин.

5. Усовершенствование дождевальных аппаратов, существующих и из полимерного материала, в первой половине трубопровода машины, направленное на повышение ветроустойчивости струй, выполнено путем снижения частоты вращения с 2–7 до 0,5–1,0 об./мин и угла вылета струи к горизонту с 27 до 15О, а также оптимизацией степени распыла струи в пределах 0,036–0,065 МПа/мм. Во второй половине трубопровода машины для снижения энергетического воздействия дождя на почву на дождевальных аппаратах используются рассекатели, прерыватели и отражатели струй.

Созданы новые дождевальные аппараты и дефлекторные насадки кругового и секторного полива из полимерного материала и вращающиеся дождеватели, имеющие открылки длиной 0,5–4,5 м, которые комплектуются усовершенствованными и разработанными дождевателями (патенты № 2087096, 2318373, 2410870).

6. Предложены различные варианты модернизации ДМ «Фрегат» на низкий напор, включающие увеличение: передаточного отношения силового рычага, диаметров напорного рукава гидропривода и полихлорвинилового цилиндра, а также изменение конструкции колес. Это позволит снизить напор на входе до 0,20…0,38 МПа и увеличить скорости движения машины.

7. Расход воды разработанных аппаратов из полимерных материалов и дефлекторных насадок при увеличении диаметра сопла с 4 до 16 мм и напора с 0,1 до 0,3 МПа соответствует расходу серийных аппаратов «Фрегат». Радиус полива дефлекторных насадок кругового действия изменяется от 4,0 до 11,8 м и обеспечивает достаточную равномерность полива машин при их учащенной расстановке (через 5 и 6 м) на 25- и 30-метровых пролетах. Средний радиус действия струй полимерных дождевальных аппаратов при ветре повышается на 10…20 % по сравнению с серийными, за счет оптимизации распыла и частоты вращения. Радиус полива насадки с отражателем при аналогичных значениях диаметра струи аппаратов изменяется в пределах 7…20 м. Определены зависимости (23, 24) для расчета дальности полета струй различных видов дождевателей.

Мгновенная площадь полива струи  и площадь полива струи при взаимодействии ее с дополнительными распылителями имеет вид близкий к эллипсу с наибольшей шириной (25, 26) в зоне максимального выпадения дождя. Увеличение мгновенной площади полива струи при ее дополнительном распылении отражателем приводит к снижению средней мгновенной интенсивности дождя на 17…23 %.

Применение на дождевальных аппаратах (36) рассекателя, прерывателя и отражателя уменьшает средний диаметр капель дождя на 15…50 %.

8. Эпюры распределения дождя вдоль радиуса полива дефлекторных насадок и дождевальных аппаратов, а также при дополнительном распылении струи рассекателем, прерывателем, отражателем описываются бета-распределением. Установлены экспериментальные зависимости (27 -32) изменения параметров ? и ? бета-распределения в зависимости от типа дождевателя, диаметра сопла, напора и его конструктивных элементов и применения дополнительных распылителей.

Разработаны алгоритм и программы расчета на ПК эпюр распределения интенсивности и слоя дождя вдоль радиуса действия струи аппарата и дефлекторной насадки, на площади полива машин, а также коэффициентов равномерности полива аппарата и машины.

Установлено, что высокие значения коэффициента равномерности полива (0,65…0,69) при использовании на ДМ «Фрегат» односопловых дождевальных аппаратов № 1 и 2 имеют место, если отношение напора к диаметру сопла изменяется от 0,036 до 0,065 МПа/мм. Двухсопловые дождевальные аппараты № 2, 3 и 4 имеют высокие значения коэффициента равномерности полива, если при определенных отношениях Н/Д подобрано требуемое отношение диаметров основной и дополнительной насадки. Оптимальную равномерность полива дефлекторных насадок (33, 34) диаметром 4…16 мм имеем при напоре Н = 0,06…0,25 МПаиотношении Н/Д = 0,015…0,020 МПа/мм.  

9. Расход воды низконапорных ДМ «Фрегат» (9, 12, 13 и 16-опорных машин марки ДМУ-Б-260-38, ДМУ-Б-337-45, ДМ-365-68 и ДМУ-Б-463-90) составляет 38, 45, 68 и 90 л/с при напоре на входе в машину 0,24; 0,26; 0,33 и 0,38 МПа, что снижает потребляемую мощность на 36–50 %.

Минимальная поливная норма и время оборота низконапорных ДМ «Фрегат» (вар.1 и 5) увеличивается в среднем соответственно на 12,4 % и 37,5 %. При цикличности гидропривода последней тележки менее 4,9 ход/мин (вар. 1) и 4,0 ход/мин (вар. 5) поливная норма и время оборота серийных и низконапорных ДМ «Фрегат» одинаковы. Применение низконапорных ДМ «Фрегат» снижает напор на выходе насосной станции до 0,5…0,7 МПа и уменьшает удельный расход электроэнергии на подачу 1000 м3 воды с 340…550 кВт·ч до 185…300 кВт·ч в зависимости от типа насосного агрегата. Групповая эксплуатация низконапорных ДМ «Фрегат» увеличивает подачу воды насосными агрегатами на 14…27 %, водообеспеченность орошаемого участка и число одновременно работающих машин на 1–3 единицы.

10. При использовании усовершенствованных аппаратов «Фрегат» № 3 и 4, аппаратов из полимерного материала и вращающихся дождевателей норма полива до стока повышается на 20…49 % .

Дефлекторные насадки обеспечивают мелкокапельный дождь (37) (в начале машины средний диаметр капель составляет 0,4…0,5 мм, в конце машины – 0,9…1,0 мм), снижение скорости падения капель от 3 до 6 м/с, а достоковая поливная норма находится на уровне серийных аппаратов.

11. Усовершенствованные и новые дождевальные аппараты, дефлекторные насадки, устанавливаемые по учащенной схеме, вращающиеся дождеватели повышают равномерность полива при ветре с 0,53 до 0,71…0,78, уменьшают потери воды на испарение и снос ветром на 16–20 %, повышают запас влаги в почве на 7,7–12,0 % и урожайность сельскохозяйственных культур на 5,5–24,0 %.

12. Экономическая эффективность низконапорных ДМ «Фрегат» и новых дождевателей обеспечивается за счет экономии электроэнергии на насосной станции, повышения надежности работы закрытой оросительной сети и дождевальных машин, снижения стоимости полимерных дождевателей, повышения урожайности сельскохозяйственных культур и составляет 90–180 тыс. руб. на машину.

Предложения производству

1. Для повышения качественных показателей, эффективности использования и урожайности сельскохозяйственных культур при поливе серийными и низконапорными ДМ «Фрегат» предлагается использовать: дефлекторные насадки кругового и секторного полива, устанавливаемые по учащенной схеме, усовершенствованные аппараты «Фрегат» и среднеструйные аппараты из полимерного материала, а также вращающиеся дождеватели. Изготовление перечисленных выше дождевателей налажено в ВолжНИИГиМ и на ряде заводов РФ. Для настройки ДМ «Фрегат» различных модификаций на требуемый расход воды и оптимальные режимы работы дождевателей предлагается использовать разработанные карты настройки.

2. Для снижения энергоемкости полива, увеличения водообеспеченности орошаемых участков и водоподачи насосных станций, а также для повышения надежности работы закрытой сети и уменьшения ее порывов необходимо использовать низконапорные ДМ «Фрегат» (вар. 1–5), размещая их при групповой эксплуатации на орошаемых участках по разработанной схеме. Производительность неполнокомплектных машин рекомендуется увеличивать за счет повышения расхода воды в 1,2–5,0 раз.

3. Полученные математические зависимости и разработанные программы расчета на ПК для дальнейшего совершенствования дождеобразующих устройств и дождевальных машин предлагается использовать в КБ, на заводах-изготовите-

лях, а также в учебных заведениях.

Основные положения диссертации, опубликованные в

следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Федосеев В.К. Дождеформирующие аппараты для «Фрегата» / В.К. Федосеев, Н.Ф. Рыжко // Мелиорация и водное хозяйство. – 1995. – № 2. – С. 39-40.

2. Слюсаренко В.В. Опыт эксплуатации ДМ «Фрегат» на низконапорном режиме / В.В. Слюсаренко, Л.А. Журавлева, Н.Ф. Рыжко // Мелиорация и водное хозяйство. – 2004. – № 1. – С. 22–24.

3. Слюсаренко В.В. Повышение проходимости ДМ «Фрегат» / В.В. Слюсаренко, Н.Ф. Рыжко, С.В. Гомберг // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2006. – № 5. – С. 24–28.

4. Рыжко Н.Ф. Обоснование технических решений по снижению напора на входе ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2007. –№ 4. – С. 85–90.

5. Нагорный В.А. Экспериментальное исследование агротехнических характеристик полива дефлекторных насадок ДМ «Фрегат» / В.А. Нагорный, Н.Ф. Рыжко // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 1. – С. 49–51.

6. Нагорный, В.А. Повышение эффективности полива ДМ «Фрегат» при использовании новых дождеобразующих устройств / В.А. Нагорный, Н.Ф. Рыжко // Вестник  Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2009. - № 2. – С. 54–56.

7. Рыжко Н.Ф. Оценка и расчёт равномерности полива дождевальных аппаратов и дефлекторных насадок / Н.Ф. Рыжко, Е.И. Гуркин, Ю.А. Емельянов // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2009. – № 3. – С. 41–45.

8. Слюсаренко В.В. Потери воды на испарение и снос при поливе дождеванием и способы их снижения / В.В. Слюсаренко, Н.Ф. Рыжко // Нива Поволжья. – 2009. – № 1. С. 43–46.

9. Рыжко Н.Ф. Ресурсосберегающие технологии полива ДМ «Фрегат» фронтального передвижения / Н.Ф. Рыжко, И.А. Шушпанов, А.С. Горбачев, Г.П. Надежкина// Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. – 2011. – № 12. – С. 41–45.

10. Рыжко Н.Ф. Повышение равномерности ДМ «Фрегат» при ветре / Н.Ф. Рыжко // Нива Поволжья. – 2011. – № 2. – С. 80-84.

11.Слюсаренко В.В. Новые технические решения для модернизации дождевальных машин «Фрегат» и результаты их внедрения / В.В. Слюсаренко, Н.Ф. Рыжко // Известия Самарского ГАУ. – 2011. – № 3. – С. 16-20.

12. Рыжко Н.Ф. Пути совершенствования дождевателей ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко, В.В. Слюсаренко, Г.П. Надежкина // Научное обозрение. – 2011. – № 6. – С. 31-34.

13. Рыжко Н.Ф. Моделирование полета струй дождевальных аппаратов и дефлекторных насадок / Н.Ф. Рыжко // Научное обозрение. – 2012. – № 1. – С. 46-52.

14. Рыжко Н.Ф. Влияние качественных показателей дождя ДМ «Фрегат» на урожайность сельскохозяйственных культур / Н.Ф. Рыжко // Научное обозрение. – 2012. – № 2. – С. 36-42.

15. Рыжко Н.Ф. Повышение ветроустойчивости струй дождевателей ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко // Научное обозрение. – (в печати), 2012. – № 3.

 

 

Статьи, брошюры, рекомендации, монографии

16. Янюшкин А.П. Групповая эксплуатация «Фрегатов» и пути повышения их производительности / А.П. Янюшкин, Н.Ф. Рыжко // Совершенствование мелиоративных систем, способов и техники полива сельскохозяйственных культур в Поволжье : сб. науч. тр. ВолжНИИГиМ / ВНИИГиМ. - М., 1978. – Вып. 2. – С. 38–47.

17. Божко И.А. Рекомендации к научно-обоснованной системе орошаемого земледелия Саратовской области на 1981–1985 гг. / Н.Ф. Рыжко [и др.]. ; Саратов, 1982. – 90 с.

18. Шигаев В.И. Рекомендации по эксплуатации ДМ «Фрегат» / В.И. Шигаев, А.П. Янюшкин, Н.Ф. Рыжко. – Саратов, 1982. – 39 с.

19. Рыжко Н.Ф. Повышение качества работы «Фрегата» / Н.Ф. Рыжко // Техническое совершенствование оросительных систем Поволжья : сб. науч. тр. ВолжНИИГиМ / ВНИИГиМ. – М., 1984. – С. 72–76.

20. Рыжко Н.Ф. К вопросу о распределении интенсивности дождя вдоль радиуса действия струйных аппаратов / Н.Ф. Рыжко, В.М. Кузник, А.С. Фалькович // Вопросы эксплуатации оросительных систем и рационального использования орошаемых земель в Поволжье : сб. науч. тр. ВолжНИИГиМ / ВНИИГиМ. – М., 1986. – С. 112–117.

21. Рыжко Н.Ф. Программа расчета агротехнических показателей полива дождевальных машин и аппаратов / Н.Ф. Рыжко, В.М. Кузник, А.С. Фалькович, Т.Н. Озерская : информ. лист / Саратовский ЦНТИ. – Саратов, 1986. – № 183–86. – 2 с.

22. Слюсаренко В.В. Крупность капель дождя дефлекторных насадок ДМ «Фрегат» / В.В. Слюсаренко, Н.Ф. Рыжко, С.В. Гомберг//Актуальные проблемы АПК. Материалы Всероссийской научно-практической конференции.- Саратов, 2006. - С 88-92.

23. Рыжко Н.Ф. Рекомендации по настройке дождевальных аппаратов машин «Фрегат». / Н.Ф. Рыжко, Т.Н. Озерская, Н.В. Рыжко. – Саратов : Главсредволговодстрой, 1989. – 46 с.

24. Рыжко Н.Ф. Модернизация дождевальных аппаратов ДМ «Фрегат» для обеспечения ветроустойчивого и эрозионно безопасного полива / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, С.Г. Нестеренко // Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России : тез. докл. на Всеросс. науч.-прак. конф. (г. Волгоград, 9–12 сент. 1998 г.) / Рос. с.-х. акад. – Волгоград, 1998. – С.132–133.

25. Рыжко Н.Ф. Испарение и снос дождя при поливе дождеванием / Н.Ф. Рыжко, Н.В. Рыжко // Техническое совершенствование и эксплуатация оросительных систем в засушливой зоне Российской Федерации : сб. науч. тр. : [по матер. семин.-совещ. МСХ России, 14–16 августа 2000 г., Саратов] / ГУ «ВолжНИИГиМ». – М., 2000. – Ч. 1. – С. 101–106.

26. Рыжко Н.Ф. Модернизация ДМ «Фрегат» на низконапорный режим работы / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, Н.В. Рыжко // Проблемы научного обеспечения экономической эффективности орошаемого земледелия в рыночных условиях : материалы междунар. науч.-практ. конф. (19–21 апреля 2001 г.) / Волгоградская ГСА. – Волгоград, 2001. –С. 38–39.

37. Рыжко Н.Ф. Применение дефлекторных насадок и дождевальных аппаратов из полимерных материалов на ДМ «Фрегат» и «Волжанка» / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, Н.В. Рыжко // Проблемы мелиорации и пути их решения : сб. науч. тр. : [по матер. юбил. конф., посвящ. 65-летию Энгельск. ОМС и 35-летию ГУ «ВолжНИИГиМ»] / ГУ «ВолжНИИГиМ». – М., 2001. – Кн. 1. – С. 142–147.

38. Рыжко Н.Ф. Оптимизация частоты вращения дождевальных аппаратов «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко, Н.В. Рыжко // Проблемы мелиорации и пути их решения : сб. науч. тр. : [по матер. юбил. конф., посвящ. 65-летию Энгельск. ОМС и 35-летию ГУ «ВолжНИИГиМ»] / ГУ «ВолжНИИГиМ». – М., 2001. – Кн. 1. – С. 148–154.

39. Рыжко Н.Ф. Совершенствование дождевальных аппаратов и повышение качества полива ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко // Экологические проблемы мелиорации : материалы междунар. конф. / ВНИИГиМ. – М., 2002. – С. 289–291.

30. Рыжко Н.Ф. К вопросу оценки нормы полива до стока при дождевании / Н.Ф. Рыжко, Н.В. Рыжко // Актуальные проблемы мелиорации земель Поволжья : сб. науч. тр. / ГУ «ВолжНИИГиМ». – Саратов, 2002. – С. 126–132.

31. Рыжко Н.Ф. Результаты работы по внедрению ДМ «Фрегат» пониженного напора в ОПХ «Красный боец» Ершовского района / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, И.А. Шушпанов / Актуальные проблемы мелиорации земель Поволжья : сб. науч. тр. / ГУ «ВолжНИИГиМ». – Саратов, 2002. – С. 133–140.

32. Рыжко Н.Ф. Технические решения по снижению энергоемкости полива / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, Н.В. Рыжко // Экологические проблемы мелиорации : материалы междунар. конф. / ВНИИГиМ. – М., 2002. – С. 289–291.

33.Рыжко Н.Ф. Совершенствование поливной техники и повышения качества дождя на примере низконапорной ресурсосберегающей дождевальной машины «Фрегат» : автореф. дис… канд. техн. наук / Рыжко Николай Федорович. – Саратов, 2002. – 21 с.

34. Нагорный В.А. Реверсивная дождевальная машина «Фрегат», как источник экономного расходования поливной воды / В.А. Нагорный, Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, И.А. Шушпанов // Водосберегающие технологии как основа эффективного использования орошаемых земель : сб. науч. тр. / ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – Саратов, 2003. – С. 43–45.

35. Рыжко Н.Ф. Совершенствование методики подбора дождевальных аппаратов и дефлекторных насадок на ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко, Н.В. Рыжко, С.И. Жукова, В.Н. Романова // Водосберегающие технологии как основа эффективного использования орошаемых земель : сб. науч. тр. / ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – Саратов, 2003. – С. 52–56.

36. Рыжко Н.Ф. Совершенствование технических средств полива в засушливых условиях Саратовской области / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, И.А. Шушпанов, Н.В. Рыжко // Технические, технологические и экологические проблемы орошения земель Поволжья : сб. науч. тр. / ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – Саратов, 2006. – С. 15–25.

37. Рыжко Н.Ф.  К вопросу улучшения эксплуатационных показателей полива ДМ «Фрегат»/ Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, С.В. Гомберг, Н.В. Костов // Технические, технологические и экологические проблемы орошения земель Поволжья : сб. науч. тр. / ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – Саратов, 2006. – С. 25–30.

38. Рыжко Н.Ф. Анализ и обоснование технических предложений по повышению проходимости ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, С.В. Гомберг, Н.В. Костов // Технические, технологические и экологические проблемы орошения земель Поволжья : сб. науч. тр. [по материалам юбил. конф. посвященной 40-летию «ВолжНИИГиМ»] / ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – Саратов, 2006. – С. 42–48.

39. Слюсаренко В.В. Интенсивность дождя дефлекторных насадок ДМ «Фрегат» / В.В. Слюсаренко, Н.Ф. Рыжко, С.В. Гомберг //Актуальные проблемы АПК. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Саратов, 2006. – С. 84–88.

40. Нагорный В.А. Дождевальная машина «Фрегат» фронтального передвижения / В.А. Нагорный, Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый, И.А. Шушпанов // Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования : материалы юбилейной междунар. науч.-практ. конф. (2007 г.). – М., 2007. – Т. 1. – С. 292–293.

41. Рыжко Н.Ф. Результаты исследований по уменьшению колееобразования ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко // Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования : материалы юбилейной междунар. науч.-практ. конф. - М., 2007. – Т. 1. – С. 340–343.

42. Рыжко Н.Ф. Повышение эффективности работы низконапорных ДМ «Фрегат» / Н.Ф. Рыжко, В.Л. Угнавый // Проблемы устойчивого развития мелиорации и рационального природопользования : материалы юбилейной междунар. науч.-практ. конф. - М., 2007. – Т. 1. – С. 340–343.

43. Рыжко Н.Ф. Совершенствование технических средств и технологии орошения в Поволжье / Н.Ф. Рыжко. – Саратов : Саратовский источник, 2007. – 110 с.

44. Рыжко Н.Ф. Совершенствование дождеобразующих устройств для многоопорных дождевальных машин // Н.Ф. Рыжко. – ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2009. – 176 с.

Авторские свидетельства и патенты

45. А. с. 1132861 СССР, А О1 G 25/00. Дождевальный аппарат / Шигаев В.И., Рыжко Н.Ф., Рыжко Н.В.; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ – № 3604662/30-15 ; заявл. 13.06.83; опубл. 07.01.85, Бюл. № 1 – 2 с. : ил.

46. А. с. 1251832 СССР, А О1 G 25/09. Многоопорная дождевальная машина кругового действия / Рыжко Н.Ф., Овчаров В.А., Шигаев В.И., Рыжко Н.В. ; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ – № 3636055/30-15 ; заявл. 23.08.83 ; опубл. 23.08.86,  Бюл. № 17. – 4 с. : ил.

47. А. с. 1375196 СССР, А О1 G 25/09. Дождевальная машина / Рыжко Н.Ф., Шигаев В.И., Клюев Е.П., Байкин А.Т., Рыжко Н.В.; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ. – № 4060467/30-15 ; заявл. 18.02.86 ; опубл. 23.02.88, Бюл. № 7. – 5 с. : ил.

48. А. с. 1482615 СССР,  А О1 G 25/09. Дождевальная машина / Манько А.Д., Краснихин В.Н., Максимова А.И., Рыжко Н.Ф. ; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ. – № 4094904/30-15 ; заявл. 14.07.86 ; опубл. 30.05.89, Бюл. №  20. – 4 с. : ил.

49. А. с. 1528387 СССР, А О1 G 25/02.Дождевальный аппарат / Рыжко Н.Ф., Светличный В.Д., Рыжко Н.В. ; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ. - № 4284032/30-15 ; заявл. 13.07.87 ; опубл. 15.12.89, Бюл. № 46. – 3 с. : ил.

50. А. с. 1596165 СССР, F 16 К 35-02, 47/02. Управляемое запорное устройство / Рыжко Н.Ф., Рыжко Н.В., Емельянов Ю.А. ; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ. – № 4612121/25-29 ; заявл. 30.11.88 ; опубл. 30.09.90, Бюл. № 36. – 3 с. : ил.

51. А. с. 1665968 СССР, А О1 G 25/02. Дождевальный аппарат. / Рыжко Н.Ф., Светличный В.Д., Рыжко Н.В., Емельянов Ю.А. ; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ – № 4681323/15 ; заявл. 20.04.89 ; опубл. 30.07.91, Бюл. № 28. -– 4 с. : ил.

52. А. с. 1724108 СССР,  А О1 G 25/09, 25/16.Дождевальная машина / Манько А.Д., Краснихин В.Н., Рыжко Н.Ф. ; заявитель и патентообладатель ВолжНИИГиМ. –  № 4688981/15 ; заявл. 16.05.89 ; опубл. 07.04.92, Бюл. № 13. – 4 с. : ил.

53. Пат. 95111150 Российская Федерация, А О1 G 25/09.Дождевальная машина / Рыжко Н.Ф., Лизин П.Д., Фомин Г.И., Нестеренко С.Г. ; заявитель и патентообладатель НПО «ВолжНИИГиМ». – № 95111150/13 ; заявл. 28.06.95 ; опубл. 20.06.97, Бюл. № 7. – 5 с. : ил.

54. Пат. 95112408 Российская Федерация, А О1 G 25/09.Дождевальная машина / Лизин П. Д., Рыжко Н.Ф., Фомин Г.И., Нестеренко С.Г. ; заявитель и патентообладатель НПО «ВолжНИИГиМ». - № 95112408/13 ; заявл. 19.07.95 ; опубл. 20.06.97, Бюл. № 7. – 4 с. : ил.

55. Пат. 2087096 Российская Федерация, А О1 G 25/09. Дождевальная машина / Рыжко Н.Ф., Фомин Г.И., Быков В.П., Пантюхов А.Я. ; заявитель и патентообладатель НПО «ВолжНИИГиМ». – № 93002665/13 ; заявл. 14.01.93 ; опубл. 20.08.97, Бюл. № 23. – 4 с. : ил.

56. Пат. 2091178 Российская Федерация, В О5 В 1/26. Дождевальная насадка // Лизин П.Д., Курбатов А.Я., Рыжко Н.Ф., Нестеренко С.Г. ; заявитель и патентообладатель НПО «ВолжНИИГиМ». – № 95103623/25 ; заявл. 14.03.95 ; опубл. 27.09.97, Бюл. № 27. – 3 с. : ил.

57. Пат. 2006113914 Российская Федерация, А О1 G 25/09.Дождевальная машина / Слюсаренко В.В., Рыжко Н.Ф., Гомберг С.В., Костов Н.В. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Саратов. ГАУ». – № 2006113914/12 ; заявл. 24.04.06; опубл. 20.11.07, Изобретения. Полезные модели. № 30. – 5 с. : ил.

58. Пат. 2318373 Российская Федерация, А О1 G 25/09. Дождевальная машина / Нагорный В.А., Шушпанов И.А., Рыжко Н.Ф., Угнавый В.Л. ; заявитель и патентообладатель ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – № 2006114196/12 ; заявл. 25.04.06 ; опубл. 10.03.08, Бюл. № 7. – 6 с. : ил.

59. Пат. на полезную модель 74033 Российская Федерация. Дождевальная машина / Слюсаренко В.В., Рыжко Н.Ф., Гуркин Е.И., Надежкина Г.П., Рыжко С.Н., Марьин М.П. ; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Саратов. ГАУ». – № 2008105594/22 ; заявл.13.02.08 ; опубл. 20.06.08, Изобретения. Полезные модели. № 30. – 5 с. : ил.

60. Пат. 2377766 Российская Федерация, А О1 G 25/09. Дождевальная машина / Нагорный В.А., Рыжко Н.Ф., Шушпанов И.А. ; заявитель и патентообладатель ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – № 2008114640/12 ; заявл. 14.04.08 ; опубл. 10.01.2010, Бюл. № 1. – 6 с. : ил.

61. Пат. 2378824 Российская Федерация, А О1 G 25/09. Дождевальная машина / Нагорный В.А., Рыжко Н.Ф., Шушпанов И.А., Угнавый В.Л. ; заявитель и патентообладатель ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – № 2008110413/12 ; заявл. 18.03.08 ; опубл. 20.01.2010, Бюл. № 2. – 6 с. : ил.

62. Пат. 2410870 Российская Федерация, А О1 G 25/09. Дождевальная машина / Нагорный В.А., Рыжко Н.Ф., Шушпанов И.А. ; заявитель и патентообладатель ФГНУ «ВолжНИИГиМ». – № 2008152631/21 ; заявл. 29.12.08 ; опубл. 10.02.2011, Бюл. № 4. – 7 с. : ил.

Формат 60х84 1/16

Бумага офсетная              Ус. печ. л. 2              Заказ                    Тираж 100

Оттиражировано  в ООО  «Ризоп»   410028,  г. Саратов,  ул. Советская,  17

.

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.