Дождевальные системы состоят из насосных станций, трубопроводов, гидроподкормщиков и устройств для распределения воды по орошаемому полю. К ним относятся дождевальные аппараты, установки и машины.
Насосные станции используют для подъема воды от водоисточника 1 (см. рис. 20.1) и подачи ее к полям орошения или в водопроводную сеть. Насосные станции бывают стационарные и мобильные (плавучие, передвижные, навесные).
Плавучие станции применяют для забора воды из водоисточников с топкими берегами и резко изменяющимся уровнем воды.
Передвижные и навесные станции широко применяют для работы с дождевальными и поливными машинами. Навесные станции с приводом от ВОМ трактора наиболее маневренны.
Насос 6, двигатель 4, всасывающий и нагнетательные Трубопроводы, кран 7 и пульт управления передвижной насосной станции СНП-50/80 установлены на одноосном тракторном прицепе, а навесной станции СНП-25/60 - на раме, навешенной на трактор. Насос 6, получая энергию от двигателя 4, преобразует ее в энергию давления воды и обеспечивает определенную подачу.
При выборе насосной станции подачу насоса согласуют с расходом воды дождевальной машиной, а давление (напор) - с геодезической высотой подъема воды на орошаемый участок. При этом учитывают также гидравлические потери по длине трубопровода и потери на преодоление местных сопротивлений.
По создаваемому давлению насосные станции подразделяют на низконапорные (давление менее 0,25 МПа), средненапорные (0,25...0,5 МПа) и высоконапорные (более 0,5 МПа). Подача и давление зависят от типа насоса. Мобильные станции снабжают в основном центробежными и пропеллерными насосами, на стационарных используют также поршневые, вихревые и струйные насосы. Для привода насосов применяют двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели.
Центробежный насос (рис. 20.2, а) состоит из корпуса 2 и рабочего колеса 1 с лопастями. При вращении колеса вода увлекается лопастями во вращательное движение. Под действием центробежной силы вода перемещается по лопастям от центра к периферии. В центре колеса образуется разрежение, и вода из всасывающего трубопровода 4, подводящего канала 3 поступает в корпус насоса. Колесо отбрасывает воду с большой скоростью в отводящий канал 6, где центробежная сила воды преобразуется в давление, обеспечивающее движение воды в нагнетательном трубопроводе.
Рис. 20.2. Схемы насосов:
а - центробежного одноколесного; б, в - двухколесные последовательного и параллельного режимов работы; г - осевого пропеллерного; 1 - колесо; 2 - корпус; 3 - подводящий канал; 4 - всасывающий трубопровод; 5 - фильтр с клапаном; 6 - отводящий канал; 7 - кран; 8 - клапан; 9 - золотник; 10 - выравнивающий аппарат; 11 - направляющие лопасти
Различают насосы с двусторонней подводкой воды в корпус (марки Д) и с односторонней подводкой (марки К).
На станциях СНП-50/80, СНП-75/100 и др. установлены двухколесные насосы (рис. 20.2, б, в), режим работы которых можно изменять на последовательный (рис. 20.2, б) и параллельный (рис. 20.2, в). При последовательной работе подача снижается, а напор возрастает в 2 раза по сравнению с параллельным режимом. Всасывающий трубопровод и насос перед пуском заполняют водой через кран 7 (см. рис. 20.2, а) или при помощи газоструйного эжектора 5 (см. рис. 20. 1), установленного на выпускной трубе двигателя.
Осевой пропеллерный насос (рис. 20.2, г) состоит из корпуса 2, колеса 1 с винтовыми лопастями и выравнивающего аппарата 10. Лопасти 11 выравнивающего аппарата закреплены на неподвижной втулке. При вращении лопасти колеса 1 перемещают воду вдоль оси корпуса. Пропеллерные насосы применяют на низконапорных станциях. Они обеспечивают большие подачи при малом давлении (0,02...0,10 МПа).
Поршневые и плунжерные насосы применяют для забора воды из глубоких колодцев и подачи ее на большую высоту. Воду в них перемещает поршень, совершающий возвратно-поступательное движение. Подача поршневых насосов не зависит от задаваемого давления.
Трубопроводы и арматура необходимы для составления оросительной сети, по которой воду от насосных станций подают к дождевальным машинам, установкам и аппаратам. Трубопровод собирают из алюминиевых или стальных труб (длиной 5...9м), снабженных фланцевым или быстроразъемным соединением (муфтой). По конструкции разъемов различают быстроразборные трубопроводы с шаровым, конусным и цилиндрическим соединениями.
Для уплотнения соединений применяют резиновые манжеты, обеспечивающие автоматическую герметизацию под напором воды и выпуск воды из труб через соединение после отключения насоса. Не нарушая герметизацию, трубы можно присоединять одну к другой несоосно под углом до 15°. Поэтому такие трубопроводы широко применяют в условиях сложного рельефа орошаемых участков.
Промышленность выпускает комплекты разборных трубопроводов с проходным диаметром 102...250 мм, рассчитанных на рабочее давление до 1,2 МПа.
К водопроводной арматуре относятся гидранты-задвижки, колонки, присоединительные устройства, трубы-крестовины, заглушки. Арматуру используют для распределения и регулирования расхода воды в оросительной сети, включения и отключения дождевальных аппаратов.
Дождевальные аппараты используют для преобразования струи воды в дождевые капли и распределения их по площади полива. В зависимости от рабочего напора и дальности полета капель дождя аппараты подразделяют на короткоструйные (давление 0,05...0,15 МПа, дальность полета капель 5...8 м), среднеструйные (давление 0,15...0,5 МПа, дальность полета капель до 35 м) и дальнеструйные (давление более 0,5 МПа, дальность полета капель до 60 м).
Короткоструйные аппараты снабжают дефлекторными, щелевыми или центробежными насадками. В дефлекторных насадках (рис. 20.З, а) струя воды выходит под давлением из сопла 2, обтекает дефлектор 3 и сходит с корпуса 4 в виде тонкой пленки конусообразной формы. В воздухе пленка распадается на отдельные капли и орошает прилегающую к насадке площадь в радиусе 5...8 м. Короткоструйные насадки образуют мелкокапельный дождь (размер капель 0,9...1,1 мм). Расход воды через насадки (0,34...3,8 л/с) регулируют, изменяя диаметр сопла и напор в трубопроводе.
Рис. 20.З. Типы дождевальных аппаратов:
а - короткоструйный, б - среднеструйный «Роса-3»; в - дальнеструйный ДД-30, 1 - труба, 2, 7, 9, 11 - сопла, 3 - дефлектор, 4 - корпус, 5 - пружина, 6 - коромысло, 8 - лопатка-рассекатель, 10 - ствол, 12 - стакан, 13 - патрубок, 14 - турбинка, 15 - передача, 16 - вал, 17 - механизм поворота
Средне- и дальнеструйные аппараты образуют поток воды в виде симметричной струи, выбрасываемой из сопла под углом к горизонту. В полете струя распадается на капли, которые в виде дождя орошают площадь в пределах дальности струи.
Для более равномерного распределения воды вдоль струи средне- и дальнеструйные аппараты снабжают одним или двумя дополнительными соплами. Корпус большинства аппаратов во время работы вращается и орошает площадь в виде круга или сектора, радиус которого равен дальности полета струи. Аппараты поворачивают за счет энергии струи воды, воздействующей на специальный привод механизма вращения.
Среднеструйный аппарат «Роса-3» (рис. 20.З, б) снабжен корпусом 4 с тремя водопроводящими каналами, коромысловым механизмом вращения и механизмом секторного полива. Патрубок 13 ввертывают в поливной трубопровод. Стакан 12 впрессован в корпус и вращается внутри патрубка. Коромысло 6, вращающееся на оси, снабжено лопаткой-рассекателем 8 и возвратной пружиной 5. Из трубопровода вода проходит через три канала со сменными соплами 7, 9 и 11. Струя, выходящая из верхнего сопла, ударяет в лопатку коромысла и поворачивает его на угол З0...90°против хода часовой стрелки, закручивая возвратную пружину 5. При обратном движении коромысло под действием возвратной пружины и воздействием струи на рассекатель ударяет по корпусу 4 и он поворачивается на угол 2...30 (по ходу часовой стрелки). Затем струя, минуя рассекатель, вновь попадает на лопатку, и цикл повторяется. Один оборот аппарат выполняет за 2...4 мин. Скорость вращения регулируют, закручивая возвратную пружину.
Для полива по сектору аппарат снабжен механизмом, обеспечивающим возвратно-поступательное движение корпуса по части окружности. Угол сектора полива (в пределах 45...360°) и его направление можно изменять. Рабочее давление 0,2...0,6 МПа, расход воды 2,5...9,5 л/с, радиус полива 23...35 м.
Аппарат «Роса-2» устроен аналогично аппарату «Роса-3». Он поливает по кругу и по сектору радиусом 15...28 м, расход воды14
1...3,4 л/с. Одноствольный аппарат «Роса-1» поливает только по кругу радиусом 13..21 м, расход воды 0,45...1,25 л/с.
Дальнеструйный дождевальный аппарат ДД-30 снабжен турбин-кой 14 (рис. 20.З, в), лопатки которой частично введены в струю воды. Под давлением воды турбинка вращается с частотой до 5000 мин-1 и через червячные передачи 15, вал 16 и механизм 17 перемещает ствол 10 по кругу. Скорость вращения ствола регулируют, изменяя размер входа лопаток турбинки в струю. Лопатки отсекают часть струи у выхода ее из сопла 9 и обеспечивают более равномерное распределение дождя вдоль струи. Аппарат можно переключать на секторный полив с помощью упоров, переставляя которые, изменяют угол поворота ствола.
Для изменения расхода воды в пределах 15...30 л/с аппарат снабжен сменными соплами диаметром 26, 30 и 34 мм. Рабочее давление аппарата 0,5...0,7 МПа, радиус полива 40...60 м.
Аппарат ДЦ-15в отличие от ДД-30 имеет меньшие диаметры ствола и сменных сопел (14, 20 и 26мм). Расход воды 5...15 л/с, давление 0,5...0,7 МПа, радиус действия 30...50 м.
Аппараты ДД-50 и ДД-80 снабжены дополнительным соплом для привода турбинки. У аппарата ДД-50 расход воды 38...55 л/с, давление 0,5...0,6 МПа, радиус действия 44...56м; у аппарата ДД-80 соответственно 55...85 л/с, 0,5...0,7 МПа и 58...60м. Аппараты ДД-15, ДД-30, ДД-50 и ДД-80 устанавливают на гидрантах закрытых оросительных сетей.
Гидроподкормщики предназначены для приготовления растворов минеральных удобрений и внесения их на поля одновременно с поливом.
Гидроподкормщик ГПД-50 с проточно-напорной системой включают в магистраль распределительного трубопровода 9 (см. рис. 20.1) при помощи трубы 1 (рис. 20.4, а) с диафрагмой 7. Трубу соединяют с баком 4, подводящим 5 и отводящим 3 рукавами, перекрываемыми регулировочными вентилями 2 и 6. Удобрения засыпают в бак 4 через горловину, закрываемую крышкой. Вода по рукаву 5 поступает в бак и растворяет удобрения. Раствор из бака выходит по отводящему рукаву 3 в распределительный трубопровод и смешивается с водой. Подачу раствора регулируют вентилями 2 и 6. Вместимость бака 65 л. Масса загружаемых удобрений 70 кг. Гидроподкормщик используют с дождевальными установками КИ-25, КИ-50 и ДКШ-64 «Волжанка».
Рис. 20.4. Схемы гидроподкормщиков:
а - проточно-напорный, б - всасывающе-нагнетательный, в - с размывателем, 1 - труба, 2, 6 - вентили, 3, 5 - рукава, 4 - бак, 7 - диафрагма, 8 - насос, 9 - распылители, 10 - поплавок, 11 - сетчатое дно; 12 - бак-смеситель
Гидроподкормщик с всасывающе-нагнетателъной системой (рис. 20.4, б) используют с дальнеструйными дождевателями. Из нагнетательной магистрали часть потока воды по рукаву 5 поступает в бак 4. Вода растворяет удобрения, засыпанные в бак, и образует маточный раствор. По отводному рукаву 3 раствор поступает в насос 8, смешивается с основным потоком воды, а затем дождевальными аппаратами распределяется по орошаемой площади. Вместимость бака 107л.
Гидроподкормщик с размывателем (рис. 20.4, в) устанавливают на дождевальных агрегатах ДДА-100МА. Удобрения засыпают в верхний бак 4с сетчатым дном 11. Вода под давлением поступает по рукаву 5 к распылителям 9 и размывает нижний слой удобрений. Образующийся раствор стекает в нижний бак-смеситель 12, смешивается с чистой водой и по рукаву 3 поступает во всасывающую магистраль насоса 8 Здесь раствор дополнительно смешивается с водой и подается в напорную магистраль агрегата. Уровень воды в нижнем баке-смесителе 12 поддерживает поплавок 10 с запорным клапаном. Вместимость бака 120л.