Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Совершенствование качественных и технико-эксплуатационных показателей полива дождевателем консольным фронтальным

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование качественных и технико-эксплуатационных показателей полива дождевателем консольным фронтальным"

На правах рукописи

ШТАНЬКО АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ И ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЛИВА ДОЖДЕВАТЕЛЕМ КОНСОЛЬНЫМ ФРОНТАЛЬНЫМ

Специальность 06 01 02 - Мелиорация, рекультивация

и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

оозгезоиы

Саратов 2007

003163008

Диссертационная работа выполнена в отделе контроля и анализа технического состояния мелиоративных систем и сооружений ФГНУ «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»

Научный руководитель

академик РАСХН,

доктор технических наук, профессор Щедрин Вячеслав Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Слюсаренко Владимир Васильевич

кандидат технических наук Егоров Владимир Семенович

Ведущая организация — Федеральное государственное научное учреждение «Волжский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации»

Защита диссертации состоится "13" ноября 2007 г в 12— часов на заседании диссертационного совета К 220 061 01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный аграрный университет им Н И Вавилова» по адресу 410056, г Саратов, ул Советская, 60, ауд 241

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»

Отзывы на автореферат направлять по адресу 410012, г Саратов, Театральная пл 1, Ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан "12" октября 2007 года и размещен на сайте www sgau ru

Ученый секретарь

диссертационного совета

Ф К Абдразаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Общеизвестно, что агропромышленный комплекс РФ в 1990 г был на уровне передовых государств, занимая ведущее место в объемах производства сельскохозяйственной продукции, в том числе благодаря широкому использованию орошения в технологиях выращивания сельскохозяйственных культур

Наиболее перспективным способом механизированного полива является дождевание К достоинствам дождевания следует отнести близость к природному выпадению осадков, равномерность полива, увлажнение не только почвы, но и приземного слоя воздуха, улучшение микроклимата и создание более благоприятных физиологических условий жизни растений

В настоящее время 70 % поливных площадей Ростовской области оборудованы поливной сетью под дождевальную машину ДЦА-ЮОМА, используемую для полива всех основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в регионе Однако данная дождевальная машина имеет ряд недостатков, основными из которых являются высокая металлоемкость и низкая ремонтопригодность двухконсольной фермы, недостаточная оптимизация схем расстановки дождевальных насадок и неудовлетворительная надежность их работы, что приводит к снижению показателей качества выполнения технологического процесса и технико-эксплуатационных показателей дождевальной машины

Таким образом, проблема снижения металлоемкости дождевальной техники и повышения эффективности полива является актуальной, и в настоящее время требует дополнительных исследований, теоретических и конструктивных проработок

Исследования проводились в соответствии с комплексной темой № 1 «Провести исследования по разработке и освоению в мелиоративных системах АПК России комплекса мер, обеспечивающих безопасное состояние мелиоративных систем и сооружений, качество техники и технологий орошения, эффективное использование мелиорированных земель», задание 1 3 1 «Осуществление контроля и надзора за состоянием поливной техники и технологий орошения» НИР ФГНУ «РосНИИПМ»

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось повышение эффективности полива дождевателем консольным фронтальным за счет совершенствования качественных и технико-эксплуатационных показателей

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи - определить требования к технике и технологиям орошения, выявить не-

достатки ДДА-100МА и разработать направления совершенствования дождевальных машин этого типа,

— теоретически обосновать оптимальные диаметры водопроводящего трубопровода с переменным сечением крыла ДКФ-1П, выбор, расстановку и диаметры дождевальных насадок, скорость движения и эрозионно-безопасную длину бьефа при работе дождевальной машины ДКФ-1П,

— исследовать показатели качества выполнения технологического процесса дождевальной машины ДКФ-1П,

— определить технико-эксплуатационные показатели дождевальной машины ДКФ-1П,

— экономически оценить эффективность применения дождевателя консольного фронтального ДКФ-1П

Объект исследований. Объектом исследований являлся технологический процесс полива дождевателем консольным фронтальным

Методика проведения исследований. Предусматривает разработку теоретических предпосылок, их экспериментальную проверку в лабораторных и полевых условиях с последующей экономической оценкой Теоретические исследования проводились на основе известных законов и методов математического анализа Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и частными методиками Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ

Научная новизна. Уточнена методика, позволяющая установить оптимальные диаметры трубопровода с уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе, по которой были определены диаметры секций водопроводящего трубопровода крыла ДКФ-1П Определены параметры, характеризующие качество дождя, и расходно-напорные характеристики дефлекторной насадки секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ» Предложена схема расстановки насадок по крылу ДКФ-1П и определены необходимые диаметры сопел насадки Научно обоснованы рабочие скорости движения машины и зависимости для определения эрозион-но-безопасной длины бьефа

Научные положения, выносимые на защиту:

-теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров ДКФ-1П, от которых зависят качественные и технико-эксплуатационные показатели полива,

-рабочие скорости движения машины и зависимости для определения эрозионно-безопасной длины бьефа при поливе ДКФ-1П,

-качественные и технико-эксплуатационные показатели полива ДКФ-1П

Практическая значимость и реализация основных результатов исследований. Использование полученных результатов исследований на стадии разработки и при эксплуатации дождевателя консольного фронтального позволит снизить металлоемкость машины, повысить эффективность полива и уменьшить негативное воздействие искусственного дождя на почву Полученные результаты положены в основу проектирования дождевальной машины ДКФ-1П В 2006 году в хозяйстве ЗАО «Нива» Веселовского района Ростовской области была внедрена дождевальная машина ДКФ-1П Годовой приведенный экономический эффект составил 176,17 тыс руб

Апробация работы. Основные результаты докладывались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях, проводимых в ФГНУ «РосНИИПМ» (Новочеркасск, 2003-2007 гг) и на расширенном заседании отдела гидротехнических сооружений и гидравлики ФГНУ «РосНИИПМ» (2007 г)

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 научных работах и 4 изобретениях, в том числе 1 работа в издании, входящем в перечень ВАК Общий объем с учетом долевого участия в коллективных публикациях составляет 1,57 п л , из них лично соискателю принадлежат 1,05 п л

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, выводов, списка использованных источников из 104 наименований, в том числе 6 иностранных, содержит 11 таблиц, 27 рисунков и 7 приложений

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во «Введении» обоснована актуальность, научная новизна и практическая ценность выполненной работы, определены цель и задачи исследований Показана практическая значимость работы и научные положения, выносимые на защиту

В первой главе: «Состояние вопроса, цель и задачи исследования»

определены требования к технике и технологиям орошения, выявлены недостатки ДДА-ЮОМА и разработаны направления совершенствования дождевальных машин данного типа

Проведенный анализ соотношения площадей орошения различными дождевальными машинами в Ростовской области показал, что почти 70 % приходится на долю дождевальной машины ДДА-ЮОМА, однако обеспеченность орошаемых площадей данным типом дождевальной техники с 1985 по 2002 год снизилась на 80 % Следует подчеркнуть, что не все типы дождевальной техники по условиям конструкции поливной сети могут взаимозаменяться без полной реконструкции поливной сети В связи с этим, в Ростовской области наблюдается острая нехватка дождевальных машин, способных производить полив на орошаемых участках оснащенных поливной сетью, предназначенной для ДМДЦА-ЮОМА

Требования к технике и технологиям орошения целесообразно разделить на следующие группы агробиологические, почвенно-мелиоративные и экологические, организационно-хозяйственные Агробиологические требования сводятся к оптимальным условиям снабжения растений водой Почвенно-мелиоративные и экологические требования сводятся к сохранению и улучшению плодородия почв, мелиоративного их состояния Важность этой группы требований определяется трудно оценимым ущербом, наносимым народному хозяйству при ухудшении мелиоративного состояния земель и нарушении экологического равновесия в природе отдельных массивов и регионов Организационно-хозяйственные требования сводятся к высокоэффективному использованию поливной техники, рациональной организации территории, труда и водопользования на орошаемых землях без ухудшения условий проведения других агроприемов по уходу за растениями

Оценка дождевальной машины ДДА-ЮОМА на соответствие предъявленным требованиям позволила выявить следующие основные недостатки, которые можно устранить, не изменяя схемы поливной сети и принципов проведения полива

- высокая металлоемкость по причине наличия жесткой фермы с двумя водопроводящими поясами на каждом крыле дождевальной машины,

- низкий коэффициент эффективного полива, вследствие недостаточной оптимизации схем расстановки дефлекторных насадок и неудовлетворительной надежности их работы

Дальнейшее совершенствование данного типа дождевальной техники необходимо проводить по следующим направлениям

- совершенствование конструктивных элементов, направленных на снижение металлоемкости и энергоемкости, реализуемое при создании принципиально новых конструкций дождевальных машин, а также при модерниза-

ции существующих,

— совершенствование технологических показателей предусматривающих оптимизацию режимов работы дождевальной машины, в частности установление оптимального соотношения интенсивности дождя и водопроницаемости почвы при максимальной равномерности распределения искусственного дождя и минимальном воздействии на структуру почвы

Во второй главе: «Теоретическое обоснование конструктивно-технологических параметров дождевальной машины ДКФ-Ш» представлена конструктивная схема дождевальной машины ДКФ-1П, обоснованы оптимальные диаметры водопроводящего трубопровода с переменным сечением крыла машины, обоснованы выбор, расстановка и диаметры дождевальных насадок, определены рабочие скорости движения машины и обоснована эрози-онно-безопасная длина бьефа при работе ДКФ-1П

На основе проведенного анализа существующих разработок, исследований и научных обоснований работы дождевальных машин и аппаратов, проведенных А Н Костяковым, Б Б Шумаковым, Б М Лебедевым, В.Ф Носенко, А П Исаевым, А Ф Колесником, Абдразаковым Ф К, Слюсаренко В В , Кошкиным Н М , А М Поспеловым, Н П Бредихиным, Ф Г Абрамовым, Н С Ер-ховым, К В Губером, Г П Лямпертом и др , в ФГНУ «РосНИИПМ», с участием автора, был разработан дождеватель консольный фронтальный ДКФ-1П (патенты РФ № 2223637, № 2240683, № 2242117), металлоемкость которого ниже ДДА-ЮОМА на 35 % Схема дождевальной машины ДКФ-1П представлена на рисунке 1

Создание дождевальной машины новой конструкции требует исследования и обоснования конструктивных и технологических параметров, от которых зависят качественные и технико-эксплуатационные показатели полива ДКФ-1П

Рис. 1. Схема дождевателя консольного фронтального ДКФ-1П 1 - трактор; 2 - основная рама; 3 - поворотная рама; 4 - центральная стойка; 5 - консоль;

6 — растяжка; 7 — насос с приводом; 8 — всасывающая линия;

9 — напорная линия ; 10 - секторная насадка; II - распорный треугольник.

Проблема установления оптимальных диаметров трубопровода с уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе остается актуальной. Очевидно, что путем увеличения диаметра труб можно снизить потери напора, следовательно, и мощность, затрачиваемую на подачу воды. Однако стоимость трубопровода при этом возрастает. Уменьшая же диаметры труб, можно снизить стоимость трубопровода, но при этом возрастут потери напора по длине и, следовательно, мощность, затрачиваемая на подачу воды. Поэтому необходимо найти минимум стоимости затрачиваемой мощности и эксплуатационных расходов по трубопроводу, зависящих от его стоимости. Стоимость труб зависит главным образом от диаметра. Для стальных бесшовных труб стоимость может быть выражена следующим выражением:

c = a-Db, (1)

где с — стоимость одного метра длины, руб.; D — диаметр трубы, мм, а и b - коэффициенты степенной функции, а=0,27, 6= 1,50.

Так для трубопровода длиной L стоимость будет равна:

c = (a-Db)L. (2)

Для трубопровода переменного сечения стоимость одного метра длины:

dc = (a-Db)dl. (3)

Отсюда стоимость трубопровода:

с= ¡(а 0Ь)Л О

Величины £> и / при г;=const связаны соотношением Б М Лебедева

£> = Д

к +

I

А + 1

(5)

где О - искомый диаметр трубопровода, мм, О0 - начальный диаметр трубопровода, мм, Ь — длина трубопровода, м, I - расстояние от начала трубопровода до сечения с искомым диаметром трубопровода, м, k = q/Q, q — транзитный расход, м3/с, <2 - расход на консоли, м3/с, следовательно,

\Ь

I

с= |а О

\к +

Ь-1

АЛ

к +1

М

После интегрирования получим

с = 0,154 +

0 2

1-

й+ч

1,75

(6)

(7)

(8)

Эксплуатационные расходы по трубопроводу

аЛР\+Р2) 100 '

где р\ - ежегодные отчисления на амортизацию, %, р2 — ежегодные расходы на ремонт, %

Следовательно

А = 0,031ВУЬШ + Ч)

'о

2

( г л 1,75"

Кв+ч)

(9)

Мощность, затраченная на трение в элементе трубы <Я при транзитном расходе ц

<ЙУ =

я + О-^уШ 75 '

где у — удельный вес воды Но, как известно

Ш = Я

' О -

(10)

(П)

где к — коэффициент сопротивления трению при движении воды по трубам Кроме того,

яО2

4

Ч У

С учетом этого после преобразования получаем

+ 1 Л

Так, если при условии о=сопз1£> связано с / соотношением 5, то после интегрирования получаем

М-Щ^. (И)

Стоимость затраченной энергии будет равна

С.ЛИ.Щ05,

где 2 — стоимость 1 кВт час используемой энергии, руб , Т— время работы установки в году, час, Ы— мощность, затраченная на трение в элементе трубы, кВт, X — коэффициент сопротивления трению при движении воды по трубам, у — удельный вес воды

По результатам расчета построены графики зависимости эксплуатационных расходов по трубопроводу и стоимости затраченной энергии от диаметра труб консоли, обозначенные на рисунке 2 цифрами 1 и 2

При рассмотрении суммарной кривой расходов А+ Сз, построенной путем суммирования соответствующих ординат кривых А и Сз, (рисунок 2), видим, что оптимальным начальный диаметр труб равен 131 мм По сортаменту выпускаемых труб был принят диаметр первой секции консоли 133 мм

Так как консоль дождевальной машины состоит из 11 секций, производим расчет и подбор диаметра каждой секции по зависимости 5, результаты которого представлены в таблице 1

6000 5000 ю 4000 3000

и

< 2000 1000 о

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 D, мм

Рис 2 Изменение стоимости эксплуатации трубопроводов и затраченной энергии в зависимости от диаметра труб 1 - эксплуатационные расходы по трубопроводу, 2 - стоимость затраченной энергии, 3 - суммарная кривая эксплуатационных расходов и стоимости затраченной энергии по трубопроводу

Таблица 1

Расчет и подбор диаметров секций консоли

№ Расстояние от начала кон- Расчетный внутрен- Наружный диаметр принятой

сек- соли до начала ний диаметр, Dm, трубы консоли, Ощпт пар,

ции секции, 1, м мм мм/толщина стенки, мм

2 5 120,72 133/4

3 10 118,44 ПИЛ

4 15 115,97 127/4

5 20 113,27 121/4

6 25 110,29 121/4

7 30 106,94 114/4

8 35 103,11 114/4

9 40 98,62 108/4

10 45 93,11 104/4

11 50 85,87 95/3,5

Одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность орошения дождеванием, является равномерность распределения слоя осадков по площади полива, которая зависит от типа дождевальных насадок и расстановки их по длине поливного крыла

Одной из характеристик дождевальных насадок является направленность

факела дождя Дождевой поток дефлекторной насадки секторного типа, разработанной в ФГНУ «РосНИИПМ», ориентирован к земле, что дает более стабильное дождевое облако под дождевальной машиной при воздействии ветра При этом создание насадкой мелкоструктурного дождя не приводит к разрушению структуры почвы

Расстановка насадок по консоли машины была произведена через одинаковые расстояния с равным расходом, что достигается применением насадок с различными диаметрами сопла Такой способ расстановки обусловлен конструктивными особенностями консоли машины и наличием путевых потерь напора по длине консоли

Задача нахождения оптимальных расстояний между насадками состоит в нахождении такой области, в которой соблюдаются агротехнические требования к интенсивности и равномерности распределения дождя при всех сочетаниях факторов, неблагоприятно влияющих на распределение дождя Важным параметром при установке насадок на трубопроводе является степень перекрытия (К„) дождя насадок на машине Чем больше дождь насадки дифференцирован по интенсивности и структуре капель, тем выше должна быть степень перекрытия Анализ различных вариантов расстановки насадок показал, что линейная расстановка насадок через 5 м, имеющая среднюю степень перекрытия (К„= 1,6), является оптимальной для дефлекторных насадок секторного действия, так как большая часть участка поля поливается двумя насадками Кроме этого, расстановка насадок через 5 м согласуется с конструктивными особенностями поливного крыла ДКФ- 1П

По методике подбора насадок ВНИИМиТП был произведен расчет диаметров сопел насадок Диаметры сопел насадок составили 1-6 секции крыла ДКФ-1П - 13 мм, 7-11 секции — 13,5 мм, концевая насадка - 19 мм В результате малых отклонений расхода принятых насадок от требуемого расхода, которые в среднем составили 1,52 %, можно говорить о целесообразности применения насадок с данными диаметрами сопел

Критерием оптимизации технологии водоподачи служит соотношение интенсивности водоподачи и динамики впитывания влаги в почву Динамику впитывания воды почвой характеризует кривая впитывания, аппроксимируемая гиперболой вида

д

1 = —г, мин, (16)

ИЛИ

с

3 = —, мм/мин, (17)

1"

где (— время впитывания, мин , 3 — скорость впитывания, мм/мин, А, а, С, п — параметры, зависящие от водопроницаемости почв и энергии падающих капель дождя

Параметр А кривой впитывания зависит от диаметра капель дождя

А = Ре~®Мк, (18)

где Р — параметр безнапорного впитывания воды в почву при дождевании, который отражает слой осадков, впитывающийся в почву до появления луж, мм , е — основание натурального логарифма, е=2,712, с1К — средневзвешенный диаметр капель дождя, мм

При прерывистом дождевании интенсивность дождя под факелом соответствует интенсивности непрерывного дождевания, но интенсивность водоподачи (за счет пауз) всегда меньше Поэтому время до стока с одновременно орошаемой площади при прерывистом дождевании больше Однако время до стока под факелом дождя то же, что и при непрерывном дождевании Поэтому во избежание образования стока в период прохода время нахождения дождемера под факелом дождя должно быть меньше времени до стока под факелом дождя

'ф

где Г - время нахождения дождемера под факелом дождя, мин, ¡ф - время до стока под факелом дождя, мин, ц — фактическая интенсивность дождя, мм/мин

Исходя из этого условия максимально допустимый слой осадков за проход машины должен быть

А

^тах — 1ф — >мм> (2°)

1Ф

где А,.«и - максимально допустимый средний слой дождя при любых уклонах, поскольку он полностью впитывается почвой за период прохода

При определении кпшх следует брать с учетом исходной влажности почвы расчетного слоя Поскольку средняя влажность его во время полива меняется, то для каждого прохода значения ктах будут также меняться Для упрощения расчетов влажность расчетного слоя можно принимать по средней между пред-поливной и послеполивной влажностью

Выразив из зависимости определения среднего слоя осадков кср

подставив скорость V и кпка максимально допустимый средний слой дождя за один проход, получим зависимость для определения эрозионно-безопасной скорости движения дождевальной машины

V =-, мм/мин (22)

^тах^

В результате проведенных расчетов по зависимости (20) для дождевальной машины ДКФ-1П в условиях слабовыщелоченных обыкновенных черноземов Ростовской области, сформированных на карбонатных тяжелых суглинках, был определен максимально допустимый слой дождя за проход машины ктах равный 5,2 мм Далее по зависимости (22) была рассчитана минимальная эро-зионно-безопасная скорость движения по бьефу, которая равна 0,58 км/ч В связи с этим для движения вперед рекомендуется использовать первую ступень коробки передач на втором диапазоне ходоуменьшителя, а для движения назад - задний ход коробки передач на втором диапазоне ходоуменьшителя, на которых скорость движения машины составит соответственно 0,7 и 0,6 км/ч

Длина бьефа должна определяться из условий обеспечения режима орошения сельскохозяйственных культур и недопущения эрозионных процессов Так как средняя интенсивность обратно пропорциональна длине бьефа, то изменяя длину бьефа можно непосредственно влиять на качество проведения полива В связи с этим встает необходимость уточнить зависимость для определения эрозионно-безопасной длины бьефа Путь, пройденный машиной, или длина бьефа определяется по зависимости

Ь = 1¥,м, (23)

где Ь - путь, пройденный машиной, м, V - скорость движения машины, м/мин, / - время в пути, мин

В нашем случае для определения минимальной эрозионно-безопасной длины бьефа необходимо, чтобы поданная оросительная вода успела впитаться в почву за время которое необходимо затратить на преодоление пути Ь со скоростью V Поэтому определим время 7^,,,, которое необходимо для впитывания дождя с фактической интенсивностью 1ф и водопроницаемостью почвог-рунтов К

Ттш = -15 (24)

где 1ф — фактическая интенсивность дождя, мм/мин, К — водопроницаемость почвогрунтов, мм/мин, ( — время, необходимое дождевальной машине на преодоление расстояния, равное ширине захвата дождем в направлении движения, мин

где Ь - ширина захвата дождем в направлении движения, м; V — скорость движения дождевальной машины, м/мин.

Если фактическая интенсивность дождя равна водопроницаемости почв, то время впитывания воды в почву будет равно времени, необходимому дождевальной машине на преодоление расстояния, равного ширине захвата дожд зм в направлении движения.

Следовательно, зависимость (23) примет вид:

^тт = ТпйпУ, М, (26)

где ¿т|п — минимальная длина бьефа, м; Ттт — минимальное время, необходимое для впитывания оросительной воды, мин; V - скорость движения дождевальной машины, м/мин.

После подстановки всех составляющих формула (26) примет вид:

1фЬ

¿7иш=у-.м> (27)

или

кУ

По полученной зависимости был произведен расчет длин бьефов для дождевальной машины ДКФ-1П для почв с различной водопроницаемостью, результаты которого графически представлены на рисунке 3.

Минимальная эрозионно-безопасная длина бьефа, м

Рис. 3. График зависимости минимальной эрозионно-безопасной длины бьефа от водопроницаемости почв для дождевальной машины ДКФ-1П

В третьей главе: «Программа и методика экспериментальных исследований» приводится общая программа исследований, методика лабораторных и полевых исследований, описание лабораторной установки.

Лабораторно-полевые исследования включали: определение зависимостей для нахождения расходно-напорных характеристик и исследование качественных показателей дождя дефлекторной насадки секторного действия, разработанной в ФГНУ «РосНИИПМ».

В программу полевых исследований входили: исследования влияния поливной нормы на величину эрозионно-безопасной длины бьефа; определение показателей качества выполнения технологического процесса ДКФ-1П и ДДА-100МА и сбор хронометражных данных их работы.

При проведении исследований использовались основные требования, положения и методики, изложенные в СТО АИСТ 11.1-2004 и РД 10.11.1-89.

В четвертой главе: «Результаты и анализ экспериментальных данных» изложены результаты проведенных в соответствии с разработанной программой лабораторно-полевых исследований и дан их анализ.

На дождевальной машине ДКФ-1П использованы дефлекторные насадки секторного действия трех типоразмеров. В результате исследований данных насадок были получены зависимости для нахождения их расходно-напорных характеристик, графически представленные на рисунке 4:

(29)

(30)

(31)

-п.

-для с/=13 мм - h = 3-10 <7" —9-10 g + 2-10 -для ¿=13,5 мм - h = 3-10V - 3- Ю"104 + 4-10" -для <¿=19 мм - h = 8,5-10V - 5-10""^ + 2-10"

13.

50

40

Я

а, 30

к « 20

Щ

10

0

//

//

// /

У/ г

0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008 Расход, м /с -D=13 мм — - D=13,5 мм - - - D=19 мм

Рис. 4. Расходно-напорная характеристика дефлекторных насадок секторного действия 16

Результаты исследования параметров, характеризующих дождь одиночной дефлекторной насадки секторного действия с диаметром сопла 13 мм, разработанной в ФГНУ «РосНИИПМ», представлены в таблице 2

Таблица 2

Результаты исследования дождя дефлекторной насадки секторного

действия

Напор, м Скорость ветра, м/с Параметры, характеризующие насадку и качество дождя

Чо, л/с л/с М £ /0 5п, мГ Гн, м м Рш, м Рср, мм/ мин Рт ах 5%, мм/ МИН Рт ах? мм/ МИН мм

15 0,80 1,70 1,33 0,908 117,5 57,3 0,9 9,3 14,2 0,144 0,56 0,62 0,89

25 1,15 2,70 1,91 0,939 126,4 72,3 1 10,4 15,4 0,281 0,84 1,07 0,61

34 1,30 3,20 2,37 0,946 158,0 86,9 1,1 11,8 16 0,314 0,94 1,16 0,47

Анализируя полученные данные показателей дождя исследуемой насадки, можно сделать следующие выводы при увеличении напора идет увеличение площади полива с одновременным уменьшением диаметра капель, качество дождя на исследуемых режимах работы данной насадки соответствует агротехническим требованиям, дождевальные машины, работающие в движении фронтально, целесообразно оснащать дефлекторными насадками секторного действия, применение которых обеспечивает по сравнению со среднеструйными улучшение качества и агротехнической ценности дождя и повышение надежности их работы

Исследование эрозионно-безопасной длины бьефа проводились в полевых условиях Определялось среднее время впитывания слоя осадков после п-го прохода дождевальной машины ДКФ-1П на различных длинах бьефов (таблица 3)

Таблица 3

Опытные значения времени впитывания слоя осадков после п-то прохода дождевальной машины ДКФ-1П на различных длинах бьефов

Длина бьефа, м м п ' мин Время, необходимое для впитывания слоя воды /гф=4,7 мм после и-го прохода ДКФ-1П, мин

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

25 2,5 1,1 2,5 4,3 - - - - - - - - -

50 4,5 1Д 2,2 4,0 5,0 5,6

75 7,0 1,1 2,1 3,8 4,8 5,5 6,2 6,3 6,6 6,8 7,0 7,1 7,2 - -

100 9,0 1,1 2,0 3,4 4,6 5,4 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 6,9 7,0 7,0 7,1

125 11,5 1,1 1,9 2,9 3,9 4,9 5,8 6,0 6,2 6,3 6,4 6,5 6,7 6,8 6,9

150 13,5 1,1 1,8 2,3 3,2 4,6 5,6 5,8 6,0 6,2 6,3 6,4 6,6 6,7 6,8

Полив продолжался до тех пор, пока не начиналось перемещение оросительной воды и частиц почвы внутри орошаемого участка. Допускалось образование лужиц на поверхности поля, которые впитывались между проходами машины.

Анализ полученных опытных данных позволяет построить кривую зависимости эрозионно-безопасной длины бьефа от поливной нормы, которая представлена на рисунке 5.

Аппроксимация данной кривой с помощью ПЭВМ позволила получить зависимость, которая описывает данную кривую с величиной достоверности Я2=0,99:

¿ = 70,5еол259'", (32)

где Ь — минимальная эрозионно-безопасная длина бьефа, м; т — поливная норма, м3/га.

25

50 75 Длина бьефа, м

100

125

Рис. 5. Зависимость эрозионно-безопасной длины бьефа для ДКФ-1П от

поливной нормы

Полевые исследования показателей качества выполнения технологического процесса дождевальной машиной ДКФ-1П проводились по методике АИСТ СТО 11.1-2004 . Для сравнительного анализа были проведены аналогичные исследования дождевальной машины ДЦА-ЮОМА (таблица 4).

Таблица 4

Показатели качества выполнения технологического процесса дождевальными машинами ДКФ-Ш и ДДА-ЮОМА

Показатель Значение показателя

ДКФ-1П ДДА-ЮОМА

ход вперед ход назад позиционная работа ход вперед ход назад позиционная работа

Скорость движения, км/ч - вперед - назад 0,7 0,6 - 1,02 0,6 -

Расход воды по дождемерам, л/с 91,82 91,88 93,16 84,524 84,14 85,77

Ширина захвата, м 126 126 124 123 123 119

Средняя интенсивность дождя, мм/мин 2,40 2,45 3,18 2,35 2,64 3,19

Средний слой осадков за один проход, мм 4,13 5,10 3,45 4,83 .

Коэффициент - эффективного полива - избыточного полива - недостаточного полива 0,714 0,130 0,156 0,706 0,166 0,128 0,380 0,31 0,31 0,626 0,167 0,207 0,605 0,160 0,235 0,231 0,325 0,444

Диаметр капли дождя, мм - начало крыла - середина крыла - конец крыла 0,57 0,58 0,59 0,40 0,72 1,46

Анализ результатов исследования позволяет сделать следующие выводы расход воды по дождемерам дождевальной машиной ДКФ-1П составил 93,16 л/с, в сравнении с ДДА-ЮОМА - 85,77 л/с, средняя интенсивность дождя у ДКФ-1П составляет 3,18 мм/мин, что немного меньше, чем у ДДА-ЮОМА - 3,19 мм/мин, средний слой осадков за один проход при одинаковой рабочей скорости в среднем у ДКФ-1П составляет 5,10 мм, а у ДДА-ЮОМА - 4,83 мм, коэффициент эффективного полива у ДДА-ЮОМА ниже, чем у ДКФ-1П и составляет 0,615 и 0,710 соответственно вследствие более выгодной расстановки на исследуемой машине дождевальных насадок, по диаметру дождя ДКФ-1П отвечает агротехническим требованиям, предъявляемым для полива аналогичными машинами, ширина захвата ДКФ-1П составляет в среднем 126 м, что говорит о ее применимости на оросительных системах под ДДА-ЮОМА, обеспечивая необходимую ширину захвата

Установление технико-эксплуатационных показателей дождевальной машины ДКФ-1П и дождевальной машины-аналога ДДА-ЮОМА велось как непосредственно при натурных исследованиях, так и при помощи камеральной

обработки данных хронометражных наблюдений по ГОСТ 24055, ГОСТ 24057 и РД 10 11 1 (таблица 5)

Таблица 5

Технико-эксплуатационные показатели дождевальных машин

Показатель Значение показателя

ДКФ-1П ДЦА-ЮОМА

1 2 3

Ширина захвата, м 126 123

Производительность за 1 ч , га - основного времени - сменного времени - эксплуатационного времени 1,12 0,806 0,801 1,03 0,718 0,709

Эксплуатационно-технологические коэффициенты - надежности технологического процесса - использования сменного времени - использования эксплуатационного времени 0,979 0,720 0,715 0,940 0,697 0,688

Количество обслуживающего персонала Тракторист, поливальщик Тракторист, поливальщик

В пятой главе «Экономическая оценка использования дождевальной машины фронтального действия ДКФ-1П» определены годовой экономический эффект от использования дождевателя консольного фронтального ДКФ-1П по сравнению с дождевальной машиной-аналогом ДДА-100МА Результаты расчетов отражены в выводах

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Проведенные исследования показали, что дождевальная машина ДЦА-100МА не соответствует современным требованиям к технике и технологиям орошения Для проведения эффективного полива необходимо совершенствовать качественные и технико-эксплуатационные показатели технологического процесса

2 В результате уточнения методики, предназначенной для установления оптимальных диаметров трубопровода с уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе, были определены диаметры секций водопроводящего трубопровода крыла ДКФ-1П, которые составили 133,133, 127, 127, 121, 121, 114, 114, 108, 104, 95 мм соответственно 1, 2, 3 и т д секции Для установки на ДКФ-1П выбрана дефлекторная насадка секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ» Расстановка насадок по крылу машины была произведена через одинаковые расстояния с равным расходом, что достигается применением насадок с различными диаметрами сопла Диаметры сопел насадок составили 1-6 секции крыла ДКФ-1П - 13 мм, 7-

11 секции — 13,5 мм, концевая насадка - 19 мм В результате теоретического обоснования установлено, что эрозионно-безопасная скорость движения ДКФ-1П при поливе составляет вперед 0,7 км/ч с расчетным слоем осадков за проход 4,3 мм, назад - 0,6 км/ч и 5,0 мм. Выведена зависимость для расчета эрози-онно-безопасной длины бьефа от водопроницаемости почв для ДКФ-1П Расчетная эрозионно-безопасная длина бьефа для условий проведения исследований составила 73 метра

3 Полевыми исследованиями установлено, что величина эрозионно-безопасной длины бьефа зависит от поливной нормы На основании анализа полевых исследований получена зависимость эрозионно-безопасной длины бьефа при поливе ДКФ-1П от поливной нормы Анализ полученных показателей качества выполнения технологического процесса показал следующее расход воды по дождемерам дождевальной машиной ДКФ-1П больше, чем ДДА-100МА на 8,6 %, что достигнуто подбором оптимальных диметров секций консоли ДКФ-1П, за счет использования дефлекторной насадки секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ» средний диаметр капель на 32,6 % меньше у ДКФ-1П, за счет более рациональной расстановки подбора диаметров дождевальных насадок по длине поливного крыла коэффициент эффективного полива на 16,2 % выше у ДКФ-1П, ширина захвата разработанной машины составляет 125 м, что свидетельствует о применимости ДКФ-1П на поливной сети под ДДА-100МА

4 Анализ производственных исследований технико-эксплуатационных показателей позволяет сделать следующие выводы производительность за час основного времени больше у ДКФ-1П, чем у ДДА-100МА, что достигается большим расходом, коэффициент надежности технологического процесса больше у ДКФ-1П вследствие меньшего количества отказов и меньшего времени на их устранение, за счет меньшего количества отказов и уменьшения времени на подготовку дождевальной машины к работе и переездам, коэффициенты использования сменного времени и эксплуатационного времени выше у разработанной дождевальной машины

5 Годовой приведенный экономический эффект от эксплуатации ДКФ-1П составил 176,17 тыс руб при годовой экономии труда при эксплуатации 256,32 чел -час

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1 Разработанная дождевальная машина ДКФ-1П рекомендуется к внедрению эксплуатационным организациям с целью повышения эффективности полива

2 Для уменьшения негативного воздействия дождя на почву и недопущения образования поверхностного стока рекомендуется эксплуатационным организациям производить полив дождевальной машиной ДКФ-1П при движении вперед на первой ступени коробки передач на втором диапазоне ходо-уменьшителя, а при движении назад - задний ход коробки передач на втором диапазоне ходоуменьшителя, на которых скорость движения машины составит соответственно 0,7 и 0,6 км/ч, на длине бьефа, которая должна быть больше или равна эрозионно-безопасной длине бьефа, определяемой по полученным зависимостям

3 Определенные технико-экономические показатели ДКФ-1П рекомендуются эксплуатационным организациям для составления технологических карт полива

4 Уточненная методика для определения оптимальных диаметров стального трубопровода с переменным сечением рекомендуется конструкторским бюро для проектирования дождевальной техники

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 Штанько A.C. Методы и критерии оценки качества искусственного дождя / Слабунов В В , Штанько А С , Недорезов П М // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия сб науч тр / ФГНУ «РосНИИПМ» - М ЦНТИ «Мелиоводинформ» - Вып №34,2002 -С 180-186

2 Штанько A.C. Обоснование возможности повышения производительности дождевальной техники / Штанько А С., Слабунов В В // Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения сб науч тр по материалам международных конференций и научных семинаров / ФГНУ «РосНИИПМ» - Новочеркасск ООО «Геликон», 2003 - С 164-169

3 Штанько A.C. Дождевальная машина ДКДФ-1 «Ростовчанка» / Штанько А С , Слабунов В В П Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения сб науч тр по материалам международных конференций и научных семинаров / ФГНУ «РосНИИПМ» - Новочеркасск ООО «Геликон», 2003 -С 175-179

4 Штанько A.C. Факторы, влияющие на работоспособность поливной техники

/ Штанько А С., Слабунов В В // Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения сб науч тр по материалам международных конференций и научных семинаров / ФГНУ «РосНИИПМ» - Новочеркасск ООО «Геликон», 2003 - С 183-189

5 Штанько A.C. Обоснование параметров технологии проведения поливов ДМ ДКДФ-1М / Штанько А С //Мелиорация и водное хозяйство 2007 -№4

С 41-42

6 Пат РФ №2223637С2, МПК7 А 01 G 25/09, 25/00, 25/02 Фронтальная длинноствольная дождевальная установка (варианты) / В Н Щедрин, Ю Ф Снипич, Н П Бредихин, В В Слабунов, А С Штанько Опубл 20 02 2004 Бюл №5 // Открытия Изобретения - 2004

7 Пат РФ №2240683С1, МПК7 А 01 G 25/09 Способ перевода фронтально установленной фермы двухконсольного дождевального агрегата из рабочего положения в транспортное и обратно / В Н Щедрин, А В Колганов, В В Боро-дычев, А М Салдаев, Ю Ф Снипич, А С Штанько Опубл 27 11 2004 Бюл № 33 // Открытия Изобретения - 2004

8 Пат РФ №2242116С1, МПК7 А 01 G 25/09 Двухконсольный дождевальный агрегат / В Н Щедрин, А М Салдаев, Ю Ф Снипич, В В Слабунов, А С Штанько Опубл 20 12 2004 Бюл № 35 // Открытия Изобретения - 2004

9 Пат РФ №2242117С1, МПК7 А 01 G 25/09 Ферма двухконсольного дождевального агрегата / В Н Щедрин, А М Салдаев, Ю Ф Снипич, В В Слабунов, А С Штанько Опубл 20 12 2004 Бюл № 35 // Открытия Изобретения -2004

Подписано в печать 10 10 2007 г Тираж 100 экз Заказ №125 Типография НГМА, ул Пушкинская, 111, г Новочеркасск

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Штанько, Андрей Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Преимущества и недостатки дождевания.

1.2 Обзор существующей дождевальной техники.

1.3 Требования к технике и технологиям орошения.

1.4 Дождевание и его воздействие на почву.

1.5 Элементы технологии проведения поливов.

Выводы, цель и задачи исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО -ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ

МАШИНЫ ДКФ-1П.

2.1 Конструкция дождевальной машины ДКФ-1П.

2.2 Определение оптимальных диаметров водопроводящего трубопровода с переменным сечением дождевальной машины ДКФ- 1П.

2.3 Выбор, обоснование расстановки и подбор диаметров насадок.

2.4 Определение рабочей скорости движения по бьефу.

2.5 Обоснование эрозионно-безопасной длины бьефа.

Выводы.

3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Программа исследований.

3.2 Методика лабораторно-полевых исследований.

3.3 Методика полевых исследований ДМ ДКФ-1П.

3.4 Обработка экспериментальных данных.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.

4.1 Исследование параметров дождя дефлекторной насадки секторного действия.

4.2 Исследование эрозионно-безопасной длины бьефа при поливе ДКФ-1П.

4.3 Исследование показателей качества выполнения технологического процесса дождевальной машиной ДКФ- 1П.

4.4 Исследование технико-эксплуатационных показателей дождевальной машины ДКФ- 1П.

Выводы.

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДОЖДЕВАЛЬНОЙ МАШИНЫ ФРОНТАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ДКФ-1П.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Совершенствование качественных и технико-эксплуатационных показателей полива дождевателем консольным фронтальным"

Общеизвестно, что агропромышленный комплекс РФ в 1990 г. был на уровне передовых государств, занимая ведущее место в объемах производства сельскохозяйственной продукции, в том числе благодаря широкому использованию орошения в технологиях выращивания сельскохозяйственных культур.

Наиболее перспективным способом механизированного полива является дождевание. К достоинствам дождевания следует отнести: близость к природному выпадению осадков, равномерность полива, увлажнение не только почвы, но и приземного слоя воздуха, улучшение микроклимата и создание более благоприятных физиологических условий жизни растений.

В настоящее время 70 % поливных площадей Ростовской области оборудованы поливной сетью под дождевальную машину ДДА-100МА, используемую для полива всех основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в регионе. Однако данная дождевальная машина имеет ряд недостатков, основными из которых являются высокая металлоемкость и низкая ремонтопригодность двухконсольной фермы, недостаточная оптимизация схем расстановки дождевальных насадок и неудовлетворительная надежность их работы, что приводит к снижению показателей качества выполнения технологического процесса и технико-эксплуатационных показателей дождевальной машины.

Таким образом, проблема снижения металлоемкости дождевальной техники и повышения эффективности полива является актуальной, и в настоящее время требует дополнительных исследований, теоретических и конструктивных проработок.

Целью работы является повышение эффективности полива дождевателем консольным фронтальным за счет совершенствования качественных и технико-эксплуатационных показателей.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- определить требования к технике и технологиям орошения, выявить недостатки ДДА-100МА и разработать направления совершенствования дождевальных машин этого типа;

- теоретически обосновать: оптимальные диаметры водопроводящего трубопровода с переменным сечением крыла ДКФ-1П; выбор, расстановку и диаметры дождевальных насадок; скорость движения и эрозионно-безопасную длину бьефа при работе дождевальной машины ДКФ-1П;

- исследовать показатели качества выполнения технологического процесса дождевальной машины ДКФ-1П;

- определить технико-эксплуатационные показатели дождевальной машины ДКФ-1П;

- экономически оценить эффективность применения дождевателя консольного фронтального ДКФ-1П.

Объект исследований. Объектом исследований является технологический процесс полива дождевателем консольным фронтальным.

Методика проведения исследований. Предусматривает разработку теоретических предпосылок, их экспериментальную проверку в лабораторных и полевых условиях с последующей экономической оценкой. Теоретические исследования проводились на основе известных законов и методов математического анализа. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и частными методиками. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ.

Научная новизна. Уточнена методика, позволяющая установить оптимальные диаметры трубопровода с уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе, по которой были определены диаметры секций водопроводящего трубопровода крыла ДКФ-1П. Определены параметры, характеризующие качество дождя, и расходно-напорные характеристики дефлекторной насадки секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ». Предложена схема расстановки насадок по крылу ДКФ-1П и определены необходимые диаметры сопел насадки. Научно обоснованы рабочие скорости движения машины и зависимости для определения эрозионно-безопасной длины бьефа.

Научные положения, выносимые на защиту:

-теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров ДКФ-1П, от которых зависят качественные и технико-эксплуатационные показатели полива;

-рабочие скорости движения машины и зависимости для определения эрозионно-безопасной длины бьефа;

-качественные и технико-эксплуатационные показатели полива ДКФ

1П.

Практическая значимость и реализация основных результатов исследований. Использование полученных результатов исследований на стадии разработки и при эксплуатации дождевателя консольного фронтального позволит снизить металлоемкость машины, повысить эффективность полива и уменьшить негативное воздействие искусственного дождя на почву. Полученные результаты положены в основу проектирования дождевальной машины ДКФ-1П. В 2006 году в хозяйстве ЗАО «Нива» Веселовского района Ростовской области была внедрена дождевальная машина ДКФ-1П. Годовой приведенный экономический эффект составил 176,17 тыс. руб.

Апробация работы. Основные результаты докладывались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях, проводимых в ФГНУ «РосНИИПМ» (Новочеркасск, 2003-2007 гг.) и на расширенном заседании отдела гидротехнических сооружений и гидравлики ФГНУ «РосНИИПМ» (2007 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 научных работах и 4 изобретениях, в том числе 1 работа в издании, входящем в перечень ВАК. Общий объем с учетом долевого участия в коллективных публикациях составляет 1,57 п.л., из них лично принадлежат автору 1,05 п.л.

Структура и объем диссертации. Работа изложена на 165 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, выводов, списка использованных источников из 104 наименований, в том числе 6 иностранных, содержит 11 таблиц, 23 рисунков и 7 приложений.

Автор выражает глубокую благодарность за помощь и содействие в выполнении работы академику, доктору техн. наук В.Н. Щедрину, ст. науч. сотруднику, канд. техн. наук Н.П. Бредихину, ст. науч. сотруднику, канд. техн. наук В.В. Слабунову, ст. науч. сотруднику, канд. техн. наук Ю.Ф. Сни-пичу, науч. сотруднику, канд. техн. наук С.Л. Жук.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Штанько, Андрей Сергеевич

1. Проведенные исследования показали, что дождевальная машина

ДДА-100МА не соответствует современным требованиям к технике и техно логиям орошения. Для проведения эффективного полива необходимо совер шенствовать качественные и технико-эксплуатационные показатели техноло гического процесса. 2. В результате уточнения методики, предназначенной для установле ния оптимальных диаметров трубопровода с уменьшающимся сечением труб

при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе, были опре делены диаметры секций водопроводяш;его трубопровода крыла ДКФ-Ш,

которые составили: 133, 133, 127, 127, 121, 121, 114, 114, 108, 104, 95 мм со ответственно 1, 2, 3 и т.д. секции. Для установки на ДКФ-Ш выбрана де флекторная насадка секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ». Расстановка насадок по крылу машины была произведена через одинаковые

расстояния с равным расходом, что достигается применением насадок с раз личными диаметрами сопла. Диаметры сопел насадок составили: 1 -6 секции

крыла ДКФ-Ш - 13 мм; 7-11 секции - 13,5 мм; концевая насадка - 19 мм. В

результате теоретического обоснования установлено, что эрозионно безопасная скорость движения ДКФ-Ш при поливе составляет: вперед 0,7

км/ч с расчетным слоем осадков за проход 4,3 мм, назад - 0,6 км/ч и 5,0 мм. Выведена зависимость для расчета эрозионно-безопасной длины бьефа от

водопроницаемости почв для ДКФ-1П. Расчетная эрозионно-безопасная дли на бьефа для условий проведения исследований составила 73 метра. 3. Полевыми исследованиями установлено, что величина эрозионно безопасной длины бьефа зависит от поливной нормы. На основании анализа

полевых исследований получена зависимость эрозионно-безопасной длины

бьефа при поливе ДКФ-Ш от поливной нормы. Анализ полученных показа телей качества выполнения технологического процесса показал следующее:

расход воды по дождемерам дождевальной машиной ДКФ-Ш больше, чем

ДДА-ЮОМА на 8,6 %, что достигнуто подбором оптимальных диметров сек ций консоли ДКФ-Ш; за счет использования дефлекторной насадки сектор ного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ» средний диаметр капель на

32,6 % меньше у ДКФ-Ш; за счет более рациональной расстановки подбора

диаметров дождевальных насадок по длине поливного крыла коэффициент

эффективного полива на 16,2 % выше у ДКФ-Ш; ширина захвата разрабо танной машины составляет 125 м, что свидетельствует о применимости

ДКФ-Ш на поливной сети под ДДА-ЮОМА,

4. Анализ производственных исследований технико эксплуатационных показателей позволяет сделать следующие выводы: про изводительность за час основного времени больше у ДКФ-Ш, чем у ДДА ЮОМА, что достигается большим расходом; коэффициент надежности тех нологического процесса больше у ДКФ-Ш вследствие меньшего количества

отказов и меньшего времени на их устранение; за счет меньшего количества

отказов и уменьшения времени на подготовку дождевальной машины к рабо те и переездам, коэффициенты использования сменного времени и экснлуа тационного времени выше у разработанной дождевальной машины. 5. Годовой приведенный экономический эффект от эксплуатации

ДКФ-Ш составил 176,17 тыс. руб. при годовой экономии труда при эксплуа тации 256,32 чел.-час. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Разработанная дождевальная машина ДКФ-Ш рекомендуется к вне дрению эксплуатационным организациям с целью повышения эффективно сти полива. 2. Для уменьшения негативного воздействия дождя на почву и недо пущения образования поверхностного стока рекомендуется эксплуатацион ным организациям производить полив дождевальной машиной ДКФ-Ш при

движении вперед на первой ступени коробки передач на втором диапазоне

ходоуменьшителя, а при движении назад - задний ход коробки передач на

втором диапазоне ходоуменьшителя, на которых скорость движения машины

составит соответственно 0,7 и 0,6 км/ч., на длине бьефа, которая должна быть

больше или равна эрозионно-безопасной длине бьефа, определяемой по по лученным зависимостям. 3. Определенные технико-экономические показатели ДКФ-Ш реко мендуются эксплуатационным организациям для составления технологиче ских карт полива. 4. Уточненная методика для определения оптимальных диаметров

стального трубопровода с переменным сечением рекомендуется конструк торским бюро для проектирования дождевальной техники.

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Штанько, Андрей Сергеевич, Саратов

1. Абдразаков, Ф.К. Повышение экологической эффективности орошения в Саратовском Заволжье на основе совершенствования дождевальной машины «Фрегат» Ф.К. Абдразаков, В.В. Васильев; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». -Саратов, 2005. 116 с.

2. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя В.И. Анурьев. изд. 5-е, нерераб. и дон.- М.: Машиностроение, 1979.- Т. 1.-728 с.

3. Бредихин, Н.П. Прибор для получения водяных капель КР-2 Н.П. Бредихин; Ротапринт ЮжНИИГнМ. Новочеркасск, 1986.

4. Бредихин, Н.П. Улучшение качества полива дальнеструйными дождевальными машинами нри ветре Н.П Бредихин Гидротехника и мелиорация. 1970. 8. 69-77.

5. Варлев, И.П. Оптимизация равномерности полива И.П. Варлев Гидротехника и мелиорация. 1981. 6.

6. Вельбовец, В.А. О дождевой воде на орошаемых нолях и допустимой интенсивности искусственного дождя В.А. Вельбовец Повышение эффективности орошаемого земледелия. Одесса. 1974.

7. Выбор и обоснование параметров короткоструйных насадок фронтальных машин, работающих в движении: Отчет о НИР ВНИИМиТП; ГР 0181.6008822: Инв. 0282.4.028

9. Гемфрис, В.Д. Физика воздуха В.Д. Гемфрис. М. -Л.: ОНТИ, 1986.

10. Гидравлические исследования элементов поливной техники, оросительных сетей и арматуры: Отчет о НИР ВНИИМиТП. Коломна, 1982.

11. Губер, К.В. Требования, предъявляемые к дождевальной технике К.В. Губер, Г.П. Лямперт, М.Ю. Храбров. «Тракторы и сельскохозяйственные машины». 1998. №8.

12. Гусейн-Заде, Х. Многоопорные дождевальные машины Х. Гусейн-Заде и др. М: Колос, 1976. -176 с.

13. Дадио, К.Т. Определение размера капель дождя и выявление характера его распределения К.Т. Дадио, А.В. Валлендер Гидротехника и мелиорация. 1975. №10. 18. Де Уист Р. Гидрогеология с основами гидрологии суши. Т.1.-М: Мир, 1969.

14. Дмитриев, B.C. Инструкция (временная) по определению экономической эффективности внедрения новой техники и научноисследовательских работ в мелиорации и водном хозяйстве B.C. Дмитриев и др. М., 1976. 81 с.

15. Методика полевого опыта (с основами статистической обра- ботки результатов исследований) Б.А. Доспехов. 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Колос, 1973.- 336 с.

16. Исаев, А.П. К расчету параметров искусственного дождя: докл. ВАСХНИЛ №1,1968.

17. Исаев, А.П. Регулирование режимов работы дальнеструйных дождевальных машин и качества дождя А.П. Исаев Гидротехника и мелиорация. -1967. №2.

18. Каталог тракторов, сельскохозяйственных землеройных и мелиоративных машин, транспортных средств, машин и оборудования для механизации животноводческих ферм. М., 1973.- 218 с.

19. Кашарина, Т.П. Современное состояние мелиоративных сис- тем Ростовской области Т.П. Кашарина, В.М. Волошков Мелиорация и водное хозяйство. -1997. №1. 26 с.

20. Кервалишвили, Д.М. Дождевальные установки и вопросы их применения: автореф. дне... д-ра техн. наук.- М., 1970.- 45 с.

21. Кервалишвили, Д.М. Результаты исследования допустимой интенсивности дождя, прерывистого дождевания и регулирования интенсивности дождя Д.М. Кервалишвили, О.С. Паниташвили Тр. ГрузНИИГиМ.-1971.-Вып. 28.- 194-201.

22. Козлов, А.И. Определение радиуса полива струйного дожде- вального аппарата А.И. Козлов, М.В. Манасян Современные методы разработки и оценки технологий и технологических спедств полива. М., 1986.-С. 67-73.

23. Колганов, А.В. Орошение в России: природные ресурсы и возможности развития А.В. Колганов Мелиорация и водное хозяйство. -1997.-25.-С.2.

24. Колесник, Ф.И. Методы определения равномерности дождя при испытании дождевальных машин Ф.И. Колесник Гидротехника и мелиорация. 1959. 4. 43-50.

25. Колесник, Ф.И. Результаты государственных испытаний до- ждевальных машин и методы оценки качества их работы Ф.И. Колесник, тр. ВИСХОМ. 1960. Вып. 6. 128-143.

26. Костин, И.С. Орошение в Поволжье И.С. Костин.- М.: Ко- лос, 1971.-224 с.

27. Костяков, А.Н. Основы мелиорации А.Н. Костяков. -6-е изд., доп. и перераб. М.: Сельхозиздат, 1960.

28. Кузьмин, В.И. Методы научно-технического прогнозирова- ния В.И. Кузьмин. Уч. пособие. М.; 1980. 187 с.

29. Курганов, A.M. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации A.M. Курганов, И.Ф. Федоров. Донецк: Стройиздат, 1978.

30. Кухта, Г.М. Испытания сельскохозяйственных машин Г.М. Кухта, М.: Машиностроение, 1964. 284 с.

31. Лебедев, Б.М. Дождевальные машины Б.М. Лебедев М.: Машиностроение, 1977.

32. Лихачев, B.C. Испытания тракторов B.C. Лихачев. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1974. 286 с.

33. Лось, М. Сравнительные испытания новых дождевальных машин М. Лось, А. Цымбар Гидротехника и мелиорация. 1969. №10.-С. 53-63. 41. 398 с.

34. Максименко, В.И. Прогнозирование в науке и технике В.И. Математическая статистика. М.: Высшая школа, 1

35. Максименко, Д. Эртель. М.: Финансы и статистика, 1982. 232 с.

36. Методика и система показателей экономической оценки ра- боты дождевальной техники ВНИИМиТП Коломна, 1973. -18 с.

37. Методика оценки эффективности дождевальных машин М.: ЦНИИТЭИВ/0 "Союзсельхозтехника", 1975.

38. Методические рекомендации по определению сравнительной эффективности при создании и внедрении новой техники и прогрессивной технологии в мелиорации нечерноземной зоны РСФСР. Л., 1977. 237 с.

39. Методические указания по сбору исходной информации и разработке прогноза развития механизации мелиоративных работ к «Системе машин» на 1996-2005 гг. /ВНИИГиМ. М., 1991. -15 с.

40. Методические указания по статистической обработке экспе- риментальных данных в мелиорации и почвоведении/СевНИИГиМ. и М.-Л., 1977.-244 с.

41. Миленин, Б.О. Исследование интенсивности искусственного дождя Б.О. Миленин //«Гидротехника и мелиорация». М.: Колос, 1968. 50. оценки Миленин, Б.О. О выборе основных нараметров дождя для дождевальных машин и установок Б.О. Миленин //Гидротехника и мелиорация.-1979.->Г2 8.- 77-81.

42. Москвичев, Ю.А. Методика определения скорости впитыва- ния воды в почву при дождевании для расчета допустимой интенсивности /Ю.А. Москвичев, Н.С. Ерхов, М.И. Бычков: сб. науч. тр. ВНИИМ и та.-1973.-Т. 52. IV.-С. 129-

43. Назаренко, В.А. Орошение земель в Ростовской области: ре- зультаты и проблемы В.А. Назаренко, В.О. Шишкин, В.И. Селюков Мелиорация и водное хозяйство. 1997. 2. 2.

44. Носенко, В.Ф. Оценка гидравлических характеристик дож- девальных машин «Кубань» В.Ф. Носенко, В.Г. Луцкий, С. Савуш45. Обращение ученых-мелиораторов к премьер-министру РФ B.C. Черномырдину Мелиорация и водное хозяйство. 1997. 2. 2.

46. Описание изобретения к авторскому свидетельству JT S» 333446 «Прибор для получения отпечатков водяных капель». Бюл. «Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки», 11.1972.-168 с.

47. Орошаемое земледелие в Ростовской области: справочные материалы Минводхоз РСФСР. М., 1986. 84 с. 57. ОСТ 70.2.19-73 «Испытание сельскохозяйственной техники. Методы экономической оценки специализированных машин».

48. Оффенгенден, Ю.С. Гидравлический расчет пластмассовых трубопроводов Ю.С. Оффенгенден, //Гидротехника и мелиорация 1986.-№7.

49. Перехрест, С М Орошение земель юга Украины СМ. Пе- рехрест. Киев: изд-во Академии наук, 1962.

50. Полонский, A.M. Исследование гидравлических параметров широкозахватной дождевальной техники A.M. Полонский: сб. науч. тр./ВНИИ механизации и техники полива. 1974. Т.5. 29-59.

51. Поморцев, М.М. Исследования, относящиеся к скоростям и направлениям ветра на разных высотах М.М. Поморцев Воздухоплавание и исследование атмосферы. С-Петербург, 1897. вып. 3-й. 1548. 62. гиз, 1952.

52. Предложения по разработке единой методики оценки качеПоспелов A.M. Дождевание A.M. Поспелов М: Сельхоз- ства полива в условиях сложного рельефа: Отчет ПИР по теме 2.З.1.1./ Д.А. Штоколов, П.П. Бредихин, УДК 626.845.003 Г.С 01.20.02.7853.,

53. Проблемы и перспективы мелиорапии па пижпем Допу: сб. пауч. тр. В.Н. Щедрип, В.О. Шишкип, А.А. Бурдуп и др.; ЮжНИИГиМ. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. 76 с.

54. Раджаб, Т.Н. Исследовапие влияпия иптепсивпости дождя па время затоплепия поверхпостп почвы Т.Н. Раджаб /ЛГидротехпика и мелиорация. -1980. №2. 66. РД 10.11.1-89 «Машипы и устаповки дождевальпые. Нро- грамма и методика испытапий».

55. Рекомепдапии по улучшепию использовапия орошаемых зе- мель в Ростовской области. Новочеркасск, 1981.

56. Рычков, Н.И. Исследовапия водопроводящих узлов и выяв- лепие техпико-эксплуатациоппых показателей двухкопсольпого дождевальпого агрегата ДДА-100М в условиях Московской области: автореф. дис... капд. техп. паук. М.,1972.

57. Севрюгип, В.К. О влияпии ветра па дальпость полета пре- рывпых дождевальпых струй: сб. пауч. тр. /САНИИРИ.-Ташкепт, 1975.Вып. 145.-С. 81-87.

58. Слабупов, В.В. Исследовапие водопроводящих элемептов дождевальпой машипы ДКДФ-1 «Ростовчапка» /В.В. Слабупов Совремеппые проблемы мелиорации земель, пути и методы их решепия: сб. пауч. тр. по материалам междупародпых копферепцпй и паучпых семипаров./ФГНУ «РосНИИПМ».- Новочеркасск: «Геликоп», 2003. 179183.

59. Слабупов, В.В. Влияпие характеристик искусствеппого дож- дя па равпомерпость увлажпепия почвы /В.В. Слабупов, Е.А Борисова. //Нутп повышепия эффектпвпости орошаемого земледелия: сб. пауч. тр./ФГНУ «РосНИИПМ».- М.: ЦНТИ «Мелиоводипформ».- Вып. 234. 2002. 146-151.

60. Состояние и перспективы развития мелиорации на Северном Кавказе ЮГВХ. Ростов-н/Д, 1985. -19 с.

61. Состояние, прогноз и концепция развития мелиорации сель- скохозяйственных земель Ростовской области/МСХ и П РФ, РАСХН, Депмелиоводхоз РФ. Новочеркасск, 1999. 219 с.

62. Справочные материалы «Орошаемое земледелие в Ростов- ской области» /ЮЖГИПРОВОДХОЗ. Ростов-н/Д, 1986.

63. Спринжер, Д.С. Эрозия при воздействии капель жидкости Д.С. Спринжер М.: Машиностроение, 1981. 77. СТО АИСТ 11.1-2004 Испытания сельскохозяйственной тех- ники. Машины и установки дождевальные. Методы оценки функциональных показателей.

64. Структура дождя при искусственном дождевании культур A.M. Поспелов, Ф.Г. Абрамов: труды ВНИИГиМ: «Дождевание». Т.З. М., 1940.

65. Технологические и технические средства полива дождевани- ем: рекомендации Ф.К. Абдразаков [и др.]; Сарат. Гос. Агр. Ун-т им Н.И. Вавилова. Саратов, 2001.-100 с.

66. Тимофеев, М.П. Испарение мелких капель воды М.П. Ти- мофеев Метеорология и гидрология.-1948.- 2.- 9-19.

67. Фатеев, Е.М. Ветродвигатели и их применение в сельском хозяйстве: пособие для преподавателей и мастеров производственного обучения проф.-тех. училиш;. изд. 3-е, перераб. и доп. М., 1962. 247 с.

68. Фукусакура, Н.А. Факторы, влияющие на интенсивность эрозии почвы Н.А. Фукусакура //Гидротехника и мелиорация. 1976. №7.

69. Ханзафаров, В.В. Метод определения коэффициента равно- мерности полива дальнеструйными дождевателями:- докл. ВАСХНИЛ.1979.-Хо 6.-С. 44-45.

70. Ханзафаров, В.В. Особенности применения дальнеструйной дождевальной машины ДДФ-100 /В.В. Ханзафаров //Вестник сельскохозяйственной науки.-1981.-№ 6.- 28-32.

71. Ханзафаров, В.В. Потери воды на испарение с поверхности капель при поливе дождевальным агрегатом ДДФ-100: докл. ВАСХНИЛ.-1981.-№4.-С. 41-42.

72. Циприс, Д.Б. Критерии равномерности полива и оптималь- ное расположение источника дождевальных струй Д.Б. Циприс, С М Белинский Прогрессивные способы орошения, включая машинное орошение. М., 1975.-С.83-102.

73. Четыркин, П.В. Статистические методы прогнозирования Н.В. Четыркин.- М.: Статистика, 1975. 184 с.

74. Щедрин, В.Н. Совершенствование конструкции открытых оросительных систем и управления водораспределением В.П. Щедрин Мелиорация и водное хозяйство. 1998.-160 с.

75. Штангей, А.И. Испарение воды с дождевого облака при по- ливе машиной «Фрегат» А.И. Штангей //Метеорология и гидрология.1977.-№10.-С. 76-82.

76. Штангей, А.И. Испарение воды в процессе движения капель

77. Штангей И.Ф. Исследование работы двзхконсольного дож- девального агрегата ДДА-100МА на орошаемых землях Юга Украины: автореф. дис... канд. с-х наук.- М., 1968.-24 с.

78. Штанько, А.С. Дождевальная машина ДКДФ-1 «Ростовчан- ка» А.С. Штанько, В.В. Слабунов Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения: сб. науч. тр. по материалам международных конференций и научных семинаров//ФГНУ «РосНИИПМ».Новочеркасск: 0 0 0 «Геликон» 2003. 175-179.

79. Штанько, А.С. Факторы, влияющие на работоспособность поливной техники А.С. Штанько, В.В. Слабунов Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения: сб. науч. тр. по материалам международных конференций и научных семинаров//ФГНУ «РосНИИПМ».- Новочеркасск: 0 0 0 «Геликон», 2003. 183-189.

80. Штанько, А.С. Обоснование возможности повышения про- изводительности дождевальной техники А.С. Штанько, В.В. Слабунов Современные проблемы мелиорации земель, пути и методы их решения: сб. науч. тр. по материалам международных конференций и научных семинаров//ФГНУ «РосНИИПМ».- Новочеркасск: 0 0 0 «Геликон», 2003. 164-169.

81. Штанько, А.С. Обоснование параметров технологии прове- дения поливов ДМ ДКДФ-1М А.С. Штанько Мелиорация и водное хозяйство. -2007. -№4.

82. Шумаков, Б.Б. Насосные дождевальные установки и техника полива Б.Б. Шумаков, -изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа,1973.-136 с.

83. Шумаков, Б.Б. Основные направления совершенствования техники полива в СССР Б.Б. Шумаков, В.Ф. Носенко, Г.Ю. Шейнкин

84. Fuhrmann. das Verlagen von Rohren aus Kunststoffen unter Ver- wendung von GF Rohrverbindungsstucken. "Sanitare Technik" №2,1967.

85. Lionel R. Mechanized sprinkler irrigation R. Lionel FAO, Rome.-1982/-P.1-409.

86. Okamura S. Rozdeleni vefikosti vodnichkapek v papzsku z postrikovase. Vodni hospodazstvi, Chechoslovakiy, 1971, t.21, №2. С 52-55.

87. Okamura S. Teoretikal study on sprinkler sprays. Ночу домоку чаккай ронбунсю, Япония, 1968, №26. М.,1972. 49.

88. Paschek «Vodni hospodorstvi» 1964. №12.

89. Wiloox J.C. Uniformity of water distribution bu some undertree orchars sprinklers J.C. Wiloox, G.E. Swailes Sc.Agr. 1947. Vol.27, 11.-P. 565-583.