RU2177684C2 - Continuous drop irrigation system - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: irrigation system has water supply regulator made in the form of level regulator, perforated irrigation pipeline connected to level regulator via coupling allowing irrigation pipeline to be rotated around longitudinal axis. Pipeline is fixed on ground by adjustable height poles and has additional row of openings in its upper part. Such construction allows regular errors to be minimized, pressure differential of irrigation openings to be reduced and, as a result, minimum prolonged irrigation to be carried out without excessive soil moistening, with drop irrigation opening sections being minimum. Rotation of irrigation pipeline due to rotating coupling reduces probable setting errors, provides increased irrigation and allows pressure to be increased in all drop irrigation openings by moving regulator in vertical plane. Uniform distribution of moisture over soil surface is facilitated by means of convex plates located under dropping tubes. System allows continuous prolonged irrigation of vegetable crops on open and protected soil to be performed and automatically maintains predetermined water flow rate per unit of time. EFFECT: increased efficiency and provision for improved irrigation mode. 4 dwg

Description

На садовом участке часто требуется непрерывный длительный полив, обеспечивающий развитие растений при длительном отсутствии человека, способного управлять им. Существующие системы капельного полива не удовлетворяют этим условиям в связи с тем, что через каждый поливочный элемент в них подается избыток воды, приводящий при длительном поливе к переувлажнению почвы. В настоящее время садоводам предлагается система, в которой расход воды через один поливочный элемент составляет 1. . . 3 литра в час. Описанные в литературе системы капельного полива с минимальным расходом воды имеют подачу около 0.3 литра в час через один поливочный элемент. On the garden site, continuous continuous watering is often required, which ensures the development of plants with a prolonged absence of a person who can manage it. Existing drip irrigation systems do not satisfy these conditions due to the fact that through each irrigation element an excess of water is supplied to them, which leads to overmoistening of the soil during long-term irrigation. Currently, gardeners are offered a system in which the flow rate through one irrigation element is 1.. . 3 liters per hour. The drip irrigation systems described in the literature with a minimum flow rate of water have a flow of about 0.3 liters per hour through one irrigation element.

Более близким аналогом поливочного устройства является низконапорная система капельного орошения, представленная в описании к авторскому свидетельству СССР 1653647, кл. A 01 G 25/02, опубликованному 07.06.1991. A closer analogue of the watering device is a low-pressure drip irrigation system, presented in the description of the USSR copyright certificate 1653647, cl. A 01 G 25/02, published on 06/07/1991.

Такая система содержит источник подачи воды (например, насос, напорный трубопровод), регулятор подачи воды (например, регулирующий кран-дроссель), подсоединенные трубопроводы, распределяющие полив по участку, и перфорированные трубопроводы (с отверстиями-капельницами или с другими капельницами, форсунками), подающие воду непосредственно на грунт у растений. Недостатком такой системы является избыточная подача воды и переувлажнение почвы при длительном непрерывном поливе и отсутствии человека, управляющего им. Причиной этого являются большие случайные и систематические ошибки регулирования напора на капельных отверстиях, приводящие к превышению более чем на два порядка величины требуемого минимального объема расхода воды через единичный поливочный элемент в единицу времени. Such a system contains a water supply source (for example, a pump, a pressure pipe), a water supply regulator (for example, a regulating valve-throttle), connected pipelines that distribute irrigation to the site, and perforated pipelines (with dropper holes or other droppers, nozzles) feeding water directly to the soil in plants. The disadvantage of this system is the excessive supply of water and waterlogging of the soil during prolonged continuous irrigation and the absence of the person managing it. The reason for this is the large random and systematic errors in the regulation of pressure at the drip holes, leading to a more than two orders of magnitude excess of the required minimum volume of water flow through a single irrigation element per unit time.

Для исключения переувлажнения при длительном поливе требуется, чтобы система полива обеспечивала минимальную подачу воды к одному растению в объеме 0.02. . . 0.05 литра в час, то есть на один-два порядка меньше, чем в существующих системах. Это и является целью разработки заявленного устройства. To exclude waterlogging during prolonged irrigation, it is required that the irrigation system provide a minimum supply of water to one plant in a volume of 0.02. . . 0.05 liters per hour, that is, one or two orders of magnitude less than in existing systems. This is the goal of developing the claimed device.

Известно, что расход жидкости через отверстие, капельницу, форсунку при прочих равных условиях зависит от размера (площади сечения) отверстия и перепада давления на нем; соответственно, минимальный расход определяется минимальным размером отверстия и минимальным перепадом давления на этом отверстии. It is known that the flow rate of the fluid through the hole, dropper, nozzle, all other things being equal, depends on the size (cross-sectional area) of the hole and the pressure drop across it; accordingly, the minimum flow rate is determined by the minimum hole size and the minimum pressure drop across this hole.

Первый параметр - минимальный размер ограничен возможностью засорения отверстий и другими возможными технологическими факторами. Второй - минимальный перепад давления на капельном отверстии - является характеристикой всей системы в целом и также не может быть сколь угодно приближен к нулю в силу определенных величин ошибок, в первую очередь, регулятора давления и связанного с этим возможного случайного прерывания полива. Из этого следует, что минимальный напор (номинальная величина), который может быть достигнут на поливочном элементе, в пределе не может быть меньше максимальной ошибки регулятора, т. е. примерно четырех величин среднеквадратического отклонения (СКО) напора. The first parameter - the minimum size is limited by the possibility of clogging holes and other possible technological factors. The second - the minimum pressure drop across the drip hole - is a characteristic of the entire system as a whole and also cannot be arbitrarily close to zero due to certain error values, primarily the pressure regulator and the possible random interruption of irrigation associated with this. From this it follows that the minimum head (nominal value) that can be achieved on the irrigation element in the limit cannot be less than the maximum error of the regulator, i.e., approximately four values of the standard deviation (standard deviation) of the head.

Минимальными ошибками обладают регуляторы давления, основанные на поддержании заданного уровня жидкости в некоторой емкости (бачке), так называемые регуляторы уровня. Анализ показывает, что в составе ошибок регулятора уровня существенную долю составляют ошибки, обусловленные разбросом геометрических параметров от изделия к изделию. Возможность исключения их или уменьшения их влияния на перепад давления на капельном отверстии позволила бы уменьшить величину допустимого минимального перепада давления на капельном отверстии и достичь минимальной величины подачи воды, требуемой при длительном капельном поливе. Pressure regulators based on maintaining a given liquid level in a certain tank (tank), the so-called level controllers, have minimal errors. The analysis shows that the errors caused by the spread of geometric parameters from product to product make up a significant proportion of the errors of the level controller. The possibility of eliminating them or reducing their effect on the pressure drop across the drip hole would reduce the allowable minimum pressure drop across the drip hole and achieve the minimum water supply required during continuous drip irrigation.

Такая возможность достигается, если перфорированный поливочный трубопровод устанавливается над землей на регулируемых по высоте стойках, погрешность регулировки которых существенно меньше разброса уровня регулятора от изделия к изделию. Такая точность регулировки высоты подсоединенного к бачку трубопровода может быть обеспечена, если на верхней образующей трубопровода вблизи каждой регулируемой стойки выполнены отверстия, и по появлению в них жидкости контролируется выравнивание уровней в бачке регулятора и в верхнем контрольном отверстии перфорированного трубопровода. This possibility is achieved if the perforated irrigation pipe is installed above the ground on height-adjustable racks, the error of adjustment of which is significantly less than the dispersion of the level of the regulator from product to product. Such accuracy of adjusting the height of the pipeline connected to the tank can be ensured if holes are made on the upper generatrix of the pipeline near each adjustable rack, and leveling in the regulator tank and in the upper control hole of the perforated pipeline is controlled by the appearance of liquid in them.

Наличие прогиба перфорированного трубопровода между опорными стойками увеличивает перепад давления на капельных отверстиях, расположенных между стойками - регулируемыми опорами перфорированного трубопровода. В связи с этим расстояние между стойками выбирается не превышающим примерно 70. . . 80 величин диаметра перфорированного трубопровода. The presence of deflection of the perforated pipeline between the support racks increases the pressure drop across the drip holes located between the racks - adjustable supports of the perforated pipeline. In this regard, the distance between the racks is selected not exceeding approximately 70.. . 80 diameters of perforated pipe.

В такой системе величина перепада давления на каждом нижнем капельном отверстии оказывается минимальной, не превышающей (в единицах высоты водяного столба) величины диаметра трубопровода. In such a system, the pressure drop across each lower drip hole is minimal, not exceeding (in units of water column height) the diameter of the pipeline.

Недостатком капельных систем полива является также неоптимальное распределение влажности в грунте в связи с фиксированным положением точек падения капель каждого поливочного элемента и малой площадью смачиваемой поверхности грунта. Для уменьшения этого недостатка путем увеличения площади смачиваемого пятна каждой капельницы над точкой падения капель предложено закрепить поперек траектории падения капель в системе полива выпуклую пластину, ориентированную выпуклой поверхностью навстречу каплям. The disadvantage of drip irrigation systems is also the non-optimal distribution of moisture in the soil due to the fixed position of the drop points of each irrigation element and the small wetted surface of the soil. To reduce this drawback, by increasing the area of the wetted spot of each dropper above the drop drop point, it is proposed to fix a convex plate oriented along the convex surface towards the drops across the path of drop drops in the irrigation system.

На фиг. 1 показана предложенная система непрерывного капельного полива, на фиг. 2 - поливочный трубопровод, на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows the proposed continuous drip irrigation system, FIG. 2 - irrigation pipe, in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2, in FIG. 4 is a section BB in FIG. 2.

Она состоит из регулятора уровня 2, к которому по трубопроводу 1 подведена вода от источника. Ниже уровня жидкости в бачке регулятора к нему подсоединен перфорированный поливочный трубопровод 4 с помощью муфты 3, выполненной со свободным поворотом трубопровода относительно муфты. Вдоль образующей, диаметрально противоположной ряду отверстий-капельниц, в перфорированном трубопроводе 4 выполнен второй ряд равномерно расположенных по длине трубы отверстий (сечение А-А на фиг. 2), несущих первоначально функцию контрольных, которые с помощью проворота в муфте 3 устанавливаются в верхней части вертикальной плоскости. Противоположный регулятору конец поливочного перфорированного трубопровода закрыт заглушкой. It consists of a level 2 regulator, to which water from the source is connected via line 1. Below the liquid level in the regulator tank, a perforated irrigation pipe 4 is connected to it by means of a sleeve 3 made with free rotation of the pipe relative to the sleeve. Along the generatrix, which is diametrically opposite to the row of dropper holes, in the perforated pipe 4, a second row of holes uniformly spaced along the length of the pipe is made (section AA in FIG. 2), which initially bear the function of the control ones, which are mounted in the upper part by means of rotation in the sleeve 3 vertical plane. The end of the irrigation perforated pipe opposite to the regulator is closed with a plug.

Перфорированный трубопровод 4 опирается на грунт с помощью стоек 5, равномерно расположенных вдоль трубы, высота которых может меняться, в частности, с помощью их заглубления в грунт. The perforated pipe 4 is supported on the ground with the help of posts 5, evenly spaced along the pipe, the height of which can vary, in particular, by means of their penetration into the soil.

Под каждой капельницей поперек траектории капель укреплена на уровне грунта выпуклая пластина 6 (подкапельница). Under each dropper, a convex plate 6 (sub-dropper) is fixed at the ground level across the droplet path.

Система устанавливается и работает следующим образом. При подаче воды в регулятор, укрепленный с помощью опорной стойки над грунтом, изменением высоты стоек поливочного трубопровода добиваются выравнивания верхних его точек (по смачиванию контрольных верхних отверстий поливочного трубопровода) и уровня воды в регуляторе. Вытекающий (выкапывающий) из поливочного трубопровода через капельные отверстия объем воды пополняется в нем с помощью регулятора уровня, и тем самым обеспечивается минимально необходимый, малорасходный, длительный, непрерывный полив грядок. The system is installed and operates as follows. When water is supplied to the regulator, strengthened with a support stand above the ground, by changing the height of the racks of the irrigation pipeline, align its upper points (by wetting the control upper holes of the irrigation pipeline) and the water level in the regulator. The volume of water flowing out (digging out) from the irrigation pipeline through the drip holes is replenished in it with the help of a level regulator, and this ensures the minimum necessary, low-consumption, long, continuous watering of the beds.

При необходимости увеличенного полива (по мере развития поливаемых растений) контрольные отверстия поливочного трубопровода могут быть использованы и в качестве капельных. Для этого поливочный трубопровод проворачивают в муфте на четверть или половину оборота вокруг продольной оси. В этом случае система будет также работать и подавать постоянный, но увеличенный объем воды в единицу времени. If necessary, increased watering (as the watering plants develop), the control holes of the irrigation pipeline can also be used as drip. To do this, the irrigation pipeline is rotated in the coupling for a quarter or half revolution around the longitudinal axis. In this case, the system will also work and deliver a constant, but increased volume of water per unit time.

Более существенное увеличение полива по сравнению с минимальным достигается в данной системе подъемом регулятора уровня на определенную высоту по сравнению с минимально допустимой, обусловленной точностью регулирования. A more significant increase in watering compared to the minimum is achieved in this system by raising the level regulator to a certain height in comparison with the minimum allowable, due to the accuracy of regulation.

Claims (1)

Система непрерывного капельного полива, преимущественно растений на грядках садового участка, содержащая источник воды, регулятор и установленный на регулируемых по высоте стойках поливочный трубопровод с рядом капельных отверстий, равномерно расположенных вдоль образующей трубопровода, отличающаяся тем, что она снабжена выпуклыми в центре пластинами, а в качестве регулятора использован регулятор уровня жидкости с бачком, к которому ниже уровня жидкости при помощи муфты, обеспечивающей возможность поворота в ней, подсоединен поливочный трубопровод, в котором выполнен второй ряд отверстий, равномерно расположенных вдоль образующей трубопровода, диаметрально противоположной первому ряду отверстий, при этом под каждым капельным отверстием на уровне грунта поперек траектории падения капель укреплена выпуклая в центре пластина, обращенная выпуклостью навстречу каплям. A system of continuous drip irrigation, mainly of plants on the beds of a garden plot, containing a water source, a regulator and an irrigation pipe installed on height-adjustable racks with a number of drip holes evenly spaced along the generatrix of the pipeline, characterized in that it is provided with plates convex in the center, and as a regulator, a liquid level regulator with a tank is used, to which below the liquid level, with the help of a coupling that provides the ability to turn in it, watering ny conduit in which it is formed a second series of holes, evenly spaced along the generatrix of the pipeline, diametrically opposite the first row of holes, the orifice under each droplet at ground level across the path of falling droplets strengthened convex in the center of the plate which is convex towards dropwise.

Images