Устройство для автоматического полива

Изображения

Изобретение касается устройства полива, приводимого в действие солнечной энергией. Устройство содержит сообщающиеся посредством трубопровода воздушную камеру и накопитель воды, который соединен с грузилом в одно целое. В источнике водоснабжения размещены накопитель воды, отвесный участок всасывающего трубопровода и U-образные прогибы ряда сливных трубопроводов. В накопитель воды введены выпускной конец всасывающего трубопровода и впускные концы сливных трубопроводов с установкой входных отверстий сливных трубопроводов ниже выходного отверстия всасывающего трубопровода. Достигаемый технический результат заключается в прикорневом поливе растений, выращиваемых на малых земельных участках, расположенных на искусственном плавающем средстве (плавающем острове) или в контейнерах, установленных на одном или нескольких уровнях над поверхностью водоема, при этом в предлагаемом устройстве отсутствуют трущиеся части, оно не подвержено засорению, связанному с отложениями солей и бактериальной слизи при заборе воды из водоема, имеет несложную конструкцию и просто в эксплуатации. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявляемое изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к устройствам прикорневого полива преимущественно декоративных растений, с водозабором из искусственного или естественного водоема, с выдачей заданных порций воды широкого диапазона в одну или несколько точек полива, расположенных на одной или разных высотах относительно свободной поверхности источника водоснабжения.

Известен солнечный насос Мушо, который может быть использован для поливки гряд (см. Солнечный насос для поливки, поисковая система Google: agronom-belgorod.ru/ /212-solnechnyjj-nasos-dlja-polivki.html).

Это устройство имеет герметичный конусообразный сосуд, продолжающийся в трубу, погруженную в воду. В нижней части трубы установлен первый клапан, пропускающий воду вверх и не пропускающий вниз. Над клапаном труба соединена с боковым отростком, от которого поднимается второе колено трубы, подсоединенное своим верхним концом к накопителю воды. В этом колене внизу установлен второй клапан, пропускающий воду вверх и не пропускающий вниз. Крышка конусообразного сосуда окрашена в черный цвет и представляет поверхность солнечного нагрева. При подготовке устройства к работе конусообразный сосуд частично заполняется водой. Вследствие расширения нагретого Солнцем воздуха в верхней части конусообразного сосуда вода закрывает первый клапан и, открыв второй, через боковую трубу поднимается в накопитель воды, откуда через сифон выливается на поверхность солнечного нагрева, что приводит к охлаждению воздуха в конусообразном сосуде. С поверхности солнечного нагрева вода отводится на поливаемую грядку. Сжимаясь, воздух всасывает новое количество воды, закрывая второй клапан. Поочередное нагревание Солнцем воздуха и охлаждение его при испарении воды сопровождается расширением и сжатием воздуха, которые используются как поршень насоса для поднятия воды на некоторую высоту. Полив растений данным устройством осуществляется только в солнечные дни. Суточный объем воды, выливаемый на поверхность солнечного нагрева, зависит от яркости Солнца.

Недостаток солнечного насоса Мушо заключается в использовании клапанов, содержащих трущиеся поверхности. Кроме того, составным частям солнечного насоса Мушо невозможно придать формы элемента декора. По этой причине не обеспечивается полив декоративных растений скрытно.

Известен также насос для подъема воды из скважин (гелионасос Грека Ф.З.), приводимый в действие солнечной энергией (патент RU 2100658, публ. 1997).

Этот насос содержит герметичную тепловую камеру, линию замкнутого холодильного цикла, включающую испаритель и конденсатор, всасывающий и напорный трубопроводы с клапанами. Клапан всасывающего трубопровода снабжен поршневым приводом, который подсоединен к линии замкнутого холодильного цикла, а конденсатор размещен во всасывающем трубопроводе ниже уровня воды в скважине. В тепловой камере размещен змеевик испарителя низкокипящего рабочего тела (изобутана, аммиака), выполняющего двоякую роль: пневматического поршня при расширении нагреваемого от Солнца воздуха (стадия нагревания), при этом обеспечивается цикл нагнетания, и роль аккумулятора теплоты для интенсификации процесса кипения рабочего тела в испарителе с последующим охлаждением объема камеры (стадия охлаждения, которая обеспечивает цикл всасывания).

Недостатками насоса являются как сложность конструкции, так и то, что он имеет подвижные детали: клапаны и поршень, содержащие трущиеся поверхности.

Наиболее близким по технической сущности устройством (прототипом) к предлагаемому является система автополива, предложенная Гулиа (см. Автополив и обратный клапан, комментарий Кирилла, 20.12.09, поисковая система Google: www.samostroj.ru/content/118/articles/avtopoliv-i-obratnyjj-klapan).

Система содержит частично заполненную водой бочку, расположенную над водоемом отверстием книзу, отверстие закрыто пробкой с двумя шлангами (трубопроводами) в ней, оба шланга имеют по клапану. Один шланг опущен в водоем. Этот шланг имеет впускной клапан, позволяющий воде только входить в бочку, а другой идет в теплицу с огурцами (подсоединен к патрубку системы подводки воды к нескольким точкам поливного участка теплицы). Этот шланг содержит выпускной клапан, позволяющей воде только выходить из бочки. В системе Гулиа значительный объем бочки заполнен воздухом (примерно % объема) и незначительный водой. Ночью, когда холоднее, чем днем, воздух в бочке сжимается, и вода из источника водоснабжения входит в нее через впускной клапан. Днем, воздух в ней разогревается, воздух расширяется, и давление гонит воду через выпускной клапан в поливочный шланг. По этим признакам экспериментального образца системы Гулиа понятие «бочка» ассоциируется с понятием «герметичная воздушная камера, совмещенная с накопителем воды».

Недостаток системы Гулиа заключается в использовании клапанов, содержащих трущиеся поверхности. Из-за отложения на трущихся поверхностях клапанов солей и бактериальной слизи при заборе воды из водоема, устройство становится неработоспособным. Другой недостаток заключается в том, что давление воздуха в бочке ниже атмосферного. Жесткие и прочные стенки бочки предотвращают сплющивание ее под давлением атмосферного воздуха. Однако использование бочки в качестве воздушной камеры приводит к большому расходу материала, необходимого для изготовления еденицы продукции.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение прикорневого полива растений, выращиваемых на малых земельных участках, расположенных на искусственном плавающем средстве (плавающем острове) или в контейнерах, установленных на одном или нескольких уровнях над свободной поверхностью искусственного или естественного водоема, используемого в качестве источника водоснабжения, с подачей заданных порций воды в солнечные дни в одну или несколько точек полива, снижения расхода материала, необходимого для изготовления еденицы продукции, скрытности полива растений, применяемых для оформления декоративных водоемов, маскировки устройства под украшения декоративного водоема.

Предлагаемое устройство для автоматического полива содержит сообщающиеся посредством трубопровода воздушную камеру и размещенный в источнике водоснабжения накопитель воды, соединенный с грузилом в одно целое, всасывающий трубопровод, который оснащен отвесным участком, и один или несколько сливных трубопроводов, каждый из которых оснащен U-образным прогибом. В накопитель воды введены выпускной конец всасывающего трубопровода и впускные концы сливных трубопроводов с установкой входных отверстий сливных трубопроводов ниже выходного отверстия всасывающего трубопровода. Выходное отверстие каждого сливного трубопровода установлено выше поверхности источника водоснабжения.

Подача заданных порций воды в точки полива, расположенные на разных уровнях над свободной поверхностью источника водоснабжения, обеспечивается установкой выходного отверстия первого сливного трубопровода выше выходных отверстий других сливных трубопроводов, входного отверстия последующего сливного трубопровода выше входного отверстия предшествующего сливного трубопровода, выходное отверстие которого установлено в точке полива, расположенной выше уровня установки выходного отверстия последующего сливного трубопровода.

Подача воды к точкам полива, расположенных на одном уровне над свободной поверхностью источника водоснабжения, заданными равными порциями осуществляется при установке входных отверстий сливных трубопрводов на одном уровне.

Размещением накопителя воды, соединенного с грузилом в одно целое, трубопровода, посредством которого накопитель воды сообщается с воздушной камерой, отвесного участка и впускного конца всасывающего трубопровода и U-образных прогибов сливных трубопроводов в источнике водоснабжения обеспечивается скрытность полива растений, выращиваемых на плавающем средстве, установленом на поверхности источника водоснабжения.

Для маскировки устройства под украшения декоративного водоема воздушной камере придается форма элемента декора (яркой фигуры сказочного героя, животного, камня, выполняющего эстетическую функцию).

Для индикации осуществления полива используется фигура сказочного существа, прикрепленная к верхней части накопителя воды. Накопитель воды удерживает данный элемент декора в надводном положении в солнечный день при условии осуществления полива растений и увлекает под воду в ночное время суток.

Снижение расхода материала, необходимого для изготовления еденицы продукции, можно обеспечить выполнением воздушной камеры с тонкостенной оболочкой.

Производимое при подготовке устройства к работе размещение накопителя воды в источнике водоснабжения приводит к поступлению в ее полость по всасывающему трубопроводу балластной воды. Эта вода (бесполезный балласт) вытесняется из накопителя воды посредством подкачки воздуха в сообщающиеся воздушную камеру и накопитель воды (например, через вмонтированный в воздушную камеру ниппель).

К отличительным от прототипа существенным признакам заявляемого изобретения относятся: наличие воздушной камеры и накопителя воды, разнесенных в пространстве: воздушная камера сообщается с накопителем воды посредством трубопровода: всасывающий трубопровод оснащен отвесным участком, а сливной трубопровод U-образным прогибом; в накопителе воды отверстие впускного конца сливного трубопровода расположено ниже отверстия выпускного конца всасывающего трубопровода: накопитель воды соединен с грузилом в одно целое, что обеспечивает его перемещение в источнике водоснабжения в вертикальном направлении при изменении в его полости соотношения объема воздуха к объему воды.

На фиг.1 представлен общий вид варианта устройства, установленного на поверхности водоема с использованием плавучей опоры.

Устройство содержит воздушную камеру 1, накопитель 2 воды, соединеный с грузилом 3 в одно целое, трубопровод 4, посредством которого камера 1 сообщается с накопителем 2, упругий всасывающий трубопровод 5, посредством которого накопитель 2 сообщается с водоемом, и ряд упругих сливных трубопроводов 6 (I, II). Трубопровод 5 содержит отвесный участок 7. Трубопроводы 6 (I, II) содержат U-образные прогибы 8 (I, II). Камере 1 придана форма сказочного существа (Царевны лягушки). В накопитель 2 через отверстия, расположенные в стенке дна, введены выпускной конец трубопровода 5 и впускные концы трубопроводов 6 (I, II). Выпускной конец трубопровода 5 установлен в полости накопителя 2 с совмещением выходного отверстия 9 с уровнем заполнения накопителя 2 водой, при котором оснащенный грузилом 3 накопитель 2 приобретает плавучесть с удержанием в надводном положении фигурки сказочного существа (Золотой рыбки, придуманной А.С.Пушкиным), зафиксированной на верхней части накопителя 2. Входные отверстия 10 (I, II) трубопроводов 6 (I, II) установлены в накопителе 2 ниже выходного отверстия 9 трубопровода 5.

Подготовка устройства к работе производится в солнечный день, когда температура атмосферного воздуха еще не достигла максимального значения. Камера 1 и контейнеры 11 (I, II) с растениями размещаются на плавучей опоре 12, а частично заполненый водой и оснащенный грузилом 3 накопитель 2, трубопровод 4, отвесный участок 7 трубопровода 5 и U-образные прогибы 8 (I, II) трубопроводов 6 (I, II) - в водоеме. Входное отверстие 13 трубопровода 5 фиксируется на малой глубине водоема, что исключает засасывание ила со дна. Выпускной конец трубопровода 6 (I) подводится к точке полива растений, выращиваемых в контейнере 11 (I), а выпускной конец трубопровода 6 (II) - к точке полива растений, выращиваемых в контейнере 11 (II). В рассматриваемом примере использования устройства для выдачи заданных доз воды в точки полива, расположенные на разных высотах относительно поверхности водоема, высота установки контейнера 11 (I) превышает высоту установки контейнера 11 (II) и, соответственно, фиксация выходного отверстия 14 (I) трубопровода 6 (I) производится на высоте, превышающей высоту фиксации выходного отверстия 14 (II) трубопровода 6 (II). В накопителе 2, нижняя часть которого, имеет цилиндрическую форму, входное отверстие 10 (II) трубопровода 6 (II) устанавливается ниже выходного отверстия 9 трубопровода 5 на расстоянии h (I) от уровня установки выходного отверстия 9 трубопровода 5:

h(I)=V(I)/S,

где V(I) - необходимый объем суточной дозы полива растений в контейнере 11 (II):

S - площадь основания накопителя 2.

Входное отверстие 10 (I) трубопровода 6 (I) устанавливается ниже входного отверстия 10 (II) трубопровода 6 (II) на расстоянии h (II) от уровня установки входного отверстия 10 (II) трубопровода 6(II):

h(II)=V(II)/S,

где V(II) - необходимый объем суточной дозы полива растений в контейнере 11 (I).

Затем в камеру 1 через вмонтированный ниппель (на фигуре не показан) производится подкачка воздуха. Воздух из камеры 1 перетечет в накопитель 2, вытесняя из него воду по трубопроводу 5 в водоем, степень плавучести накопителя 2 возрастет и накопитель 2 начнет всплывать. Когда уровень воды в накопителе 2 снизится до уровня установки выходного отверстия 9 трубопровода 5, в трубопровод 5 поступит воздух, образуя в отвесном участке 7 водо-воздушный затвор, препятствующий выходу воздуха из накопителя 2 в водоем, и произойдет слив воды в точки полива по трубопроводам 6 (I, II). После слива заданных доз воды в точки полива подкачка воздуха прекращается.

Устройство работает следующим образом. Теплообмен устройства с окружающей средой приводит к понижению температуры в камере 1 и накопителе 2 ночью и повышению днем. В ночное время суток, охлаждающийся в камере 1 и в накопителе 2 воздух сжимается, засасывая в накопитель 2 воду из водоема в объеме, равном объему воздуха, перетекающему в камеру 1. Благодаря образованию в U-образных прогибах 8 (1, II) трубопроводов 6 (1,II) водо-воздушных затворов поступление в накопитель 2 атмосферного воздуха не происходит. Заполнение полости накопителя 2 водой снижает плавучесть оснащенного грузилом 3 накопителя 2, что приводит к заглублению в воду выступающей над водой зафиксированной на верхней части накопителя 2 сказочной Золотой рыбки, а затем, в момент заполнения накопителя 2 водой выше уровня установки выходного отверстия 9 трубопровода 5, - к погружению накопителя 2 под воду. Максимальная глубина погружения накопителя 2 определяется длиной подвески, в качестве которой может использоваться трубопровод 4. В дневное время суток камера 1 и накопитель 2 разогреваются, воздух в них расширяется, воздух из камеры 1 поступает в накопитель 2, а вода из накопителя 2 по трубопроводу 5 сливается в водоем. Выход воды из накопителя 2 в водоем прекращается, когда уровень воды в накопителе 2 снижается до уровня установки выходного отверстия 9 трубопровода 5. Затем в трубопровод 5 поступает воздух, образуя в отвесном участке 7 трубопровода 5 водо-воздушный затвор, не позволяющий воздуху выйти наружу, а давление воздуха, продолжающегося нагреваться в камере 1 и накопителе 2, растет. Если день солнечный давление разогретого воздуха в камере 1 и накопителе 2 достигает значения, при котором вода из накопителя 2, находящегося под водой в подвесном состоянии, начнет перетекать в трубопроводы 6 (I, II), поднимаясь по ним вверх до уровня установки выходного отверстия 14 (II). С этого момента начинается слив заданной суточной дозы воды по трубопроводу 6 (II) в прикорневую зону растений, выращиваемых в контейнере 11 (II), поступление воздуха из камеры 1 в накопитель 2 и всплытие накопителя 2 с появлением над водой сказочной Золотой рыбки. Когда уровень воды в накопителе 2 понизится до уровня установки входного отверстия 10 (II) трубопровода 6 (II) в трубопровод 6 (II) войдет воздух, что приведет к обазованию в U-образном прогибе 8 (II) трубопровода 6 (II) водо-воздушного затвора, не позволяющему воздуху выйти наружу, и начнется слив заданной суточной дозы воды по трубопроводу 6 (I) в прикорневую зону растений, выращиваемых в контейнере 11 (I). Когда уровень воды в накопителе 2 понизится до уровня установки входного отверстия 10 (I) трубопровода 6 (I) в трубопровод 6 (I) войдет воздух, что приведет к обазованию в U-образном прогибе 8 (I) трубопровода 6 (I) водо-воздушного затвора, не позволяющему воздуху выйти наружу, и слив воды из накопителя 2 пректится. Таким образом, поступление воды в накопитель 2 в ночное время суток и поочередный слив заданных доз воды в точки полива в солнечные дни автоматически повторяется.

Устройство имеет несложную конструкцию и просто в эксплуатации. Обеспечивается прикорневой полив растений в солнечные дни с водозабором из искусственного или естественного водоема с выдачей заданных доз воды широкого диапазона в одну или несколько точек полива, расположенных на одинаковых или разных высотах относительно свободной поверхности источника водоснабжения. На работу устройства не влияет наличие солей и бактериальной слизи в поливной воде. Разрешается задача маскировки воздушной камеры и накопителя воды под украшения декоративного водоема и скрытной установки других частей устройства. По данному техническому решению изготовлен экспериментальный образец, эксплуатация которого подтверждает вышеназванные преимущества заявляемого устройства.

Потенциальными заказчиками разработок с использованием изобретения могут быть предприятия, к продукции которых относятся все виды ландшафтов. К таким предприятиям, в частности, относится ООО Ландшафтный центр «Ярославские газоны» Адрес: 150022, г.Ярославль, пр-т Фрунзе, 31.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического полива, содержащее воздушную камеру, накопитель воды, всасывающий и сливной трубопроводы, выпускной конец всасывающего трубопровода и впускной конец сливного трубопровода введены в накопитель воды, входное отверстие всасывающего трубопровода установлено в источнике водоснабжения, выходное отверстие сливного трубопровода установлено выше уровня свободной поверхности источника водоснабжения, отличающееся тем, что воздушная камера и накопитель воды разнесены в пространстве, воздушная камера сообщается с верхней частью накопителя воды с помощью трубопровода, всасывающий трубопровод оснащен отвесным участком, сливной трубопровод оснащен U-образным прогибом, в накопителе воды отверстие впускного конца сливного трубопровода расположено ниже отверстия выпускного конца всасывающего трубопровода, накопитель воды утяжелен грузилом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит один или несколько дополнительных сливных трубопроводов, каждый из которых оснащен U-образным прогибом, впускной конец каждого дополнительного сливного трубопровода введен в накопитель воды с установкой входного отверстия ниже выходного отверстия всасывающего трубопровода, а выходного отверстия выше уровня свободной поверхности источника водоснабжения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушная камера содержит тонкостенную оболочку.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что воздушной камере придана форма элемента декора.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на верхней части накопителя воды зафиксирован элемент декора.