Спосіб внутрігрунтового поливу та пристрій для реалізації способу

1. Способ внутригрунтового полива включающий заглубление полого телескопического зонда в грунт на заданную глубину, нагнетание в грунт через внутреннюю полость зонда поливочной жидкости под давлением, в том числе и под переменным давлением, отличающе йся тем, что полый зонд заглубляют путем приложения статического давления к поливочной жидкости внутри зонда и волны сжатия с вектором скорости частиц в волне, направленным вдоль оси зонда внутрь грунта, а на внутренней поверхности переднего конического торца зонда, которым зонд заглубляется в гр унт, вектор скорости волнового движения жидкости поворачивают отражением перпендикулярно оси зонда и через щелевые поры поливочную жидкость направленным волновым давлением нагнетают в окружающий грунт, причем перпендикулярно оси зонда отражением поворачивают часть энергии волны используемую для направленного волнового нагнетания жидкости в грунт, а остальная часть энергии волны с основным вектором скорости волнового движения жидкости воздействуе т на передний конический торец зонда, обеспечивая постоянное заглубление зонда в грунт, в процессе которого осуществляется непрерывное волновое нагнетание поливочной жидкости в грунт, при этом процесс заглубления зонда продолжается до тех пор, пока не будет обработана внутригрунтовым поливом расчетная площадь, на ограничивающем периметре которой поливочная жидкость начнет выходить на дневную поверхность грунта, при этом амплитуду волнового воздействия по мере роста сопротивления грунта внедрению зонда с увеличением глубины увеличивают пропорционально росту этого сопротивления. A (54) СПОСІБ ВНУТРІШНЬОГРУНТОВОГО ПОЛИВУ ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ РЕАЛІЗ АЦІЇ СПОСОБУ 29779 Известны способы внутригрунтового полива, такие как вакуумные безнапорные и напорные (Справочник по механизации орошения. К: Колос, 1979 г., 201 с.). Внутригрунтовой полив вышеперечисленными способами дает возможность сохранить структуру верхни х слоев почвы, механизировать и автоматизировать полив. Однако известные решения имеют существенные недостатки: затруднен осмотр и ремонт трубопроводов, не обеспечивается равномерность расхода поливочной воды, необходимость регулярности промывки труб, блокирование корнями растений отверстий полива. Известен способ внутригрунтового полива (А.с. СССР № 1509003 кл. А01G25/01,1967 г.) вымогающий заглубления полого зонда в грунт на заданную глубину, нагнетание в грунт через внутреннюю рабочую полость зонда поливочной жидкости под давлением, в том числе и под переменным импульсным давлением. Устройство, реализующее способ, включает самоходное шасси, источник импульсов, полый зонд и рабочую полость внутри полого зонда, источник воды, который связан с рабочей полостью при помощи гидравлического звена передачи. Недостатком известного технического решения является то, что при внутригрунтовом поливе не сохраняется природная пористость грунта и не обеспечивается управляемое направленное объемное порообразование грунтов. Задачей изобретения является усовершенствование способа внутригрун тового полива и устройства реализующего способ, что обеспечит повышение качества полива растений за счет сохранения природной пористости и направленного объемного порообразования грунтов. Техническая эффективность от реализации изобретения заключается в обеспечении наведенной объемной пористости грунтов на заданных направлениях и расстояниях и направленный волновой массоперенос поливочной жидкости на расчетных площадях полива. Потребительская эффективность от реализации изобретения заключается в накоплении расчетных объемов поливочной жидкости, вводимой в грунты с ограниченного количества точек и достаточной на период вегетации растений на заданных площадях полива. Поставленная задача достигается тем, что в способе внутригрунтового полива, включающего заглубление полого телескопического зонда в грунт на заданную глубину, осуществляют нагнетание в гр унт через вн утреннюю полость зонда поливочной жидкости под давлением, в том числе и под переменным давлением. Согласно изобретению, полый зонд заглубляют путем приложения статического давления к поливочной жидкости внутри зонда и волн сжатия с вектором скорости частиц в волне направленным вдоль оси зонда внутрь грунта, а на внутренней поверхности переднего конического торца зонда, которым зонд заглубляется в грунт, вектор скорости волнового движения жидкости поворачивают отражением перпендикулярно оси зонда и через щелевые поры поливочную жидкость направленным волновым движением нагнетают в грунт, причем перпендикулярно оси зонда отражением поворачива ют часть энергии волны, используемую для направленного волнового нагнетания жидкости в грунт, а остальная часть энергии волны с осевым вектором скорости волнового движения жидкости воздействует на передний конический торец зонда, обеспечивая постоянное заглубление зонда в грунт, причем в процессе этого заглубления осуществляется непрерывное волновое нагнетание поливочной жидкости в грун т; при этом процессе заглубление зонда продолжается до тех пор, пока не будет обработана внутригрун товым поливом расчетная площадь, на ограничивающем периметре которой поливочная жидкость начнет выходить на дневную поверхность грунта. Амплитуду волнового воздействия, по мере роста сопротивления грунта внедрению зонда с увеличением глубины увеличивают пропорционально росту этого сопротивления. Сохранение природной пористости грунта обеспечивается тем, что поливочную жидкость через полый зонд подводят к грунту под давлением, не превышающем прочность скелета грунта на смятие в состоянии насыщенности поливочной жидкостью и при наличии горного давления окружающего массива грунта. Для обеспечения направленного объемного порообразования в грунте и последующего волнового нагнетания поливочной жидкости через пористую стр уктур у гр унта, давление в волне сжатия, приложенная к поливочной жидкости, должно превышать потенциал почвенной влаги: Рволны=y пв=y м +y осм +y г, где Рволны - направленное волновое давление в поливочной жидкости; y м - матричный потенциал (работа вытеснения почвенного раствора из почвы; y осм - потенциал осмотического давления; y г - гравитационный потенциал; y пв - потенциал почвенной влаги. При обессоливании почвы давление волнового нагнетания поливочной жидкости в грунт выбирают превышающим потенциал максимальной гигроскопичности почвы, но не ниже потенциала почвенной влажности y пв y пв£Рволны>y мг, где y мг - потенциал максимальной гигроскопичности почвы; y пв - потенциал почвенной влажности. Устройство для внутригрунтового полива, реализующее способ, смонтировано на самоходном шасси и содержит генератор силовых волн, телескопический зонд, источник поливочной воды, который связан с телескопическим зондом при помощи гидравлического звена передачи. Источник поливочной жидкости соединен с устройством, которое снабжено полым телескопическим зондом, имеющим внутри рабочую камеру, в торце которой расположены два конуса: один вершиной вовнутрь, а другой - наружу, а в боковых стенках выполнены щелевые поры для нагнетания поливочной жидкости. Внутренний конус имеет в основании угол a=40°-50°. 2 29779 Угол при вершине наружного конуса лежит в пределах b=55°-65°. В отличие от прототипа, в предлагаемом техническом решении поливочная жидкость поступает в грунт посредством волнового нагнетания. При этом обеспечивается регламентированные как дозировка, так и время волнового воздействия. В зависимости от сопротивления грунта при внедрении зонда изменяется амплитуда волнового воздействия на него через нагнетаемую жидкость. Предложенное техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана схема устройства для внутригрунтового полива; на фиг. 2 - схема устройства для внутригрунтового полива, установленного на самоходном шасси; на фиг. 3 - схемы формирования направления вектора скорости частиц в волне при волновом нагнетании жидкости в грунт в зависимости от угла о тражения волны. Способ внутригрунто вого полива осуществляется следующим образом. Полый телескопический зонд заполняют поливочной жидкостью. Затем зонд заглубляют путем приложения к поливочной жидкости статического давления и волн сжатия с вектором скорости частиц в волне направленным вдоль оси зонда. По мере внедрения телескопического зонда в грунт поливочная жидкость направленным волновым давлением нагнетается в окружающий грунт. При этом вектор скорости волнового движения поливочной жидкости поворачивается отражением перпендикулярно оси зонда (фиг. 3) и поливочная жидкость направленным волновым давлением нагнетается в окружающий грунт. Таким образом, часть энергии используется для волнового нагнетания жидкости в грунт, а остальная часть энергии волны с осевым вектором скорости волнового движения жидкости обеспечивает постоянное заглубление зонда в грунт. Происходит одновременное заглубление зонда в грунт и внутрипочвенное нагнетание поливочной жидкости в грунт. Процесс осуществляется до те х пор, пока не будет обработано расчетная площадь, что определяется выходом жидкости на дневную поверхность грунта. Параметры волн сжатия формируются с помощью генератора силовых волн. Сохранение природной пористости грунта обеспечивают тем, что поливочную жидкость через полый зонд подводят к грунту под давлением, не превышающим прочности скелета грунта на смятие. Обеспечение направленного объемного порообразования в грунте достигается тем, что давление в волне сжатия, приложенное к поливочной жидкости, должно превышать потенциал почвенной влаги. Рассмотрим устройство внутригрунто вого полива, реализующее способ (фиг. 1, фиг. 2). Устройство содержит фланец 1 для сочленения его с гидрострелой - манипулятором самоходного шасси, корпус генератора силовых волн 2, штуцер подвода агента 3, излучатель силовых волн 4 генератора, конус 5 излучателя силовых волн, пустотелую тр убу 6, вн утри которой распо ложен полый телескопический зонд 7 с уплотнителями 8 и ограничителями перемещения 9, и рабочую камеру 10, в которую через штуцер 11 нагнетается поливочная жидкость 12. В торце телескопического зонда расположены внутренний 13 и наружный 14 конусы, а в боковых стенках щелевые поры 15, пустотелая труба соединена с опорной площадкой 16. Внутренний конус смонтирован вершиной в сторону излучателя волн и имеет угол в основании 40°£a£50°. К самоходному шасси 17 крепится гидравлическая стрела - манипулятор 18, к кронштейну 19 которой, с помощью фланца 1 крепится корпус устройства. Стрела манипулятора 18 ориентирует устройство в пространстве с помощью гидроцилиндра 20. На шасси расположена маслостанция 21, обеспечивающая подачу агента через шланг высокого давления 22 и штуцер 3 генератора силовых волн 2, и включающая насос высокого давления 23 для получения постоянных и переменных величин давления нагнетания поливочной жидкости, поступающей из цистерны 24 в рабочую камеру 10 устройства с помощью гидравлического звена передачи (штуцер 11, шланги 25, редуктор 26). Рассмотрим работу устройства, изображенного на фиг. 1 и установленного на самоходном шасси (фиг. 2). Устройство ориентируют в заданной точке полива с помощью стрелы манипулятора 18 самоходного шасси 17. Затем в рабочую камеру 10 устройства через гидравлическое звено передачи (штуцер 11, шланг 25, редуктор 26) поливочная жидкость с цистерны 24 под давлением постоянным и переменным, что обеспечивается включением насоса 23, подается в рабочую камеру 10 устройства. Включив маслостанцию 21 с помощью шланга высокого давления 22 и штуцера подвода агента 3 запускают генератор силовых волн 2. Таким образом к поливочной жидкости, находящейся в рабочей камере 10 телескопического полого зонда, приложено статическое давление и волны сжатия, формируемые излучателем 4 и конусом излучателя 5 генератора силовых волн. Волны сжатия с вектором скорости частиц в волне направлены вдоль оси рабочей камеры 10. Под действием статического давления и вектора скорости волнового движения полый телескопический зонд 7 начинает внедряться в грунт с помощью наружного конуса 14. По мере внедрения в грунт освобождаются щелевые поры 15, расположенные в боковых стенках телескопического зонда, при этом вектор V 0 скорости волнового движения жидкости поворачивается отражением поверхностью внутреннего конуса 13 и через щелевые поры поливочная жидкость направленным волновым давлением нагнетается в окружающий грунт. Причем отражением поворачивается только часть энергии волны, используемая для направленного волнового нагнетания жидкости в грунт, остальная часть энергии волны с осевым вектором скорости V c волнового движения жидкости воздействует на наружный конус 14, обеспечивая постоянное заглубление зонда в грунт, при этом процесс заглубления 3 29779 продолжается до тех пор пока не будет обработана внутригр унтовым поливом расчетная площадь. Сохранение природной пористости грунта обеспечивается тем, что поливочная жидкость через полый телескопический зонд подводится к грунту под давлением, не превышающем прочности скелета грунта на смятие. Так, для черноземных почв, предельная прочность скелета грунта на смятие Gпп, составляет порядка 10 кг/см 2, а для сцементированных глиняно-песчаных почв Gпп равно порядка 50 кг/см 2. Поэтому давление поливочной жидкости должно быть различным при обработке соответствующих почв и находится в пределах: - для черноземных почв Рпж=(0,8¸0,1) МПа, - для песчаных почв Рпж=(4,5¸5,0) МПа. Обеспечение направленного объемного порообразования в грунте наблюдается в том случае, когда Рволны>y пв. Экспериментальные данные показывают, что значения потенциалов y м , y осм , y г лежат в пределах: y м =(0,01¸0,05) мПа, y осм =(0,005¸0,1) мПа, y г=(0,05¸0,2) мПа. Откуда y пв=(0,065¸0,35) мПа. При этом направленное волновое давление Рволны в поливочной жидкости составит Рволны>0,35 мПа. При обессоливании почв давление волнового нагнетателя Рволны исходя из потенциала максимальной гигроскопичности почвы y мг=(1,0¸1,6) мПа изменяется в пределах 1,6 мПа>Рволны>0,35 мПа. С целью максимального использования энергии отраженного V 0 вектора скорости волнового движения, необходимо соблюдать перпендикулярность V 0 оси телескопического полого зонда. Это достигается выбором оптимального угла a у основания внутреннего конуса зонда. Перпендикулярность оси отраженного вектора скорости V 0 частиц в волне соблюдается когда 40°