Анализ рельефных, почвенно-мелиоративных и инженерно-геологических характеристик земельного фонда показал, что из общего числа выпускаемых заводом электрифицированных дождевальных машин фронтального действия «Кубань» в основном исполнении, т.е. с ши-риной захвата 800 м, может быть использована только половина. Разнообразие уклонов поверхности полей вызывает необходимость оснащения машин либо регуляторами расхода, либо в каждом конкретном случае требуется индивидуальная расстановка насадок на водопроводящем поясе. Это создает дополнительные трудности по поставке, монтажу и эксплуатации дождевальных машин. Отсутствие модификаций машин как по расходу, так и ширине захвата в условиях развитой сети инженерных коммуникаций и защитных лесополос является одним из главных препятствий более широкого их внедрения, особенно при реконструкции орошаемых земель.

Заслуживает внимания опыт ряда зарубежных фирм, проектирующих дождевальную технику из отдельных элементов под конкретный участок. Такое проектирование позволяет полнее использовать как возможности предприятия-изготовителя, так и земельные участки, т.е. уменьшить затраты на перенос коммуникаций, инженерных сооружений, сократить объемы по переустройству.

К этому виду проектирования относится разработанный во ВНИИиТП «Автоматизированный выбор параметров модификаций широкозахватной машины «Кубань-Л» для конкретного участка орошения». Особенностью данной разработки является использование при проектировании только тех элементов и узлов, из которых комплектуется основная модель машины. Расчет выполняется на ЭВМ СМ-4 со следующей минимальной конфигурацией: процессор СМ-4, оперативная память, терминал, устройство прямого доступа (диск) для хранения программ, устройство печати.

Исходными данными для решения задачи являются размеры, профиль и природно-хозяйственные условия участка. К нормативно справочной информации относится информация, отражающая конструкцию, технические характеристики элементов и эксплуатационные показатели работы машины. Блок-схема расчета с указанием выполняемых операций представлена на рис.1. Каждый блок предполагает решение самостоятельного вопроса, для чего составляются подпрограммы, которые логически и математически увязаны между собой.

Выбор параметров модификаций дождевальной машины осуществляется в следующей последовательности. Вначале из стандартных модулей формируется водопроводящий пояс. За основу модуля принята ферма с тележкой. Поскольку водопроводящий трубопровод комплектуется из нескольких по типоразмеру, но взаимозаменяемых ферм, то, изменяя их число можно варьировать длину трубопровода и, следовательно, всей машины.

Исходя из размера участка, рассматриваются все возможные варианты длины водопроводящего пояса, которые отличаются от ширины участка не более 1...2 %.

На основе высотных отметок поверхности земли определяется положение тележек на местности. Конец каждой фермы машины является координатой тележки данной фермы.

Для выбранных вариантов рассчитываются гидравлические характеристики водопроводящего пояса крыла машины. Гидравлическая характеристика представляет собой зависимость напора от расхода. В общем виде она записывается

Рис. 1. Блок-схема автоматизированного выбора модификаций ДМ «Кубань-Л» для конкретных участков орошения с помощью ЭВМ.

Расчетный расход определяется из выражения

где Q' — транзитный расход на участке трубопровода с одинаковым диаметром труб, м³/с; Q'' — расход, непрерывно распределяемый по длине участка одинакового диаметра, м³/с.

Рис. 2. Гидравлическая характеристика машины: I, 2, 3 — приближенные характеристики крыльев и водопроводящего пояса; 4 — характеристика насоса; 5 — характеристика насоса, приведенная к трубопроводу центральной фермы; 6, 7, 8 — характеристика крыльев и водопроводящего пояса с выбранными насадками.

Характеристика водопроводящего пояса машины (рис.2) определяется расходно-напорными характеристиками крыльев машины, т.е. их расходами и геодезическим расположением. Рабочая характеристика насоса приводится к началу водопроводящего пояса. В результате совместного решения двух уравнений производится оценка вариантов машины, которая заключается в определении рабочих точек Q, H машины в целом и по крыльям, а также в отбраковке по граничным условиям. Для дальнейшего расчета принимается компоновка водопроводящего пояса, для которой рабочая точка лежит в пределах рабочей зоны насоса, а расход не отличается от задаваемого более чем на 10 %. Если ни одно из конструктивных решений не удовлетворяет предъявляемым требованиям, то берется другая модификация насоса и расчет повторяется.

Для выбранных вариантов водопроводящего пояса машины производится расчет положения насадок на водопроводящем поясе. С учетом уклона местности (рис.3) координата насадки определяется из выражения

где п — номер пролета или номер тележки; h — отметка местности по точкам расположения колес тележек, м; h₀ — отметка тележки, установленной в начале 1-го пролета, м; z₀ — прогиб фермы в месте установки насадки относительно концов фермы, м; S — длина пролета, м; R — расстояние от начала водопроводящего пояса до насадки.

С учетом расстановки насадок на водопроводящем поясе по их координатам и с учетом геодезических отметок производится уточненный расчет гидравлических параметров машины, который отличается от приближенного, принятого вначале для определения гидрав-лических характеристик водопроводящих поясов крыльев машины, тем, что потери напора определяются по участкам с учетом фактического расхода каждой из насадок. Модификация с наилучшими показателями рекомендуется для реализации. В случае, если все просчи-танные варианты имеют отклонения расходов более чем 10 из них выбирается вариант с наименьшими отклонениями и даются рекомендации по оснащению насадок регуляторами расхода.

В случае, если дождевальная машина будет работать на участке с малой впитываемостью почвы или сильным ветром, выявляется необходимость оснащения водопроводящего пояса элементами приземного дождевания и открылками. При значительных уклонах вдоль канала даются рекомендации по оснащению дождевальной машины ползунковой перемычкой.

Рис. 3. Определение положения насадок на водопроводящем поясе машины: а) – положение водопроводящего пояса при расположении машины на горизонтальном рельефе; б) – расположение водопроводящего пояса при расположении машины на произвольном рельефе.

На основании проведенных расчетов ЭШ выдает спецификацию по комплектации узлов машины, которая включает:

• перечень пролетов, из которых комплектуется машина;
• количество и схему расстановки насадок;
• модификацию насоса;
• комплектацию машины дополнительным оборудованием.

Опытная эксплуатация программы показала, что она с достаточной точностью обеспечивает определение параметров машины и выбор модификаций для участков с различными характеристиками. Предложенный метод выбора модификаций перспективен.

На основе выполненной работы расширяется зона применимости ЭДМФ «Кубань-Л». Машина будет проектироваться с шириной захвата, соответствующей ширине участка, в том числе и с нессиметричными по длине крыльями машины.

Обеспечивается оптимальная расстановка насадок вдоль водопроводящего пояса машины и постановка регуляторов расхода и напора для тех насадок, где они необходимы. Расстановка регуляторов и насадок производится на основе геодезической съемки, выполненной в процессе проектирования оросительной системы.

В процессе проектирования выбирается оптимальная гидравлическая характеристика машины за счет подбора водопроводящего пояса из комплекта труб и других узлов. Соответственно насосно-силовая установка работает в оптимальном режиме.

В случае необходимости машина оборудуется комплектом сниженного водопроводящего пояса, открылками и ползунковой перемычкой.

Описанный способ может быть внедрен в дальнейшем на основе системы межотраслевых мероприятий, обеспечивающих реализацию индустриального метода автоматизированного проектирования, комплектации, поставки и монтажа технологического оборудования ороситель-ной сети и дождевальных машин после всесторонней эксплуатационной проверки и последующей корректировки программы.

Данная работа является составной частью САПР оросительных сетей с дождевальной техникой, разрабатываемого ВНПО «Радуга».

Внедрение такой разработки обеспечит хорошее использование орошаемых земель и эксплуатацию ЭДМФ «Кубань-Л» с высокими технико-эксплуатационными показателями. Метод может быть распространен и на другие широкозахватные машины.