Возможность использования дождевальных машин кругового действия для обработки полей сложной формы

Широкозахватные дождевальные машины бывают двух видов: кругового и фронтального действия. Оба вида с успехом применяются для орошения полей, но имеют свои недостатки.

Фронтальные машины, эффективно орошающие территории прямоугольных форм, нуждаются в подаче электричества и воды на протяжении определенного маршрута, а не из одной точки. Это связано с тем, что машины фронтального действия движутся по прямой линии.

Дождевальным машинам кругового вида, в свою очередь, достаточно наличия в центре поля одной точки для подачи электричества и воды. Но они способны обрабатывать территории только в форме круга. Из-за этого большие участки между полями остаются не орошенными.

Впрочем, данная проблема решаема посредством некоторых технических усовершенствований. Чтобы увеличить площадь обрабатываемой земли, можно применять системы орошения углов, а также использовать ипподромные машины. Ипподромная система – это комбинация дождевальных машин двух типов – круговой и фронтальной.

Внедрение данных усовершенствований позволяет машинам кругового типа эффективно обрабатывать поля любых форм. Актуальная задача на данный момент – соответствующее переоборудование дождевальной машины. При этом важно не сделать систему управления более запутанной и не увеличивать количество используемых приводов.

Конструктивные особенности дождевальных систем

В центре конструкции круговой дождевальной системы – стационарная опора. На самоходных нестационарных опорах располагаются секции трубопровода, которые соединены друг с другом при помощи шарниров. Прямолинейное (по отношению друг к другу) положение секций поддерживается конструкцией системы управления стандартной дождевальной машины. Нестационарные опоры, в процессе работы обгоняющие саму машину, останавливаются, а при сильном отставании запускаются вновь.

Если изменить угол между секциями, обработка участков любой формы станет такой же легкой, как и орошение круглых полей. При этом относительно друг друга секции должны поворачиваться на заданный угол, а нестационарные опоры должны двигаться в любом направлении.

Разные алгоритмы складывания позволяют моделировать различные траектории движения опор машины. Для орошения квадратного участка придется использовать в √2 раза больше секций, которые должны будут складываться в положениях, отличных от диагонального.

Один из алгоритмов складывания может состоять в попарном последовательном складывании секций до тех пор, пока угол между ними не станет минимально возможным. Секции, которые в данный момент не складываются, размещаются по радиусу обработки участка. После сближения одной пары, начинается складывание следующей. Другой возможный алгоритм складывания: угол между секциями меняется одинаково, в независимости от того, какое у них положение вдоль радиуса.

Дождевальные системы с подобными конструктивными особенностями должны оборудоваться подвижными опорами, для которых понадобится много приводов, и иметь весьма сложное управление.

Углы между секциями могут меняться благодаря изменению скорости, с которой передвигается подвижная самоходная тележка. Добиться подобного результата можно, применяя эффект самоориентации и самоустановки. Актуальная задача – определить законы организованной работы приводов опорных тележек, которые и обеспечивают нужную форму дождевальной машины.

Варианты изменения радиуса орошаемого участка

Три варианта изменения радиуса орошаемого участка для машины из пяти секций продемонстрированы на рисунке. R – максимальный радиус (равный сумме длин секций), r – минимальный. Можно увидеть три этапа движения:

1.  – этап уменьшения орошаемого радиуса;
2.  – движение с постоянным радиусом при сохранении оптимальной формы машины;
3.  – этап увеличения орошаемого радиуса.

Алгоритм движения на первом этапе

Из выпрямленного положения (1) дождевальная система достигает заданного угла между секциями (благодаря порядку включения подвижных опор). Периферийная тележка (2) сокращает радиус до нужного минимального (r). Нестационарные опоры вплоть до достижения оптимальной конфигурации (3) следуют по траекториям (4), вид которых зависит от того, в какой последовательности запускаются и останавливаются опоры.

На иллюстрации (а) секции поворачивают вокруг поочередно останавливаемых опор (с первой до последней) до тех пор, пока не будет достигнут требуемый угол. На иллюстрации (б) секции поворачивают вокруг поочередно останавливаемых опор (с предпоследней до первой) до тех пор, пока не будет достигнут требуемый угол.

Алгоритм движения на втором этапе

На этом этапе движение продолжается с сохранением конфигурации. Каждая опора следует по траектории, являющейся дугой окружности (5).

Алгоритм движения на третьем этапе

Благодаря выравниванию линейных скоростей и следованию по линии (6), секции дождевальной машины из конфигурации (3) предоставляют возможность развернуть угол между ними. Не используемые в данный момент секции следуют по круговым траекториям (7), которые зависят от текущего радиуса движения.

На иллюстрации (б) секции движутся с равной линейной скоростью, при этом разворот осуществляется постепенно, от первой к последней. На иллюстрации (а) секции движутся с равной линейной скоростью, при этом разворот осуществляется постепенно, от последней к первой.

По траектории (8) движется периферийная опора (2).

Как видите, при помощи применения некоторых хитростей программной настройки дождевальной машины кругового типа Каскад можно орошать поля сложной или квадратной формы. Неоспоримым преимуществом использования круговых машин является возможность запитки электроэнергией и водой из одной точки в центре поля, а возможность применения их на квадратном поле (хоть и с некоторыми хитростями) дает еще болшее преимущество.