При данной схеме расположения ДМ и осуществлении перемещения ее за центральную опору машине необходимо делать дополнительные рабочие обороты для того, чтобы стать в положение, удобное для перемещения (рисунок 3).
Рисунок 3 - Схема перемещения ДМ за центральную опору при ее работе на трех позициях, расположенных треугольником а, б - 1-й и 2-й циклы; 1 - исходное положение ДМ; 2 - положение ДМ после завершения рабочих оборотов; 3 - направление перемещения машины; 4 - гидрант закрытой оросительной сети
Расчет общей протяженности холостых и рабочих ходов:
Для равномерного распределения влаги по участку и исключения неэффективного использования ДМ произведем разбивку орошаемого участка согласно схеме 1. Используя систему автоматизации, будем увеличивать скорость движения машины в 2 раза на первой и третьей позициях в трех секторах, а на второй позиции в двух секторах, что позволит уменьшить холостой ход на 19,5 %;
б) перемещение ДМ осуществляется как за центральную опору, так и за консольную часть.
Схема перемещения, показанная на рисунке 4, позволяет ДМ перемещать за центральную опору и за консольную часть. В отличие от работы на двух позициях, продолжительность рабочего хода не зависит от способа перемещения машины за центральную опору или за консольную часть, и машине потребуется делать дополнительные обороты для того, чтобы стать в удобное для транспортирования положение.
Рисунок 4 - Схема перемещения ДМ за центральную опору и консольную часть при ее работе на трех позициях, расположенных треугольником а, б - 1-й и 2-й циклы; 1 - исходное положение ДМ; 2 - положение ДМ после завершения рабочих оборотов; 3 - направление перемещения машины; 4 - гидрант закрытой оросительной сети
Расчет общей протяженности холостых и рабочих ходов:
Для оптимизации работы машины при данной схеме перемещения разделим орошаемый участок аналогично схеме 1. Изменяя скорость движения тележек в одном секторе на первой позиции и в трех секторах на третьей позиции, увеличив ее в 2 раза, получим сокращение холостых ходов на 19,3 %. Данная система управления работой ДМ позволит менять норму выдачи поливной воды по секторам.
Работа ДМ на трех позициях обусловлена использованием данной схемы на полях определенной конфигурации. При данных исследований форма поля приближена к квадрату и в плане имеет параметры 620 Ч 610 м.
3 Работа машины на четырех позициях, расположенных квадратом:
а) перемещение ДМ между гидрантами осуществляется только со стороны центральной опоры.
ДМ, перемещаемая с позиции на позицию (позиции расположены квадратом), только на первой позиции не требует дополнительного оборота по полю. При нахождении на других позициях ДМ потребуется делать дополнительные перемещения, чтобы она стала в удобное положение для транспортирования на следующую позицию (рисунок 5).
Рисунок 5 - Схема перемещения ДМ за центральную опору при ее работе на четырех позициях, расположенных квадратом а, б - 1-й и 2-й циклы; 1 - исходное положение ДМ; 2 - положение ДМ после завершения рабочих оборотов; 3 - направление перемещения машины; 4 - гидрант закрытой оросительной сети
Расчет общей протяженности холостых и рабочих ходов:
Оптимизация работы машины за счет увеличения скорости движения тележек на одном секторе в 2 раза с предварительным разделением орошаемого участка на сектора по схеме 1 позволит сократить холостой ход на 25,7 %. Данный процесс оптимизации обеспечит равномерный полив и более эффективное использование ДМ;
б) перемещение ДМ осуществляется как за центральную опору, так и за консольную часть.
Транспортирование машины между позициями производится за центральную опору и за консольную часть и может осуществляться в любом порядке. Возможность варьировать способ перемещения ДМ не дает преимущество и не дает возможности сократить рабочий ход по сравнению с перемещением только за центральную опору. Это связано с тем, что и в данном случае машина делает дополнительные обороты для постановки в нужную позицию. Пример одной из возможных схем перемещения показан на рисунке 6.
Рисунок 6 - Схема перемещения ДМ за центральную опору и консольную часть при ее работе на четырех позициях, расположенных квадратом а, б - 1-й и 2-й циклы; 1 - исходное положение ДМ; 2 - положение ДМ после завершения рабочих оборотов; 3 - направление перемещения машины; 4 - гидрант закрытой оросительной сети
Расчет общей протяженности холостых и рабочих ходов:
Для динамичного управления ДМ разделим исследуемый орошаемый участок по схеме, описанной выше, на сектора, в пределах которых будет выдаваться определенная поливная норма. Она будет регулироваться за счет увеличения скорости движения тележек в 2 раза, что сократит протяженность холостого хода машины на 21,6 %, при этом будет меняться норма выдачи воды по секторам, обеспечивая равномерность увлажнения и непрерывность процесса.
Данная схема перемещения требует на двух позициях дополнительного перемещения по трем секторам, а на двух других позициях только по четверти поля. Автоматизированная система управления работой ДМ позволяет уменьшить норму выдачи воды по секторам поля, увеличив скорость прохождения по этим секторам в 2 раза. Система оптимизации позволяет снизить холостой путь на 21,6 %, увеличивая протяженность рабочего хода.
Применение схемы работы ДМ на четырех позициях возможно на полях квадратной конфигурации, в наших исследованиях параметры такого поля составили 620 Ч 620 м.
Как видно из расчетных схем, приведенных выше, протяженность холостых ходов не зависит от способа транспортирования, а находится в зависимости от схемы перемещения между позициями и количества позиций.
Перемещение ДМ с позиции на позицию смешанным способом (за центральную опору и консольную часть) позволяет в некоторых случаях уменьшить рабочий ход машины, в некоторых случаях это способствует его увеличению. Это связано с тем, что, перемещая машину за консольную часть, перед запуском требуется производить заново настройку машины. И для того чтобы она пришла в исходное состояние, требуется дополнительно увеличивать рабочий ход машины, не принимая во внимание тот дополнительный путь, который она должна пройти для постановки в положение, удобное для транспортирования на другую позицию.
Выводы
1. Изложенный метод позволяет установить оптимальный режим работы ДМ при использовании различных технологических схем и дает возможность еще на стадии проектирования оценить эффективность работы машины при различных схемах перемещения с позиции на позицию.
2. Оптимизация работы ДМ при использовании различных технологических схем размещения позволяет равномерно проводить полив, меняя объем поливной воды, выдаваемой машиной при прохождении определенного участка поля, исключая переувлажнение или недополив при прохождении машины по одному участку.
3. Оптимизация работы ДМ за счет использования систем автоматизации на орошаемых участках позволяет увеличивать скорость движения тележек по секторам в среднем в 2 раза, исключая остановку машины во время полива, что делает процесс непрерывным и сокращает холостой ход машины. При работе машины на двух позициях снижение холостого хода составит 17,9 %, на трех позициях - соответственно 19,5 и 19,3 %, на четырех позициях - 25,7 и 21,6 %.
4. Каждая представленная схема применяется на орошаемых участках определенной конфигурации. Работу машины на двух позициях можно применять на одном либо нескольких участках прямоугольной формы размером 620 Ч 310 м. Схема на трех позициях треугольником применима на участках с конфигурацией, близкой к квадрату, с параметрами 620 Ч 610 м, а схема на четырех позициях реализуется на участках квадратной формы размером 620 Ч 620 м.
Список использованных источников
1 Васильев, С. М. Регулирование управленческих процессов в структурированных проблемных ситуациях АПК / С. М. Васильев, Ю. Е. Домашенко // Вестник российской сельскохозяйственной науки. - 2016. - № 4. - С. 12-13.
2 Оросительные системы России: от поколения к поколению: монография. В 2 ч. Ч. 1 / В. Н. Щедрин, С. М. Васильев, А. В. Колганов, А. А. Чураев. - Новочеркасск: Геликон, 2013. - 283 с.
3 Балакай, Г. Т. Концепция дождевальной машины нового поколения для технологии прецизионного орошения / Г. Т. Балакай, С. М. Васильев, А. Н. Бабичев // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. - 2017. - № 2(26). - С. 1-18. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec477-field6.pdf.
4 Семененко, С. Я. Экологическая оптимизация полива дождеванием кормовых культур аридной зоны: монография / С. Я. Семененко. - Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2012. - 208 с.
5 Губер, К. В. Дождевальные машины и их применение / К. В. Губер. - М.: Россельхозиздат, 1975. - 70 с.
6 Irrigation of Forage Crops [Electronic resource] / J. Enciso [et al.]; Texas Cooperative Extension. - Mode of access: http:irrigationtraining.tamu.edu/docs/irrigation-training/north/crop-guidelines/b-6150.pdf, 2018.
7 Scherer, T. Selecting a sprinkler irrigation system [Electronic resource] / T. Scherer. - Mode of access: https:ag.ndsu.edu/crops/spring-wheat-articles/sprinkler-irrigation-rev-2015-ae-91, 2018.
8 Jobbagy, J. Application of Hose-Reel irrigation machine [Электронный ресурс] / J. Jobbagy, P. Findura // Научные доклады Русенского университета. - 2014. - Т. 53, сер. 1.1. - С. 154-158. - Режим доступа: http:conf.uni-ruse.bg/bg/docs/cp14/1.1/1.1-28.pdf.
9 Ресурсосберегающие энергоэффективные экологически безопасные технологии и технические средства орошения: справочник / Г. В. Ольгаренко [и др.]; под ред. Г. В. Ольгаренко. - М.: Росинформагротех, 2015. - 264 с.
10 Основные проблемы орошения черноземов юга Европейской части СССР / Е. М. Аниканова [и др.] // Проблемы ирригации почв юга черноземной зоны. - М.: Наука, 1980. - С. 5-11.
11 Колесник, Ф. И. Эффективность использования дождевальной техники: обзор. информ. / Ф. И. Колесник, Н. Ф. Соловьева; Госагропром СССР, АгроНИИТЭИИТО. - М., 1986. - 24 с.
12 Снипич, Ю. Ф. Совершенствование технических средств орошения дождеванием / Ю. Ф. Снипич. - Новочеркасск: Геликон, 2007. - 110 с.
13 Бредихин, Н. П. Особенности работы дождевальной машины «Фрегат» на нескольких позициях / Н. П. Бредихин, Т. И. Ильинов // Гидротехника и мелиорация. - 1984. - № 5. - С. 34-37.
References
1 Vasil'ev S.M., Domashenko Yu.E., 2016. Regulirovanie upravlencheskikh protsessov v strukturirovannykh problemnykh situatsiyakh APK [Regulating managerian processes in structurized problem situations of agrarian-industrial complex]. Vestnik rossiyskoy sel'skokhozyaystvennoy nauki [Bull. Russian Agricultural Science], no. 4, pp. 12-13. (In Russian).
2 Shchedrin V.N., Vasil'ev S.M., Kolganov A.V., Churaev A.A., 2013. Orositel'nye sistemy Rossii: ot pokoleniya k pokoleniyu: monografiya. V 2 chastyah. CHast' 1 [Irrigation Systems of Russia: From Generation to Generation: monograph. In 2 parts. Ch. 1]. Novocherkassk, Helikon Publ., 283 p. (In Russian).
3 Balakai G.T., Vasilyev S.M., Babichev A.N., 2017. Kontseptsiya dozhdeval'noy mashiny novogo pokoleniya dlya tekhnologii pretsizionnogo orosheniya [The concept of a new generation irrigation machine for precision irrigation technology]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NII Problem Melioratsii [Scientific Journal of Russian Scientific Research Institute of Land Improvement Problems], no. 2(26), pp. 1-18, available: http:rosniipm-sm.ru/dl_files/udb_files/udb13-rec477-field6.pdf. (In Russian).
4 Semenenko S.Ya., 2012. Ekologicheskaya optimizatsiya poliva dozhdevaniem kormovykh kul'tur aridnoy zony: monografiya [Ecological Optimization of Irrigation by Sprinkling Feed Crops of the Arid Zone: monograph]. Volgograd, Volgograd State Agrarian University Publ., 208 p. (In Russian).
5 Guber K.V., 1975. Dozhdeval'nye mashiny i ikh primenenie [Sprinkling Machines and Their Application]. Moscow, Rosselkhoz Publ., 70 p. (In Russian).
6 Enciso J. [et al.], 2018. Irrigation of Forage Crops. Texas Cooperative Extension, available: http:irrigationtraining.tamu.edu/docs/irrigation-training/north/crop-guidelines/b-6150.pdf. (In English).
7 Scherer T., 2018. Selecting a sprinkler irrigation system, available: https:ag.ndsu.edu/crops/spring-wheat-articles/sprinkler-irrigation-rev-2015-ae-91. (In English).
8 Jobbagy J., Findura P., 2014. Application of Hose-Reel irrigation machine. Scientific reports of the University of Rusen, vol. 53, ser. 1.1, pp. 154-158, available: http:conf.uni-ruse.bg/bg/docs/cp14/1.1/1.1-28.pdf. (In English).
9 Ol'garenko G.V. [et al.], 2015. Resursosberegayushchie energoeffektivnye ekologicheski bezopasnye tekhnologii i tekhnicheskie sredstva orosheniya: spravochnik [Resource-Saving Energy-Efficient, Environmentally Friendly Technologies and Technical Means of Irrigation: a reference book]. Moscow, Rosinformagrotekh Publ., 264 p. (In Russian).
10 Anikanova E.M. [et al.], 1980. Osnovnye problemy orosheniya chernozemov yuga Yevropeyskoy chasti SSSR [The main problems of irrigation of chernozems in the south of the European part of the USSR]. Problemy irrigatsii pochv yuga chernozemnoy zony [Soil Irrigation Problems in the South of the Black Earth Zone]. Moscow, Nauka Publ., pp. 5-11. (In Russian).
11 Kolesnik F.I., Solov'yov N.F., 1986. Effektivnost' ispol'zovaniya dozhdeval'noy tekhniki: obzor. inform. [Efficiency of Sprinkler Technology Use: an overview]. Gosagroprom USSR, AgroNIEEEITO. Moscow, 24 p. (In Russian).
12 Snipich Yu.F., 2007. Sovershenstvovanie tekhnicheskikh sredstv orosheniya dozhdevaniem [Improvement of Technical Means of Sprinkling Irrigation]. Novocherkassk, Helicon Publ., 110 p. (In Russian).
13 Bredikhin N.P., Ilyinov T.I., 1984. Osobennosti raboty dozhdeval'noy mashiny «Fregat» na neskol'kikh pozitsiyakh [Peculiarities of the “Frigate” sprinkler on several positions]. Gidrotekhnika i melioratsiya [Hydrotechnics and Irrigation], no. 5, pp. 34-37. (In Russian).