Способ щелевания почвы и устройство для его осуществления

 

Способ и устройство предназначены для нарезки щелей в почве и могут быть использованы в сельском хозяйстве. При реализации способа щели на сельскохозяйственных угодьях нарезают двухступенчатыми и разновеликими. Верхнюю объемную ступень выполняют в пахотном горизонте на глубине 25-27 см, а нижнюю узкую ступень формируют в подпахотном горизонте ниже плужной подошвы на глубину 20-25 см. При поделке верхней объемной щели рыхлую почву смещают от узкой щели нижней ступени на большую величину, нежели с горловой части щели верхней ступени. Горловая часть щели верхней ступени выполнена на 5-10% шире, нежели ширина щели нижней ступени. Ширина нижней части верхней объемной ступени относится к ширине горловой части этой же щели как (15-20) : 1. Рабочий орган содержит вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены ребра для уплотнения стенок щели. Нож выполнен из двух соединенных между собой пластин. Фронтальные части пластин снабжены лезвиями. На нижнем участке стойки размещено выдвижное долото. Ребра размещены на верхней тыльной части стойки напротив друг друга. Ребра образованы за счет локальной деформации соответствующих частей пластин, образующих поверхности гиперболических цилиндров, обращенных выпуклостями в сторону сопряжения пластин. Нижние кромки ребер выполнены с большими углами постановки к плоскости сопряжения, нежели их верхние кромки. Такое выполнение обеспечит снижение сопротивления рабочего органа, повышение стойкости щелей и эффективность воздействия на почву поливной воды и воздуха, 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к технологиям и техническим средствам для борьбы с эрозией почвы и накопления влаги на орошаемых полях, занятых посевами озимых культур, сеяных многолетних трав и пастбищах.

Известен способ щелевания почвы на посевах озимых, пастбищах и сеяных многолетних трав на склонах, включающий нарезку щелей поперек склона и уплотнение - осадку валиков - вспучивания, в котором с целью уменьшения процессов водной эрозии, усиления водосбора и направления осадков в щель одновременно со щелеванием осуществляют поделку водоводных канальцев, связывающих устье щели с поверхностью поля (SU, авторское свидетельство N 402335, М. кл. A 01 B 13/16, A 01 B 79/02. Способ щелевания почвы на посевах озимых, пастбищных и сеяных многолетних трав на склонах //Грызлов Е.В., Рожков И.М., Кузнецов Ю.А. и др. Заявлено 03.01.1972, опубликовано 19.10.1973).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится недостаточное поперечное сечение нарезаемых щелей и сложность конструкций дополнительных устройств, придаваемых к серийному щелерезу ЩН-2-140.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу по совокупности признаков является способ щелевания почвы, включающий нарезку щелей на сельскохозяйственных угодьях, в котором с целью обеспечения накопления влаги в почве и увеличения противоэрозионного эффекта щели нарезают с рифленными стенками и боковыми водопроницаемыми канавками в средней и нижней частях стенок; вслед за нарезкой щели производят прикатывание валика до уровня поверхности почвы; через каждые 0,5-1,0 м создают перемычки, ориентированные поперек ее направления (SU, авторское свидетельство N 609498, М. кл. A 01 B 13/16. Способ щелевания почвы //Ильинский Н.Н. Заявлено 09.12.1976, опубликовано 05.06.1978). Этот способ наиболее близкий аналог в части способа.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за ближайший аналог, относятся повышенная энергоемкость формирования щели, недостаточная емкость щели и механическое повреждение большой доли корней культурных растений.

Известно орудие для щелевания почвы, содержащее раму, ножевидную стойку и установленный на ней вдоль ее задней кромки с возможностью поворота в горизонтальной плоскости хвостовик со смонтированным на нем с возможностью свободного вращения роликом, в котором с целью повышения качества формирования щели на различных почвах и снижения тягового сопротивления орудие снабжено приводом, а стойка расположена вертикально, при этом привод соединен с хвостовиком посредством кулисного механизма, ползун которого имеет палец, взаимодействующий с выполненными на кривошипе отверстиями, причем диаметр ролика равен толщине стойки (SU, авторское свидетельство N 1419533, М. кл.⁴ A 01 B 13/16. Орудие для щелевания почвы //Бадридзе Н.З., Гогелидзе К.Г., Зангеладзе Д.Я. и др. Заявлено 09.01.1987, опубликовано 30.08.1988).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относится недостаточно высокая эффективность увеличения объема щели поочередным уплотнением левой и правой стенок и повышенное сопротивление рабочего органа, т.к. одновременно уплотняет стенки в пахотном слое и почвогрунте с различной естественной плотностью почвогрунта.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является рабочий орган для щелевания почвы, содержащий вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены ребра для уплотнения стенок щели, в котором с целью повышения равномерности уплотнения стенок щели по ее высоте за счет выполнения в стенках кротовин ребра выполнены в виде полуконусов, вершина которых размещена на лезвии ножа, при этом полуконосы, расположенные на одной боковой поверхности ножа, смещены по высоте относительно полуконусов, расположенных на другой боковой поверхности ножа, а диаметр основания полуконуса больше расстояния между смежными полуконусами (SU, авторское свидетельство N 1523063. М. кл.⁴ A 01 B 35/22, A 01 B 13/16. Рабочий орган для щелевания почвы //Абрамишвили Т.Г., Бадридзе Н.З., Рухая А.Г. и др. Заявлено 30.08.1987, опубликовано 23.11.1989). Этот рабочий орган нами принят за ближайший аналог в части устройства.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог, относятся повышенная энергоемкость формирования щелей при нарушении плужной подошвы, разнокачественность стенок щели, нависание находящихся в почве корневых и растительных остатков и повреждение корней культурных растений, а также низкая техническая надежность устройства.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - снижение энергоемкости и повышение качества технологического процесса формирования в почве ступенчатых щелей.

Технический результат - снижение сопротивления рабочего органа при выполнении технологического процесса, повышение стойкости сформированной в почве щели сложной конфигурации, увеличение эффективности воздействия на почву поливной воды и атмосферного воздуха и сохранение корневой системы культурных растений.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе щелевания почвы, включающем нарезку щелей на сельскохозяйственных угодьях, щели нарезают двухступенчатыми и разновеликими, верхнюю объемную ступень выполняют в пахотном горизонте на глубине 25-27 см, а нижнюю узкую ступень выполняют в подпахотном горизонте ниже плужной подошвы на глубину 20-25 см, при поделке верхней объемной ступени рыхлую почву в пахотном горизонте с поверхности плужной подошвы смещают от узкой щели на большую величину, нежели с горловой части щели, горловая часть щели верхней объемной ступени выполнена на 5-10% шире, нежели ширина щели нижней узкой ступени; ширина нижней части объемной ступени соотносится с шириной щели в горловой части как (15-20):1; рабочий орган для щелевания почвы, содержащий вертикально установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены ребра для уплотнения стенок щели, нож выполнен из двух соединенных между собой пластин, фронтальные части которых снабжены лезвиями, нижние участки в месте взаимного сопряжения - выдвижным долотом, ребра размещены на верхней тыльной части стойки друг против друга и образованы за счет локальной деформации соответствующих пластин, образующих части гиперболических цилиндров, обращенных выпуклостями в сторону плоскости сопряжения боковин, при этом нижние кромки ребер выполнены с большими углами постановки к плоскости сопряжения, нежели верхние кромки.

Проведенный заявителем анализ уровня технологии и техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня технологии и техники, в частности в заявленном изобретении не предусматриваются преобразования известных технических решений.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен рабочий орган для нарезки щелей в аксонометрическом изображении.

На фиг.2 - то же, вид сбоку.

На фиг.3 - сечение А-А на фиг.2, горизонтальное сечение стойки и ребер.

На фиг.4 показан рабочий орган для нарезки щелей, вид спереди.

На фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг.4, горизонтальное сечение стойки и ребер на верхнем срезе.

На фиг. 6 - сечение В-В на фиг.4, горизонтальное сечение стойки и ребер на нижнем срезе.

На фиг.7 - поперечный разрез щели, выполненный по заявленному способу.

На фиг.8 - заполнение верхней широкой ступени и нижней узкой ступени оросительной водой и эпюра водопроницаемости стенок щели.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Способ щелевания почвы на орошаемых полях, занятых озимыми культурами, сеянными многолетними травами, и под пастбищами реализуют следующим образом.

На орошаемом поле с посевами многолетних кормовых культур, например бобово-злаковых травосмесей, включающих люцерну, овсяницу, клевер, ежу сборную и посеянных параллельными несмешанными чередующимися рядами, с помощью навесных щелерезов в агрегате с гусеничным трактором производят нарезку двухступенчатых щелей (см. фиг.7 и 8). Щели нарезают с интервалами 3, 2 и 1,4 м для многокомпонентных травосмесей соответственно второго, третьего и четвертого годов произрастания. В вертикальном створе узкой щели 1 формируют симметрично расположенные по бокам первой ступени верхнюю объемную щель 2. Объемную щель 2 выполняют в пахотном горизонте 3 на глубине 25-27 см выше плужной подошвы 4. Ширина нижней части 5 верхней объемной щели 2 выполнена в 15-20 раз больше, нежели ширина нижней узкой щели 1. Верхнюю объемную щель 2 выполняют в два этапа. На первом этапе с помощью узкого ножа формируют узкую щель 1 шириной не более 2 см в пахотном слое на глубине 25-27 см и в подпахотном горизонте 6 ниже плужной подошвы 4 на глубину 20-25 см. Плужную подошву 4 вспарывают долотом ножа. На втором этапе завершают формирование верхней объемной щели 2. Рыхлую почву в пахотном горизонте от стенок узкой щели 1 смещают в бок. При этом почву над плужной подошвой 4 смещают в бок на наибольшую величину, а по мере приближения к поверхности поля - смещение почвы наименьшее. Горловая часть 7 верхней объемной щели 2 ступени шире узкой нижней щели 1 ступени всего лишь на 5-10%. Это необходимо для заполнения оросительной водой объемов узкой щели 1 нижней ступени и широкой щели 2 верхней ступени. Стенки 8 щели 2 выполнены криволинейными, предпочтительно в виде гиперболических цилиндров. При поделке верхней объемной ступени рыхлую почву в пахотном горизонте с поверхности плужной подошвы смещают от узкой щели на большую величину, нежели с горловой части щели. Наибольшая плотность стенок 8 достигается над плужной подошвой 4. Выполнение верхней объемной щели 2 с криволинейными стенками 8 максимально сохраняет корневую систему растений 9. Корни растений 9 разрезаются лишь в горловой части щели 2. Узкая горловая часть 7 верхней ступени исключает иссушение почвы и корней растений 9 в полости широкой щели 2 между периодами по времени нарезания двухступенчатых щелей 1 и 2 и поливом. После полива дождевальными машинами оросительная вода с поверхности поля через горловую часть 7 заполняет объем разновеликих щелей 2 и 1, сначала объем щели 1, а затем и объемную щель 2 верхней ступени. Обнаженная плужная подошва 4 в нижней части 5 первой ступени щели 2 и выполнение ее стенок 8 криволинейными позволяет увлажнить большой объем почвы, нежели при поделке однородных разновеликих щелей. Эпюра 10 промачивания пахотного почвенного слоя 3 и подпочечного горизонта 6 показана заштрихованными участками на фиг.8, выполненного на основе почвенного разреза. Разбухшая почва в горловой части 7 смыкает поверхность почвы, чем исключает испарение воды из широкой объемной и узкой щелей 2 и 1.

Таким образом, формирование разновеликих водоперехватывающих щелей 1 и 2 с криволинейными стенками 8 в два этапа способствует снижению энергоемкости данного технологического процесса и одновременно с этим расширению поперечного сечения щелей 1 и 2 и повышению стойкости стенок 8 полученной при этом щели 2 сложной конфигурации. По окончании полива вода поступает по горизонтам к корням сельскохозяйственных растений. При этом контуры увлажнения от щелей 2 в основном смыкаются. Наличие в щелях 1 и 2 повышенного сечения с уплотненными стенками 8 способствует также улучшению воздухообмена, интенсификации развития аэробной микрофлоры, разложению органических остатков и лучшему усвоению растениями питательных веществ, повышению срока действия этого процесса при повторных использованиях водоперехватывающих щелей 1 и 2. В результате этого улучшается водно-воздушный режим орошаемых почв.

Рабочий орган для щелевания почвы (см. фиг.1-6) содержит вертикально установленный нож 11, на боковых поверхностях которого выполнены ребра 12 и 13 для уплотнения стенок 8 щели 2 и выдвижное долото 14 в месте сопряжения нижних участков 15 пластин 16 и 17. Нож 11 выполнен из двух соединенных между собой контактной сваркой пластин 16 и 17. Фронтальные части пластин 16 и 17 выполнены криволинейными и снабжены лезвиями 18 и 19. Лезвия 18 и 19 при сопряжении образуют режущую кромку 20. Нижний участок 15 пластин 15 и 16 стойки 11 снабжен выдвижным долотом 14, который зафиксирован штифтами 21. Ребра 12 и 13 размещены на верхней тыльной части стойки 11 друг против друга. Ребра 12 и 13 образованы локальной деформацией соответствующих частей пластин 16 и 17. Деформацией пластин 16 и 17 выполнены части косопоставленных гиперболических цилиндров. В качестве направляющей при образовании гиперболических поверхностей ребер 12 и 13 приняты части ветвей гипербол, мнимая ось которых совмещена с плоскостью сопряжения пластин 16 и 17, а вещественная ось направлена ортогонально к боковой плоскости пластин 16 и 17, а в качестве образующей принята прямая линия. Выпуклые части гиперболических цилиндров обращены в сторону плоскости сопряжения пластин 16 и 17. Нижние кромки 22 и 23 деформаторов 12 и 13 выполнены с большими углами постановки 2γ_max. Верхние кромки 24 и 25 деформаторов 12 и 13 ориентированы меньшими углами постановки 2γ_min, Верхняя часть стойки 11 снабжена монтажными отверстиями 26 для навески на раму щелереза.

Рабочий орган для щелевания почвы на орошаемых участках, занятых посевами многолетних трав и в ландшафтном земледелии, работает следующим образом.

Стойку 11 рабочего органа для щелевания почвы посредством болтов, размещаемых в монтажных отверстиях 26, соединяют с продольными балками рамы щелереза (на чертежах не показано). При движении навесного щелереза в агрегате с трактором носок выдвижного долота 14 первым касается поверхности поля и врезается в почву. Носок долота 14 врезается в старопахотный слой почвы и образует узкую щель. Вслед за носком долота 14 увлекается в почву и нижний участок 15 пластин 17 и 16 стойки 11. Режущая кромка 20 лезвий 18 и 19 нижнего участка 15 стойки 11 разрезает стебли на поверхности поля и корни в пахотном горизонте. Лезвия 18 и 19 ширину щели с 16 мм, выполненную долотом 14, увеличивают до 20 мм. Дальнейшее заглубление стойки 11 приводит к тому, что долото вспарывает переуплотненную плужную подошву 4. Далее долото 14 вместе с лезвиями 18 и 19 на нижнем участке 15 стойки 11 в подпахотном горизонте 6 формирует вторую - нижнюю ступень узкую щель 1. Глубина узкой щели 1 ниже плужной подошвы 4 составляет 20-25 см, а ее ширина равна 2 см. В пахотном горизонте 3 широкую щель 2 формируют в два этапа: верхней частью стойки 11 разрезается в подпахотном слое 3 узкая щель шириной, равной 2 см. Далее ребра 12 и 13 приступают к формированию широкой объемной щели 2 верхней ступени. Нижними кромками 22 и 23 ребер 12 и 13 старопахотные слои почвы от стенок щели 1 смещают влево и вправо над плужной подошвой 4. Почва смещается от вертикальных стенок щели 1 на 15-20 см. Гиперболическими стенками ребер 12 и 13 почву с поверхности боковин 16 и 17 смещают и уплотняют в направлении образующих нижних кромок 22 и 23 на нижнем обрезе ребер 12 и 13. Почва со стенок щели 1 плавно смещается в бок и уплотняется, образуя криволинейные стенки 8. За счет того, что верхние кромки 24 и 25 ребер 12 и 13 поставлены с меньшими углами к плоскости сопряжения боковин 16 и 17, формируется узкая горловая часть 7 щели 2. Смещение почвы в бок в щели 2 не производит существенных механических повреждений корневой системы растений 9. Так как в рыхлой почве формируется объемная щель 2 верхней ступени, а в плотной почве - узкая щель 1 нижней ступени, то этим существенно снижаются энергозатраты на нарезание двухступенчатых разновеликих щелей.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения совокупности условий: способ и устройство при их осуществлении предназначены для использования в сельском хозяйстве; для заявленных способа и устройства подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов; способ и средство, воплощающие заявленное изобретение при его осуществлении, способны обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Формула изобретения

1. Способ щелевания почвы, включающий нарезку щелей на сельскохозяйственных угодиях, отличающийся тем, что щели нарезают двухступенчатыми и разновеликими, верхнюю объемную ступень выполняют в пахотном горизонте на глубине 25 - 27 см, а нижнюю узкую ступень формируют в подпахатном горизонте ниже плужной подошвы на глубину 20 - 25 см, при поделке верхней объемной ступени рыхлую почву в пахотном горизонте с поверхности плужной подошвы смещают от узкой щели на большую величину, нежели с горловой части щели.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что горловая часть щели верхней объемной ступени выполнена на 5 - 10% шире, нежели ширина щели нижней узкой ступени.

3. Способ п п. 1, отличающийся тем, что ширина нижней части объемной ступени соотносится с шириной щели в горловой части как (15 - 20) : 1.

4. Рабочий орган для щелевания почвы, содержащий вертикальной установленный нож, на боковых поверхностях которого выполнены ребра для уплотнения стенок щели, отличающийся тем, что нож выполнен из двух соединенных между собой пластин, фронтальные части которых снабжены лезвиями, нижние участки в месте взаимного сопряжения - выдвижным долотом, ребра размещены на верхней тыльной части стойки напротив друг друга и образованы за счет локальной деформации соответствующих пластин, образующих части гиперболических цилиндров, обращенных выпуклостями в сторону плоскости сопряжения пластин, при этом нижние кромки ребер выполнены с большими углами постановки к плоскости сопряжения, нежели их верхние кромки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8