Постановка проблемыУсловия устойчивой работы колесных многоопорных дождевальных машин (типа «Фрегат», «Кубань – ЛК1» и др.) по опорной проходимости определяется соответствием их среднего удельного давления q несущей способности почвы орошаемых площадей Ро [10]: q<Ро.                                                                  Считаем, что комплексным показателем, наиболее полно учитывающим указанные свойства почвы, является ее несущая способность после полива дождеванием Ропп, значения которой, определяются по следующей эмпирической зависимости: [12]Ропп =  Родп - (1,4mдост0,65  * 65 + 8 * 1,01mcт),                 где:  Родп - значение несущей способности почвы до полива;mдост0,65 – величина достоковой нормы полива, м3/га,mдост =   P/  ρε0,5aгде: Р  – показатель, характеризующий впитываемую способность почвы, л;ρ – интенсивность дождя, мм/мин;ε – основание натурального логарифма; ε=2.72;a– средний диаметр капель дождя, мм;mcт – величина стока, мм/мин,  mcт= mm-mдост;mm – машинная норма полива, мм.1, 2 – расход и средняя интенсивность дождя дождевальных аппаратов под последним пролетом и консолью на уклоне, соответственно, без регулирования расхода (линия 1) и с ним (линия 2).Рисунок 1 – Изменение расхода воды и средней интенсивности дождя дождевальными аппаратами по длине ДМ «Кубань – ЛК1». Рисунок 2 – Образование поверхностного стока под последней тележкой ДМ «Кубань – ЛК1» на склоне.Как показали исследования, одним из важных показателей, влияющего на величину достоковой поливной нормы и, как следствие на изменение несущей способности орошаемой поверхности передвижения ( P0pp) является интенсивность дождя ρ, определяемая по выражению:       ρ = 60Q/s  где:  Q– расход воды, л/с;S – площадь орошения, мм2.Так, при работе ДМ «Кубань – ЛК1» базовой модификации МДЭК-474-65-01 (10 тележек) на склоновом участке с отрицательным уклоном (t=0.05) среднее значение интенсивности дождя среднеструйного дождевального аппарата «Фрегат» (3 серия) в концевой части машины (под последним пролетом концевой части) из-за увеличенного расхода воды (Q=2,1...2,3 л/с), образуемого перепадом геодезических высот, составляет 0.40 мм/мин, против 0.30 мм/мин (Q=1,6...1,7 л/с) на выровненной площади (рисунок 1).Отмеченное, при поливных нормах более 300 м3/га, обуславливает интенсивное лужеобразование с образованием поверхностных стоков до 50 – 70% (рисунок 2).Указанное отрицательно сказывается на надежности технологического процесса полива ДМ и ее производительности, определяемых, в немалой степени, снижением опорно – сцепных свойств ее последних самоходных тележек [6].То есть, для обеспечения надежной работы ДМ «Кубань – ЛК1» на повышенных уклонах, необходимо минимизировать увеличение расхода и, как следствие, интенсивности дождя, в ее концевой части (рисунок 1, линия 2).Цель исследований - повышение эффективности работы многоопорных дождевальных машин на склоновых участках, за счет улучшения их опорных свойств, посредством совершенствования устройств по регулированию расхода дождевальных аппаратов в ее концевой части.Материалы и методы исследованийДля снижения интенсивности дождя на ДМ, как показывает опыт, используют различные конструкции регуляторов расхода. Считаем, что для ДМ типа «Кубань – ЛК1» исходя из мировой тенденции повышения надежности и точности регулирования, наиболее приемлемыми являются модификации устройств мембранного типа, например марки Valtec VT.085 (рисунок 3) [1].Эффективность данного типа регулятора будет еще больше за счет использования на ДМ наименее материалоемких его моделей, с обеспечением расходно – напорных характеристик, присущих устройствам с более большими, по массе, показателями.То есть, вместо, сравнительно, большего по материалоемкости регулятора VT.085 Dn 1 1/2 (m = 1.70 кгс), обеспечивающего регулирование расхода дождевальных аппаратов в концевой части ДМ «Кубань – ЛК1» в пределах 1.8 – 2.1 л/с, выбираем его модификацию, меньшую по массе, Valtec VT.085 Dn 3/4 (m = 0.90 кгс, q = 0.69 л/с), с проведением, в целях сохранения требуемых расходно – напорных характеристик, обоснования по ее усовершенствованию.В таблице 1 приведены технические характеристики серийных: модели VT.085 Dn 1 1/2 (графа 4), VT.085 Dn 3/4 (графа 5) и, по данным расчета, усовершенствованного VT.085 Dn 3/4 (графа 6), регуляторов расхода.Приведенные расчеты (таблица 1) показывают, что после усовершенствования менее материалоемкого регулятора расхода VT.085 Dn 3/4 посредством увеличения диаметра проходного сечения А (до 12 мм), он имеет значения расходно – напорных характеристик и точности регулирования (как показано ниже), равные его серийной, более материалоемкой, модификации VT.085 Dn 1 1/2. При этом, усовершенствованное регулирующее устройство VT.085 Dn 3/4, почти на 50% по массе меньше серийного регулятора расхода VT.085 Dn 1 1/2.аб1 – регулятор, 2 – дождевальный аппарат, 3 – водопроводящий трубопровод.1 – пружина; 2 - резиновая мембрана; 3 – шток; А1 – до усовершенствования; А2 – после усовершенствования.а – общий вид на трубопроводе ДМ, б – схема регулятораРисунок 3 - Регулятор расхода дождевальных аппаратов Valtec VT.085.Таблица 1№ п.пНаименование показателяЕд. изм.Серийные регуляторыУсовершенствованная модель VT.085 Dn 3/4Модель VT.085 Dn1 1/2Модель VT.085 Dn 3/41.2.3.4.5.6. Тип мембранный регулятор «после себя»мембранный регулятор «после себя»мембранный регулятор «после себя» Диапазон регулирования:давление на выходедавление на входеМПа 0.30 0.30 0.50 0.30 0.30 0.50 0.30 0.30 0.50 Регулирующий орган редукционный клапан с коническим седломредукционный клапан с коническим седломредукционный клапан с коническим седлом Расходл/с2.50.691.60 Диаметр входного отверстиямм15912 Условная пропускная способностьм3/ч13.253.64.5 Параметры мембраны:диаметр;Толщина; мммм  1285  643  643 Параметры пружины:Количество витков;диаметр прутка;  шт.  мм  9  6  6  4  5  4 Точность регулирования%±5±5±5 Габаритные размерымм235x137x123157x77x72157x77x72 Массакг1.750.90.9Оценка точности регулирования усовершенствованного регулятора с выходным отверстием диаметром 12 мм теоретически описывается уравнением [1]:        mшх=-(рвх-р+-)Sp-(рвых-р+-)Sштkx-ax-FТр            (1)где рвх, рвых – давление на входе и выходе из регулятора;Pa – атмосферное давление;k – коэффициент жесткости пружины;x – поджатие пружины;mm – масса штока;a – коэффициент сопротивления;FТр – сила трения шкота.Исходя из того, что входящий в выражение (1) коэффициент сопротивления  a теоретически неопределим, оценку точности регулирования осуществляют экспериментально.Результаты исследований и обсуждениеНа основе проведенных лабораторных исследований на стенде УРОКС – 150М достоверности пропуска расчетного расхода воды  регуляторами давления с различными диаметрами выходных отверстий  в зависимости от давления , построена графическая зависимость (рисунок 4), описываемая регрессионным выражением (6):Q=-0,3667 + 0,1d -3,3333 pвх +  8,6233 * 10-13dd  + 0,5 dpвх - 6,6058 * 10-12pвхpвх              (2)Полученные результаты подтверждают достаточную сходимость теоретических и экспериментальных исследований по оптимальному значению диаметра (12 мм) выходного отверстия регулятора для пропуска необходимого расхода воды (1.65 л/с), при давлении 0.30 МПа.Исследования усовершенствованного регулирующего устройства с оптимизированным диаметром выходного отверстия, настроенного на выше указанные характеристики по напору и расходу на выходе, показали, что изменение давления на входе в регулятор от 0.30 до 0.50 МПа существенного влияния на величину подачи воды не оказывает.То есть, точность регулирования, как и у серийной модификации устройства, находится в тех же пределах и составляет ±5% (рисунок 5).   Рисунок 4 – График зависимости величины проходного сечения регулятора давления и напора перед его входом на расход воды.                   Рисунок 5 – Изменение давления на выходе регулятора от давления на входе.Проведенные производственные исследования регулирования расхода дождевальных аппаратов к концевой части ДМ «Кубань – ЛК1» на повышенных уклонах (АО «Озеры», Московской области), выявили, что установка регуляторов позволила, за счет исключения поверхностных стоков, увеличить несущую способность почвы с 40 – 50 кПа до 80 – 90.Указанное, с учетом зависимости (2) и удельного давления ходовых систем (в среднем 85 кПа), обосновывает надежное движение последних тележек ДМ, как и ее в целом.Выводы1. Выявлено, что увеличение несущей способности почвы при поливе широкозахватными дождевальными машинами кругового действия, возможно за счет исключения образования поверхностных стоков, в зоне движения их ходовых систем, определяемых увеличенным расходом, особенно в концевой части, на повышенных уклонах.2. Установлено, что наиболее приемлемым устройством для регулирования расхода дождевальных аппаратов является усовершенствованный регулятор мембранного типа марки Valtec VT.085.3. Определено, по результатам лабораторных исследований, что точность регулирования усовершенствованным регулятором находится в тех же пределах, как и для серийной модели, и составляет ±5%.4. Доказано, что регулирование расхода дождевальным аппаратов в концевой части ДМ на повышенных уклонах увеличивает несущую способность почвы в среднем с 40 – 50 до 80 – 90 кПа или на 80 - 100%, что при существующем удельном давлении ходовой системы ее тележек на почву (в среднем 85 кПа), обеспечивает надежное их движение.