謝崇寶，張國華，魯少華，盧文娟，陳 娟，謝瑞環(huán)

(1.中國灌溉排水發(fā)展中心，北京 100054；2.北京中灌綠源國際咨詢有限公司，北京 100054；3.河海大學(xué)，南京 210098；4.揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225000；5.中灌潤茵(北京)節(jié)水灌溉設(shè)備有限責(zé)任公司，北京 101302)

1 研發(fā)目的

目前使用的噴灌系統(tǒng)通常分為兩類[1]，其一是固定管道式噴灌系統(tǒng)，其二是移動式、半固定式噴灌系統(tǒng)。在我國，大田通常選用移動式或者半固定式噴灌系統(tǒng)，這類系統(tǒng)節(jié)水效果好而且整體投資較省，缺點(diǎn)是勞動力需求大而且強(qiáng)度高[2,3]。而當(dāng)下大量農(nóng)村青壯年勞動力進(jìn)城務(wù)工，留守勞動力很難完成這項工作，使該類系統(tǒng)難以大面積地推廣應(yīng)用。

為了解決現(xiàn)有問題，亟須研制一種移動方便，對勞動力要求低且強(qiáng)度小的管道式噴灌系統(tǒng)，它既要有半固定式噴灌系統(tǒng)投資小的優(yōu)勢，又要有操作簡便移動方便的功能。這種噴灌系統(tǒng)可作為一種新型的半固定式噴灌系統(tǒng)來使用。

2 設(shè)計方案

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文研發(fā)的快速連接承插型卷管式可移動噴灌設(shè)備，包括：支撐機(jī)構(gòu)、卷管器、搖輪、傳動帶、輸水管道、空心螺桿、墊片以及螺母，如圖1所示。

圖1 快速連接承插型卷管式可移動噴灌設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

由圖1可知，支撐機(jī)構(gòu)為裝載車輛，卷管器和搖輪均設(shè)置在支撐機(jī)構(gòu)上；搖輪上設(shè)置有搖桿，搖輪通過傳動帶與卷管器連接；輸水管道卷繞在卷管器上，且輸水管道的一端連接水源，每100 m的輸水管道上設(shè)置有5個出水口；空心螺桿包括螺桿頭以及與螺桿頭連接的螺桿主體，螺桿主體上設(shè)置有外螺紋，螺帽內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋與外螺紋相配合，螺桿主體穿過出水口伸入到輸水管道的外部，并與噴頭(固定噴灌立桿)連接，且螺桿頭位于輸水管道內(nèi)部，空心螺桿與出水口的連接處為密封連接；墊片和螺母均套接在螺桿主體上，且墊片的一端與輸水管道接觸，墊片的另一端與螺母接觸，墊片為圓形橡膠墊片，圓形橡膠墊片的厚度為0.8～1.5 cm。

由此可知，空心螺桿兩端分別與噴頭、輸水管道密封連接，解決了薄壁管帶固定噴灌立桿及其快速連接與拆卸問題，也是其能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)半固定式噴灌系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

快速連接承插型卷管式可移動噴灌設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：一是卷管可移動，避免搬運(yùn)鋁合金管，節(jié)約勞力，節(jié)約投資；二是快速連接，實(shí)現(xiàn)鋪管及噴灌設(shè)備的快速安裝，提高效率；三是具有替代現(xiàn)有半固定式噴灌設(shè)備的功能。

3 工作原理

本文提供的快速連接承插型卷管式可移動噴灌設(shè)備的工作原理如下：將卷管器和搖輪設(shè)置在支撐機(jī)構(gòu)上，將輸水管道卷繞在卷管器上，并使搖輪通過傳動帶與卷管器連接，能夠在非灌溉狀態(tài)時，通過轉(zhuǎn)動搖輪帶動卷管器同向轉(zhuǎn)動，從而使輸水管道卷繞在卷管器上。進(jìn)行灌溉作業(yè)時，從卷管器上抽出輸水管道，并將其在待灌溉的土地上進(jìn)行鋪設(shè)。由于該輸水管道的一端連接水源，且該輸水管道上設(shè)置有多個出水口，空心螺桿的螺桿主體穿過該出水口與噴頭連接，從而使水源中的水進(jìn)入輸水管道并從各個噴頭中噴出以進(jìn)行灌溉作業(yè)。當(dāng)灌溉結(jié)束后，在螺桿上卸下噴頭，然后轉(zhuǎn)動搖輪帶動傳動帶驅(qū)使卷管器進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而使輸水管道重新卷繞到卷管器上，進(jìn)而倉儲即可。

由上述工作過程可知，本設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在非灌溉狀態(tài)時將輸水管道卷繞在卷管器上，利于倉儲；在灌溉狀態(tài)時，從卷管器上抽出輸水管道并對其進(jìn)行鋪設(shè)，有效減輕了勞動強(qiáng)度。此外，本設(shè)備通過在輸水管道上設(shè)置多個出水口，并通過穿過該多個出水口的空心螺桿分別與多個噴頭連接，能夠有效提高噴涂安裝效率及噴灌效率，合理調(diào)整噴灌面積，利于節(jié)水。

4 技術(shù)規(guī)格及設(shè)備安裝

本設(shè)備的技術(shù)規(guī)格參數(shù)見表1，根據(jù)田塊長度的不同，輸水管道的長度可靈活選用。需要灌溉時，將噴頭直接與輸水管道上的螺桿連接，方便快捷。

表1 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格參數(shù)

圖2為快速連接承插型卷管式可移動噴灌設(shè)備。經(jīng)檢測本產(chǎn)品達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T25406-2010的要求。其中，管路系統(tǒng)密封性：噴灌機(jī)的管路系統(tǒng)具有良好的密封性，各連接處應(yīng)無滴漏、噴射等現(xiàn)象；耐壓性能：常溫條件下，噴頭保持2倍的最大工作壓力(0.5 MPa)，噴頭及其零部件應(yīng)能承受試驗壓力而不損壞，噴體及其連接部位不應(yīng)出現(xiàn)泄漏，并且噴頭不應(yīng)與連接件脫開。

圖2 快速連接承插型卷管式可移動噴灌設(shè)備

5 結(jié) 語

快速連接承插型卷管式可移動噴灌設(shè)備已取得國家授權(quán)專利，是一種滿足國家設(shè)計技術(shù)規(guī)范要求的半固定式噴灌系統(tǒng)，它是將傳統(tǒng)半固定噴灌的田間輸水管道改進(jìn)為可彎曲的輸水管道，使用裝載車輛移動該噴灌設(shè)備，使其能應(yīng)用在田間不同位置，提高了該噴灌裝置使用的便利性，有效減輕了勞動強(qiáng)度。本設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，且方便移動，對于降低勞動強(qiáng)度，提高噴灌效率具有重要的意義，有利于規(guī)?；茝V使用。

[1] 水利部農(nóng)村水利司，中國灌溉排水發(fā)展中心. 噴灌工程技術(shù)[M]. 鄭州：黃河水利出版社，2012.

[2] 姚 彬,王一球. 節(jié)水灌溉工程建設(shè)中存在問題的探討[J]. 節(jié)水灌溉,2008,(7)：53-54.

[3] 李彩鳳,陳建中. 我國噴灌的發(fā)展概況和應(yīng)重視的問題[J]. 水利科技與經(jīng)濟(jì),2008,(2):159-160.