В заявке описано устройство для кондиционирования почвы с множеством периферийных гребней, имеющих переднюю и заднюю поверхность заостренной формы, которая ограничивает диск, колесо или барабан, и способ его применения. Периферийные ребра заостренной формы необязательно соединены подребрами, образующими единое ребро переменной высоты, которое ограничивает диск, колесо или барабан.

 

(57) Реферат / Формула:
заявке описано устройство для кондиционирования почвы с множеством периферийных гребней, имеющих переднюю и заднюю поверхность заостренной формы, которая ограничивает диск, колесо или барабан, и способ его применения. Периферийные ребра заостренной формы необязательно соединены подребрами, образующими единое ребро переменной высоты, которое ограничивает диск, колесо или барабан.

 

---

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ почвы
Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к сохранению (консервации) почвы, более точно, к устройству для кондиционирования поверхности почв и тем самым повышения ее впитывающей способности.
Уровень техники
Традиционное земледелие включает такие работы, как плужная обработка почвы (вспашка), обработка почвы дисковыми орудиями, боронование, высев, внесение удобрений и уборка урожая. После их проведения почва часто остается в рыхлом состоянии, в результате происходит испарение влаги и эрозия. Существует растущая потребность в том, чтобы при проведении этих земледельческих работ обеспечивалась сохранность почв за счет уменьшения эрозии и сохранность вод за счет повышения впитывающей способности почв. Кроме того, существует потребность в том, чтобы обеспечить многозадачный режим проведения этих работ и возможность осуществления нескольких работ за один проход через обрабатываемую землю, чтобы тем самым повысить эффективность земледелия и снизить затраты. С учетом растущей потребности в сохранении почв и вод, а также в обеспечении многозадачного режима земледелия возникла необходимость в разработке сельскохозяйственных машин и вспомогательных систем.
С целью рационального использования почв и поверхностных вод традиционно применяются системы устройства плотин, впечатывания и уплотнения почвы и подготовки водохранилищ. Эти системы созданы с целью запечатывания поверхности почвы и/или
удержания воды в местах ее выпадения, чтобы тем самым уменьшить эрозию. Существует множество форм доступного в настоящее время оборудования для создания на поверхности почвы ирригационных водоемов и водохранилищ для ирригационного водоснабжения. Примеры технологий, применяемых в оборудовании для уплотнения почвы и создания водоемов, включают полив напуском по бороздам, устройство плотин, уплотнение и продавливание, выемку и вычерпывание, впечатывание и вдавливание. Все эти технологии предусматривают использование устройств, приводимых в действие механически или от ходового привода и осуществляющих прямолинейное или вращательное движение во время работы. Вместе с тем, среди этих традиционных технологий и соответствующих устройств отсутствует система или устройство, уменьшающее эрозию, поверхностный сток воды, увеличивающее просачивание воды и обеспечивающее многозадачность.
Устройства для впечатывания и уплотнения почвы уплотняют почву с целью борьбы с эрозией путем создания водоемов. Эти устройства требуют приложение избыточной перпендикулярной нагрузки к поверхности почвы, чтобы вдавить структуру почвы и оставить на ней отпечаток. Примером впечатывающего устройства является Dixon Wheel Roller(tm), вес которого рассчитан таким образом, чтобы преодолевать сопротивление структуры поверхности почвы и оставлять отпечаток. В результате уплотнения поверхность почвы запечатывается и становится преимущественно непроницаемой для воды.
Уплотнение почвы является непосредственным результатом приложения нагрузки к поверхности почвы. Уплотнение довольно часто происходит на сельскохозяйственных землях из-за типа используемого оборудования, такого как отвальный плуг или впечатывающие и уплотняющие устройства. Дополнительное уплотнение происходит в результате интенсивного движения тракторов, колесного транспорта по поверхности почвы. Эта уплотненная поверхность почвы известна как твердый надпочвенный пласт. При приложении нагрузки к почве структура почвы сжимается. Чем больше нагрузка на почву, тем больше степень уплотнения. В результате, поверхность почвы уплотняется до такой
степени, что становится преимущественно запечатанной и непроницаемой для воды. Впоследствии верхний слой под уплотненной поверхностью почвы становится преимущественно запечатанным и почти не пропускающим воду. В свою очередь, это приводит к уменьшению пополнения воды в лежащем ниже водоносном слое и усугубляет существующие проблемы водоснабжения. Кроме того, для проникновения под твердый надпочвенный пласт и его разрушения, чтобы дать возможность просочиться влаге и тем самым стимулировать корневую систему растений, земледельцам требуется
• ФМ 1 I -| ФМ
использовать такое оборудование, как Rippers , SubSoilers , Pan Busters . Эта практика мало способствует созданию системы уменьшения поверхностного стока воды, увеличения просачивания воды или обеспечения многозадачности.
В качестве попытки решения некоторых сопутствующих проблем в недавнем прошлом были разработаны машины впечатывающего типа, в которых для получения отпечатка на поверхности почвы требуется приложение меньшей нагрузки. Даже, несмотря на то, что эти недавно созданные машины имеют меньший вес, чем Dixon Wheel(tm) и другие подобные устройства, они все же являются относительно тяжелыми и уменьшают впитывающую способность почвы.
С целью решения некоторых проблем, связанных с системами впечатывания и уплотнения почвы были разработаны системы и устройства для сооружения плотин. Плотины сооружают путем перелопачивания (выемки), раскопки и/или боронования грунта, который затем оставляют в рыхлом состоянии для образования водоемов или водохранилищ. Чтобы поверхность почвы оставалась в большей степени проницаемой для воды, при сооружении плотин прилагают меньшую нагрузку, чем требуется для впечатывающих и уплотняющих устройств. Вместе с тем, когда на рыхлую почву подают воду, она воздействует на мелкие частицы почвы и органические вещества по бокам плотин и вытесняет их, вымывая на дно водоема. Эти частицы почвы затем запечатывают дно водоема, в результате чего уменьшается впитывающая способность почвы и ослабляется уменьшение поверхностного стока. Кроме того, в результате выпадения как небольших, так и сильных дождей происходит эрозия рыхлой почвы.
Другой недавней попыткой обеспечения охраны почв и вод в земледелии стала система безотвальной обработки почвы. Земледелие с системой безотвальной обработки почвы заключается в том, что структуру почвы оставляют не нарушенной на протяжении от уборки урожая до высадки. Высадку осуществляют в узкую грядку или канавку, созданную дисковыми сошниками. С целью обеспечения соответствующего контакта между семенами и почвой на сеялке применяют сошники, системы управления остатками, уплотнители семян и усовершенствованные запирающие колеса. Вместе с тем, система безотвальной обработки почвы имеет ряд недостатков. Она требует применение гербицидов для уничтожения сорняков, что увеличивает себестоимость. Остатки урожая, остающиеся на земле, препятствуют прогреву и высыханию почвы, что затрудняет высадку и уменьшает прорастание семян. Для внесения удобрения и гербицидов не могут применяться обычные системы обработки почвы. Обильные остатки или листва, остающаяся на земле, можгу ухудшить контакт между семенами и почвой и тем самым уменьшить прорастание семян. К тому же, состояние поверхности почвы не обеспечивает ее высокую проницаемость, в результате чего происходит поверхностный сток дождевой воды и уменьшается просачивание воды в подповерхностные слои почвы и лежащие ниже водоносные слои.
С целью решения проблем, связанных с упомянутой практикой земледелия, совсем недавно были разработаны системы подготовки водохранилищ, такие как система, предложенная в патенте США US5628372. В патенте US5628372 описана сельскохозяйственная машина, имеющая несколько многогранных периферийных гребней с плоской передней и задней кромками, которые избирательно разнесены по окружности диска. Гребни имеет разделяющий их плоский периферийный участок. Устройство по патенту US5628372 уплотняет почву и создает в почве аккумулирующие воду бассейны, которые образуются в результате вертикального воздействия гребня на почву при его вращении. В результате этого уплотнения уменьшается просачивание воды в почву. Кроме того, плоская задняя кромка многогранного периферийного гребня вращается со скоростью, необходимой для эффективного разбрасывания почвы в
земледелии. В результате этого разбрасывания почвы создаваемые бассейны заполняются мелкими частицами, которые запечатывают их дно, что дополнительно уменьшает впитывающую способность почвы. Кроме того, в результате разбрасывания почвы разрушается часть структуры бассейна, что приводит к преждевременному повреждению остальной структуры бассейна.
Сохраняется потребность в усовершенствовании сохранения почв и вод, а также обеспечения эффективной практики земледелия, такой как многозадачный режим и практики организации землепользования.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предложено устройство для кондиционирования почвы с множеством периферийных гребней заостренной формы, которые необязательно соединены подребрами, ограничивающими диск, колесо или барабан. Когда устройство для кондиционирования почвы перемещается по поверхности почвы, в почве образуется множество укрепленных углублений заостренной формы и необязательно сливных структур, улучшающих проницаемость почвы и уменьшающих поверхностный сток воды. Перемещение устройства для кондиционирования почвы по поверхности почвы может осуществляться с помощью устройства, приводимого в движение механизмом, мускульной силой человека или животного. Устройство для кондиционирования почвы может выполнять функцию колес механизма, приводящего в движение устройство для кондиционирования почвы, или пассивно перемещаться за механизмом. В качестве тянущего устройства цилиндрического подвижного приспособления с установленным на нем множеством устройств для кондиционирования почвы предпочтительно используют транспортное средство, такое как трактор. Основным назначением устройства для кондиционирования почвы является способствование тому, чтобы почва удерживала дождевую воду в месте ее выпадения с последующим уменьшением эрозии и повышением влагоудерживающей и впитывающей способности почвы, а также обеспечение многозадачности.
Устройство для кондиционирования почвы является вращающимся устройством, которое может быть установлено на большей части существующих сельскохозяйственных и садовых машин, а также на любой специально спроектированной машине, применимой в строительстве, горных работах или других условиях, требующих земляных работ, включая приусадебное садоводство. Кроме того, устройство для кондиционирования почвы может быть установлено на механизме, приводимом в движение мускульной силой человека или животного, таком как трехколесный велосипед, у которого устройство для кондиционирования почвы выполняет функцию колес. Несколько устройств для кондиционирования почвы могут быть установлены в ряд вблизи друг от друга, образуя агрегат в виде цилиндрического ролика с множеством устройств для кондиционирования почвы. Устройство или агрегат приводится в действие или перемещается при контакте с землей, образуя множество укрепленных углублений заостренной формы и необязательно примыкающих сливов. Кроме того, устройство или агрегат для кондиционирования почвы может быть снабжен храповичным механизмом спуска, торможения или сцепления или приводиться в движение механически от разнообразных источников со скоростью, необходимой для многозадачности.
Устройство для кондиционирования почвы изготавливают из относительно легкого материала. В число таких материалов входит дерево, пенополиуретан, каучук, кремнийорганический каучук,
w -I ФМ
синтетический каучук, Hytrel , уретан, различные пластмассы или полимеры и их сочетания. Предпочтительно устройство для кондиционирования почвы изготавливают из пластмасс или полимеров, таких как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), поливинилхлорид, винил или других таких применимых пластмасс. Установлено, что ПЭВП является предпочтительным, поскольку является легким, прочным, гибким материалом, обладающим способностью к самоочищению при контакте с почвой. С целью повышения износостойкости необязательно могут добавляться УФ-стабилизаторы, такие как сажа. Сочетания различных полимеров также обладают требуемыми свойствами относительно малого веса и определенной степени гибкости.
Устройство для кондиционирования почвы изготавливают путем прессования круглой наружной оболочки с множеством периферийных ребер заостренной формы, которые необязательно соединены подребрами, окружающими полый стержень. Данная конструкция и материал, из которого она изготовлена, обеспечивают возможность регулирования формы, твердости и веса в месте применения земледельцем или другим пользователем в зависимости от типа почвы. Эта регулируемость обеспечивает эффективную работу в разнообразных условиях. Регулировка осуществляется путем заполнения полого стержня через клапан, предусмотренный в устройстве для кондиционирования почвы. Стержень может быть заполнен сжатым воздухом и или другими газами, водой или другими жидкостями, гелями, твердыми веществами, вспенивающимся веществом, смесью воздуха и воды или любым их сочетанием, обеспечивающим требуемую форму, твердость и/или вес.
Устройство для кондиционирования почвы прессует или закрепляет почву, по которой оно катится или движется, оказывая небольшое давление на поверхность почвы преимущественно в поперечном направлении, в результате чего наружная поверхность почвы слегка закрепляется или затвердевает. В результате закрепления частицы наружного слоя почвы слегка слипаются друг с другом, улучшая впитывающую способность пористой и проницаемой поверхности почвы. По мере движения устройство по почве она обтекает поверхности различных узлов устройства, которые придают ей нужную структуру. При обтекании различных поверхностей почва поднимается и в виде головной волны протекает сзади устройства или агрегата, включающего множество устройств. Пока почва находится в текучем состоянии, устройство вращается внутри потока почвы и формует, направляет и мягко разминает почву, направляя ее на место, в результате чего образуется множество укрепленных углублений и необязательных сливов, а поверхность почвы имеет геометрически упорядоченную шероховатость, необходимую для регулирования водной и ветровой эрозии способом, известным как гидроформинг. Этот процесс закрепления почвы требует незначительного или не требует дополнительного давления или усилия, перпендикулярного поверхности почвы, за счет чего
происходит незначительное уплотнение или не происходит уплотнение поверхности почвы. Закрепление происходит преимущественно в поперечном направлении, в результате чего в почве формируется структура, состоящая из различных кривых и углов, образующих углубления заостренной формы и необязательные примыкающие сливы, что увеличивает площадь поверхности почвы. Улучшение проницаемости и увеличение площади поверхности почвы способствует повышению впитывающей способности почвы и последующему уменьшению эрозии. Кроме того, за счет заостренной формы ребер устройство может работать со скоростью, необходимой для эффективного земледелия.
Предложенное в настоящем изобретении устройство для кондиционирования почвы закрепляет поверхность почвы, образуя множество проницаемых или пористых углублений заостренной формы и необязательных примыкающих сливов, регулирующих расход воды и увеличивающих площадь поверхности почвы, контактирующей с дождевой водой, за счет чего повышается эффективная впитывающая способность почвы. Эти углубления заостренной формы и необязательные примыкающие сливы рассчитаны на замедление и/или прекращение потока воды и ее одновременное впитывание в почву. Данные структуры равномерно укреплены по всей поверхности почвы, увеличивая площадь поверхности почвы и повышая впитывающую способность почвы. Кроме того, за счет увеличения площади поверхности почвы улучшается прогрев почвы солнцем и прорастание семян. Под этой спрессованной или закрепленной почвой структура почвы остается рыхлой, позволяя воде просачиваться через почву. Эти углубления заостренной формы и необязательные примыкающие сливы увеличивают пористость, скорость впитывания и водопоглощающую способность почвы, непосредственно уменьшая эрозию почвы за счет преимущественного предотвращения и/или замедления поверхностного стока воды. Кроме того, уменьшается запруживание полей, поскольку дождевая или ирригационная вода легче поглощается почвой, имеющей более высокую пористость и большую площадь поверхности контакта с водой.
Устройство для кондиционирования почвы имеет множество применений и преимуществ. Оно применимо на почвах почти всех
типов и во всех сельскохозяйственных работах, таких как высадка, регулирование поверхностного стока, прогрев почвы, уменьшение ветровой эрозии, обработка почвы и вспашка или обычных строительных работах, таких как скреперные работы, строительство обочин, мелиорация или даже создание разделительных полос на автострадах.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид в перспективе предложенного в настоящем изобретении устройства для кондиционирования почвы с ребрами заостренной формы и подребрами, ограничивающими колесо,
на фиг. 2 - вид в перспективе варианта осуществления предложенного в настоящем изобретении устройства для кондиционирования почвы с множеством разнесенных ребер заостренной формы, ограничивающих колесо,
на фиг. 3 - вид сбоку показанного на фиг. 1 устройства для кондиционирования почвы, на котором проиллюстрирован относительный размер ребер заостренной формы и подребер, ограничивающих колесо,
на фиг. 4 - вид спереди показанного на фиг. 1 устройства для кондиционирования почвы, на котором проиллюстрирован угол между противолежащими сторонами ребер заостренной формы, ограничивающих колесо,
на фиг. 5 - вид спереди агрегата для кондиционирования почвы, включающего множество показанных на фиг. 1 устройств для кондиционирования почвы,
на фиг. 6 - вид сверху агрегата для кондиционирования почвы, включающего множество показанных на фиг. 1 устройств для кондиционирования почвы для применения после высадки,
на фиг. 7 - вид сверху отпечатка на почве, образованного показанным на фиг. 5 агрегатом,
на фиг. 8 - поперечное сечение почвы, закрепляемой показанным на фиг. 1 устройством,
на фиг. 8а - вид сверху почвы, закрепленной показанным на фиг. 2 устройством,
на фиг. 9 - поперечное сечение устройства для кондиционирования почвы в выдвинутом положении,
на фиг. 9а - поперечное сечение устройства для кондиционирования почвы во втянутом положении.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показано устройство 100 для кондиционирования почвы с множеством периферийных ребер 104 заостренной формы, соединенных подребрами 110, ограничивающими колесо или диск 102. Каждое из множества ребер 104 имеет переднюю поверхность 106 заостренной формы и заднюю поверхность 108 заостренной формы. Пространство между каждой передней поверхностью 106 и задней поверхностью 108 занимает подребро 110. Устройство для кондиционирования почвы согласно данному варианту осуществления можно также описать как колесо 102 с центральным непрерывным наружным периферийным ребром переменной высоты по окружности колеса 102. Периферийное ребро образовано периферийными ребрами 104 заостренной формы, имеющими переднюю поверхность 106 заостренной формы и заднюю поверхность 108 заостренной формы. Ребра 104 соединены или перемежаются подребрами 110 и имеют закругленную верхнюю поверхность и боковые стенки 114 и 116, наклоненные в сторону колеса 102.
Показанное устройство 100 для кондиционирования почвы имеет форму колеса 102 с внутренней полостью, изготовленное из одного материала. Предпочтительно устройство 100 для кондиционирования почвы изготовлено из полимера. Более предпочтительно полимером, из которого изготовлено предложенное в настоящем изобретении устройство для кондиционирования почвы, является полиэтилен высокой плотности. С целью повышения износостойкости в полимер необязательно могут добавляться УФ-стабилизаторы, такие как сажа.
На наклонной стенке 114 ребра 104 находится клапан 112, обеспечивающий инжекционный доступ к внутреннему стержню устройства 100. С целью придания устройству 100 требуемой формы, твердости и/или веса во внутренний стержень через клапан 112
может быть закачан сжатый воздух и или другие газы, вода, гели, твердые вещества или любое их сочетание.
Устройство 100 для кондиционирования почвы катится или движется по поверхности почвы, обеспечивая ее проницаемость, образуется множество сливов и увеличивается площадь поверхности почвы. Происходит закрепление поверхности почвы, в результате чего улучшается сопротивление переносу частиц почвы движущейся водой и повышается проницаемость и тем самым впитывающая способность почвы. Сливы замедляют и направляют поток воды на поверхность почвы, в результате чего возникает эффект каскадирования. Этот эффект каскадирования уменьшает инерцию потока воды и сводит к минимуму эрозию почвы. За счет этих структур почвы увеличивается площадь ее поверхности и уменьшается поверхностный сток воды.
На фиг. 2 показано устройство 200 для кондиционирования почвы с множеством периферийных ребер 204 заостренной формы, избирательно разнесенных по окружности колеса или диска 2 02. Каждое из множества ребер 204 имеет переднюю поверхность 206 заостренной формы и заднюю поверхность 208 заостренной формы. Упомянутое устройство 200 для кондиционирования почвы можно также описать как колесо 202 с множеством центральных разделенных наружных периферийных ребер 204, каждое из которых имеет переднюю поверхность 206 заостренной формы, заднюю поверхность 2 08 заостренной формы и две противолежащие боковые стенки 214 и 216, наклоненные в сторону колеса 202.
Показано, что упомянутое устройство 2 00 для
кондиционирования почвы имеет форму колеса 202 с внутренней полостью, изготовленное из одного материала. Колесо 202 необязательно имеет клапан 212 для обеспечения доступа материалов к стержню устройства 200. Перемещаясь по поверхности почвы, устройство 200 для кондиционирования почвы закрепляет поверхность почвы в поперечном направлении, в результате чего образуется множество разнесенных с предварительным выбором углублений заостренной формы.
На фиг. 3 проиллюстрировано показанное на фиг. 1 устройство 100 для кондиционирования почвы с множеством ребер или участков
104 заостренной формы, между которыми расположены подребра или участки 110, ограничивающие колесо или диск 102. Перемежающиеся ребра 104 и подребра 110, образуют центральное непрерывное наружное периферийное ребро переменной высоты по окружности колеса 102. Ребра 104 имеют основную высоту h2, а подребра 110 имеют производную высоту hi. Основная высота h2 превышает производную высоту hi. Предпочтительно высота hi превышает высоту h2 примерно на 1,5-5дюймов. В данном варианте осуществления каждое ребро 104 основной высоты h2 непрерывно проходит по окружности колеса 102 в пределах от около 5 до 10 дюймов.
На фиг. 4 показан вид спереди устройства 100 для кондиционирования почвы с ребрами 104 заостренной формы и подребрами 110, ограничивающих колесо 102. В данном случае показаны противолежащие стенки 114 и 116 ребер или участков 104, угол между которыми составляет а. Предпочтительно угол а равен примерно 40°-80°, более предпочтительно примерно 60°.
На фиг. 5 показан агрегат 500 для кондиционирования почвы, включающий множество устройств 100 для кондиционирования почвы. Устройства 100 для кондиционирования почвы выровнены по оси и закреплены, образуя цилиндрический катящийся агрегат 500. В показанном варианте осуществления устройства 100 для кондиционирования почвы примыкают друг к другу, при этом их ребра 104 расположены в шахматном порядке. Тем не менее, устройства 100 для кондиционирования почвы могут быть разнесены по цилиндрическому ролику 510, а их ребра 104 также могут быть выровнены по радиусу вокруг цилиндрического ролика 510. От каждого конца цилиндрического ролика 510 в осевом направлении отходит крепежная ступица 512 для крепления с возможностью вращения к транспортному средству, такому как трактор или в качестве замыкающего устройства в многозадачной цепочке сельскохозяйственных машин, обеспечивающей эффективный способ охраны почв и вод, легко внедряемый в существующую практику земледелия.
На фиг. 6 показан вид сверху агрегата 600 для кондиционирования почвы, включающего множество показанных на фиг. 1 устройств 100 для кондиционирования почвы для применения
после высадки. Устройства 100 для кондиционирования почвы выровнены по оси, разнесены и закреплены, образуя цилиндрический катящийся агрегат 600. Множество пар устройств 100 для кондиционирования почвы примыкают друг к другу, при этом их ребра 104 расположены в шахматном порядке на цилиндрическом ролике 602. Тем не менее, устройства 100 для кондиционирования почвы могут быть разнесены, при этом вблизи друг друга в линию могут располагаться три, четыре или даже более устройств 100, а расстояние между соседними устройствами 100 может меняться в зависимости от размера растений. Может быть предусмотрен цилиндрический ролик 602, на котором ребра 104 выровнены по радиусу вокруг цилиндрического ролика 602. От центрального участка цилиндрического ролика 602 в радиальном направлении отходит соединительная стрела 604 для крепления с возможностью вращения к транспортному средству, такому как трактор или в качестве замыкающего устройства в многозадачной цепочке сельскохозяйственных машин.
На фиг. 7 показан вид сверху отпечатка 700 на почве, образованного показанным на фиг. 5 агрегатом 500 для кондиционирования почвы или другим приспособлением, включающим по меньшей мере одно устройство для кондиционирования почвы. Когда агрегат 500 для кондиционирования почвы движется (т.е. его использует в качестве колеса с приводом) или катится (т.е. его пассивно тянут или толкают) по поверхности почвы, используя механическую силу, мускульную силу животного или человека, он контактирует с землей, в результате чего происходит закрепление почвы, и образуется множество углублений 7 04 заостренной формы и примыкающих сливов 702. Передний конец 708, центральный участок 710 и задний конец 7 06, которые образуют углубление 7 04, сформированы, соответственно, участками или стенками 106, 114, 116 и 108 устройства 100.
На фиг. 8 показано поперечное сечение почвы, улучшаемой показанным на фиг. 1 устройством 100 для кондиционирования почв. В частности, показаны векторы 800 силы, закрепляющей поверхность почвы, которые направлены в основном поперек. Когда устройство 100 катится по земле, передняя поверхность 106
заостренной формы входит в контакт с почвой, а по мере продолжения движения устройства 100 заостренная передняя поверхность 106 и ребро 104 закрепляют почву в поперечном направлении, обозначенном векторами 700 силы. За счет того, что в контакт с почвой сначала входит передняя поверхность 106 заостренной формы, закрепление почвы происходит при усилии на каждое ребро 104, составляющем менее примерно 50 фунтов. Кроме того, за счет задней поверхности 108 заостренной формы устройство 100 способно перемещаться по поверхности почвы со скоростью до примерно 14 миль в час, не разбрасывая почву.
На фиг. 8а показан вид сверху почвы, которая закреплена показанным на фиг. 2 устройством 200 для кондиционирования почвы. В частности, показаны векторы 812 силы, указывающие поперечное направление закрепления и в основном прямое и обратное направление закрепления, обеспечиваемого ребрами 204 заостренной формы, которые формируют множество углублений 804 заостренной формы. Углубления 804 заостренной формы имеют передний конец 808, центральный участок 810 и задний конец 806, которые образованы, соответственно, участками или стенками 2 06, 214, 216 и 208 устройства 200.
На фиг. 9 и 9а, соответственно, показаны поперечное сечение устройства 100 для кондиционирования почвы в выдвинутом положении и во втянутом положении. За счет того, устройство 100 для кондиционирования почвы изготовлено из гибкого материала, такого как полимер и выполнено с полым центром или полостью ребра 104 могут втягиваться, когда на устройство 100 воздействует радиальное усилие, что вероятно, если устройство 100 наталкивается на камень или другой твердый материал на поверхности почвы. Усилие, необходимое для втягивания ребра 104 внутрь устройства 100, может регулироваться путем заполнения стержня 900 устройства 100 сжатым воздухом или другими газами, жидкостями, твердыми веществами или любым их сочетанием, обеспечивающим необходимую твердость. Эта способность втягиваться ребра 104 обеспечивает приложение преимущественно постоянного горизонтального усилия к поверхности почвы и, следовательно, получение равномерного закрепления.
Предусмотрено, что втягивание 3_i может быть меньше втягивания 12 преимущественно без изменения конфигурации ребер 104.
В настоящем изобретении предложено устройство для кондиционирования почвы с множеством периферийных ребер заостренной формы, которые необязательно соединены подребрами, окружающими диск, колесо или барабан, и способ создания проницаемой поверхности почвы. Периферийные ребра заостренной формы закрепляют почву в различной степени от верха отпечатка до его низа, за счет чего улучшается просачивание воды и уменьшается эрозия почвы. Поскольку в верхней части отпечатка почва подвержена большей опасности эрозии из-за поверхностного стока воды, почву закрепляют сильнее. На дне отпечатка опасность эрозии значительно меньше, и с учетом необходимости максимальной скорости просачивания для поглощения накапливающейся воды почву закрепляют в минимальной степени, чтобы она оставалась на месте, обеспечивая максимальное проникновение накапливающейся воды в виде потока поровой воды. При перемещении устройства для кондиционирования почвы по земле ребро заостренной формы входит в почву, сдвигая ее в сторону, чтобы закрепить в поперечном направлении. В этом заключается отличие от уплотнения почвы при использовании более традиционных устройств. Кроме того, когда устройство выходит из почвы, за счет этого бокового сдвига почва закрепляется в поперечном направлении перед отпечатком, в результате чего структура отпечатка остается без изменений и обеспечивается максимальное просачивание и проникновение воды. В этом состоит отличие от более традиционных систем, в которых после выхода устройства из почвы она остается рыхлой и в сильной степени подверженной эрозии.
Формула изобретения
1. Устройство для кондиционирования почвы, содержащее ряд периферийных ребер, имеющих переднюю и заднюю поверхность заостренной формы, которая ограничивает диск, колесо или барабан, при этом каждое упомянутое периферийное ребро имеет преимущественно гладкую наружную поверхность.
2. Устройство для кондиционирования почвы по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые периферийные ребра заостренной формы соединены подребрами, образующими единое преимущественно гладкое ребро переменной высоты, ограничивающее упомянутый диск, колесо или барабан.
3. Устройство для кондиционирования почвы по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые ребра изготовлены, по меньшей мере, из одного полимера.
4. Устройство для кондиционирования почвы по п. 1, отличающееся тем, что упомянутые периферийные ребра заостренной формы и упомянутый диск, колесо или барабан изготовлены из одного материала с внутренней полостью.
5. Устройство для кондиционирования почвы по п. 4, отличающееся тем, что упомянутая внутренняя полость упомянутого диска, колеса или барабана имеет заполнитель, выбранный из группы, включающей сжатые газы, жидкости, твердые вещества, вспенивающиеся вещества и их сочетания.
6. Устройство для кондиционирования почвы по п. 4, отличающееся тем, что дополнительно имеет клапан.
7. Устройство для кондиционирования почвы по п. 1, отличающееся тем, что включает множество выровненных по оси и закрепленных упомянутых устройств для кондиционирования почвы, которые образуют цилиндрический катящийся агрегат.
8. Устройство для кондиционирования почвы по п. 7, отличающееся тем, что в упомянутое множество упомянутых устройств для кондиционирования почвы входит, по меньшей мере, два расположенных в линию вблизи друг друга упомянутых устройств для кондиционирования почвы из упомянутого множества.
9. Устройство для кондиционирования почвы, включающее колесо, имеющее ряд центральных разделенных наружных периферийных ребер, каждое из которых имеет переднюю поверхность заостренной формы, заднюю поверхность заостренной формы и две противолежащие наклонные боковые стенки, при этом каждое из упомянутых наружных периферийных ребер имеет преимущественно гладкую наружную поверхность.
10. Устройство для кондиционирования почвы по п. 9, отличающееся тем, что упомянутое ребро имеет закругленную верхнюю поверхность и боковые стенки, наклоненные в сторону упомянутого колеса.
11. Устройство для кондиционирования почвы по п. 9, отличающееся тем, что угол между упомянутыми боковыми стенками равен примерно 40°-80°.
12. Устройство для кондиционирования почвы по п. 11, отличающееся тем, что угол между упомянутыми боковыми стенками равен примерно 60°.
13. Устройство для кондиционирования почвы, включающее колесо, имеющее центральное непрерывное наружное периферийное ребро переменной высоты по окружности колеса, при этом упомянутое наружное периферийное ребро имеет преимущественно гладкую наружную поверхность.
14. Устройство для кондиционирования почвы по п. 13, отличающееся тем, что упомянутое ребро имеет множество участков основной высоты, между которыми расположено множество участков производной высоты, при этом упомянутая основная высота превышает производную высоту, каждый из упомянутого множества участков основной высоты непрерывно проходит по окружности упомянутого колеса в пределах от около 12,50 до 25,00 см.
15. Устройство для кондиционирования почвы по п. 14, отличающееся тем, что упомянутая основная высота превышает упомянутую производную высоту примерно на 3,75-12,50 см.
16. Устройство для кондиционирования почвы по п. 14, отличающееся тем, что каждый из упомянутых участков основной высоты имеет передний край и задний край, при этом упомянутые передний и задний края наклонены в направлении упомянутого
колеса, а упомянутый участок производной высоты заострен спереди и сзади.
17. Способ создания проницаемой поверхности почвы с увеличенной площадью, заключающийся в том, что по поверхности упомянутой почвы катят круглое устройство с множеством периферийных ребер, имеющих переднюю и заднюю поверхность заостренной формы, которая ограничивает упомянутое круглое устройство, при этом каждое из упомянутых периферийных ребер имеет преимущественно гладкую наружную поверхность.
18. Способ создания проницаемой поверхности почвы по п. 17, отличающийся тем, что между каждым из упомянутого множества ребер заостренной формы расположены подребра, формирующие сливы в упомянутой почве.
19. Способ создания проницаемой поверхности почвы по п. 17, отличающийся тем, что упомянутое катящееся движение по поверхности упомянутой почвы осуществляется с линейной скоростью до 22,5 км/ч.
20. Способ создания проницаемой поверхности почвы по п. 17, отличающийся тем, что упомянутое устройство изготовлено из гибкого материала, обеспечивающего приложение преимущественно постоянного горизонтального усилия к поверхности упомянутой почвы.
ФИГ.З
ФИГ. 5
5/9
702
100
112
104
800
804
ФИГ. 8 а
ФИГ. 9
ФИГ. 9 а