Дренажная машина (мелиорация)

Экскаватор-дреноукладчик ЭТН-171 Таллинского экскаваторного завода в Эстонском сельскохозяйственном музее.

При траншейном способе используется трубчатый дренаж — дрена представляет собой трубу, укладываемую на дно отрываемой траншеи. Траншейный и узкотраншейный способы не имеют принципиальных отличий, но при узкотраншейном способе ширина траншеи не превышает 30 см. Создание траншеи и укладка в неё дрены может производится одной машиной, совмещающей в себе функции экскаватора и дреноукладчика — экскаватором-дреноукладчиком. Рабочий орган экскаватора-дреноукладчика снабжен ковшовой или скребковой цепью, либо используется баровый, роторный или шнековый рабочий орган. Экскаватор прокладывает траншею с заданным уклоном дна, обеспечивающим сток воды в дренажной трубе. Поддержание уклона осуществляется с помощью автоматической или полуавтоматической системы, которая отслеживает положение лазерного луча либо копирного троса, заранее натянутого вдоль оси траншеи. По сигналам отслеживающей системы осуществляется подъём или опускание рабочего органа, благодаря чему дно приобретает требуемый уклон. В процессе отрытия траншеи грунт из ковшей поступает на ленточный или шнековый конвейер экскаватора и сгружается сбоку от траншеи, образуя насыпь (возможно также сгружение грунта обратно в траншею позади укладываемой трубы, как это имеет место у дреноукладчика ЭТЦ-406). На задней части рабочего органа устанавливается трубоукладчик, снабжённый запасом дренажных труб (пластмассовых или керамических). Трубоукладчик укладывает трубы на дно траншеи вплотную одна к другой, тем самым формируя дрену. В СССР выпускались траншейные экскаваторы-дреноукладчики ЭТН-171, ЭТЦ-202 (и его модернизированные версии ЭТЦ-202А и ЭТЦ-202Б), ЭТЦ-2011-2, ЭТЦ-206, ЭТЦ-406 и др., а также узкотраншейные машины ЭТЦ-163. В России создан траншейный экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-2012, представляющий собой воспроизведённую на базе российских комплектующих незначительно модернизированную версию ЭТЦ-2011-2[1][2][3][4][5].

К достоинствам широкотраншейного способа относятся низкое тяговое сопротивление, возможность работы в грунтах с камнями и древесными включениями, возможность использования дрен большого диаметра, также облегчается контроль укладки дренажной трубы. Основными недостатками являются большой объём земляных работ, низкая производительность, сложность рабочего органа, высокая стоимость строительства, потеря части почвенного слоя. Узкотраншейный способ позволяет повысить производительность, уменьшить объём земляных работ и потери почвенного слоя, однако при этом ограничивается возможность применения дрен большого диаметра и затрудняется контроль укладки дрены[2].

При бестраншейной организации дренажа используется пассивный рабочий орган — нож, прорезающий в грунте щель шириной до 25 см. Обычно в щель одновременно с прорезанием укладывается пластмассовая труба, заранее обмотанная фильтрующим материалом. К бестраншейным дреноукладчикам относятся МД-4 и МД-12 (на базе трактора Т-130.1.Г-1, укладывающие трубу на глубину 1,6—1,8 м в щель шириной 25 см. Для увеличения тягового усилия МД-4 может работать в паре с тягачом МД-5 на базе того же трактора. Предназначенный для строительства специального дренажа в зонах орошения дреноукладчик МД-13 снабжён ступенчатым ножом для уменьшения усилия при прорезании грунта, он может прокладывать щель глубиной до 3 метров. Существуют производимые в Германии и Голландии машины, снабженные Δ-плугом или V-образным рабочим органом. При движении машины рабочий орган вырезает и приподнимает призму грунта, в образуемую при этом щель глубиной до 1,8 метра укладывается дрена, после чего грунт опускается обратно[1][2][6].

Преимущества бестраншейного способа состоят в минимальном объёме земляных работ, отсутствии потерь почвенного слоя, простоте рабочего органа, высокой производительности и низкой себестоимости строительства. Недостатки состоят в ограничении диаметра дренажной трубы, затруднённости контроля её укладки, большом тяговом сопротивлении и невозможности работы в грунтах с посторонними включениями[2].

Щелевой дренаж при осушения болот (преимущественно для торфодобычи) устраивают при помощи дренажно-щелевых машин. Их рабочий орган снабжён режущей цепью, вырезающей в торфе щель шириной 5—15 см и глубиной 1,0—1,4 м. За режущей цепью располагаются два конусных диска, которые закрывают верхнюю часть щели на глубину около 50 см путём обжатия её краёв. Такой дренаж лучше отводит поверхностные воды, что важно в районах с холодными зимами, где торф глубоко промерзает[7].

Щелевой дренаж позволяет свести к минимуму земляные работы, отсутствуют потери почвенного слоя, производительность этого способа высока, тяговое сопротивление невелико и расходы на строительство малы; сооружённые этим способом дрены имеют высокую водоприёмную способность. Главные недостатки — небольшая глубина дрен и малый срок службы дренажа[2].

Кротовый дренаж организуется в глинистых грунтах или при осушении беспнистых болот, если степень разложения торфа составляет менее 60 %. Такой дренаж создается с помощью машин-кротователей, являющихся навесным органом к трактору. В качестве пассивного рабочего органа используется нож с дренером. При движении машины нож, расположенный в вертикальной плоскости, прорезает в грунте щель. В нижней части ножа располагается расширитель с дренером, который увлекается ножом при его движении и продавливает в грунте трубку круглого сечения (диаметром около 70 мм в минеральных грунтах, до 250 мм в торфяниках). Стенки выдавленной трубки ничем не подкрепляются, трубка удерживает свою форму благодаря прочности и упругости грунта. Глубина заложения дрены — около 1 метра или глубже, срок её службы составляет около 10 лет[1][7].

Кротовый дренаж позволяет свести к минимуму земляные работы, отсутствуют потери почвенного слоя, рабочий орган прост по конструкции и имеет малую массу, производительность этого способа высока, а расходы на строительство малы. К недостаткам относятся малый срок службы дренажа, высокое тяговое сопротивление и невозможность работать в грунтах с посторонними включениями[2].