-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren von sprühfähigen Medien wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel o.ä., insbesondere auf landwirtschaftlich nutzbare Flächen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Dosieren von sprühfähigen Medien unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
Stand der Technik
-
Aus der
DE 10 2011 122 901 A1 ist eine Vorrichtung zum Dosieren von sprühfähigen Medien bekannt. Die bekannte Vorrichtung zeichnet sich durch eine Trägereinrichtung aus, die beispielhaft an einen Traktor angehängt bzw. an diesem befestigt werden kann. Die Trägereinrichtung weist quer zur Fahrtrichtung der Trägereinrichtung bzw. des Traktors in Abständen zueinander angeordnete Sprühdüsen auf, mittels der das (flüssige) Sprühmedium auf einen Untergrund bzw. auf Pflanzen verteilt werden kann. Weiterhin sind im Bereich der Trägereinrichtung Abstandssensoren in Form von Ultraschallsensoren angeordnet, die einen Abstand zwischen der Trägereinrichtung bzw. dem Ort der Ultraschallsensoren und dem Untergrund bzw. zu Pflanzen erfassen. Die Sprühdüsen sind an der Trägereinrichtung höhenverstellbar angeordnet. Dabei ist es in der Schrift erwähnt, dass der Abstand zwischen den Sprühdüsen und der Trägereinrichtung, und somit auch der Abstand zwischen den Sprühdüsen und dem Untergrund bzw. auf dem Untergrund befindlichen Pflanzen, in Abhängigkeit des von den Abstandssensoren erfassten Abstands erfolgt.
-
Auch ist es bekannt, dass ein gleichmäßiger bzw. ein gewünschter Austrag des Mediums nur dann erfolgen kann, wenn ein bestimmter Abstand zwischen den Sprühdüsen und dem zu besprühenden Untergrund eingestellt wird. Dies hängt insbesondere mit den im Schnitt quer zur Fahrtrichtung dreiecksförmigen Sprühprofilen der Sprühdüsen zusammen, da diese in Abhängigkeit vom Abstand von der zu besprühenden Fläche Überschneidungsbereiche aufweisen, in denen Sprühmedium von zwei benachbarten Sprühdüsen auf den Untergrund auftrifft. Ist der Abstand zwischen den Sprühdüsen und dem Untergrund zu gering, kann es vorkommen, dass keine Überschneidung der Sprühprofile stattfindet und somit Bereiche den Untergrunds oder von Pflanzen nicht von dem Medium besprüht werden. Ist dagegen der Abstand zwischen den Sprühdüsen und dem Untergrund zu groß, so entsteht ein relativ großer bzw. breiter Überschneidungsbereich, was beispielsweise zu Fehldosierungen bzw. zu Überdosierungen des Mediums führen kann.
-
Zur Höhenverstellung der Sprühdüsen ist es in der bekannten Schrift vorgesehen, dass entweder die Trägereinrichtung in Form eines Spritzgestänges insgesamt oder aber Abschnitte der Trägereinrichtung bzw. des Spritzgestänges höhenverstellbar angeordnet sind. Somit werden beim Stand der Technik gleichzeitig mehrere Sprühdüsen auf ein und demselben Höhenabstand in Bezug zum Untergrund eingestellt, da aus Gründen des konstruktiven Aufwands nicht für jeden Abschnitt der Trägereinrichtung, an dem eine Sprühdüse angeordnet ist, eine separate Höhenverstellung der Trägereinrichtung vorgesehen ist. Auch ist dadurch, dass die mit den Spritzdüsen versehenen Abschnitte der Trägereinrichtung selbst in der Höhe mit verstellt werden, ein relativ großer Kraft- bzw. Energieaufwand erforderlich, da relativ große Massen zu bewegen sind.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren von sprühfähigen Medien, insbesondere auf landwirtschaftlich nutzbare Flächen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass sie eine optimierte Verteilung der Medien auf die zu besprühende Fläche ermöglicht. Insbesondere ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie nachfolgend noch näher erläutert, unterschiedliche Sprühverfahren anzuwenden, die in Abhängigkeit des verwendeten Sprühmediums bzw. Untergrunds eine Optimierung des Sprühergebnisses ermöglicht.
-
Hierzu schlägt es die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor, die Vorrichtung derart auszubilden, dass nicht Abschnitte der Trägereinrichtung mit daran angeordneten Sprühdüsen höhenverstellbar sind, sondern jede einzelne, an der Trägereinrichtung angeordnete bzw. befestigte Sprüheinrichtung durch eine Abstandsänderung zur Trägereinrichtung und somit auch zum Untergrund individuell höhenverstellbar ist. Dadurch wird eine Optimierung des Höhenabstands zwischen den einzelnen Sprühdüsen der Sprüheinrichtung zu dem zu besprühenden Untergrund ermöglicht, was auch bei relativ unregelmäßigen Höhenprofilen des Untergrunds quer zur Fahrtrichtung der Trägereinrichtung eine optimale Anpassung an den vorhandenen Untergrund bzw. dem Pflanzenbewuchs ermöglicht.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dosieren von sprühfähigen Medien, insbesondere auf landwirtschaftlich nutzbare Flächen, sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
-
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Vorrichtung sind mehrere Abstandssensoren vorgesehen, die dazu ausgebildet sind, ein Höhenprofil des unter der Trägereinrichtung befindlichen Untergrunds bzw. der Biomasse quer zur Fahrtrichtung der Trägereinrichtung zu erfassen. Je größer die Anzahl der Abstandssensoren, desto detaillierter bzw. genauer kann ein unter der Trägereinrichtung befindlicher Untergrund erfasst werden und somit auch der Abstand der Sprühdüsen an den unterhalb der Sprühdüsen angeordneten Untergrund angepasst werden. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass jeder Sprühdüse ein den Bereich unterhalb der Sprühdüse erfassender Abstandssensor zugeordnet ist.
-
Um einerseits die Masse der zu bewegenden Sprühdüsen bzw. damit unmittelbar verbundenen Elemente so gering als möglich zu halten, und um andererseits unabhängig von der genauen Höhenposition der Sprühdüse an der Trägereinrichtung eine Versorgung der Sprühdüse mit dem auszubringenden Medium zu gewährleisten, sieht es eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung vor, dass die Sprühdüsen mittels flexiblen Fluidleitungen mit wenigstens einem Vorratsbehälter für die Medien verbunden sind, und dass die Sprühdüsen mittels jeweils eines vorzugsweise elektromotorisch betriebenen, an der Trägereinrichtung befestigten Verstellantriebs verstellbar sind. Dadurch, dass jede Sprühdüse individuell höhenverstellbar ist, genügt für die Verstellung der jeweiligen Sprühdüse ein relativ einfacher bzw. relativ geringe Verstellkräfte erzeugender Antrieb. Insbesondere ist dabei an Elektromotoren gedacht, die einerseits relativ preiswert sind, und andererseits eine relativ geringe Masse aufweisen. Demgegenüber weisen hydraulische bzw. pneumatische Verstellantriebe oftmals den Nachteil eines relativ hohen Aufwands zur Bereitstellung des für den Antrieb erforderlichen Fluides bzw. Mediums auf. Dies hat zur Folge, dass die Gesamtkosten für den Verstellantrieb mittels Elektromotoren in der Regel geringer sind als die Gesamtkosten eines Verstellantriebs für die Sprühdüsen mittels eines pneumatischen bzw. hydraulischen Antriebs, bei gleichzeitig insgesamt gesehen typischerweise eines geringeren Gesamtgewichts des elektrischen Verstellantriebs.
-
Beim Überfahren des Untergrunds beispielsweise mittels eines Traktors, an dem die Trägereinrichtung befestigt ist, treten typischerweise bei unebenen Untergründen Schwankungen auf, die sich in einem Hin- und Herpendeln der Trägereinrichtung um eine in Fahrtrichtung orientierte Längsachse der Trägereinrichtung äußern. Dieses Hin- und Herpendeln der Trägereinrichtung geht einher mit einem sich verändernden Abstand der Sprühdüsen zum Untergrund. Um derartige Einflüsse zu minimieren bzw. auszugleichen, ist es von Vorteil, wenn die Trägereinrichtung mit einer Dämpfungseinrichtung gekoppelt ist, dazu ausgebildet ist, Schwingungen der Trägereinrichtung um eine parallel zur Fahrtrichtung verlaufende Achse der Trägereinrichtung zu dämpfen.
-
Aus Vereinfachungsgründen hinsichtlich des Aufwands der Vorrichtung sowie aus Gründen einer möglichst einfachen Ansteuerung der Höhenverstellung der Sprühdüsen ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn die Sprühdüsen in gleichen Abständen zueinander an der Trägereinrichtung angeordnet sind, und wenn die Sprühdüsen identisch ausgebildet sind. Letzteres Merkmal hat insbesondere den Vorteil eines einfachen Austauschs bzw. einer einfachen Reparatur einer derartigen Sprühdüse, da typischerweise nur eine einzige Sprühdüse zu einem bestimmten Zeitpunkt defekt ist und somit nicht individuelle Sprühdüsen bevorratet werden müssen, um diese austauschen zu können.
-
Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zum Dosieren von sprühfähigen Medien, insbesondere auf landwirtschaftlich nutzbare Flächen, mittels einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in Abhängigkeit des von den Abstandssensoren erfassten Abstands die Mittel bzw. Verstellantriebe für die Sprühdüsen von einer Steuereinrichtung so angesteuert werden, dass jede Sprühdüse einen von der Steuereinrichtung mittels eines Algorithmus ermittelten Höhenabstand zur Trägereinrichtung aufweist.
-
Es kann vorgesehen sein, dass der Höhenabstand der Sprühdüsen unter Berücksichtigung eines mittleren Abstands zwischen den Sprühdüsen und dem Untergrund und/oder einer auf dem Untergrund vorhandenen Biomasse über das entlang der Sprühdüse mittels der Abstandssensoren erfassten Höhenprofils erfolgt. Das erfasste Höhenprofil wird dabei in (gleiche) Soll-Höheneinstellungen für die einzelnen Sprühdüsen umgerechnet, so dass die Sprühdüsen jeweils den gleichen Abstand zum besprühenden Untergrund aufweisen, wobei die aktuelle Auslegerposition bzw. die Position der Sprühdüse an der Trägereinrichtung miteinbezogen wird. Bei diesem Verfahren ist sichergestellt, dass eine durchschnittliche Konzentration des Mediums auf dem Untergrund erzielt wird. Es kann jedoch insbesondere bei Erhebungen des Untergrunds zwischen zwei benachbarten Sprühdüsen zu einer unzureichenden Überlappung an dieser Stelle, d.h. zu einer Unterdosierung kommen.
-
Vor diesem Hintergrund schlägt es eine Weiterbildung des Verfahrens vor, dass der Höhenabstand der Sprühdüsen so eingestellt wird, dass der der Höhenabstand der Sprühdüsen so eingestellt wird, dass zwischen mehreren benachbart angeordneten Sprühdüsen stets Überlappungsbereiche der Sprühprofile zwischen zwei benachbart angeordneten Sprühdüsen erzeugt werden. Dieses Verfahren stellt sicher, dass der Untergrund vollständig von dem Medium besprüht wird bzw. keine Lücken am Untergrund entstehen, in denen kein Medium auftrifft. Es werden jedoch lokale Übermengen bzw. Überdosierungen erlaubt.
-
Alternativ hierzu kann es zur Vermeidung von Übermengen unter Zulassung von lokal auftretenden Mindermengen vorgesehen sein, dass der der Höhenabstand der Sprühdüsen so eingestellt wird, dass bei drei benachbart angeordneten Sprühdüsen zwischen einer mittleren Sprühdüse und der einen seitlich angeordneten Sprühdüse ein Gebiet ohne Überlappung der Sprühprofile, und zwischen der mittleren Sprühdüse und der anderen seitlich angeordneten Sprühdüse ein Überlappungsbereich der Sprühprofile erzeugt wird.
-
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens zur Sicherstellung einer möglichst gleichmäßigen Verteilung des Mediums, insbesondere bei der Verwendung von Dünger, sieht vor, dass die individuelle Höhenanpassung jeder Sprühdüse derart erfolgt, dass die Überlappungsbereiche der Sprühprofile zweier jeweils benachbarter Sprühdüsen im Bereich des Untergrunds bzw. der Biomasse zumindest nahezu lückenfrei aneinander anschließen. Dieses Verfahren zielt darauf ab, eine Mittelwertbildung der Überlappung der einzelnen Sprühdüsen zu generieren und einen Variationskoeffizient, beispielsweise entsprechend ISO 5683-3, zu bestimmen. Der Variationskoeffizient beschreibt dabei die Stärke der Abweichung vom Mittelwert. Iterativ wird nun die Höhe der einzelnen Sprühdüse solange variiert, bis der Variationskoeffizient sein Minimum annimmt. Dies stellt sicher, dass die homogenste Verteilung des Düngers auf dem Feld erzielt wird.
-
Die soweit beschriebenen Verfahren haben grundsätzlich die Problematik, dass bei einer abrupten Änderung des Untergrunds in Fahrtrichtung die Anpassung der Höhe der Sprühdüsen eventuell nicht im gewünschten Zeitfenster bzw. schnell genug erfolgen kann. Vor diesem Hintergrund schlägt es, unabhängig von dem jeweiligen Verfahren, eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass anhand einer 3D-Geländeanalyse einer zu besprühenden Fläche eine individuelle Höhenanpassung der Sprühdüsen unter Berücksichtigung eines sich (zukünftig) einstellenden neuen Abstands zwischen den Sprühdüsen und dem Untergrund und/oder einer auf dem Untergrund vorhandenen Biomasse erfolgt, derart, dass eine relativ geringe Verstellgeschwindigkeit der Sprühdüsen stattfindende Bewegung erforderlich ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass eine zusätzliche Zukunftsprofilinformation des Untergrunds dazu genutzt wird, um „weiche“ und rechtzeitige bzw. vorauseilende Höheneinstellungen der Sprühdüsen zu finden, welche mit den Verstellantriebe für die Sprühdüsen realisierbar sind, sodass der Gesamtfehler der Dosierung über die betrachtende Dauer minimiert wird.
-
In diesem Zusammenhang wird ergänzt, dass bei Kurvenfahrten sowie beim (horizontalen) Vor- oder Rückschwenken der Auslegerarme die Informationen aus der 3D-Geländeanalyse dazu genutzt werden kann, eine erwartete Geschwindigkeit über dem Boden (auch rückwärts über das Höhenprofil hinweg) zu berechnen, um die Verteilungshomogenität durch eine Höhenvariation der Sprühdüsen weiter zu optimieren. Insbesondere kann bei einer langsamen Rückwärtsbewegung einzelner Sprühdüsen über dem Untergrund bei Kurvenfahrten (der Sprühdüsen auf der Innenseite der Kurvenfahrt) genutzt werden, um etwa Kontursprüngen des Untergrunds zu folgen, die zuvor für die Mechanik der Sprühdüsen „zu schnell waren“ bzw. nicht optimal in eine entsprechende Höhenanpassung umgesetzt werden konnten.
-
Zuletzt ist es bei einer weiteren, ebenfalls unabhängig vom jeweiligen Verfahren vorgeschlagenen Variante sinnvoll, den Höhenabstand der Sprühdüsen unter Berücksichtigung einer Höhenschwankung der Trägereinrichtung um eine Längsachse der Trägereinrichtung in Fahrtrichtung der Trägereinrichtung einzustellen.
-
Die soweit beschriebenen Verfahren können nicht nur als Steuerungsverfahren zur Höheneinstellung der Sprühdüsen angewandt werden, sondern auch im Sinne einer Regelung, derart, dass anhand einer Sensorik die aktuelle Position der Sprühdüsen ermittelt und evtl. Korrekturen vorgenommen werden können. Darüber hinaus wird erwähnt, dass die Einstellung der Position der einzelnen Sprühdüsen in der Regel von einer zentralen Steuereinrichtung übernommen wird. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dezentral von einem oder mehreren Rechnern bzw. Steuereinrichtungen derartige Höheneinstellungen der Sprühdüsen vorzunehmen.
-
Weiterhin wird erwähnt, dass es auch denkbar ist, an der Trägereinrichtung Sprühdüsen mit unterschiedlichen Charakteristika einzusetzen. Die beschriebenen Verfahren zur Einstellung der Höhe der Sprühdüsen können daher von der Steuereinrichtung auch dazu benutzt werden, von dieser automatisch während der Fahrt die jeweils passende Sprühdüse auszusuchen bzw. anzusteuern. Dadurch können so Sprühdüsen jeweils gleicher Charakteristika, aber anderer Querauffächerungswinkel verwendet werden, um die effektive Operationshöhe der Sprühdüsen zu erhöhen. So kann in zu großer Höhe der Sprühdüsen über dem Untergrund, die von der Steuereinrichtung bzw. der Höheneinstellung der Sprühdüsen nicht mehr korrigierbar ist, zu einer Sprühdüse mit einem engeren Sprühfächer gewechselt werden, um die Höhenregulierung für optimale Querüberlappung und Bodenverteilung weiterhin zu ermöglichen. Analog kann bei einer zu geringen Höhe der Sprühdüse zu einer ähnlichen Düse mit größerem Sprühwinkel gewechselt werden, und somit eine erneut optimale Querüberlappung und Bodenverteilung des Mediums sichergestellt werden.
-
Weiterhin wird erwähnt, dass die soweit beschriebenen Verfahren nicht nur im Fall flächiger Ausbringung der Medien anwendbar sind, sondern auch für eine selektive Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln oder Dünger bei gleichzeitiger Aktivität mehrerer benachbarter Sprühdüsen. Gleichzeitig ist es möglich, bei Einsatz einer Pulsweitenmodulation an den Sprühdüsen diese Verfahren auch in Fahrtrichtung zur Sicherstellung einer exakten Überlappung einzusetzen.
-
Bei einem aktiven System zur Anpassung der Höhe der Trägereinrichtung, insbesondere im Zusammenhang mit einer Höhenschwankung der Trägereinrichtung um eine Längsachse in Fahrtrichtung der Trägereinrichtung, kann es vorgesehen sein, aktive Systeme zur Höhenanpassung dazu zu verwenden, die Höhe der Trägereinrichtung so anzupassen, dass die Durchschnittshöhe der Sprühdüsen über dem Untergrund dem Optimalabstand entspricht, und die Einzelhöhenansteuerung an jeder Sprühdüse dazu eingesetzt wird, um die weiterhin vorhandenen Unebenheiten des Untergrunds bzw. der Biomasse auszugleichen. Dieses Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass Änderungen der Höheneinstellung der Sprühdüsen sowohl über die Höheneinstellung der Trägereinrichtung, als auch über die Höheneinstellung der Sprühdüsen an der Trägereinrichtung erfolgen können, sodass eine mittlere Reaktionszeit verringert bzw. die Verstellgeschwindigkeit erhöht wird.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt in einer Seitenansicht ein landwirtschaftliches Zugfahrzeug mit Anhänger und daran angeordneter Trägereinrichtung zur Ausbringung eines Pflanzenschutzmittels,
- 2 die Anordnung gemäß 1 in einer Rückansicht,
- 3 eine Darstellung zur Verdeutlichung der individuellen Höhenanpassung von Sprühdüsen an der Trägereinrichtung,
- 4 eine Verteilung eines mittels der Sprühdüsen gemäß 3 verteilten Mediums auf dem Untergrund,
- 5 bis 7 weitere Darstellungen von Sprühdüsen und deren Sprühprofilen zur Verdeutlichung weiterer Verfahren der Höhenanpassung der Sprühdüsen und
- 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer an der Trägereinrichtung höhenverstellbar angeordneten Sprühdüse.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
-
In der 1 ist ein landwirtschaftliches Zugfahrzeug 10 in Form eines Traktors dargestellt, an das ein Anhänger 12 mit wenigstens einem Tank 14 zur Aufnahme eines sprühfähigen Mediums 1 angekoppelt ist. Bei dem Medium 1 kann es sich insbesondere um ein Pflanzenschutzmittel oder um einen Dünger handeln.
-
Das Zugfahrzeug 10 und der Anhänger 12 bewegen sich im Bereich einer mit einer Biomasse in Form von Pflanzen 5 versehenen landwirtschaftlich nutzbaren Fläche 6, um die Pflanzen 5 mit dem Medium 1 zu besprühen. Dabei bewegen sich das Zugfahrzeug 10 und der Anhänger 12 entlang eines Fahrweges in einer Fahrtrichtung FR, sodass alle Pflanzen 5 innerhalb der Fläche 6 mit dem Medium 1 in Kontakt gebracht werden können. Hierzu ist es insbesondere erforderlich, dass das Zugfahrzeug 10 bzw. der Anhänger 12 die Fläche 6 ggf. in parallel zueinander angeordneten Fahrwegen nach und nach überquert.
-
Bei dem Medium 1 handelt es sich, wie bereits erwähnt, um ein flüssiges, in Form eines Nebels und/oder Tröpfchen zerstäubbares Medium 1 bzw. um eine Mischung aus verschiedenen Medien 1. Das Medium 1 kann der Unkraut- und/oder der Schädlingsbekämpfung und/oder der Vermeidung bzw. Beseitigung von Pflanzenkrankheiten und/oder der Düngung der Pflanzen 5 dienen. Bei den Pflanzen 5 handelt es sich vorzugsweise, jedoch nicht einschränkend, um Nutzpflanzen.
-
Zum Ausbringen des Mediums 1 ist an der Rückseite des Anhängers 12 eine Dosiervorrichtung 15 vorgesehen. Die Dosiervorrichtung 15 umfasst eine beispielhaft aus Stabelementen ausgebildete Trägereinrichtung 16, die sich quer zur Fahrtrichtung FR des Zugfahrzeugs 10 bzw. des Anhängers 12 erstreckt, d.h. im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene der 1 bzw. parallel zur Zeichenebene der 2. Die Länge der Trägereinrichtung 16 quer zur Fahrtrichtung FR kann dabei beispielsweise bis zu 40m betragen, wobei die Trägereinrichtung 16 dann vorzugsweise über nicht dargestellte Gelenke o.ä. klappbar ausgebildet ist. Die Dosiervorrichtung 15 umfasst eine Vielzahl von quer zur Fahrtrichtung FR an der Trägereinrichtung 16 angeordneter Sprühdüsen 18. Die Sprühdüsen 18 sind vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen a zueinander angeordnet und identisch ausgebildet.
-
Ergänzend wird erwähnt, dass es auch denkbar ist, an der Trägereinrichtung 16 neben den Sprühdüsen 18 eine Anzahl von modifizierten bzw. andere Sprühcharakteristika und/oder Sprühprofile aufweisende Sprühdüsen einzusetzen, die dann anstelle der Sprühdüsen 18 betätigt bzw. angesteuert werden können.
-
Wesentlich ist, dass jede Sprühdüse 18 an der Trägereinrichtung 16 individuell höhenverstellbar angeordnet ist, d.h., beispielsweise zu einer unteren Begrenzung 19 der Trägereinrichtung 16 einen unterschiedlichen Höhenabstand h aufweisen kann (3).
-
Weiterhin sind im Bereich der Trägereinrichtung 16 mehrere Abstandssensoren 20 angeordnet. Bei den Abstandssensoren 20 handelt es sich beispielsweise um Ultraschallsensoren, die dazu ausgebildet sind, bei auf dem Untergrund 7 befindlichen Pflanzen 5 (bzw. einer sonstigen Biomasse) den Abstand x der Pflanzen 5 bzw. eines Pflanzendachs 8 zu den Abstandssensoren 20 zu ermitteln. Sind keine Pflanzen 5 bzw. ist keine Biomasse vorhanden, so wird der Abstand x zum Untergrund 7 mittels der Abstandssensoren 20 ermittelt. Wichtig ist auch, dass die Abstandssensoren 20 derart angeordnet bzw. ausgerichtet sind, dass diese den Untergrund 7 bzw. das Pflanzendach 8 erfassen, bevor die Sprühdüsen 18 den entsprechenden Bereich überfahren. Dies ist entsprechend der 1 beispielhaft dadurch gelöst, dass die Abstandssensoren 20 in Fahrtrichtung FR betrachtet in einer Distanz vor den Sprühdüsen 18 angeordnet sind.
-
Vorzugsweise ist jeder der Sprühdüsen 18 ein separater Abstandssensor 20 zugeordnet. Dieser ist vorzugsweise derart an der Trägereinrichtung 16 angeordnet, dass mittels des entsprechenden Abstandssensors 20 der Abstand x zum Untergrund 7 bzw. zum Pflanzendach 8 erfasst werden kann. Die von den Abstandssensoren 20 ermittelten Abstände x werden einer Steuereinrichtung 25 über Leitungen 21 als Eingangsgröße zugeführt. In der Steuereinrichtung 25 ist wenigstens ein Algorithmus 26 vorgesehen, der in Abhängigkeit beispielsweise des Mediums 1, der Pflanzen 5 oder sonstigen Bedingungen eine individuelle Höhenanpassung der Sprühdüsen 18 an der Trägereinrichtung 16 in Kenntnis der Ist-Position der Sprühdüsen 18 ermöglicht. Hierzu ist die Steuereinrichtung 25 dazu ausgebildet, zumindest mittelbar einen jeder Sprühdüse 18 zugeordneten Verstellantrieb 30 über eine Leitung 28 anzusteuern.
-
In der 8 ist beispielhaft eine mögliche Ausführungsform eines Verstellantriebs 30 für eine Sprühdüse 18 dargestellt. Anhand der 6 ist erkennbar, dass die Sprühdüse 18 mittels einer flexiblen Fluidleitung 32 mit dem in der 6 nicht dargestellten Tank 14 verbunden ist. An der lediglich schematisch dargestellten Trägereinrichtung 16 ist ein Elektromotor 34 angeordnet, der über einen Zahnradmechanismus 35 eine Höhenverstellung einer Zahnradschiene 36 ermöglicht. Die Zahnradschiene 36 ist wiederum mit der Sprühdüse 18 gekoppelt. Mittels des soweit beschriebenen Mechanismus ist eine Veränderung des Höhenabstands h zwischen der Sprühdüse 18 und der unteren Begrenzung 19 der Trägereinrichtung 16 möglich.
-
Weiterhin ist die Trägereinrichtung 16 mit einer Dämpfungseinrichtung 38 (2) gekoppelt, die dazu ausgebildet ist, beim Überfahren eines unebenen Untergrunds 7 ein Hin- und Herschwingen der Trägereinrichtung 16 um eine in Fahrtrichtung FR verlaufende Längsachse 39 zu dämpfen bzw. zu minimieren, um dadurch den eingestellten Abstand x der einzelnen Sprühdüsen 18 zum Untergrund 7 bzw. zum Pflanzendach 8 möglichst konstant zu halten.
-
Zuletzt ist auch noch ein Höhenverstellmechanismus 40 vorgesehen, der dazu dient, die Trägereinrichtung 16 insgesamt in ihrer Höhe zum Anhänger 12 zu verstellen, um damit einen Grundabstand der Trägereinrichtung 16 zum Untergrund 7 bzw. zum Pflanzendach 8 einzustellen. Die Ansteuerung des Höhenverstellmechanismus 40 erfolgt ebenfalls von der Steuereinrichtung 25 mittels des Algorithmus 26.
-
In den 3 ist schematisch eine individuelle Höhenanpassung der Sprühdüsen 18 dargestellt. Dabei erzeugen die Sprühdüsen 18 jeweils senkrecht zur Fahrtrichtung FR bzw. in der Zeichenebene der 3 verlaufende, in etwa dreiecksförmige Sprühprofile 42.
-
Die von den Sprühdüsen 18 erzeugten Sprühprofile 42 zeichnen sich allgemein dadurch aus, dass das Medium 1 von einem zentralen Auslass der Sprühdüsen 18 unter Druck ausgestoßen wird und sich der Querschnitt bzw. die Breite der Sprühprofile 42 in Richtung zum Untergrund 7 bzw. zum Pflanzendach 8 verbreitern. Gleichzeitig sind die ausgestoßenen Tröpfchen bzw. der Sprühnebel des Mediums 1 insbesondere der Schwerkraft sowie Windeinflüssen unterworfen, sodass „in etwa dreiecksförmige“ Sprühprofile 42 die Berücksichtigung aller Einflussgrößen umfassen soll, was insbesondere dazu führt, dass die Randstrahlen der Sprühprofile 42 entsprechend der Darstellung der 5 im Schnitt parabelförmig erscheinen. Dies soll jedoch unter „in etwa dreiecksförmig“ subsummiert sein.
-
Ergänzend wird erwähnt, dass die Sprühdüsen 18 auch in bzw. entgegen der Fahrtrichtung FR verkippt sein können. Die Sprühprofile 42 überschneiden sich ab einem bestimmten Abstand von der Trägereinrichtung 16 teilweise, sodass im Bereich des Untergrunds 7 von zwei benachbarten Sprühdüsen 18 jeweils in Überlappungsbereichen 43 Medium 1 von zwei an der Trägereinrichtung 16 benachbart angeordneten Sprühdüsen 18 auf den Untergrund 7 ausgebracht wird.
-
Anhand der 3 ist weiterhin erkennbar, dass der Untergrund 7 ungleichförmig ist bzw. in einer entlang der Trägereinrichtung 16 verlaufenden Richtung ein unebenes Höhenprofil 44 aufweist. Dieses Höhenprofil 44 ist mit den Abstandssensoren 20 erfassbar und wird mittels des Algorithmus 26 in eine individuelle Höheneinstellung der Sprühdüsen 18 an der Trägereinrichtung 16 umgesetzt, wie dies anhand der 3 anhand der unterschiedlichen Höhenabstände h erkennbar ist. Dabei wird nach einer Mittelwertbildung der unterschiedlichen Höhenabstände h die Überlappung der Sprühprofile 42 überprüft und ein Variationskoeffizient CoV bestimmt. Der Variationskoeffizient CoV kann beispielsweise gemäß oder in Anlehnung an die ISO 5682-3 bestimmt werden und beschreibt die Größe der Abweichung vom Mittelwert. Dies ist in der 4 erkennbar. Iterativ werden nun die Höhenabstände h der einzelnen Sprühdüsen 18 solange variiert, bis der CoV-Wert sein Minimum annimmt. Dies sorgt für die homogenste Verteilung des Mediums 1 auf dem Untergrund 7.
-
Die individuelle Höhenanpassung der Sprühdüsen 18 an der Trägereinrichtung 16 hat zur Folge, dass entsprechend der 4 über die Breite B des Untergrunds 7 betrachtet eine zumindest nahezu konstante Menge M des Mediums 1 auf dem Untergrund 7 ausgebracht wird. Ein derartiges Verfahren wird vorzugsweise bei der Verwendung von Dünger als Medium 1 angewandt. Dabei ist auch ersichtlich, dass die Überlappungsbereiche 43 am Untergrund 7 nahezu lückenfrei aneinander anschließen. Dies bedeutet, dass der Untergrund 7 immer von Medium 1 von wenigstens einer Sprühdüse 18, und in den Überlappungsbereich 43 von zwei benachbart angeordneten Sprühdüsen 18, besprüht wird.
-
In der 5 ist ein weiteres Verfahren zur Höheneinstellung von Sprühdüsen 18a bis 18c an der Trägereinrichtung 16 dargestellt. Dabei wird jeweils ein konstanter Abstand x zwischen der Sprühdüse 18a bis 18c zum (unebenen) Untergrund 7 durch unterschiedliche Höheneinstellungen h der Sprühdüse 18a bis 18c zur Trägereinrichtung 16 eingestellt. Beispielhaft wird dabei der Abstand x jeweils lotrecht unter der Sprühdüse 18a bis 18c durch die nicht dargestellten Abstandssensoren 20 erfasst. Man erkennt zwischen den Sprühdüsen 18a und 18b einen ersten Überlappungsbereich 43a und zwischen den Sprühdüse 18b und 18c einen zweiten Überlappungsbereich 43b. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist aufgrund der Topographie des Untergrunds 7 der zweite Überlappungsbereich 43b etwas zu groß.
-
Das in der 6 dargestellte Verfahren ermöglicht es, bei einem unebenen Untergrund 7, Gebiete mit Mindermengen des Mediums 1 auf dem Untergrund 7 zu vermeiden, es wird jedoch ggf. ein Gebiet mit einer (geringfügigen) Mehrmenge an Medium 1 auf dem Untergrund 7 zugelassen. Zur Erläuterung der gewählten Höheneinstellung der Sprühdüsen 18a bis 18c sind für diese jeweils die Trajektorien 46 bis 48 der Randstrahlen der Sprühprofile 42 bei der gewählten Höheneinstellung dargestellt. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa dreiecksförmig, insbesondere aufgrund der Schwerkraft parabolisch ausgebildeten Trajektorien 46 bis 48 wurden dabei vorab mittels Simulationen ermittelt bzw. können mittels einer (nicht dargestellten) Kamera o.ä. Sensoreinrichtung erfasst und der Steuereinrichtung 25 als Eingangsgröße zugeführt werden. Die Trajektorien 46 bis 48 sind dabei jeweils symmetrisch zu einer Lotsenkrechten 49 an der jeweiligen Sprühdüse 18a bis 18c angeordnet.
-
Bei der Höheneinstellung der Sprühdüsen 18a bis 18c mit den Trajektorien 46 bis 48 ergibt sich zwischen den Sprühdüsen 18a und 18b am Untergrund 7 ein in der Größe optimaler Überlappungsbereich 50. Weiterhin wird zwischen den Sprühdüsen 18b und 18c am Untergrund 7 ein mit Blick auf die optimale Dosierung des Mediums 1 etwas zu großer Überlappungsbereich 51 erzeugt. Jedoch sind dadurch insgesamt gesehen Minderdosierungen des Mediums 1 auf dem Untergrund 7 ausgeschlossen. Um die Höheneinstellung der Sprühdüsen 18a bis 18c hierzu zu generieren, wird der Bereich der Mittelsenkrechten 53 und 54 zwischen den beiden Trajektorien 46 und 47 der Sprühdüsen 18a und 18b, sowie der Trajektorien 47 und 48 der beiden Sprühdüsen 18b und 18c betrachtet. Hierbei werden zunächst mittels des Algorithmus 26 in einem ersten Schritt die Höheneinstellungen der Sprühdüsen 18a bis 18c derart berechnet, dass die gestrichelt dargestellten Trajektorien 46a, 47a und 48a jeweils auf den Untergrund 7 im Bereich der Mittelsenkrechten 52 bis 54 auftreffen. Anschließend wird an der entsprechenden Sprühdüse 18a bis 18c diejenige von im Allgenmeinen zwei Höhenposition eingestellt, die zur jeweils höchsten Position über dem Untergrund 7 bzw. in Bezug zur Trägereinrichtung 16 führt.
-
Das in der 7 dargestellte Verfahren ermöglicht es im Gegensatz zu dem Verfahren gemäß der 6, bei einem unebenen Untergrund 7, Gebiete mit Übermengen des Mediums 1 auf dem Untergrund 7 zu vermeiden, es wird jedoch ggf. ein Gebiet mit einer (geringfügigen) Mindermenge an Medium 1 auf dem Untergrund 7 zugelassen. Das Verfahren verläuft grundsätzlich wie das Verfahren gemäß der 6, nur wird jetzt diejenige Höhenposition der Sprühdüse 18a bis 18c eingestellt, die zur niedrigeren Position über dem Untergrund 7 bzw. in Bezug zur Trägereinrichtung 16 führt. Dies hat zur Folge, dass zwischen den beiden Sprühdüsen 18b und 18c ein Überlappungsbereich 56 entsteht, der zu einer perfekten Dosierung des Mediums 1 führt, während zwischen den beiden Sprühdüsen 18a und 18b ein Gebiet 57 erzeugt wird, in dem keine Überlappung der Sprühprofile 42 bzw. der Trajektorien 46 und 47 erfolgt, sodass dort eine Mindermenge an Medium 1 auf dem Untergrund 7 vorliegt.
-
Die soweit beschriebenen Verfahren bzw. die Dosiervorrichtung 15 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise möglich, die Abstandssensoren 20 in einem größeren horizontalen Abstand in Fahrtrichtung FR betrachtet vor den Sprühdüsen 18 bzw. an der Trägereinrichtung 16 anzuordnen. Dies kann beispielsweise durch eine separate Trägereinrichtung an der Front des Zugfahrzeugs 10 erfolgen. Dadurch ist es möglich, eine 3D-Geländeanaylse zu erstellen, die eine rechtzeitige bzw. vorauseilende Einstellung entweder der Trägereinrichtung 16 mittels des Höhenverstellmechanismus 40 und/oder der Sprühdüsen 18 ermöglicht. Auch kann die 3D-Geländeanalyse beispielsweise auch mittels eines separaten Fahrzeugs, mittels einer Drohne, aufgrund vorhergehender Überfahrten usw. generiert werden. Auch soll die Erfindung nicht auf in etwa dreiecksförmige Sprühprofile 42 beschränkt sein. Vielmehr können diese (im Schnitt) beliebige Formen aufweisen. Wesentlich ist lediglich, dass die Geometrie der Sprühprofile 42 bekannt ist. Auch wird erläutert, dass die Erfindung anhand einer Einfachüberlappung der Randtropfen Sprühprofile 42 erläutert wurde. Die genannten Sachverhalte gelten selbstverständlich auch auf sogenannte Mehrfachüberlappungen, bei denen sich die Randtropfen von mehr als zwei Sprühprofilen 42 bzw. von mehr als zwei Sprühdüsen 18, 18a bis 18c überlappen. Weiterhin soll unter Überlappung grundsätzlich sowohl der Fall verstanden werden, bei dem die Randtropfen der Sprühprofile 42 unmittelbar aneinander anschließen, als auch der Fall, bei dem in einem Gebiet Medium 1 von zwei Sprühdüsen 18, 18a bis 18c dosiert wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011122901 A1 [0002]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-