草坪農(nóng)藥噴灑車

羅子涵

研究背景

夏天總能看見工人們背著重重的農(nóng)藥噴灑箱給草坪綠地噴灑農(nóng)藥。有時刮風，農(nóng)藥就會隨風四處飄散，對周圍的行人及噴灑農(nóng)藥的工人造成身體健康危害，嚴重者可能還會造成農(nóng)藥中毒。如果能有一種推著的農(nóng)藥噴灑車，從車輛底部給草坪噴灑農(nóng)藥，既省力，又能因為降低了灑藥高度，可減少農(nóng)藥四處飄散給周圍帶來的危害。當車里農(nóng)藥不足時還可以自動抽吸裝滿農(nóng)藥，再次減少充裝農(nóng)藥給工人帶來的傷害。

經(jīng)調(diào)查，目前市場上常見的農(nóng)藥噴灑車多為汽車驅(qū)動，且多為側(cè)方噴灑，汽車在草坪上行駛會造成草坪損傷，同時噴藥時會對周圍人、畜、車等造成危害；市場上也有一些手推小型農(nóng)藥噴灑車，但均為管道高處噴灑。上述這些車輛雖可以減輕操作者負重的問題，但對于農(nóng)藥四處飄散造成的危害并無改善。

設計思路與方法

基本思路與初始設計

將農(nóng)藥桶底部打無數(shù)個細小孔洞，裝在小車上，在農(nóng)藥桶底部噴灑農(nóng)藥。由于孔洞較小，受表面張力的作用，不受壓的情況下，農(nóng)藥不會流出。桶的頂部有一軟管連接加壓氣囊，當按壓氣囊時，由于桶內(nèi)的壓力升高，農(nóng)藥從底部細孔均勻噴灑出，因為噴灑高度降低，縮小了農(nóng)藥飄散范圍，達到了減少污染的目的。

根據(jù)這一構(gòu)想，先用密封的小瓶做初步實驗。觀察水不受壓時，是否會從底部布滿細孔的小瓶內(nèi)漏出，當向小瓶內(nèi)加壓時水能否從細孔內(nèi)噴出。經(jīng)過實驗證實，由于表面張力的作用，水不會從小瓶底部流出，當小瓶內(nèi)壓力增加時，水會隨壓力的增大而噴出。

實驗過程中因為有的藥瓶不夠密封，有的底部小孔過大，有時會有漏水現(xiàn)象。吸取上面的教訓，反復利用多個小瓶進行實驗，保證小瓶的密封性，并分別選用了不同直徑的針頭刺出來的小孔進行對比。實驗結(jié)果顯示0.6mm和0.7mm的針刺出的小孔，當加壓時較容易噴灑出水，但靜止狀態(tài)下，小孔也會有水珠溢出，當移動小車時會有水滴落，這顯然不安全也不利于環(huán)保；0.45mm直徑的針頭刺出的小孔不會有水珠溢出，但按壓一次球囊出水不太順暢，一般按壓2次水才會均勻地噴灑出來。實驗證明采用0.45 mm孔徑的小孔，加壓到50～60mmHg時水可以順利噴灑出來。為了避免漏水現(xiàn)象，我選用密閉效果較好的小瓶，小孔直徑為0.45mm，按壓球囊2～3次、壓力達到50～75mmHg時進行實驗。

設計改進

進行上述實驗時發(fā)現(xiàn)每次給小瓶充裝水很麻煩，有時還會灑出，我就想如果能在上述方案的基礎上，利用負壓原理使水自動抽吸進入小瓶就更方便了。根據(jù)上述想法，重新修改了設計。新的噴灑車模型包括：負壓抽吸器、加壓氣囊、三通、軟管、關閉器和小車。

為了減少小車對草坪的損傷，盡量選取對草坪損傷小的橡膠輪胎，并測量了小草的高度約為20～40cm時，小車的高度設定為45～50cm為宜，這樣既能保證為小草噴灑農(nóng)藥減少周圍污染，又能防止小草對小孔的堵塞。

我根據(jù)新的設計圖制作了一個簡易模型，由于無法找到防腐蝕材料，僅以塑料材料代之，由于條件有限，做工相對粗糙，僅以原理及大體思路展示為主，見圖2。

演示過程

我以水代替農(nóng)藥對產(chǎn)品模型進行了多次實驗。當氣囊加壓后水可以從小桶底部均勻噴灑至地上，不會噴濺到周圍物品及人的身上，小車推動很靈活，大大減輕了背負農(nóng)藥箱的負擔。當小桶內(nèi)水量不足時，利用負壓抽吸器可以很快地將另一個杯子里的水抽吸到小桶內(nèi)，效果很理想，見圖3。

結(jié)論

多次實驗結(jié)果表明，該草坪農(nóng)藥噴灑車因降低了噴灑高度，同時采用了負壓原理，既能達到為草坪噴灑農(nóng)藥的目的，又能實現(xiàn)減輕工人負重，以及減少對周圍環(huán)境和人群污染和危害等效果。

改進方向與設想

進一步優(yōu)化工藝，將底部加裝活塞裝置，進一步確保農(nóng)藥不泄漏。

增設水位報警提示，當藥液儲量低于一定水平時會自動聲音或指示燈報警。

配備電子控制閥門，在噴灑農(nóng)藥時開放，不工作時關閉。

采用防腐蝕材料取代普通的塑料材料。

該項目獲得第32屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項目小學組技術與設計一等獎。

專家評語

該項目作品主要由小車、泵、伸縮噴頭、遙控設備等構(gòu)成，能避免對人體造成污染，又能免除工人負重操作，用遙控操作實現(xiàn)對草坪的農(nóng)藥噴灑。該作品的靈活性和適用性有待進一步改善，建議在這兩個方面加以改良。