草坪農藥噴灑車

羅子涵

研究背景

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

經調查，目前市場上常見的農藥噴灑車多為汽車驅動，且多為側方噴灑，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

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

根據這一構想，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漏出，當向小瓶內加壓時水能否從細孔內噴出。經過實驗證實，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

進行上述實驗時發現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藥減少周圍污染，又能防止小草對小孔的堵塞。

我根據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

我以水代替農藥對產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，大大減輕了背負農藥箱的負擔。當小桶內水量不足時，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，效果很理想，見圖3。

結論

多次實驗結果表明，該草坪農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藥的目的，又能實現減輕工人負重，以及減少對周圍環境和人群污染和危害等效果。

改進方向與設想

進一步優化工藝，將底部加裝活塞裝置，進一步確保農藥不泄漏。

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新大賽創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，用遙控操作實現對草坪的農藥噴灑。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。