CC BY
4
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 3 2022
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. АГРОИНЖЕНЕРИЯ
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-45 ANALYTICAL DETERMINATION OF THE CONDITIONS FOR COMBINING SEED NESTS AND HYDROGEL BY THE DEVELOPED SEED DRILL WHEN CULTIVATING SOYBEANS, PUMPKINS AND WATERMELONS ON IRRIGATION
V.A. Tseplyaev1, A.N. Tseplyaev2, S.I. Bogdanov1, A.M. Magomedov1
1 Volgograd State Agrarian University, Volgograd
2All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd
Received 16.03.2022 Submitted 08.07.2022
Abstract
Introduction. The solution to the problem of insufficient moisture supply to plants can be the introduction of hydrogel granules capable of accumulating and giving moisture to plants with its subsequent decrease in the soil to certain values, simultaneously with sowing. The specified property of the copolymer, which is a hydrogel, improves the dynamics of plant development, allows plants to "survive" the dry period, and during irrigation, reduce the number of irrigations and, accordingly, water consumption. However, for effective local application of granules, it is necessary to apply them in the immediate vicinity of the seeds with various sowing methods. The purpose of the work is to study of the conditions for combining seed nests and hydrogel. Materials and methods. For the simultaneous application of hydrogel granules and sowing seeds of soybeans, pumpkins and watermelons in irrigation, a seeder section was developed. The conditions for combining seed nests and hydrogel were analytically determined when cultivating soybeans, pumpkins, and watermelons on irrigation. Results and conclusions. Based on the results, a program was obtained for determining the limit values, presented in the study in the form of a flowchart and graph.
Key words: seed drill section, hydrogel granules, irrigation sowing, determination of seed and hydrogel nests, pumpkin sowing, soybean sowing, watermelon sowing.
Citation. Tseplyaev V.A., Tseplyaev A.N., Bogdanov S.I., Magomedov A.M. Analytical determination of the conditions for combining seed nests and hydrogel by the developed seed drill when cultivating soybeans, pumpkins and watermelons on irrigation. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 3(67). 395-404 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-45.
Author's contribution. All the authors of this study were directly involved in its planning, execution or analysis of this study. All the authors of this article have read and approved the submitted final version.
Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interest.
УДК 631.33.024.2
АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЯ СОВМЕЩЕНИЯ ГНЕЗД СЕМЯН И ГИДРОГЕЛЯ РАЗРАБОТАННОЙ СЕЯЛКОЙ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СОИ, ТЫКВ И АРБУЗОВ НА ОРОШЕНИИ
B. А. Цепляев1, кандидат технических наук, доцент
А. Н. Цепляев2, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
C. И. Богданов1, кандидат технических наук, доцент
А. М. Магомедов1, аспирант
1Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград 2Всероссийский НИИ орошаемого земледелия, г. Волгоград
Дата поступления в редакцию 16.03.2022 Дата принятия к печати 08.07.2022
Актуальность. Решением проблемы недостаточной влагообеспеченности растений может стать внесение гранул гидрогеля, способных накапливать и отдавать влагу растениям при последующем ее снижении в почве до определенных значений, одновременно с посевом. Ука-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
занное свойство сополимера, которым является гидрогель, улучшает динамику развития растений, позволяет растениям «пережить» засушливый период, а при орошении снизить количество поливов и соответственно расход воды. Однако для эффективного местного применения гранул необходимо вносить их в непосредственной близости от семян при различных способах посева. Цель работы - изучение условий совмещения гнезд семян и гидрогеля. Материалы и методы. Для одновременного внесения гранул гидрогеля и посева семян сои, тыкв и арбуза на орошении была разработана секция сеялки. Аналитически определялись условия совмещения гнезд семян и гидрогеля при возделывании сои, тыквы, арбуза на орошении. Результаты и выводы. По результатам была получена программа для определения предельных значений, представленная в исследовании в виде блок-схемы и графика.
Ключевые слова: секции сеялки, гранулы гидрогеля, посев на орошении, определение гнезд семян и гидрогеля, посев тыквы, посев сои, посев арбузов.
Цитирование. Цепляев В. А., Цепляев А. Н., Богданов С. И., Магомедов А. М. Аналитическое определение условия совмещения гнезд семян и гидрогеля при возделывании сои, тыкв и арбузов на орошении. Известия НВ АУК. 2022. 3(67). 395-404. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-45.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в его планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. При возделывании сельскохозяйственных культур на орошении одним из основных показателей, наряду с урожайностью, качеством продукции и т.д., является расход воды [2, 4]. Его снижение позволит существенно уменьшить себестоимость продукции, снизить показатели засоления почв и улучшить ее структуру. В связи с развитием мясного и молочного животноводства в Волгоградской области одними из приоритетных кормовых культур является соя и бахчевые (тыква, продовольственный и кормовой арбузы и т.д.). Соя - один из основных источников белка, бахчевые культуры оказывают активное влияние на продуктивность молочных коров [3, 11]. При возделывании сои и арбузов на орошении расход воды составляет от 2,5 до 3,5 тыс. м на 1 га [5]. Снижение расхода воды можно добиться за счет применения адсорбирующих веществ, в частности гидрогеля [6].
Во многих исследованиях отмечена положительная роль гидрогеля для всходов растений [1]. Гранулы гидрогеля представляют собой твердые дозированные субстраты, спрессованные в виде крупинок шарообразной, неправильно кубической или цилиндрической формы. Главной особенностью гидрогеля является быстрая способность впитывать влагу и растворенные в ней полезные для растений вещества. В засушливом климате насыщенные гранулы, внесенные в почву, будут играть важную роль в росте и развитии всходов растений. Развивающаяся корневая система в почве «находит» внесенный гидрогель и обеспечивает растения влагой и питательными веществами. Кроме того, гидрогель благотворно влияет на структурное состояние почвы. Однако использование гранул будет рациональным, если гидрогель вносить в почву на расстоянии, доступном для корневой системы растений, и в необходимом количестве [8, 12, 13].
Предварительными опытами установлено, что гидрогель наиболее рационально используется развивающимися корнями растений при прорастании семени, если его гнездо находится на расстоянии 2-3 см от гнезда семени. В этом случае проросший корень семени при недостаче влаги адсорбирует её из насыщенного гидрогеля.
В типовой конструкции сошника секции сеялки предусматривалось разведение пят для внесения семян и гидрогеля вдоль лезвия сошника. Отсюда следует, что семя при подаче высевающим аппаратом укладывается в бороздку раньше и на некотором
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
расстоянии (20-30 мм) от гидрогеля. Такое расположение семени и гидрогеля исключает использование влаги, накопленной в гранулах гидрогеля, и не создает благоприятной среды для развития растений. Поэтому в конструкции высевающего аппарата для гидрогеля необходимо предусмотреть дополнительные устройства, способные подавать гидрогель рядом с семенем [7].
Существует необходимость внесения гранул на некотором расстоянии от семени, так как насыщенные удобрениями гранулы, внесенные слишком близко к семени, могут нанести ожоги корневой системе всходов. Поэтому необходимо применение двух пят, установленных на сошнике и образующих две параллельные бороздки с разделительной стенкой между ними.
Материалы и методы. Для механизированного внесения гранул гидрогеля в почву одновременно с посевом разработана секция сеялки для посева семян сои, овощных и бахчевых культур на орошении, схема устройства которой изображена на рисунке 1 [9, 10].
Перед выполнением технологического процесса посева с одновременным внесением насыщенных гранул осуществляется регулировка глубины посева семян в зависимости от агротехнологических требований. Дополнительно регулируется глубина внесения насыщенных гранул ослаблением фиксирующих болтов 6, 7. После установки пяты для гидрогеля 8 на необходимую глубину внесения она закрепляется фиксирующими болтами 6, 7.
Пружина 21 обеспечивает копирование рельефа поля секцией сеялки. Бункер для семян 1 и бункер для гидрогеля 12 заполняют семенами и гидрогелем соответственно. Во время выполнения технологического процесса гранулы из бункера для гидрогеля 12 попадают в ячейку катушки 4, подающую гранулы на заслонку 5. В момент выпадения семени из семявысевающего аппарата 15 магнит 14, необходимый для создания магнитного поля, установленный на диске 16, воздействует на геркон 13. В момент сближения магнита 14 и геркона 13, контакты геркона 13, попадая в магнитное поле, замыкаются. Благодаря замыканию контактов, электрический ток от источника питания проходит через геркон 13 на активатор 10, воздействующий на заслонку 5 через тягу 11. Одновременно электрический ток через геркон 13 проходит на насос 3, установленный в баке для жидких удобрений 2. Под действием давления струи жидких удобрений гранулы гидрогеля насыщаются и падают в бороздку, образованную пятой для гидрогеля 8. В соседнюю бороздку, образованную пятой для семян 9, падают семена. Загортачи 19 засыпают бороздки, а каток 17 уплотняет почву.
Необходимо определить скорость перемещения гидрогеля от высевающего аппарата до дна бороздки, образованной пятой сошника. В конструкции высевающего аппарата для гидрогеля предусмотрена специальная подвижная заслонка в виде плоской металлической пластины, которой управляет активатор, перемещающий заслонку и открывающий подачу гидрогеля. Далее гранулы сбрасываются с заслонки и падают в бороздку.
Поскольку посевной агрегат продолжает поступательное движение, то гидрогель высыпается в бороздку на некотором отрезке пути (5-10 см), длина которого зависит от скорости движения агрегата. Однако в этом случае некоторые гранулы гидрогеля не используются корнями растений, что приводит к перерасходу дорогостоящего вещества и нерациональному его использованию, поэтому в конструкцию высевающего аппарата был добавлен дополнительный скребок, поворачивающийся по дуге некоторой окружности. При этом скребок сдвигает порцию гидрогеля с заслонки, которая в этот момент перемещается в противоположную от скребка сторону. В результате скорость сбрасывания гидрогеля с заслонки существенно увеличивается, и порция гидрогеля компактно, в виде сформированного конгломерата, укладывается рядом.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Б
Рисунок 1- А - вид секции справа, Б - вид секции слева; Устройство секции сеялки для одновременного посева и внесения гидрогеля: 1 - бункер для семян; 2 - бак для жидких удобрений; 3 - насос; 4 - катушка; 5 - заслонка; 6,7 - фиксирующие болты; 8 - пята для
гидрогеля; 9 - пята для семян; 10 - активатор; 11 - тяга; 12 - бункер для гидрогеля; 13 - герконовый датчик; 14 - магнит; 15 - семявысевающий аппарат; 16 - диск; 17 - каток; 18 - шлейф; 19 - загортачи; 20 - сошник; 21 - пружина
Figure 1- a - view of the section on the left, b - view of the section on the right; Device of the seeder section for simultaneous sowing and hydrogel application: 1 - seed hopper; 2 - tank for liquid fertilizers; 3 - pump; 4 - coil; 5 - flap; 6,7 - fixing bolts; 8 - heel for hydrogel; 9 - heel for seeds; 10 - activator; 11 - thrust; 12 - hopper for hydrogel; 13 - reed sensor; 14 - magnet; 15 - seed-raising apparatus; 16 - disc; 17 - skating rink; 18 - train; 19 - zagortachi; 20 - coulter; 21 -spring
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Результаты и обсуждение. Схему отрыва частицы гидрогеля и силы, приложенные к ней, рассмотрим на рисунке 2:
Рисунок 2 - Схема отрыва частицы гидрогеля от заслонки и силы, действующие на неё: 1 - скребок; 2 - заслонка; V - поступательная скорость заслонки; т - частица гидрогеля массой т^; тХ - инерционная сила частицы от действия скребка, Н; N - нормальная сила от плоскости заслонки, Н; Р' - сила реакции от скребка при движении заслонки, Н; F - сила трения
Figure 2 - Diagram of the separation of the hydrogel particle from the flap and the forces acting on it: 1 - scraper; 2 - flap; v - translational velocity of the flap; m - hydrogel particle mass mi; mX - inertial force of the particle from the action of the scraper, N; N - normal force from the plane of the flap, N; P ' - reaction force from the scraper when the flap moves, N; F - friction force
on the surface of the flap, N; mg - gravity, N
Скребок будет поворачиваться с некоторой угловой скоростью ю на некотором расстоянии от центра поворота.
Примем некоторые условия:
1) трение частицы о поверхность скребка несущественно и не учитывается в аналитическом выражении;
2) сила реакции скребка от перемещения заслонки равна силе деформированной пружины для закрытия заслонки;
3) частицы гидрогеля имеет шаровидную форму, обеспечивающую её вращение при сбрасывании.
Спроектируем все силы на оси Ох и Oy, представленные на рисунке 2, и получим два уравнения:
/
о поверхность заслонки, Н; mg - сила-тяжести, Н
X х=0; Р' + 2mxw — mx — F = 0; X у = 0; mg + vu>2d — N = 0. Из уравнения (2) выразим N и подставим его в уравнение (1):
N = mg + mu>2d; Р' + 2mxw — mx — f4(mg + mu>2d) = 0.
(1) (2)
(3)
(4)
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Усилие Р' определится исходя из того, что на заслонке находится порция частиц гидрогеля. Их вес будет равен:
Сч = тдпч, (5)
где т - масса одной частицы, кг; пч - число частиц, шт; g - ускорение свободного падения, м/с2.
р' _ тх _ ^ + сМ0> (6)
где Е, - сила трения заслонки, Н; сДс - упругая сила пружины, Н.
Заслонка скользит в направляющих, соответственно при этом возникает сила трения скольжения. Если пренебречь массой заслонки, то сила трения определится:
^з = mnчgfз, (7)
где /3 - коэффициент трения заслонки; пч - количество частиц, соприкасающихся с поверхностью заслонки, шт.
Отсюда уравнение будет представлено в виде:
тпчд/3 + 2тх^ — тх — /ч(тд + ты2й) = 0. (8)
Полученное уравнение сократим на т:
сД
—- + wчgf3 + 2хы — х — /ч(д — w2d) = 0. (9)
Обозначим:
тч^пч = М1; (10)
при этом:
М1=7, (11)
у
где - вес гидрогеля, Н.
Кроме этого, жесткость пружины С отнесем к весу гидрогеля, расположенного на заслонке, т.е.:
к*_Ь (12)
Тогда:
дКдДс + пчд/3 + 2хы — х"— /чС^ — = 0. (13)
Перепишем полученное выражение:
х"— + /ч(д — w2d) — дКдДс — пчд/3 _ 0; (14)
х"— 2хы — /ч^2^ + д С/ч — КдДс — пч/3) = 0. (15)
Полученное в результате выражение представляет собой не что иное, как уравнение в дифференциальной форме. Подобные уравнения решаются с получением общего интеграла. Проводим решение дифференциального уравнения, в результате которого получаем выражение х:
[/чЫ2^-^(/ч-^дДс-Пч/3)] | [ГчЫ2й-д(Гч-КдДс-ПчГ3)] ( )
Х~ Х° 1 2ы . (16)
Начало движения частицы гидрогеля происходит при относительной скорости Возьмём первую производную значения х:
ч
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
X _ ^ _ _ I I
2ы
2ы
(17)
Отсчёт времени начала движения частицы гидрогеля заслонки происходит при t=0, а значит _ 1 . Отсюда:
и _ [/чЫ2а-д(/ч-КдАс-пч/з)] ы
(18)
Вектор относительной скорости перемещения частицы гидрогеля заслонки направлен в момент отрыва горизонтально, а вектор скорости падения частицы - вертикально вниз. Следовательно, абсолютная скорость определяется следующим образом:
^а _ V"2 +
где х>п _ ^2дН; Н - высота падения частицы, м; Тогда:
(19)
рп
'[/чш2й-д(/ч-КдАс-пч/.з)]
) +2^Я
(20)
Ранее определялось расстояние между пятами сошника. Исходя из этого время прохождения частицы гидрогеля расстояния от заслонки до дна борозды будет равно:
_ (21)
В конструкции высевающего аппарата высев семян обеспечивается за счёт вращения диска с ячейками, а подача сигнала на открытие заслонки для сброса гидрогеля осуществляется от геркона, установленного на диске и смещенного от отверстия для семян на некоторый угол (р. Исходя из ранее проведённых исследований угол (р будет определён:
Куа^д
^ _ ш • £ _ — _---К
(22)
Вращение диска обеспечивают опорно-приводные колеса сеялки. Следовательно, при изменении скорости движения сеялки будет пропорционально меняться угловая скорость диска ш и время ^ поскольку претерпевает изменение скорость уа:
Ку агш
(р _
(23)
В полученном выражении расстояние между пятами сошника остаётся постоянным, высота Н, с которой сбрасывается гидрогель, также не меняется. Основное влияние на скорость уа оказывает угловая скорость ш вращения диска, значение которой представлено в числителе полученной формуле.
Была разработана программа для определения предельных значений факторов (ю, ^ а1) в зависимости от значения угла Реализация программы представлена рисунке 3. Структурная блок-схема разработанной программы изображена на рисунке 4.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 3 - Реализация программы для нахождения зависимости изменения угла ai от угловой скорости вращения диска ю и высоты падения гранул h
Figure 3 - Implementation of the program for finding the dependence of the angle a1 change on the angular velocity of rotation of the disk ю and granule drop heights
Рисунок 4 - Структурная схема программы для определения предельных значений
определенных факторов (ю, h, a1)
Figure 4 - Block diagram of a program for determining the limit values of certain factors (ю, h, a1)
402
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Выводы. Важность теоретически полученного выражения угла ф состоит в том, что его изменение способно указать на предельные значения факторов (ю, h, al). Для этого используется разработанная программа, реализация которой представлена в виде поверхности, изображенной на рисунке 3, указывает на то, что наибольшая зависимость изменения угла наблюдается при увеличении угловой скорости вращения диска. При этом предельное значение угловой скорости не должно превышать 10,35 с-1. Дальнейшее увеличение может привести к несовпадению гнезд семян и гидрогеля, что существенно ухудшит показатели агротехнических требований и приведет к росту себестоимости продукции.
Библиографический список
1. Агафонов О. М., Ревенко В. Ю. Возможности полимерного гидрогеля в качестве аккумулятора почвенной влаги в зоне нестабильного увлажнения Краснодарского края // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2017. № 10. С. 35-38.
2. Бородычев В. В., Дедова Э. Б., Дедов А. А. Параметры водного режима капельного орошения при возделывании арбуза в аридных условиях // Известия Нижневолжского агроуниверси-тетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2017. № 1 (45). С. 218-225.
3. Влияние орошения, удобрения и фактора сорта на урожайность сои в условиях Нижнего Поволжья / В. В. Толоконников, С. С. Мухаметханова, Г. П. Канцер, Л. В. Вронская // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 3 (63). С. 95-104.
4. Данилова Т. Н. Регулирование водного режима дерново-подзолистых почв и влаго-обеспеченности растений с использованием водопоглощающих полимеров // Агрофизика. 2016. № 1. С. 8-16.
5. Лапшова А. Г. Орошение сои в условиях сухостепной зоны Поволжья // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2016. № 4 (64). С. 125-129.
6. Ревенко В. Ю., Агафонов О. М. Применение гидрогелей в растениеводстве // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2018. С. 11-24.
7. Теоретическое обоснование экономического эффекта применения разработанной конструкции сеялки при посеве зерновых с питательным влагосорбирующим мелиорантом / В. В. Тимошенко, М. В. Ульянов, А. Н. Матасов, А. В. Харлашин // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 2 (31).
8. Цепляев А. Н., Тимошенко В. В. Сохранение плодородия почвы при использовании различных способов механизированного внесения тукообогащенного гидрогеля // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2016. № 1. С. 195-201.
9. Цепляев А. Н., Цепляев В. А., Магомедов А. М. Разработка и исследование секции сеялки для посева семян овощных и бахчевых культур одновременно с гидрогелем // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 1 (61). С. 380-389.
10. Цепляев В. А., Магомедов А. М. Теоретическое обоснование конструктивных параметров разработанного сошника для посева семян пропашных культур одновременно с гидрогелем // Инновационные технологии в агропромышленном комплексе в современных экономических условиях: материалы Международной научно-практической конференции. Волгоградский государственный аграрный университет. Волгоград, 2021. С. 220-226.
11. Эффективность выращивания сои с применением удобрений и биопрепарата на черноземе обыкновенном в условиях орошения / О. Г. Шабалдас, К. И. Пимонов, А. П. Солодовников, С. С. Вайцеховская // Аграрный научный журнал. 2020. № 8. С. 48-53.
12. Kabir M. H., Ahmed K., Furukawa H. A low cost sensor based agriculture monitoring system using polymeric hydrogel // Journal of the Electrochemical Society. 2017. № 164 (5). P. 3107-3112.
13. ОтоЫоуа А. А., Woskoboinikova T. G., Manov R. O. Properties of Lightbrown Soil using Hidrogel Biogeosystem // Technigue. 2015. V. 3. P. 82-88.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Информация об авторах Цепляев Виталий Алексеевич, ректор, доцент, кандидат технических наук ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, г. Волгоград, пр-т Университетский, 26), тел. +7 (8442) 41-17-84.
Цепляев Алексей Николаевич, профессор, доктор сельскохозяйственный наук ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, г. Волгоград, ул. им. Тимирязева, 9) тел. +7 (8442) 60-23-27.
Богданов Сергей Иванович, заведующий кафедрой «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий в АПК», доцент, кандидат технических наук ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, г. Волгоград, пр-т Университетский, 26), тел. +7 (8442) 41-11-27, s.bogdanov@volgau.com.
Магомедов Абдулвагаб Магомедович, аспирант кафедры «Технические системы в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, г. Волгоград, пр-т Университетский, 26), тел. +7 (8442) 41-15-10, vagabmagomedov@mail.ru.
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-46 ELECTROMAGNETIC METHODS AS POSSIBLE INSTRUMENTS FOR DETERMINING THE QUALITY OF MOTOR GASOLINES
S.N. Borychev, D.E. Kashirin, A.A. Simdyankin, N.V. Limarenko
Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev Received 17.02.2022 Submitted 05.09.2022
The studies were carried out as part of the state budget research
Summary
The quality of automobile gasoline is largely determined by its octane number, which I would like to know as soon as possible after refueling the vehicle. Electrophysical methods based on a high-voltage discharge and the electrical resonance method are proposed. The relationship between the physical parameters of motor gasoline and its octane number has been established.
Abstract
Introduction. It is necessary to qualitatively control the characteristics of petroleum products. Already today, the quality of petroleum products is monitored mainly by equipment that provides thorough and comprehensive monitoring of indicators. New technology, operating using a variety of energy carriers, must operate in such a way that the amount of fuel consumed is as optimal as possible. Modern industry does not yet know of a device that would be characterized by compact dimensions and could quickly and accurately give information about the octane number available in gasoline. Object. The object of research is electro-physical methods that allow you to quickly determine the octane number of gasoline. Materials and methods. As part of this study, samples of automotive gasoline fuel produced using petroleum fractions produced at the facilities of the Samotlor field were used. In the process of carrying out the work, installations of the UMT-85 model were used, which were mounted at the facilities of the laboratory to determine the quality characteristics of products. Results and conclusions. Experimental studies confirm the correlation between the physical parameters of motor gasoline and the octane number. It has been established that in the case of using the electromagnetic method, such a parameter is the electromagnetic index M, and in the case of using the high-voltage method, this parameter is the intensity E of electrical breakdown in gasoline. The parameters of the oscillatory circuit, namely the inductor and the capacitor, are obtained: - the area of the capacitor plate is 0.01 m2; distance between capacitor plates - 0.008 m; the inductor consists of 410 turns of enamelled wire with a diameter of 0.5 mm. The increase in the octane number is accompanied by a decrease in the resonant frequency and an increase in the value of the electromagnetic index M increases. So, if you bring the octane number of the gasoline fraction from 80 to 95, then the resonance frequency decreases by 6%. The M index, in turn, rises by 15%, reaching a value of 3.42.
Keywords: Octane number of gasoline, inductor, electrical resonance, high voltage electrode.
