CC BY
8
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
12. Трофимов И. А., Трофимова Л. С., Яковлева Е. П. Сохранение и оптимизация агро-ландшафтов Центрального Черноземья // Известия Российской академии наук. Серия: Географическая. 2017. № 1. С. 103-109.
13. Boettinger S., Fliege L. Working performance of cleaning units of combine harvesters on sloped fields // VDI-MEG Tagung Landtechnik 2010 Braunschweig 27./28.10.2010. VDI Berichte Nr. 2111. Duesseldorf: VDI-Verlag. 2010. Р. 63-68.
Информация об авторах Федорова Ольга Алексеевна, профессор кафедры «Технические системы в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26.), доктор технических наук, доцент, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2615-1101. E-mail: foa_77@mail.ru;
Ряднов Алексей Иванович, профессор кафедры «Эксплуатация и технический сервис машин в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26.), заслуженный работник высшей школы РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2364-4944. E-mail: alex.rjadnov@mail.ru.
Мурог Игорь Александрович, д.т.н., профессор, и.о. ректора РГУ имени С.А. Есенина, г. Рязань (Россия), член Академии военных наук, член (академик) международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ), академик РИА и МИА, Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации
Курахтенков Андрей Константинович, аспирант кафедры «Эксплуатация и технический сервис машин в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26.), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2796-9316. E-mail: kurahtenkov2011@yandex.ru.
DOI: 10.32786/2071-9485-2023-01-52 ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES OF POTATO PLANTING IN IRRIGATED AGRICULTURE USING A MODERNIZED POTATO PLANTER
1 2 A.N. Tseplyaev R.A. Nepokrytiy
2All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd 1 Volgograd State Agrarian University, Volgograd
Received 27.01.2023 Submitted 18.03.2023
Abstract
Introduction.Potatoes are one of the most popular products in the human diet. Its cultivation is associated with high costs, reaching 8.5...11.3 thousand rubles per 1 ton, however, in view of the importance of this product in human life and its need for use in the national economy, agricultural producers are forced to go to these costs. Therefore, the issue of reducing the costs of potato cultivation by reducing the necessary expensive resources, such as fertilizer, water, planting material, remains very relevant. Such a reduction is possible only with their more effective use. Many authors conducting research in this direction point to a possible increase in efficiency from the use of fertilizers and water. Such an increase is possible with a significant reduction in resources (up to 20%) from saving fertilizer and water, a significant part of which (from 18 to 28%) goes to lower horizons, causing, moreover, salinization of the soil. As for the irrigation water consumption during irrigation, it should be noted that when sprinkling, a considerable part of the water evaporates. Depending on the agro-climatic conditions, in hot years with dry winds, water losses reach (15... 18%). Therefore, it is necessary to develop technologies that reduce the consumption of resources (fertilizers, water), as well as reducing anthropogenic impact on the soil. Such technologies include the cultivation of potatoes under irrigation with the use of a moisture sorbent (hydrogel). The stitched copolymer -hydrogel allows you to accumulate excess moisture from the soil during irrigation, and then, as it is consumed by plants and reduced to certain limits, give it to plants. This property of the hydrogel helps to reduce water consumption, more rational use of it, accumulation of fertilizers in the root layer, as well as reducing the negative load on the soil itself. Object. The object of the study is the technological process of
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
potato planting when planting potato tubers and the nesting supply of hydrogel below the bottom of the furrow. Materials and methods. Theoretical studies to determine the design and kinematic parameters of a potato planter for synchronizing the tuber feed and the formation of a hydrogel nest. Results and conclusions. The dependences found analytically on the synchronization of the nest of the location of the hydrogel and the potato tuber were used to substantiate the design of the potato planter and its kinematic parameters during irrigation by sprinkling.
Key words: sprinkling irrigation, potato tuber, potato planter, rotor, blade, knife, hydrogel, furrow bottom.
Citation.Tseplyaev A.N.,Nepokrytiy R. A.Energy-saving technologies of potato planting in irrigated agriculture using modernized potato planterProc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2023.1(69). 472-482 (in Russian).DOI:10.32786/2071-9485-2023-01-52.
Author's contribution. All the authors of this study were directly involved in the planning, execution or analysis of this study. All the authors of this article approved the final version presented.
Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interest.
УДК 635.21:631
ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОСАДКИ КАРТОФЕЛЯ В ОРОШАЕМОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ КАРТОФЕЛЕСАЖАЛКИ
А. Н. Цепляев1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Р.А. Непокрытый , аспирант
'ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, г. Волгоград, Россия 2ФГБОУ ВО Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград, Россия
Дата поступления в редакцию 27.01.2022 Дата принятия к печати 18.03.2023
Актуальность. Картофель - один из наиболее востребованных продуктов в питании человека. Его выращивание связано с большими затратами, достигающими 8,5...11,3 тыс. руб. на 1 тону, однако ввиду важности этого продукта в жизнедеятельности человека и его необходимости применения в народном хозяйстве,сельхозтоваропроизводители вынуждены идти на указанные затраты. Поэтому весьма актуальным остается вопрос снижения издержек на возделывание картофеля за счет сокращения необходимых дорогостоящих ресурсов, таких как удобрение, вода, посадочной материал.Такое снижение достигается только при их более эффективном использовании. Многие авторы, проводящие исследование в этом направлении, указывают на раз-линые способы повышения КПД от применения удобрений и воды.Такое увеличение возможно при существенном сокращении ресурсов (до 20%) от экономии удобрений и воды, значительная часть которых (от 18 до 28%) переходит в более низкие горизонты, вызывая к тому же засоление почвы. Что же касается расхода поливной воды при орошении, то следует отметить, что при дождевании немалая часть воды испаряется.В зависимости от агроклиматических условий, в жаркие годы с суховеями, потери воды достигают 15.18 %. Поэтому необходимо разработать технологии, снижающие расход ресурсов (удобрений, воды), а также уменьшающие антропогенное воздействие на почву. К таким технологиям можно отнести возделывание картофеля на орошении с применением влагосорбента (гидрогеля). Прошитый сополимер - гидрогель - позволяет накапливать избыточную влагу из почвы при орошении, а затем, по мере ее расходования растениями и снижения до некоторых пределов, отдавать растениям. Это свойство гидрогеля способствует снижению расхода воды, более рациональному ее использованию, накоплению удобрений в корнеобитаемом слое,а также уменьшению отрицательной нагрузки на саму почву. Объект исследования. Объектом исследования является технологический процесс картофелесажалки при посадке клубней картофеля и гнездовой подачи гидрогеля ниже дна борозды. Материалы и методы. Теоретические исследования по определению конструкторских и кинематических параметров картофелесажалки по синхронизации пода-
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 1 2023
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
чи клубня и образование гнезда гидрогеля. Результаты и выводы. Найденные аналитическим путем зависимости по синхронизации гнезда расположения гидрогеля и клубня картофеля использованы при обосновании конструкции картофелесажалки и ее кинематических параметров при орошении дождеванием.
Ключевые слова: орошение картофеля дождеванием, клубни картофеля, картофелесажалки, технологии возделывания картофеля.
Цитирование. Цепляев А.Н.,Непокрытый Р. А.Энергоресурсосберегающие технологии посадки картофеля в орошаемом земледелии с использованием модернизированной картофелесажалки. Известия НВ АУК. 2023. 1(69). 472-482. DOI:10.32786/2071-9485-2023-01-52.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи одобрили представленный окончательный вариант.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Введение. Производство сельскохозяйственных культур на орошении предусматривает использование минеральных удобрений. Их количество напрямую связывают с урожайностью, устанавливая при этом практически прямую зависимость аргументов (удобрений, норм поливов) и полученную урожайность [3, 4]. Конечно, указанная функция имеет свои определенные пределы, но в их границах зависимость неоспо-рима[12, 13]. Однако следует отметить, что вносимые удобрения, как и вода, подаваемая на посевы, не могут полностью усваиваться растениями. При дождевании немалая часть ресурсов перемещается в нижние слои почвы, вызывая засоление, либо испаряется при жаркой сухой погоде. Эти потери колеблются от 27 до 38% [3, 15]. Полученные данные по потерям характерны при выращивании зерновых, овощных культур, картофеля [14]. Для существенного снижения потерь в орошении применяют различные полисорбенты (гидрогели). Результатами опытов было установлено, что локальное внесение гидрогеля при посадке модернизированной картофелесажалкой на 40...50% снижает расход дорогостоящего гидрогеля, при этом экономия воды и удобрений достигает 10% [4, 9]. В производстве подобные машины отсутствуют.
Для внесения гидрогеля в почву вместе с посадкой клубней картофеля разработана секция картофелесажалки, за основу которой была принята сажалка СН-4Б. Секция была модернизирована в соответствии с задачами и целью по использованию гидрогеля, ее схема представлена на рисунке 1.
При работе картофелесажалки СН-4БМ клубни картофеля ложечками вычерпывающего аппарата 2 подаются в корпус сошника 7 с ротором 15. Лопастью ротора клубень подается в бороздку, при этом боковая часть лопасти воздействует на двуплечие рычаги, которые через пьезоэлектрические датчики 14 замыкают электросистему срабатывания механизма подачи гидрогеля. Активный сбрасыватель 11 поворачивается и сухие гранулы сбрасываются в полость ножа 16. Гидрогель укладывается ниже дна борозды под клубни картофеля.
Основная задача работы картофелесажалки сводилась к совмещению лунок посадки картофеля и заделки гидрогеля. Внесение гидрогеля по всей длине рядка не целесообразно, т.к. это ведет к излишнему его расходу и снижению эффекта, а кроме того, способствует активному развитию сорняков в междурядьях. Исходя из этого необходимо провести теоретический анализ по определению условий наиболее точной укладки гидрогеля и размещения клубней картофеля над ним. Для этого рассмотрим подачу клубней картофеля в борозду при его перемещении лопастью ротора картофелесажалки, смонтированного в полом сошнике. Схема этого взаимодействия и силы, действующей на клубень, представлена на рисунке 2.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 1 - Схема модернизированной картофелесажалки СН-4Б (М): 1-бункер для клубней картофеля; 2-вычерпывающий аппарат; 3-туковысевающий аппарат; 4-тукопровод; 5-бороздообразующие диски; 6-копирующие колесо; 7-сошник; 8-бункер для гидрогеля; 9-дозирующее устройство; 10-накопительная камера; 11-активный сбрасыватель; 12-втягивающие устройство; 13-реле; 14-пьезоэлектрическии датчик; 15-ротор; 16 - нож
Figure 1 - Diagram of the upgraded potato planter CH-4B (M): 1 - hopper for potato tubers; 2 - scooping apparatus; 3 - tukovysevayushchy apparatus; 4 - tukoprovod;
5 - furrowing discs; 6 - copying wheel; 7 - coulter; 8 - hopper for hydrogel; 9 - dosing device; 10 - storage chamber; 11 - active dumper; 12 - retracting device; 13 - relay; 14 - piezoelectric sensor;
15 - rotor; 16 - knife
А У
Рисунок 2 - Схема сил, действующих на клубень при его сходе со дна сошника
Figure 2 - Diagram of the forces acting on the tuber when it descends from the bottom of the coulter
475
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
К клубню картофеля при его сходе с дна сошника приложены следующие силы: N - нормальная сила, от действия лопасти ротора, Н; - сила трения скольжения движения, Н. тх - тангенциальная составляющая силы инерции, Н; - центробежная сила инерции, Н; 2т^х -сила Кориолиса, Н; тд - сила тяжести клубней, Н. Кроме этого, на схеме представлены: R - радиус лопасти, вращающегося ротора, м; £-угол наклона дна сошника; фл - угол между плоскостью лопасти и осью, проведенной через центр поворота лопасти и центр клубня. Примем условие, что клубень имеет шарообразную форму, угол £ - между плоскостью дна и поверхностью дна борозды до 5° обеспечивает вход сошника в почву и исключает произвольное скатывание клуб-ня.Для определения положения клубня в борозде, при его сходе, спроектируем все силы в соответствии со схемой (рисунок 2), на оси ОХ и ОУ:
Г£х = 0; —тдк(фл + £) — 2тшх — та>х — m.a)2Rлsin(фл + £) + N = 0; (1) = 0; тх + £Г — тдсоз(фл + £) — тш2Исоз(фл + £)+= 0. (2)
Сила трения , где f' - коэффициент трения движения за счет воздей-
ствия обрезиненной лопасти ротора.
Для решения полученной системы уравнений из выражения (1) найдем величину N и ее значение подставим в уравнение (2) сучетом силы трения /т
mх-mgcos(^>л + £)-т^2Ялсо5(^>л + £)+/'[mgsm(^>л + £) + 2тшх+ти2Ял* + £)]=0. (3)
Полученное уравнение (3) сократим на общую, присутствующую во всех слагаемых, величину «т»:
х — дсоз(фл + £) — ^2Ялсо5(^>л + £) + /'[дзт(<рл + £) + 2о)х + ^2Ялэт(^>л + +£)] = 0. (4)
Перепишем уравнение (4) в следующем виде: х—дсоз(<рл + £) — ^2Ялсох(^л + £) + f'gsin(<pл + £) + 2/'о)х + +/'^2Ялэт(^>л + £) = 0. (5) Представим уравнение (5) в ином виде: х+2/'^х = дсоз(срл + £) + ш2RлCos(фл + Ю — /'доп^л + Ю — + Ю;
В результате получено уравнение в дифференциальной форме при сходе клубня с дна сошника.
В формулу (6) введен коэффициент п, он учитывает условия взаимодействия лопасти ротора с клубнем.
Угловая скорость клубня от поворота лопасти ротора может быть определена с
учетом трения качения с поправочным коэффициентом равным: г\л= — * f', где йл - ра-
гк
диус лопасти; гк - радиус клубня; f' - коэффициент трения.
Положение клубня на дне борозды может быть определено при нахождении общего интеграла полученного уравнения (6). Он будет представлен в виде:
N=mgsin(^л + £) + 2т^х+т^^лэт(^л + £);
х+2/^х=£+^л) С05(^л + £) — + £) * (д — ^л). (6)
х=хх +х2.
Уравнение (6) без свободного члена запишется:
х+2^'а>х =0
(7)
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
характеристическое уравнение (8) запишется:
= 0 (9)
^ = 0; %2 = -2цГи
Следовательно:
х1 = с1 + с2*е~2^'ш. (10)
Далее необходимо взять первую и вторую производные от величины х2 = А* Ь, а затем подставить их в уравнение (7):
2ц/'&)А = дсоз(<рл + £) + а)2Ясоз(<рл + £) — f'gsin(<pл + £) — + £) (11)
При решении указанного уравнения следует учитывать, что угловые скорости ю и шс приведены к вращению клубня картофеля при сбрасывании на дно борозды.
При получении конечного выражения указанные уточнения в соответствии с рассуждениями будут введены в него. Выразим из уравнения (11) значение А:
дсоБ(фл+£) + ЫНСОБ(Фл+£)/' дБт(фл+£) ыНБт(фл+Е) (12)
2гг/'ш 2г[/' 2цш 2ц ^ '
. дсоБ(фл+£)*1 ЫНСОБ(Фл+£)/'*1 дБт(фл+£)*1 шЯ5т(фл+£)*1
Х7 = А * Г = -;-+-;-----. (13)
^ 2 ц/'ш 2ц/' 2цы 2ц у '
соз(фл + £) /д ч зт(фл + £) * I д х2=~ ' "" '
\М / 21 ^
2г^/' / 2ц ш
Х2=2А*ЬС05(Фл + £) +^рС05(Фл + £) — Щ^з1п(Фл + £) — ^51п(Фл + +£). (14)
Полученные в ходе решения задачи величины х1 и х2из уравнений (10 и 14) подставим в уравнение 7:
х_С1 + С2 * + + £) + тцрС08(<Рл + £) — -^8т(<Рл + £) — 5т(<Рл + £). (15)
Производная полученного уравнения15 будет представлена в виде: х_ 2чГШе~2ЦГ'<с2 +-±7-соз(сРл + £)+Ф соз(срл + £) — ^т(срл + +£) — ^зт(срл + Ю. (16)
Перемещение клубня картофеля по дну сошника будет проходить при начальных условиях, соответствующих значению: ^0; х_х0, х_0, фл = 0; х0 = сг + с2.
Выражение (16) упростим и представим в соответствии с указанными условиями:
0_2П^С2+ Д еоа£+-т^- cos£—^sin£-^sin£.
1 ^ 2ц/'ш 2ц/' 2цш 2ц
Из этого выражения находим с2:
с2 = —-Е^-(± + я)+_£*(£+я); (17)
/ 4ц2(/')2 \ш2 ) 4ц2ы/' кы 7 4 '
Х_Х1+Х2=С1+С2*е~2ЦшГ'*+А1.
1 0 4ц2(/')2^ Чш2 / 4ц2ы/' кы у
477
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 1 (69) 2023
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
0 4п2(/'г Чш2 / 4г12Ш/ЧШ / [4г[2(/')2^ Чш2 / 4ц2ы/' \ы )
211/' Чш ) 211 Чш )' К '
Относительную скорость движения картофеля по дну сошника от действия лопасти ротора определим, взяв производную уравнения (18) по времени 1
х=и=с-^/^ и^^ (4 + — (£ + шк)\ с-^/'г + + (£ +
1М2(/')2ш2 Чш2 ) 4-ц2Ы/' \Ы )\ 211/' Чш
(19)
Физическая сущность полученного уравнения (19) заключается в том, что х - это относительная скорость картофеля в момент его схода с кромки дна сошника. Величина R=ftл, а =шлЬ. Кроме этого, следует учесть, что затылочный угол £ наклона сошника изменяется от 0 до 5 , поэтому его значением для практических расчетов можно пренебречь, приняв 0. Тогда формула (19) примет вид:
и [ 2цо>/' 211 ] 211/' 211 .
Тогда иа = V. В окончательном виде:
^ = [С05£(^Д,+ыК) - _2чы/, + [со5(<Рл+£)-5т(<Рл+£)(%;+Шн)]( 1 -
а [ 2г1ш/' 211 ] 211 V'
если £ = 0.
-Мг+ШИ _ (С05Юл—51пЮл)(—+ыИ) 1
и, = —-*с"2пы/ +(——--- 1). (20)
а 2цо>/' 211 /' 4 у
Знак минус указывает на то, что вектор скорости иа будет направлен в сторону, противоположную движению агрегата.
Полученное выражение (20) соответствует условию работы лопасти сошника картофелесажалки, сообщающей указанную скорость клубню картофеля, при этом машина остановлена. В действительности, носок сошника наклонен вперед, что обеспечивает заглубление сошника и исключает задиры дна борозды, а процесс посадки возможен только при движении машины[1, 11]. Кроме этого, следует учесть тот факт, что посадка клубней картофеля на орошаемых участках выполняется при достаточно высокой влажности, поэтому угол наклона сошника (затылочный угол) увеличивается до 5о, иногда до 7о. Следовательно, высота заднего обреза дна сошника над поверхностью дна борозды увеличивается.
Тогда при сбрасывании клубня ему сообщается не только окружная скорость «и», но и появляется переносная скорость «ик», за счет его падения с определенной высоты «кд ».
Формула (20) будет записана в виде:
¿Га = V + ьд, (21)
где ьа — абсолютная скорость клубня, при его контакте с дном борозды, м/с;ид - скорость падения клубня с обреза дна сошника на дно в бороздку.
Поскольку далее принято, что высота падения клубня равна его размеру, то техпроцесс сводится к перекатыванию картофеля со дна сошника на дно борозды, т.е. ранее принято условие, что скорость движения машины и проекция скорости окружной скорости клубня при сходе с обреза дна сошника равны.
478
***** ИЗВЕСТИЯ *****
хлч-^х^ л. «л № 1 /6д\ 2023
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Поскольку знак «-» указывает на то, что движение машину = v.
^ = cosE^a^ - sim (^b ^f + H^+Q-sm^+^+^h ! - ^^ а L 2^/' 2ц J 2ц V' ''
если £ = 0.
, ~ ■ ("7 - 1). (22)
В конструкции машины картофелесажалки нож для подачи гидрогеля установлен в передней части и на расстоянии «1Н» от заднего обреза дна сошника. Поскольку технологическим процессом посадки предусматривается укладка клубня над гнездом предварительно внесенного гидрогеля, то необходимо найти время подачи клубня и совмещение его с гнездом гидрогеля. Схема выпадения клубня картофеля и установки ножа представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Схема конструкторских и кинематических параметров процесса посадки картофеля
и внесения гидрогеля: 1 - нож; 2 - дно сошника; 3 - лопасть ротора; 4 - клубень картофеля; а - глубина посадки, м; — растояние между гидрогелем и клубнем, равное: + -к; -н - расстояние между
ножом и задним обрезом дна сошника, равной -н = -з + -с, где - расстояние между ножом и сошником, 1с- длина сошника м, -к- расстояние перемещения, клубня от обреза дна сошника до точки контакта с дном борозды, м (кинематический параметр)
Figure 3 - Diagram of the design and kinematic parameters of the potato planting and hydrogel application process:
1 - knife; 2 - the bottom of the coulter; 3 - rotor blade; 4 - potato tuber; a - planting depth, m; —the distance between the hydrogel and the tuber, equal to:-^-^ + -к; -н - the distance between the knife and the rear edge of the bottom of the coulter, equal to -н = -з + -с, where — is the distance between the knife and the coulter, -с- is the length of the coulter m, -к- is the distance of movement, the tuber from the cut of the bottom of the coulter to the point of contact with the bottom
of the furrow, m (kinematic parameter)
Наибольшую сложность в представленной схеме представляет определение величины -к, так как на его значение оказывают влияние многие факторы: скорость движения машины, окружная скорость лопасти ротора, высота обреза дна сошника и т.д.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Поэтому, исходя из выполнения процесса посадки клубней картофеля, наиболее приемлемым для определения величины 1к будет условие, когда вектор скорости машины ьм и проекция окружной скорости ил, направленные в разные стороны, будут равны между собой. В этом случае клубень картофеля падает вниз со скоростью ик_ ^2дЪ.д.
Время падения клубня _ , 9 . За время машина пройдет путь, равный 1к_ ьм* .
Если Ъ.д _ йт1П, где йт1П - минимальный приведенный диаметр посадочного клубня картофеля, то он равен:
^тт = 7вк * (23)
где вк —ширина клубня, м, 1к —длина клубня в м.
Принятое нами условие Ь.д _ йт1П гарантирует укладку клубня в бороздку, образованную сошником без удара о дно борозды, что может вызвать отскок клубня и его смещение от точки падения, а учитывая, что скорости им_ик равны между собой, но направлены противоположно, клубень не должен перекатываться по бороздке, отсюда:
^ _ ( ~ г).
(:2дй)2
Тогда 1к = "м * *1/2 _ ук * ' Й
(2 к (2
— +——-^^-- 1)* (———¡¡-). (24)
2г1 г' (2да)2
Ранее указано, что нож для подачи гидрогеля установлен перед сошником картофелесажалки и параметр 1н — это конструкторский параметр. Минимальное его расстояние от наральника сошника должно исключать пересечение плоскостей деформации почвы от рабочих органов. Это значение, в соответствии с учебниками по с.-х. машинам (Листопад Г.Е., Бердышев В.Е. и др.), должно быть больше или равно:
1н =Е+Д, (25)
где Е—вылет носка последующего рабочего органа, т.е. сошника картофелесажалки; Д— проекция плоскости деформации на горизонтальную ось.
Обозначим Е_йс, где йс — радиус кривизны дуги передней поверхности сошника, м.
Д= —2-, (26)
где а —глубина посадки клубней, м; £ — затылочный угол сошника, ^>т- угол трения сошника о почву.
1н_Дс+—2-. (27)
В сошнике конструкции картофелесажалки предусмотрена 4-х лопастная картофелесажалка, тогда время, необходимое для перемещения клубня по сошнику до его обреза будет равно :
Сн=*р, (28)
им
Угловая скорость вращения ротора картофелесажалки будет равна:
^ _ 1н = 1н*им _1н*им (29)
Гл£ гл8лгл 8лгл2'
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 1 (69) 2023
НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
В конечном виде угловая скорость будет равна:
Vм*[(Rctg(£+Фт)+a] 8л:гл2*£.д(£+фт)
Для практических расчетов угол £ величина незначительная, и тогда, если принять его равным «0», то формула 30 примет вид:
Ум^ЦЯс^дФт+а)]
8лгл2*1дф
Поскольку Ьд(рт = f' , - коэффициент трения почвы о поверхность сошника, то:
Ш = -;-1-. (30)
Ш = -;-. (31)
Отг-г ¿я + луг, 4 '
ш = -^-. (32)
8яТл2*/'т 4 '
Выводы. Выращивание картофеля при орошении- процесс весьма трудозатрат-ный и достигает от 8,5 до 11,3 тыс. рублей на тонну в зависимости от сорта, применяемых удобрений, агроклиматических условий.
Для снижения затрат предлагается применять полиакриламид (гидрогель), подавая его в почву при посадке, исходя из дозы 200 кг/га локально.
Наибольшая эффективность гидрогеля в качестве сорбирующего элемента для воды и удобрений достигается при его гнездовом внесении под клубень картофеля в количестве 1,7...1,8 г на одно гнездо. Для согласования посадки клубняс подачей гидрогеля в гнездо теоретически определены кинематические и конструкторские параметры модернизированной картофелесажалки СН-4БМ: расстояние между ножом и сошником (ф.25); скорость схода картофеля с заднего обреза сошника (ф.20); угловая скорость лопасти ротора сошника (ф.32). Указанные параметры обеспечивают существенное снижение расхода гидрогеля (до 50.60%) при орошении с нормой посадки 49284 шт. на га, по сравнению с его сплошным внесением.
Библиографический список
1. Агафонов О. М., Ревенко В. Ю. Возможности полимерного гидрогеля как накопителя почвенной влаги в зоне неустойчивого увлажнения Краснодарского края // Международный журнал гуманитарных и естественных наук.2017.№ 10.С. 35-38.
2. Ахмедов А. Д., Гущина И. А. Продуктивность использования влаги при дождевании раннего картофеля в условиях волгоградской области // Известия нижневолжского агроуниверситет-ского комплекса: наука и высшее профессиональное образование.2022. № 4 (68). С. 200-205.
3. Влияние водных абсорбентов на урожайность картофеля / Старовойтова О. А., В. В. Воронов, В. И. Старовойтов, Г. С. Воронова // Сборник материалов XIV Международного экологического форума «День Балтийского моря», СПб.: «Человек», 2013. С. 56-58.
4. Годунова Е. И., Шкабарда С. Н., Гундырин В. Н. Использование гидрогеля и влаго-обеспеченность культур в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья // Земледелие.2014. № 6. С. 37-38.
5. Данилова Т.Н. Влияние полимерных гелей «Ритин-10» и «В 415-К» на водообеспече-ние зерновых культур в условиях почвенной засухи// Агрофизика. 2018. № 1. С. 1-9.
6. Дубенок Н.Н.,Чечко Р. А. Потенциал продуктивности раннего картофеля и эффективность его реализации при сплинклерном орошении // Проблемы развития АПК региона. 2016. № 1 (25).С. 28-31.
7. Кружилин И. П. Эффективность возделывания картофеля при орошении в степной зоне // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2015. № 1/2. С. 23-26.
8. Непокрытый Р.А., Цепляев А. Н.Теоретический анализ работы ножа для подачи гидрогеля модернизированной картофелесажалки при внесении гидрогеля на орошаемых участках// Известия нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование.2022.№ 4 (68).С. 580-587.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
9. Ревенко В. Ю., Агафонов О. М.Использование гидрогелей в растениеводстве // Международный журнал гуманитарных и естественных наук.2018.№ 11-2. С. 59-65.
10. Ресурсосберегающая технология возделывания раннего картофеля / М. Е. Дыйкано-ва, А. Г. Левшин, И. Н. Гаспарян, О. Н. Ивашова // Картофель и овощи. 2019. № 2. С. 26-28.
11. Старовойтов В.И., Старовойтова О. А., Манохина А. А. Возделывание картофеля с использованием влагосберегающих полимеров// Техника и технологии АПК. 2015. № 1. С. 15-18.
12. Технология возделывания картофеля с использованием влагосберегающих полимеров / В.И. Старовойтов, О.А. Старовойтова, Ю.П. Бойко, Е.Я. Молчанова, А.А. Манохина. М.: ФГБНУВНИИКХ, 2014. 27 с.
13. Advanced nanomaterials in agriculture under a changing climate: The way to The future / A. Ioannou, Gh. Gohari, P. Papaphilippou, S. Panahirad, Ali Akbari, M. R. Dadpour, Th. KrasiaChris-toforou, V. Fotopoulos // Environmental and Experimental Botany. 2020. № 176. 104048.
14. Deficit Irrigation Scheduling and Superabsorbent Polymer- Hydrogel Enhance Seed Yield, Water Productivity and Economics of Indian Mustard Under Semi-Arid Ecologies / S. S. Rathore, K. Shekhawat, A. Class, O. P. Premi, B. S. Rathore, V. K. Singh // Irrigation and Drainage. 2019. № 68 (3). P. 531-541.
15. 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.
Информация об авторах Цепляев Алексей Николаевич, ведущий научный сотрудник отдела мелиоративных технологий ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, Южный Федеральный округ, Волгоградская область, г. Волгоград, ул. Тимирязева, 9), тел. 8 (8442) 41-15-10, e-mail: can_volgau@mail.ru.
Непокрытый Роман Александрович, аспирант кафедры «Технические системы в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный Федеральный округ, Волгоградская область, г. Волгоград, пр-т Университетский, 26), тел. 8 (8442) 41-15-10, e-mail: nepokrytiyroman@yandex.ru..
DOI: 10.32786/2071-9485-2023-01-53 THE ROLE OF WATER CONSERVATION IN IRRIGATED AGRICULTURE OF THE REPUBLIC OF CRIMEA
I. F. Yurchenko
All - Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation named after A. N. Kostyakov, Moscow
Received 24.11.2022 Submitted 09.02.2023
Summary
The publication considers the current system of water use for irrigated agricultural production and shows the need for its transformation in order to form a sustainable irrigation system. Priority measures are presented for the creation of rational irrigation, which ensures the full water supply of agrophytocenoses, the environmental safety of the system-forming elements of agrolandscapes: soils and water bodies, economic feasibility, etc. solutions, by reducing, up to complete elimination, transport, technological and other losses of irrigation water . The creation of a successful system of rational water use for agricultural production will require a comprehensive and in-depth scientific support for the processes of implementation, water intake, water distribution, and water supply for irrigation.
Abstract
Introduction. According to the data of world and domestic practice, the most important factor in reducing the shortage of water supply of the territory from local sources is the reduction of unproductive waste of water, which in its effect is equivalent to the creation of a new water source. The purpose of the study is to develop priority water saving measures for irrigation in order to form a rational system of water use in the reclamation sector of the Republic of Crimea. Materials and methods. The re-
