CC BY
35
05.20.00 УДК621.311
МОДЕЛИРОВАНИЕ ОЦЕНКИ ФАКТОРОВ ВЛИЯНИЯ НА ПРОЦЕСС ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ
© 2018
Александр Анатольевич Белов, доктор технических наук, старший научный сотрудник Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, Москва (Россия)
Аннотация
Введение: статья посвящена моделированию оценки факторов, влияющих на процесс электрогидравлической обработки водных растворов в разработанной установке, в водной среде которых согласно предыдущим исследованиям в результате ЭГЭ-обработки повышается концентрация азота, что предопределяет применение этих растворов для полива в растениеводстве.
Материалы и методы: рассматривается метод случайного баланса для разделения несущественных переменных и доминирующих факторов, которые могут в той или иной степени оказывать влияние на исследуемый процесс; используются сверхнасыщенные планы, чтоимеет смысл в целях структурирования количества опытов в пределах, которых статистическая обработка будет проведена при минимальных средствах и затратах. Результаты: разработана математическая модель, включающая 15 линейных воздействий и 105 парных взаимодействий, а именноуровень приложенного напряжения, емкость накопительных конденсаторов, индуктив-ность,энергия импульса, частота импульса, количество импульсов, объем испытательной камеры, материал испытательной камеры, площадь электродов, форма электродов, материал электродов, продолжительность эксперимента, тип водного раствора, температура водного раствора, температура окружающей среды; определена матрица плана и выявлены результаты эксперимента по методу случайного баланса; построены диаграммы рассеяния, на основании результатов которых выделяются существенные факторы, влияние которых на процесс устраняется.
Обсуждение: проводится оценка каждого из вкладов на основе определения коэффициентов соответствующих выборок; проводится проверка значимости коэффициентов и оценок каждого из вкладов по t-критерию; определяется оценка дисперсии.
Заключение: выявлены несущественными факторы влияния на процесс электрогидравлической обработки воды в разработанной установке: индуктивность; материал испытательной камеры; площадь электродов; форма электродов.
Ключевые слова: водный раствор, доминирующие факторы, емкость, конденсаторов, значимость коэффициентов, матрица рассеяния, метод случайного баланса, несущественные факторы, оценки вкладов, парные взаимодействия показателей, разность медиан, электрические импульсы, электрогидравлический эффект, электроды.
Для цитирования: Белов А. А. Моделирование оценки факторов влияния на процесс электрогидравлической обработки воды // Вестник НГИЭИ. 2018. № 11 (90). С. 103-112.
MODELING THE ESTIMATION OF FACTORS OF INFLUENCE ON THE PROCESS ELECTROHYDRAULIC TREATMENT OF WATER
© 2018
Alexander Anatolyevich Belov, Dr. Sci. (Engineering), Senior Researcher
Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow (Russia)
Abstract
Introduction: the article is devoted to modeling the assessment of factors affecting the process of electrohydraulic treatment of aqueous solutions in the developed installation, in the aquatic environment of which, according to previous studies, nitrogen concentration increases as a result of EGE processing, which predetermines the use of these solutions for irrigation in crop production.
Materials and methods: a random balance method is considered to separate non-essential variables and dominant factors that may in one way or another influence the process under study; supersaturated plans are used, which makes sense in order to structure the number of experiments within the limits of which statistical processing will be carried out with minimal means and costs.
Results: a mathematical model was developed that includes 15 linear effects and 105 paired interactions, namely the level of applied voltage, capacitance of storage capacitors, inductance, pulse energy, pulse frequency, number of pulses, volume of test chamber, material of the test chamber, electrode area, shape electrodes, the material of the electrodes, the duration of the experiment, the type of aqueous solution, the temperature of the aqueous solution, the ambient temperature; the plan matrix was determined and the random balance experiment results were identified; scatter diagrams have been constructed, on the basis of the results of which significant factors are identified, the influence of which on the process is eliminated.
Discussion: each of the contributions is evaluated on the basis of determining the coefficients of the respective samples; checks the significance of the coefficients and estimates of each of the contributions by the t-test; determined by the variance estimate.
Conclusion: there were revealed insignificant factors influencing the process of electro-hydraulic water treatment in the developed installation: inductance; test chamber material; Electrode area; form of electrodes. Keywords: aqueous solution, dominant factors, capacitance, capacitors, significance of coefficients, scattering matrix, random balance method, insignificant factors, contribution estimates, pairwise interaction of indicators, difference of medians, electrical impulses, electro-hydraulic effect, electrodes.
For citation: Belov A. A. Modeling the estimation of factors of influence on the process electrohydraulic treatment of water // Bulletin NGIEI. 2018. № 11 (90). P. 103-112.
Введение
Электрогидравлический эффект (ЭГЭ) разработан Л. А. Юткиным довольно давно. Фундаментальное и прикладное значения открытия доказаны автором. ЭГЭ широко применяется в различных отраслях науки и техники, включая промышленность, медицину и сельское хозяйство [1; 2; 5; 20]. Нами предлагается использовать это явление для обработки воды или растворов для полива в растениеводстве в агротехнологических целях [13]. Исследователями установлено, что в результате ЭГЭ-обработки повышается концентрация азота в водной среде [3; 4; 15; 19].
Разработанная установка позволяет варьировать параметрами воздействия на объект, то есть водные растворы, для достижения намеченного результата [8; 17]. Наряду с этим, нами представляется возможности для варьирования режимами работы установки. Параметры воздействия и режимы работы установки предлагается считать факторами, от величины и уровня которых во основном зависят и изменчивы выходные результаты экспериментов.
Материалы и методы
Аналитический обзор собранной теоретической информации по рассматриваемой теме и проведенные предварительные эксперименты показывает, что в какой-либо степени на результат рассматриваемого процесса могут оказывать влияние множество факторов [11; 12]. Это уровень приложенного напряжения, емкость накопительных конденсаторов, индуктивность, энергия, частота и количество импульсов, объем иматериал испытательной камеры, площадь, форма и материал электро-
дов, продолжительность эксперимента, тип водного раствора, температура раствора, температура окружающей среды. Оценка количества вышеперечисленных факторов, их число - 15, позволяет выполнить процедуру выбора планирования эксперимента и его обработку. В данном контексте целесообразно использовать сверхнасыщенные планы. Это имеет смысл в целях структурирования количестваопытов в пределах, которых статистическая обработка будет проведена при минимальных средствах и затратах. Предлагается применить метод случайного баланса. Разработчиком этого метода считаетсяСатер-зуайт. Согласно этому методу выделяются существенные факторы из большого множества переменных. В расчет в обязательном порядке берутся также их парные взаимодействия. Предполагается, что из всего потока факторов лишь их незначительная либо значительная часть, что будет установлено в результате проведенного опыта,возможно будет оказывать значимое влияние на выходную зависимую величину. Параметры воздействия и режимы работы установкис незначительным воздействием можно считать так называемым «шумом».
Математическая модель включает 15 линейных воздействий и 105 парных взаимодействий. Разработаны краевые области планирования эксперимента для 15-ти влияющих на процесс факторов, где х1* - уровень приложенного напряжения; х2* -емкость накопительных конденсаторов; х3* - индуктивность; х4* - энергия импульса; х5* - частота импульса; хб* - количество импульсов; х7* - объем испытательной камеры; х8* - материал испытательной камеры; x9* - площадь электродов; х10* -форма электродов; х11* - материал электродов;
xl2* - продолжительность эксперимента; х13* -тип водного раствора; х14* - температура водного раствора; х15* - температура окружающей среды [15; 16]. Факторы варьируются согласно двум уровням. Нижний уровень - это минимальное значение фактора (хмин). Верхнему уровню соответствует максимальное значение фактора (хмакс). При их выборе необходимо учитывать условие соблюдения насколько можно большей разности между ними, что отражает нахождение их на границах области
планирования. Нормирование факторов определяется по следующему выражению:
* *
XI = ^ (1)
где х* - натуральный вид фактора; х*0 - натуральный вид нулевого фактора; - интервал варьирования.
* * _ х1макс х1мин
(2)
В соответствии с таблицей 1 определены границы области планирования.
Таблица 1. Краевые области планирования эксперимента для 15-ти исследуемых факторов влияния Table 1. Regional planning areas of the experiment for 15 influencing factors studied
Фактор / Factor * x1 * x2 * x3 * x4 * x5 * x6 * X? * X8 * X9 * X10 * X11 * X12 * X13 * X14 * X15
Уровни +1
варьирования / Variance levels
-1
70 0,2 20 50 50 300 5 Ti 2500 К Cu 600 О 50 20 10 0,025 5 0,025 1 100 1 Fe 1 И Ti 60 М 0 0
Результаты
Для построения плана эксперимента применяется смешивание случайно сформированных выборок, то есть множества испытуемых случаев, полученных на основе дробных планов. Полученные факторы структурируются на следующие группы.
1. x1, x2, x3, x4.
2. x5, x6, x7, x8.
3. x9, x10, x11, x12.
4. x13, x14, x15.
Выбираем план эксперимента типа 24 [6]. Посредством случайной выборки численных значений из матрицы плана 2 случайным методом отмечаются строки. Это выполняется индивидуально для ка-
ждой из составленных групп факторов. Для 16-ти экспериментов выбираются именно 16 строк. Для данного образца получаются следующие последовательности строк:
группа 1: 10,6, 3,16, 4,15, 14,1, 5,9, 7,13, 2,8, 12,11;
группа 2: 13,3, 7,16, 2,9, 2,16, 6,12, 13,7, 9,12, 3,6;
группа 3: 5,10, 15,16, 3,4, 15,4, 6,9, 9,3, 16,5, 6,10;
группа 4: 7,15, 11,8, 16,3, 5,13, 4,12, 6,2, 2,1, 14,9.
Разработанная матрица плана наряду с результатами эксперимента представлена в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2. План и результаты эксперимента по методу случайного баланса Table 2. Plan and results of the experiment according to the random balance method
№ X1 X2 Хз Х4 Х5 Хб х? Х8 Х9 х10 Х11 х12 Х13 х14 Х15 1 у
1 + - - + - - + + - - + - - + + 811
2 + - + - - + - - + - - + - + + 144
3 - + - - - + + - - + + + - + - 193
4 + + + + + + + + + + + + + + + 1245
5 + + - - + - - - - + - - + + + 163
6 - + + + - - - + + + - - - + - 907
7 + - + + + - - - - + + + - - + 223
8 - - - - + + + + + + - - - - + 110
9 - - + - + - + - + - + - + + - 56
10 - - - + + + - + - - - + + + - 860
11 - + + - - - + + - - - + + - + 107
12 - - + + - + + - - + - - + - - 1489
13 + - - - - - - + + + + + + - - 180
14 + + + - + + - + - - + - - - - 220
15 + + - + - + - - + - + - + - + 983
16 - + - + + - + - + - - + - - - 1022
2
Следующий этап - построение диаграммы рассеяния. На графике зависимостей над каждым из 15-ти рассматриваемых факторовпроставляются значения результирующей функциив соответствии с рисунке 1. Отмечаются оба уровня варьируемых факторов +1 и -1 и находятся медианы, то есть средние ли-нииисследуемых факторов в соответствии с рисун-
ком 1. Критерий степени воздействия соответствующего фактора определяется разностью между медианами. Наиболее значительное воздействие оказывает фактор х4. Это следует из анализа диаграммы. Визуальное выявление доминирующих факторов по величине медиан допускается заменить методом, основанным на определении числа «выделяющихся точек».
1600
1400
1200
• •
• •
1000
800
600
400
200
• ' • »
:
• • • •
j— • •
• •
• •___
• * • • • • •
• •
• •
• • • •
г
■ S L J ^
1ЧГ ^ г
• ; ••
• •
• •
• •
• •
• х1 *х2 х3 «х4 «х5 «х6 *х7 «х8 «х9 вх10 »х11 «х12 «х13 ®х14 «х15
Рис. 1. Диаграмма рассеяния для 15-ти факторов Fig. 1. Scatter plot for 15 factors
«Выделяющиеся точки» являются определением выходной функции для верхнего максимального уровня фактора ^ = +1), которые меньше наименьшего или больше наибольшего значения, соответствующего другому уровню (х1 = -1). Совокупностью таких графических точек допускается характеризовать значимость факторов.
Оценка вкладов определяется по среднему значению выходной функции, для которой выделенный фактор х4 располагается на высоком уровне +1. Затем из него вычитается среднее значение выходной функции на низком уровне -1. Коэффициенты плана эксперимента определяются аналогично. Таким образом, оценка фактора х4 равна В41 =
795,875. Величина В4 позволяет получить оценку параметра а41 = В4/2 = 397,9375 ~ 398.
Для нахождения других существенных факторов устраняется влияние фактора х4 на выходную функцию. С этой целью вычитается величина 2а41= 796 из всех выходных функций, для которых х4 находился на уровне +1 в соответствии с табл. 3. Таким образомпрекращаетсявоздействие фактора х4на эти величины. Вслед за этим действиемобразо-вываетсявновь рассчитанный вектор результатов опытов. Строится диаграмма рассеяния, согласно которой фактор х4 уже прерывает оказывать влияние. Исследования диаграммы рассеяния показывают, что наибольшее влияние имеют факторы х2, х13, х14.
0
Таблица 3. Результаты эксперимента по методу случайного баланса Table 3. The results of the experiment according to the random balance method
№ эксперимента / 2 3 4 5 6
№ experiment У У У У У
1 15 15 25 279 238
2 144 144 167 310 158
3 193 72 105 216 105
4 449 146 179 562 410
5 163 -140 -140 131 90
6 111 -10 -10 -10 -10
7 -573 -573 -573 -190 -342
8 110 110 143 414 414
9 56 -126 -116 124 13
10 64 -118 -95 33 -78
11 107 -196 -186 -43 -154
12 693 511 544 544 544
13 180 -2 -2 109 -43
14 220 99 122 361 320
15 187 -116 -93 288 247
16 226 105 115 243 132
Обсуждение
Следующим этапом проводится оценка вкладов а2, а13, а14 для факторов х2, х13, х14. Для каждой группы числовых значений находится среднее значение выходной функции. Оценки вкладов факторов рассчитываются разностями между суммами средних значений для высокого и низкого уровней по следующему выражению:
уГ + уГ + у5т + у6Г + УЙ + уй + УЙ + УЙ —-
Г I „Г I „,Г I „Г I „,Г I „Г . „,Г I „Г
-*2
8
у Г +УГ +У Г +У8 +УГ +У1О +УГ2 +УГз 8 '
(3)
где га = 2.
Аналогично определяются В132 и В142. Оценки коэффициентов рассчитываются по вышеприведенному выражению. Величины оценок вкладов и коэффициентов таким образом более наглядно позволяют характеризовать степень существенности факторов, чем разность медиан. Для оценок коэффициентов а2, а13, а14 получены следующие числовые значения: а22 = 60,43; а^2 = 90,81; а142 = 2,81.
Числовое значение оценки коэффициента а142 = 2,81 по сравнению с двумя другими. Поэтому дальнейший расчет будет вестись при отстранении только от влияния факторов х2 и х13. Это достигается за счет вычитания из тех выходных функций у2, для которых х2 = +1 и х13 = +1, величин В22 и В132 соответственно. Затем получается вектор результатов у3 и разрабатывается новая диаграмма рассеяния, которая показывает, что наибольшее влияние имеют факторы Хб и Х7. Расчет оценок параметров ведется по вышеописанной методике.
Получается следующий результат: ав3 = -11,5; ат3 = -4,9.
Для выделения существенных факторов из числа оставшихся необходимо отстранить вектор результатов у3 от влияния факторов Хв и Х7. Это достигается путем вычитания из выходной функции значения Вв3 и В73 при хв и х7, принимающих высокий уровень значений соответственно. Строится следующая диаграмма рассеяния для полученного вновь вектора у4. Обработка проводится визуализацией и расчетом медиан. Из чего можно заключить оставшиеся факторы, которые преобладают или доминируют. Таковыми являются х5, х11 и х15. Далее рассчитываются новые оценки факторов. Они оказываются равными:
а54 = -64,38; ап4 = -55,69; а154 = -71,31.
По уже обоснованному закону исключается влияние отобранных факторов на отклик функции. В результате находится вектор у5. Для этого вектора еще раз необходимо построить пятую по счету диаграмму рассеяния.
Визуально определяются доминирующие факторы хг и х12. Далее рассчитываются следующие оценки коэффициентов:
а/ = 20,5; а 2 = 55,7.
После устранения влияния факторов х1и х12на выходную функцию определяется вектор ув. Построенная диаграмма рассеяния факторов наглядно демонстрирует, что влияние оставшихся факторов ничтожное и определяется примерно в качестве одного порядка.
В конечном счете определены следующие оценки:
а15 = 20,5; а22 = 60,43;а41 = 398; а54 = -64,38;а63 = =-11,5; а73 = -4,9; а114 = -55,69; а125 = 55,7; а132 = =90,81; а142 = 2,81; а154 = -71,31. Заключительный этап - проверка значимости коэффициентов на основе ¿-критерия. Это условие записывается в виде следующего выражения:
(4)
где ¿кр - табулированное значение ¿-распределения для уровня значимости а и ф степеней свободы;
5 2= ± ^ 1, (5)
= 2Г=1 h
п,
где ¡1 - число значений выходной функции у в 7-й клетке таблицы; - усредненное значение дисперсий всех клеток соответствующей таблицы:
S,
2 _ g=! sf •Vt
Z?=1 vi '
(6)
где Sj - дисперсия i-й клетки таблицы (i = 1, 2, ..., n):
S(2= itol, = ^
1.
(7)
Такую проверку значимости можно производить только в том случае, если каждая клетка таблицы содержит по меньшей мере два значения выходной функции.
Для примера рассчитаем проверку значимости коэффициента а1:
5,
2 _ (310 —197)2 +(562 —197)2 +(-190-197)2 +(109-197)2 _
101169,
5| = 58059, 5| = 36088, Sf = 19875,
52 = — • 1560 • 4 = 97,5,
16 4
£ = 9,9, ф = 12.
При а = 0,05 критическое значение ¿кр равно 2,18 [18]. В этой связи оценка а1незначимо отличается от нуля.
На этом определение линейных эффектов завершено. Далее необходимо выделить самые основные из парных взаимодействий. Их общее число равно числу сочетаний из 15 по 2, то есть С152 = 15 [9]. В построении диаграммы рассеяния для такого большого числа парных взаимодействий потребности нет, к тому же предстанет этот процесс громоздким и сложным. Будет использоваться эвристический визуальный метод отбора для нахождения важнейших парных взаимодействий. В основу этого метода положено следующее правило. Необходимо появление выделяющихся точек на высоком и низком уровнях =+1 и =-1. Тогда парное взаимодействие факторов х7 и х}- может быть причислено в категорию существенных. В первом случае х7и х;обязаныбыть одинаковых знаков, а во втором - разных. Из этого вытекает, что существенным будет парное взаимодействие таких факторов, у которых число выделяющихся точек будет велико как на одинаковых, так и на разных уровнях [14]. Фактически у этих факторов нижний уровень диаграммы рассеяния должен быть похож на зеркальное отображение верхнего в соответствии с рисунком 2.
Sf = 1560
3
• xi xj *xij
Рис. 1. Диаграмма рассеяния для парных взаимодействий Fig. 1. Scatter plot for pair wise interactions
Согласно этому утверждению из диаграммы рассеяния визуально отбираются парные взаимодействия, для которых строится новая диаграмма.
Для расчета параметров разрабатываются соответствующие таблицы. Вследствие корреляции между некоторыми строками часть клеток таблиц остается
незаполненной. В этой связи количественная оценка парных взаимодействий выполняется только по медианам.
Следующие парные взаимодействия являются существенными:
Х1Х11, Х3Х10, Х5Х12, Х6Х13, Х8Х14, ХцХ 15.
Этот процесс выделения существенности пар можно продолжать бесконечно долго. Следовательно, на этом этапе требуется некий критерий остановки. Возможно применение F— критерия [7; 10]:
5 2
F — 5й, (8)
где Sm2 - оценка дисперсии результатов эксперимента относительно их арифметического среднего значения на r-шаге операции; S2 - оценка дисперсии ошибок наблюдений, вычисляемая на основании результатов нескольких параллельных наблюдений. Изменение дисперсий Sm2(r) в зависимости от номера шага гароцедуры выделения факторов можно анализировать с помощью точечной диаграммы. Эта зависимость характеризует изменение дисперсий результатов опытов. Следуя этой диаграмме
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Cheng C. Y. Purification of synthetic laterite leach solution by solvent extraction using D2EHPA // Hydro-metallurgy, 2000. V. 56. № 3. P. 369-386.
2. Locke B. R., Sato M., Sunka P., Hoffmann M. R., Chang J.-S. Electrohydraulic discharge and non thermal plasma for watertreatment // Industrial and engineering chemistry research: American Chemical Society, 2006. V. 45. № 3. P.882-905.
3. Tijani J. O., Fatoba O. O., Madzivire G., Petrik L. F. A review of combined advanced oxidation technologies for the removal of organic pollutants from water // Water, air, & soil pollution: Springer Science+Business Media B.V., Formerly Kluwer Academic Publishers B.V., 2014. Т. 225. № 9. P. 2102.
4. Zhu L., He Z.H., Gao Z. W., Tan F. L., Yue X. G., Chang J. S. Research on the influence of conductivity to pulsed arc electrohydraulic discharge in water // Journal of electrostatics: Elsevier Science Publishing Company, Inc., 2014. V. 72. № 1. P. 1-6.
5. Белов Е. Л. Экологические способы дезинфекции яиц // Рациональное природопользование и социально-экономическое развитие сельских территорий как основа эффективного функционирования АПК региона. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной 80-летию со дня рождения заслуженного работника сельского хозяйства Российской Федерации, почетного гражданина Чувашской Республики А. П. Айдака: Чебоксары, 2017. С. 137-143.
6. Будников Д. А. Планирование численного эксперимента по СВЧ-нагреву пшеницы разной плотности // Инновации в сельском хозяйстве, 2017. № 1 (22). С. 28-33.
7. Васильев А. Н. Методология исследований СВЧ-конвективной обработки зерна // Инновации в сельском хозяйстве, 2016. № 3 (18). С. 143-153.
8. Васильева И. Г. Инновационная энергосберегающая установка // Вестник чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева: Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева, 2011. № 4-1 (72). С. 7-12.
9. Васюткина И. А. Программно-математические средства статистического моделирования на основе данных пассивного эксперимента : Дис. ... канд. техн. наук: 05.13.01. Москва, 2004. 251 с.
10. Голубев В. В., Фирсов А. С., Рула Д. М. Оптимизация параметров и режимов работы дискового пневматического высевающего аппарата // Сельскохозяйственные машины и технологии, 2015. № 2. С. 24-27.
11. Дорохов А. С. Роль качества в инженерно-техническом обеспечении АПК // Труды ГОСНИТИ, 2016. Т. 125. С. 62-69.
можно выявить, что после пяти шагов эта дисперсия оказывается достаточно малой. Посредством повторения опытов в одной точке плана находится оценка s2 = 32 (ф = 7). Наряду с этим для Sm2(5) = 74,4
(фт = 12) получается 74 4
р = 744 = 2,32 < 3,5 = ркр, а = 0,05.
32 кр
Все существенные факторы выделены. Это свидетельствует о том, что расчетные операции по данной процедуре можно прекращать.
Заключение Метод случайного баланса, применяемый в данной теме по причине простоты обработки и возможности варьирования факторов на нескольких уровнях, позволил выявить существенные и несущественные факторы влияния на процесс электрогидравлической обработки воды, не прибегая к помощи технических средств и компьютерных программ обработки экспериментов. В конечном счете, несущественными факторами аргументированно определены: индуктивность; материал испытательной камеры; площадь электродов; форма электродов.
12. Иванов М. Ю. К вопросу о диагностике автомобилей // Дорожно-транспортный комплекс: состояние, проблемы и перспективы развития. Сборник научных трудов XVI Республиканской технической научно-практической конференции: Волжский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», 2017. С. 66-71.
13. Новикова Г. В., Михайлова О. В. Применение электромагнитного излучения в птицеводстве // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2004. № 9. С. 27.
14. Поручиков Д. В., Белова М. В., Михайлова О. В. Оптимизация режимов термообработки мясного сырья // Инновации в сельском хозяйстве, 2016. № 4 (19). С. 396-399.
15. Соколова Н. А., Гамага В. В., Грачев С. Е., Родионов С. Н., Юдаев И. В. Изучение влияния электрогидравлической обработки почвенных растворов на рост и развитие растений // Вестник АПК Ставрополья, 2015. № 2 (18). С. 68-72.
16. Сторчевой В. Ф. Математическое моделирование стационарных процессов ионизатора-озонатора // Природообустройство: Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К. А. Тимирязева, 2012. № 2. С: 78-82.
17. Топорков В. Н. Электротехнологический метод получения удобрения из почвы и воды для теплиц, ЛПХ и мелкоземельных фермерских хозяйств // Вестник ВИЭСХ, 2017. № 3 (28). С. 49-55.
18. Хартман К. и др. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов: пер. с нем. Г. А. Фомина, Н. С. Лецкого; под ред. Э. К. Лецкого. М. : Мир, 1977. 552 с.
19. Шаронова Т. В. Использование физических факторов в установках для обеззараживания комбикормов // Молодежь и инновации. Материалы XIV Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов: Чебоксары, 2018. С. 178-181.
20. Юткин Л. А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л. : Машиностроение, 1986. 253 с.
Дата поступления статьи в редакцию 23.08.2018, принята к публикации 26.09.2018.
Информация об авторах:
Белов Александр Анатольевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник лаборатории
электрофизического воздействия на сельскохозяйственные объекты и материалы
Адрес: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный
агроинженерный центр ВИМ», 109428, РФ, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5
E-mail: [email protected]
Spin-код: 7360-5859
Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Cheng C. Y. Purification of synthetic laterite leach solution by solvent extraction using D2EHPA, Hydrome-tallurgy, 2000. Vol. 56. No. 3. pp. 369-386.
2. Locke B. R., Sato M., Sunka P., Hoffmann M. R., Chang J.-S. Electrohydraulic discharge and non thermal plasma for watertreatment, Industrial and engineering chemistry research: American Chemical Society, 2006. Vol. 45. No. 3. pp. 882-905.
3. Tijani J. O., Fatoba O. O., Madzivire G., Petrik L. F. A review of combined advanced oxidation technologies for the removal of organic pollutants from water, Water, air, & soil pollution: Springer Science+Business Media B.V., Formerly Kluwer Academic Publishers B.V., 2014. Т. 225. No. 9. 2102 p.
4. Zhu L, He Z. H., Gao Z. W., Tan F. L., Yue X. G., Chang J. S. Research on the influence of conductivity to pulsed arc electrohydraulic discharge in water, Journal of electrostatics: Elsevier Science Publishing Company, Inc., 2014. Vol. 72. No. 1. pp. 1-6.
5. Belov E. L. Ekologicheskie sposoby dezinfektsii yaits [Ecological methods of egg disinfection], Ratsion-al'noe prirodopol'zovanie i social'no-ekonomicheskoe razvitie sel'skih territorij kak osnova effektivnogo funktsioniro-vaniya APK regiona. Materialy Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem, pos-vyashchennoj 80-letiyu so dnya rozhdeniya zasluzhennogo rabotnika sel'skogo hozyajstva Rossijskoj Federacii, po-
chetnogo grazhdanina Chuvashskoj Respubliki A. P. Ajdaka [Environmental management and socio-economic development of rural areas as the basis for the effective functioning of the agricultural sector in the region. Materials of the All-Russian scientific-practical conference with the international participation dedicated to the 80th anniversary of the honored agricultural worker of the Russian Federation, honorary citizen of the Chuvash Republic A. P. Aidaka]: Cheboksary, 2017. pp. 137-143.
6. Budnikov D. A. Planirovanie chislennogo ehksperimenta po SVCH-nagrevu pshenicy raznoj plotnosti [Planning a numerical experiment on the microwave heating of wheat of different densities], Innovacii v sel'skom hozyajstve [Innovations in Agriculture], 2017. 1 (22). pp. 28-33.
7. Vasiliev A. N. Metodologiya issledovanij SVCH-konvektivnoj obrabotki zerna [Research Methodology for Microwave Convective Grain Processing], Innovacii v sel'skom hozyajstve [Innovations in Agriculture], 2016. No. 3 (18). pp. 143-153.
8. Vasilyeva I. G. Innovacionnaya energosberegayushchaya ustanovka [Innovative energy-saving installation], Vestnik chuvashskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta im. I. Ya. Yakovleva: Chuvashskij gosu-darstvennyj pedagogicheskij universitet im. I. Ya. Yakovleva [Bulletin of the Chuvash State Pedagogical University n.a. I. Ya. Yakovlev: Chuvash State Pedagogical University. I. Ya Yakovlev], 2011. No. 4-1 (72). pp. 7-12.
9. Vasyutkina I.A. Programmno-matematicheskie sredstva statisticheskogo modelirovaniya na osnove dannyh passivnogo eksperimenta [Mathematical software of statistical modeling based on passive experiment data. Ph. D. (Engineering) diss.], Moscow, 2004. 251 p.
10. Golubev V. V., Firsov A. S., Rula D. M. Optimizaciya parametrov i rezhimov raboty diskovogo pnevmati-cheskogo vysevayushchego apparata [Optimization of parameters and modes of operation of a disk pneumatic sowing apparatus], Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii [Agricultural machines and technologies], 2015. No. 2. pp. 24-27.
11. Dorokhov A. S. Rol' kachestva v inzhenerno-tekhnicheskom obespechenii APK [The role of quality in engineering and technical support of the agroindustrial complex], Trudy GOSNITI [Proceedings GOSNITI], 2016. Vol. 125. pp. 62-69.
12. Ivanov M. Yu. K voprosu o diagnostike avtomobilej [On the issue of car diagnostics], Dorozhno-transportnyj kompleks: sostoyanie, problemy i perspektivy razvitiya. Sbornik nauchnyh trudov XVI Respublikanskoj tekhnicheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Road transport complex: state, problems and development prospects. Collection of scientific papers of the XVI Republican Technical Scientific Practical Conference]: Volzhsky branch of the Moscow State Automobile and Highway Technical University (MADI), 2017. pp. 66-71.
13. Novikova G. V., Mikhailova O. V. Primenenie elektromagnitnogo izlucheniya v ptitsevodstve [The use of electromagnetic radiation in poultry], Mekhanizaciya i ehlektrifikaciya sel'skogo hozyajstva [Mechanization and electrification of agriculture]. 2004. No. 9. pp. 27.
14. Poruchikov D. V., Belova M. V., Mikhailova O. V Optimizaciya rezhimov termoobrabotki myasnogo syr'ya [Optimization of heat treatment of meat raw materials], Innovatsii v sel'skom hozyajstve [Innovations in agriculture], 2016. No. 4 (19). pp. 396-399.
15. Sokolova N. A., Gamaga V. V., Grachev S. E., Rodionov S. N., Yudaev I. V. Izuchenie vliyaniya elektrogi-dravlicheskoj obrabotki pochvennyh rastvorov na rost i razvitie rastenij [Study of the influence of electro-hydraulic processing of soil solutions on the growth and development of plants], Vestnik APK Stavropol'ya [Bulletin of the APK of Stavropol], 2015. No. 2 (18). pp. 68-72.
16. Storchevoy V.F. Matematicheskoe modelirovanie stacionarnyh processov ionizatora-ozonatora [Mathematical modeling of stationary processes of the ionizer-ozonizer], Prirodoobustrojstvo: Rossijskij gosudarstvennyj agrar-nyj universitet - MSKHA im. K. A. Timiryazeva [Environmental Management: Russian State Agrarian University -Moscow Agricultural Academy by K. A. Timiryazev], 2012. No. 2. pp. 78-82.
17. Toporkov V. N. Elektrotekhnologicheskij metod polucheniya udobreniya iz pochvy i vody dlya teplic, LPH i melkozemel'nyh fermerskih hozyajstv [Electrotechnological method of obtaining fertilizer from soil and water for greenhouses, small farms and small-scale farms], Vestnik VIEHSKH [Bulletin VIESH], 2017. No. 3 (28). pp. 49-55.
18. Hartman K., etc. Planirovanie ehksperimenta v issledovanii tekhnologicheskih processov [Planning an Experiment in the Study of Technological Processes], Per. with him. G. A. Fomina, N. S. Letsky; by ed. E. K. Letsky Moscow: Mir, 1977. 552 p.
19. Sharonova T. V. Ispol'zovanie fizicheskih faktorov v ustanovkah dlya obezzarazhivaniya kombikormov [The use of physical factors in installations for the disinfection of mixed feeds], Molodezh' i innovacii. Materialy XIV
Vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii molodyh uchenyh, aspirantov i studentov [Youth and Innovations. Materials XIV All-Russian scientific-practical conference of young scientists, graduate students and students], Cheboksary, 2018.pp.178-181.
20. Yutkin L. A. Elektrogidravlicheskij effekt i ego primenenie v promyshlennosti [Electro-hydraulic effect and its application in industry], Leningrad: Mashinostroenie, 1986. 253 p.
Submitted 23.08.2018; revised 26.09.2018.
About the authors: Alexander A. Belov, Dr. Sci. (Engineering), Senior Researcher
Address: Federal State Budgetary Institution «Federal Scientific Agro-Engineering Center VIM», 109428, Russian Federation, Moscow, 1-st Institute Passage, 5 E-mail: [email protected] Spin-код: 7360-5859
All authors have read and approved the final manuscript.
05.20.01
УДК 634.7: 631.31
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ И ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФРЕЗЕРНОГО КУЛЬТИВАТОРА ДЛЯ ПЛАНТАЦИИ МАЛИНЫ
© 2018
Виктор Николаевич Ожерельев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры «Технические системы в агробизнесе, природообустройстве и дорожном строительстве» Брянский государственный аграрный университет, Кокино (Россия) Марина Викторовна Ожерельева, доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры «Экономика, организация производства, управление» Брянский государственный технический университет, Брянск (Россия)
Аннотация
Введение: в статье отражен опыт нескольких отечественных научных коллективов по созданию почвообрабатывающей техники, предназначенной для работы на ягодниках. Показано, что в условиях отсутствия искусственного орошения альтернативы содержанию их междурядий под черным паром нет.
Материалы и методы: авторами установлено, что традиционный для России набор почвообрабатывающих орудий не обеспечивает выровненность поперечного профиля поверхности междурядий ягодных кустарников, что связано с перераспределением почвы дисковыми орудиями в сторону оснований кустов. Описана конструкция модернизированной дисковой бороны, которая исключает заброс почвы внутрь рядов. Сформулирована технологическая концепция обработки почвы в междурядьях с ее дифференциацией на обработку основной части междурядья и прикустовой зоны.
Результаты: для обработки последней целесообразно использовать фрезерные рабочие органы. Обосновано технологическое преимущество фрез с вертикальной осью вращения при выполнении этой операции. Проанализированы варианты компоновочных решений машин, в том числе - на базе высококлиренсного шасси яго-доуборочного комбайна.
Обсуждение: предложена компоновочная концепция фрезы, как сменного модуля в составе комбинированного модульного агрегата, предназначенного для выполнения (кроме обработки почвы) операций ограничения высоты ряда малины и подготовки скважин под установку шпалерных столбов.
Заключение: в результате многолетнего практического использования машины в фермерском хозяйстве и ряда модернизаций синтезирован вариант конструкции с регулируемым наклоном оси вращения ротора не только вперед по ходу агрегата, но и в сторону трактора, снабженной отбойным щитком. Кроме оптимизации процесса поперечного перераспределения почвы по ширине междурядья при этом достигается эффект частичного самоочищения вращающегося ротора от сорняков и исключается возможность повреждения стеблей ягодных растений.
