CC BY
13
менными по величине и направлению, генератор не мог большую часть времени обеспечивать электродвигатель достаточной для привода насоса мощностью. При ослаблении ветра электродвигатель останавливался, потреблял повышенный ток и отключался токовой защитой.
Повторное включение требовало вмешательства оператора, но и при этом при усилении ветра, если напряжение генератора и достигало номинального значения, при пусковом токе электродвигателя частота вращения турбины, а следовательно, напряжение и частота тока резко уменьшались. Электродвигатель не запускался. Надёжно работать ветронасосная установка могла только при устойчивом ветре со скоростью не менее 8 м в секунду, что наблюдалось в летнее время крайне редко.
Выходом из данной ситуации может быть применение ветроэнергетической установки с аккумулированием на период затишья электрической энергии по схеме, изображённой на рисунке 5. Однако поскольку периоды затишья или слабых ветров могут быть достаточно длительными, данная схема требует батарею аккумуляторов большой ёмкости, что приводит к существенному удорожанию установки и усложнению её эксплуатации.
Нами предложено усовершенствовать рассмотренную схему путём уменьшения в десятки раз объёма аккумулирования электрической энергии, но при этом увеличения объёма аккумулирования продукта, в данном случае воды, до величины, достаточной для поения животных на максимальный в данной местности период затишья. Аккумуля-
тор электрической энергии использовать в этом случае только лишь для того, чтобы обеспечивать накопление энергии при малых скоростях ветра, когда мощность ветрогенератора недостаточна для привода электродвигателя насоса.
Выводы. На основе проведённого обзора и анализа можно сделать заключение, что для подъёма воды из шахтных колодцев и неглубоких (до 20 м) скважин наиболее целесообразно использовать ветронасосные установки с оптимизатором загрузки по авторским свидетельствам № 2128785 или № 2656768. Если источником воды является скважина с глубиной залегания грунтовых вод 20 м и более, то наиболее подходящей будет ветроэлектрическая насосная установка с частичным аккумулированием электрической энергии и полным на период безветрия аккумулированием воды для поения животных.
Литература
1. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. М.: ОГИЗ -СЕЛЬХОЗГИЗ, Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1948. 435 с.
2. Шефтер Я.И., Рождественский И.В. Изобретателю о ветродвигателях и ветроустановках. М.: Издательство министерства сельского хозяйства СССР, 1957. 57 с.
3. Авторское свидетельство СССР N 62827, кл. Б 03 Б 9/00, 1943.
4. Авторское свидетельство СССР N 74934, кл. Б 03 Б 9/00, 1948.
5. Пат. ЯИ 2128785 Российская Федерация, Ветромеханическая установка с возвратно-поступательным движением рабочего органа / В.Г. Петько, М.Ю. Овчинников, И.И. Антоненко; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет»; опубл. 10.04.1999.
6. Пат. ЯИ 2656768 Российская Федерация, Ветронасосная установка / В.Г. Петько; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет»; опубл. 06.06.2018.
7. Оценка эффективности создания пастбищ для технологии содержания мясного скота / А.К. Харламов, Б.Г. Рогачёв, В.Г. Петько [и др.] // Вестник мясного скотоводства. 2012. № 2. С. 28 - 31.
Режимы предпосевной обработки семян масличных культур ЭМП СВЧ и устройства для их эффективного осуществления
А.А. Василенко, к.т.н., А.В. Мещеряков, аспирант, А.В. Ба-строн, к.т.н., А.В. Заплетина, к.т.н., Р.А. Зубова, к.т.н., А.С. Дебрин, аспирант, ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ
В севообороте России, в том числе в хозяйствах юго-западной зоны Красноярского края, всё большее место занимают посевные площади под масличные культуры, такие как рапс, рыжик, горчица. Однако семенные инфекции семян указанных культур наносят значительный ущерб урожаю, снижая его порой на треть или даже наполовину. Инфекции в конечном счёте способны нанести большой экономический ущерб, поэтому с ними ведётся постоянная борьба разными методами и средствами [1 - 10].
Улучшение и повышение качества семян различных культур может быть основано на ис-
пользовании электрических, магнитных, электромагнитных, тепловых и других полей, которые относятся к физическим методам предпосевной обработки семян.
С целью обеззараживания семян масличных культур, в частности рапса [2] и рыжика [1], активизации роста и развития растений нами использовался метод предпосевной обработки семян в электромагнитном поле сверхвысокой частоты (далее ЭМП СВЧ). Этот метод является комбинированным и объединяет в себе воздействие двух полей: электромагнитного и теплового [1].
Целью исследования являлось обоснование эффективного режима предпосевной обработки семян рыжика в ЭМП СВЧ, а также разработка оригинальной установки для предпосевной об-
работки семян рыжика и других масличных и прочих сельскохозяйственных культур, обеспечивающей равномерный нагрев семян в ЭМП СВЧ.
Материал и методы исследования. Была изучена лабораторная всхожесть и заражённость семян рыжика патогенами после обработки в экспериментальной СВЧ-установке, подробно описанной в ранее опубликованной работе [5] и выполненной по патенту [7]. В процессе эксперимента определяли конечную температуру в слое и на поверхности семян при помощи тепловизора FLIR SYSTEMS THERMACAM P65.
Основным методом исследования было активное планирование эксперимента по плану Кона (Ко2).
Предварительно увлажнённые в течение 2,5 мин до 20,0%-ной влажности семена рыжика подвергались воздействию ЭМП СВЧ частотой 2400 МГц в рабочей камере СВЧ-установки.
Далее с помощью биологического метода (метод влажных камер) в чашках Петри определяли эффективность обеззараживания семян ЭМП СВЧ, а также влияние СВЧ-энергии на их посевные качества. Предварительно укладывали два слоя фильтровальной бумаги, смоченной до уровня наименьшей влагоёмкости. На неё укладывали по 100 семян, прошедших обработку в ЭМП СВЧ при разных режимах в соответствии с планом Кона (Ко 2), который состоял из девяти вариантов и десятого контроля (семена не обрабатывались в поле сверхвысокой частоты). Затем чашки Петри помещали в термостат. Через 7 сут. проводили учёты.
В соответствии с допустимой температурой нагрева семян выбирали сочетание диапазона и удельной мощности Руд (Вт/дм3) ЭМП СВЧ за время, равное 30 - 90 с. При различных сочетаниях мощностей семена нагреваются до температуры 27,5 - 79,5 °C, влажность семян до обработки в СВЧ-поле составляла 20,0 %.
Таким образом, выше изложенное позволяет выделить два основных фактора воздействия на конечную температуру семян и принять следующие пределы их изменения:
х1(т) - 30 - 90 - экспозиция обработки, с; х2(Руд) - 509 - 2548 - удельная мощность ЭМПСВЧ, Вт/дм3.
Результаты исследования. Полученные результаты подробно описаны и приведены в работе А. В. Бастрона и др. [1].
В результате обработки данных по определению значимых коэффициентов получены адекватные уравнения регрессии, связывающие выходные параметры y1 - y5 с изучаемыми факторами (х1 - удельная мощность, Вт/дм3, х2 - экспозиция, с):
- по лабораторной всхожести:
y1 = 66,056 + 0,67х1 - 4,833х2 - ц) - 4,083х12 - 5,333 х22 - 6,125х1х2;
- по заражённости грибами p. Alternaría:
y2 = 16,069 + 0,67xi - 0,979x2 - (2) - 2,1x12 - 2,23x22 - 1,031x1x2;
- по заражённости пероноспорозом:
y3 = 2,667 + 0,67x1 - 0,417x2 - (3) - 1,186x12 - 1,0x22; (3)
- по заражённости белой гнилью:
y4 = 7,819 + 0,67x1 - 0,479x2 - (4)
- 1,792x12 - 0,979x22 - 0,5x1x2;
- по заражённости бактериозом:
y5 = 3,847 + 0,67x1 - 0,291x2 - (5)
- 1,3 3 3x12 - 0,83 3x22 - 0,5x1x2.
На рисунках 1 - 5 представлена графическая интерпретация полученных уравнений регрессии
(1) - (5).
Для реализации приведённых выше режимов предпосевной обработки семян рыжика, других масличных и прочих сельскохозяйственных культур в Красноярском ГАУ разработана и запатентована оригинальная конструкция устройства для сверхвысокочастотной обработки сыпучих материалов, например, семян сельскохозяйственных культур, которое также может быть использовано и для послеуборочной СВЧ-обработки семян масличных культур перед отжимом масла [8]. Разработанная СВЧ-установка с оригинальной конструкцией конвейерной ленты (рис. 6 - 9) позволяет производить обработку семян равными дозами с возможностью их перемешивания в процессе СВЧ-обработки.
Технология обработки семян в СВЧ-установке выглядит следующим образом. Предварительно увлажнённые семена из загрузочного бункера 1 посредством дозирующего устройства 4, состоящего из двигателя 5 и транспортёрной ленты 6, попадают в чашку 8 конвейерной ленты 7 конвейера 2. Перемещение конвейера 2 осуществляется ступенчато шаговым двигателем 11 через барабаны 9 и 10, с целью точного ориентирования чашки 8 под дозирующим устройством 4 и подачи в неё определенного количества семян. После заполнения чашки 8 конвейерной
Рис. 1 - Зависимость лабораторной всхожести семян рыжика от удельной мощности ЭМП СВЧ и экспозиции (контроль - 62 %)
Рис. 2 - Зависимость заражённости семян рыжика грибами p. Alternaría от удельной мощности ЭМП СВЧ и экспозиции (контроль -15,75 %)
Рис. 4 - Зависимость заражённости семян рыжика белой гнилью от удельной мощности ЭМП СВЧ и экспозиции (контроль - 7,25 %)
В 2.30-3.00 • 2.00-2.50 Di .50-2.00 01.00-1.50
■ 0.50-1.00
■ 0.00-0,5 0
152«
Улелы™ мощность. Вт .'ли-1
Окспошшая. с
Рис. 3 - Зависимость заражённости семян рыжика пероноспорозом от удельной мощности ЭМП СВЧ и экспозиции (контроль - 2,25 %)
Рис. 5 - Зависимость заражённости семян рыжика бактериозом от удельной мощности ЭМП СВЧ и экспозиции (контроль - 3,37 %)
Рис. 6 - Общий вид устройства для предпосевной обработки семян 15 Ал 16
пп
тт-
II
Рис. 7 - Конвейерная лента (вид сбоку)
Рис. 8 - Конвейерная лента (вид сверху)
Рис. 9 - разрез А-А по рисунку 7
ленты 7 перемещаются к зоне СВЧ-обработки. Перед обработкой семена должны равномерно распределиться по ёмкости чашки 8. Это условие обеспечивается зубчатой передачей, выполненной в виде зубцов 12, установленных на наружной стороне боковой стенки 19 чашки 8 и зубцов 13, установленных на внутренней стороне боковой стенки 14 рабочей камеры 3. При перемещении конвейерной ленты происходит вращение чашки 8, а также перемешивание и равномерное распределение семян лопатками 16. Лопатки закреплены на стационарном штифте 15 оси вращения чашки 8 и установлены под наклоном в сторону вращения. Далее семена через вход 24 направляются в рабочую камеру 3, где от источника СВЧ-энергии 17 через волновод 18 в рабочую камеру 3 подаётся ЭМП СВЧ на строго определённое время, согласно режиму обработки. После этого семена, пройдя через выход рабочей камеры 25 и барабан 10 конвейера 2, высыпаются из чашек 8 перевёрнутой конвейерной ленты 7 в бункер выгрузки 20 посредством вибрационного устройства 21, состоящего из натяжного барабана 22 с вибратором 23.
Выводы
1. Полученные уравнения регрессии описывают реальные процессы воздействия на семена рыжика и семенные инфекции ЭМП СВЧ [1] с инженерной погрешностью, не превышающей 10 %, и могут быть рекомендованы в производство.
2. Разработанные и запатентованные Красноярским ГАУ устройства для термической обработки сыпучих диэлектрических материалов [7, 8] могут реализовать указанные режимы СВЧ-обработки семян, обеспечивая при этом равномерность нагрева семян лучше, чем в известных конструкциях аналогичных устройств для предпосевной обработки семян СВЧ-энергией.
3. Перспективными следует считать исследования рациональных режимов послеуборочной СВЧ-обработки семян масличных культур перед отжимом масла на разработанных в Красноярском ГАУ оригинальных устройствах [7, 8].
Литература
1. Бастрон А.В., Исаев А.В., Мещеряков А.В. Эффективные режимы предпосевной обработки семян рыжика в электромагнитном поле сверхвысокой частоты // Вестник АПК Ставрополья. 2019. №1 (33). С. 4 - 7.
2. Исаев А.В., Бастрон А.В., Яхонтова В.С. Исследование влияния степени неравномерности нагрева семян рапса в ЭМП СВЧ на их энергию прорастания и всхожесть // Вестник КрасГАУ 2016. № 4. С. 131 - 137.
3. Технология предпосевной обработки семян пшеницы электротепловым излучением / В. А. Федотов, И.В. Алтухов, В. Д. Очиров [и др.] // Вестник АПК Ставрополья. 2014. № 3 (15). С. 52 - 56.
4. Обеззараживающее действие электромагнитного поля высокой частоты на семена томата / Г.Г. Юсупова, Н.В. Цугленок, А.В. Бастрон [и др.] // Вестник КрасГАУ 2002. С. 33 - 38.
5. Бастрон А.В., Мещеряков А.В., Цугленок Н.В. Технология и технические средства обеззараживания семян энергией СВЧ-поля // Вестник КрасГАУ 2007. № 1. С. 268 - 271.
6. Взаимодействие системы «излучатель - растение» в процессах стимуляции посевных качеств семян культивируемых лекарственных растений / И. А. Худоногов, С.Н. Воякин, А.С. Ижевский [и др.] // Энергетика и информационные технологии: сб. науч. трудов / отв. ред. О.А. Пустовая. Благовещенск, 2017. С. 134 -142.
7. Пат. РФ № 2311002, H 05 В 6/78, Н 05 B 6/64. Устройство для термической обработки сыпучих диэлектрических материалов / А.В. Бастрон, А.В. Мещеряков, Н.В. Цугленок; заявл. 02.06.2006; опубл. 20.11.2006. Бюл. № 32.
8. Пат. РФ № 2695873 на изобретение, Н05В 6/54, А01С 1/00. Устройство для предпосевной обработки семян / А.В. Бастрон, А.А. Василенко А.В. Заплетина и др.; заявл. 19.02.2018; опубл. 29.07.2019.
9. Цугленок Г.И., Василенко А.А. Влияние параметров электромагнитного поля сверхвысокой частоты на биометрические показатели и элементы структуры урожая ячменя пивоваренного в красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ 2007. № 1. С. 272 - 277.
10. Василенко А.А. Технологическая линия для реализации технологии предпосевной СВЧ-обработки семян зерновых культур // Научное и инновационное обеспечение АПК Сибири: матер. VI межрегион. конф. молодых учёных и специалистов аграрных вузов Сибирского федерального округа. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2008. С. 76 - 77.
