CC BY
34
3. Stupin A.S. Fundamentals of seed science: textbook. S.-Pb.: Lan, 2022. 384 p.
4. Aipov R.S., Akchurin S.V., Pugachev V.V. Vibration as a way to separate bulk mixtures // Improvement of engineering and technical support of technological processes in the agro-industrial complex: mater. intl. scientific-practical. conf. Orenburg: OGAU Publishing Center, 2015. S. 28-30.
5. Patent No. 2581431 C1. Russian Federation, IPC B07B 1/28. Vibratory Separator: No. 2015105742/03: Appl. 02/19/2015: publ. 04/20/2016 / R.S. Aipov, S.V. Akchurin, V.V. Pugachev.
6. Pat. No. 2648755 C1. Russian Federation, IPC B07B 1/28. Vibratory Separator: No. 2016142994: Appl. 10/31/2016: publ. 03/28/2018 / R.S. Aipov, S.V Akchurin, V.V. Pugachev; will declare FGBOU VO "Orenburg State Agrarian University".
7. Ushakov Yu.A., Pugachev V.V, Pugacheva E.V. The use of a gearless electric drive for machines for post-harvest processing of grain. Innovations in agriculture. 2016; 16(1): 148-150.
8. Blekhman I.I. Vibrational Mechanics and Vibrational Rheology (Theory and Applications). M.: FIZMATLIT, 2018. 752 p.
9. Goncharevich I.F., Frolov K.V. Theory of vibration technique and technology. M.: Nauka, 1981. 319 p.
10. Gortinsky V.V., Demsky A.B., Boriskin M.A. Separation processes at grain processing enterprises. M.: Kolos, 1980. 304 p.
11. Vibrations in technology: Ref. in 6 volumes. M.: Mashinostroenie, 1978-1981. T. 2. Oscillations of non-linear mechanical systems. 351 p.
12. Blekhman I.I., Dzhanelidze G.Yu. vibratory movement. M.: Nauka, 1964. 410 p.
13. Gradient vibrational segregation in the separation of bulk materials by size / I.I. Blekhman, L.I. Blekhman, L.A. Weisberg, V.B. Vasilkov. Enrichment of ores. 2015; 5: 20-24.
14. About the phenomenon of vibrational diffusion segregation in loose media / I.I. Blekhman, L.I. Blekhman, L.A. Weisberg et al. Reports of the Academy of Sciences. 2016; 466(1): 30-32.
15. Classification of bulk material under conditions of vibrational segregation - device, modeling, experiment / V.A. Arsentiev, I.I. Blekhman, L.I. Blekhman et al. Enrichment of ores. 2010; 5. 13-16.
Евгений Михайлович Асманкин, доктор технических наук, профессор, aem500@mail.ru, https://orcid. org/0000-0001-7168-0099
Ильмира Агзамовна Рахимжанова, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, kaf36@orensau.ru, https://orcid.org/0000-0002-7771-7291
Владимир Юрьевич Бибарсов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, 60.bars@mail.ru, https://orcid. org/0000-0003-0716-9258
Владимир Валерьевич Пугачёв, старший преподаватель, pvv056@list.ru. https://orcid.org/0000-0001-5172-5077
Evgeny M. Asmankin, Doctor of Technical Sciences, Professor, aem500@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-7168-0099
Ilmira A. Rakhimzhanova, Doctor of Agriculture, Professor, kaf36@orensau.ru, https://orcid.org/0000-0002-7771-7291
Vladimir Yu. Bibarsov, Candidate of Agriculture, Associate Professor, 60.bars@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0716-9258
Vladimir V. Pugachev, Senior lecturer, pvv056@list.ru. https://orcid.org/0000-0001-5172-5077
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 25.11.2022; одобрена после рецензирования 20.12.2022; принята к публикации 10.01.2023.
The article was submitted 25.11.2022; approved after reviewing 20.12.2022; accepted for publication 10.01.2023.
-Ф-
Научная статья УДК 631.12
Состояние и перспективы беспилотных сельскохозяйственных тракторов, работающих на возобновляемых источниках энергии
Андрей Сергеевич Иванов
Государственный аграрный университет Северного Зауралья
Аннотация. Внедрение электрических приводов и альтернативных экологически чистых видов топлива в сельскохозяйственную технику даёт преимущества с точки зрения повышения энергоэффективности и расширенных функциональных возможностей, одним из главных является автономное использование в отдалённых районах. В работе проанализировано современное состояние и дальнейшие перспективы внедрения беспилотных сельскохозяйственных тракторов, работающих на возобновляемых источниках энергии. Отмечается, что электрификация системы «трактор - сельскохозяйственная машина» является важным шагом на пути к будущим машинным системам, позволяющим оптимизировать процессы и сни-
зить производственные затраты. Перспективный вариант исполнения беспилотного гибридного машинно-тракторного агрегата основан на разгрузке трактора за счёт внедрения дополнительных систем накопления электроэнергии. Этот способ позволяет небольшим сельскохозяйственным тракторам перемещать более крупные сельскохозяйственные прицепные машины, которые оснащены собственными электромоторами. Будущие исследования в области сельскохозяйственной техники будут сосредоточены на разработке систем позиционирования, т.е. управления навигацией, осведомлённости об окружающей среде и планировании маршрута для оптимизации работы машин, а также на включении интеллекта для контроля за операциями.
Ключевые слова: беспилотный трактор, возобновляемые источники энергии, электротрактор.
Для цитирования: Иванов А.С. Состояние и перспективы беспилотных сельскохозяйственных тракторов, работающих на возобновляемых источниках энергии // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (99). С. 153 - 159.
Original article
Prospects of autonomous agricultural tractors powered by renewable energy sources
Andrey S. Ivanov
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. The introduction of electric drives and alternative environmentally friendly fuels in agricultural machinery brings benefits in terms of energy efficiency and enhanced functionality, one of the main ones is autonomous use in remote areas. The paper analyzes the current state and further prospects for the introduction of unmanned agricultural tractors powered by renewable energy sources. It is noted that the electrification of the "tractor - agricultural machine" system is an important step towards future machine systems that allow to optimize processes and reduce production costs. A promising version of the unmanned hybrid machine-tractor unit is based on unloading the tractor through the introduction of additional energy storage systems. This method allows small agricultural tractors to move larger agricultural trailers, which are equipped with their own electric motors. Future research in the field of agricultural machinery will focus on the development of positioning systems, i.e. navigation management, environmental awareness and route planning to optimize machine performance, as well as the inclusion of intelligence to control operations.
Keywords: autonomous tractor, renewable energy, electric tractor.
For citation: Ivanov A.S. Prospects of autonomous agricultural tractors powered by renewable energy sources. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 99(1): 153-159. (In Russ.).
Снижение воздействия на окружающую среду и зависимость от ископаемых видов топлива считаются важными вопросами энергетической политики во всём мире [1, 2]. Во многих странах использование экологически чистых транспортных средств, таких, как аккумуляторные электромобили, автомобили на топливных элементах, гибридные электромобили, постепенно продвигается на уровне правительства с целью замены автомобилей с двигателями внутреннего сгорания [3, 4].
Материал и методы. В настоящее время исследования в области сельскохозяйственных
технологий всё больше ориентируются на альтернативные источники энергии с низким уровнем загрязнения - биотопливо, топливные элементы и гибридные электротехнологии. Внедрение электрических приводов и альтернативных экологически чистых видов топлива в сельскохозяйственную технику даёт преимущества с точки зрения повышения энергоэффективности и расширенных функциональных возможностей, одним из главных является автономное использование в отдалённых районах [5 - 7].
Цель исследования - проанализировать современное состояние и дальнейшие перспективы
Рис. 1 - Схема производства энергии «на месте» с использованием беспилотных сельскохозяйственных тракторов, работающих на ВИЭ
внедрения беспилотных сельскохозяйственных тракторов, работающих на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ).
На рисунке 1 представлена схема производства энергии «на месте», позволяющая существенно снизить зависимость от источников традиционного ископаемого топлива в секторе сельскохозяйственной техники.
Результаты и обсуждение. Ввиду специфических особенностей эксплуатации сельскохозяйственных тракторов, проектирование систем привода для трактора отличается от критериев для автомобиля [8]. Например, тракторы обычно рассчитываются на агрегатирование различных сельскохозяйственных орудий для работы в условиях бездорожья, поэтому им требуется больший вес для работы с меньшей скоростью и диапазоном ускорения, а также важен учёт реализуемых тяговых нагрузок. Кроме того, электродвигатель должен иметь возможность развивать высокий крутящий момент на низкой скорости.
Электрификация систем привода сельхозтехники приводит к повышению эффективности, гибкости и производительности машинно-тракторных агрегатов. Одним из преимуществ является отделение от двигателя традиционных механических частей (вентилятор охлаждения радиатора, водяной насос, компрессор кондиционера) с помощью электрических вспомогательных устройств, что зачастую приводит к снижению «паразитных» потерь и расхода топлива. К преимуществам электротракторов относится также и гибкость расположения компонентов и узлов трактора, повышенная скорость отклика на изменение нагрузки в работе вала отбора мощности. Всё это приводит в итоге к повышению производительности сельскохозяйственных работ.
Электрификация системы «трактор - сельскохозяйственная машина» является следующим важным шагом на пути к будущим машинным системам, позволяющим оптимизировать процессы и снизить производственные затраты. Эта технология может стать новым этапом в истории сельскохозяйственной техники.
В последние годы ряд производителей тракторов адаптировали оборудование для работы с электроэнергией и альтернативными видами топлива, такими, как биотопливо, солнечные батареи и водородные топливные элементы [9]. Поэтому в будущем основное внимание в этой области будет уделено электроприводам. Такие факторы, как высокая стоимость производства аккумуляторов, доступность и удобство ископаемого топлива, наложили ограничения на широкомасштабное использование сельскохозяйственных электромашин.
В связи с этим для достижения технологического и устойчивого развития в качестве временного решения были предложены гибридные электромашины. Трансмиссия таких машин обычно выполняется по двум основным компоновочным схемам: последовательной и параллельной. Компоновка гибридного трактора с задним ведущим мостом показана на рисунке 2.
Ещё один вариант исполнения беспилотного гибридного машинно-тракторного агрегата основан на разгрузке трактора за счёт внедрения дополнительных систем накопления электроэнергии. Этот способ позволяет небольшим сельскохозяйственным тракторам перемещать более крупные сельскохозяйственные прицепные машины, которые оснащены собственными электромоторами.
Несмотря на это, руководствуясь экономическими и экологическими проблемами, многие специалисты в автотракторной отрасли работают над получением энергии из альтернативных видов топлива, таких, как возобновляемые источники энергии [10, 11]. Биотопливо и электроэнергия будут играть наиболее важную роль в обезуглероживании транспортного сектора на период до 2050 г. (рис. 3).
В отличие от городского транспорта, сельскохозяйственная техника обычно работает вдали от источников электроснабжения и заправочных станций. Следовательно, обеспечение энергией этих территорий увеличивает затраты на сельское хозяйство. В этом случае актуальным является применение независимых локальных систем
Рис. 2 - Базовые схемы заднеприводного трактора с гибридным приводом: а) параллельная схема; б) серийный вариант:
Б - батарея; С - сцепление; Д - дифференциал; Г - генератор; М - мотор; КП - коробка передач; П -преобразователь; ДВС - двигатель внутреннего сгорания; МГ - мотор-генератор; Т - трансмиссия
электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии [12].
На рисунке 4 представлена схема экосистемы энергонезависимого агрохозяйства. Солнце является основным доступным источником возобновляемой энергии для такого предприятия. Солнечная энергия и биомасса могут быть преобразованы в электричество и тепло. Кроме того, топливо может быть создано из биомассы и использовано для производства водорода. Гидроэнергетика и ветер также способны генерировать электроэнергию. Энергия, производимая упомянутыми источниками, может храниться в различных формах для краткосрочного и долгосрочного использования, например, в батареях и водороде. Одной из причин, по которой электрификация сельскохозяйственной техники привлекла к себе значительное внимание, является удобство преобразования электрической энергии в другие формы.
Биомасса, солнечная энергия и ветер являются наиболее доступными альтернативными ВИЭ, которую можно производить с помощью современных технологий в коммерческих масштабах для обеспечения энергонезависимости агрохозяйств. Однако идеальная технология производства энергии для таких хозяйств зависит от местной окружающей среды и типа сельскохозяйственного производства.
В крупномасштабном значении биомасса является одним из наиболее перспективных источников энергии при переходе от невозобновляемых источников энергии к возобновляемым. Выделяют три основных категории таких ресурсов: сельскохозяйственные отходы из остатков продукции, пищевые отходы и лесные биоэнергетические ресурсы. Их также можно использовать для производства других источников энергии, таких, как биодизель, биоэтанол, гранулы из биомассы и биометановый газ [13].
Солнечная энергия может использоваться в сельском хозяйстве различными способами, например, для производства электроэнергии, отопления и сушки урожая. К преимуществам солнечной энергии относятся её широкая доступность и низкая стоимость. Из-за прерывистого характера и низкой плотности энергии солнечных систем обычно требуются другие дополнительные источники энергии, в том числе батареи для непрерывной подачи электроэнергии в краткосрочной перспективе. Существуют также аналогичные проблемы, связанные с использованием энергии ветра и гидроэнергетики в фермерских хозяйствах.
Широко проводимые по всему миру научные исследования позволяют сделать вывод о том, что водород позиционируется и продвигается как возможное топливо будущего.
Водород может быть получен из широкого спектра первичных источников энергии с использованием различных технологий производства. Примерно половина получаемого водорода в настоящее время производится с помощью термокаталитических процессов и процессов газификации с использованием в качестве сырья природного газа, тяжелой нефти, угля. Как экологически чистая энергия, водород может обеспечить будущий вариант использования гибридных энергетических систем в сельском хозяйстве и, в частности, беспилотных сельскохозяйственных тракторов. Тем не менее остаётся достаточно много экономических и технических проблем с производством водорода из возобновляемых источников энергии в экосистемах энергонезависимых агрохозяйств, а также для использования в будущих экологически чистых транспортных средствах.
Ожидается, что при прогнозируемом увеличении населения до 10 млрд к 2050 г. рост сельскохозяйственного производства продолжится.
2015 *—> 2015-2050-¥ 2050
Рис. 3 - Трансформация спроса на энергию в транспортном секторе
В сочетании с сокращением рабочей силы на селе это ведёт к неизбежной необходимости повышения уровня эффективности за счёт внедрения большего количества систем автоматизации в сельхозпредприятиях.
К автоматизированным машинам в сельском хозяйстве предъявляются определённые технологические и информационные требования. Несмотря на важность автоматизации в сельском хозяйстве, она сталкивается с большими ограничениями, чем в других отраслях: зависимость от типа технологической операции; влияние условий окружающей среды (дождь, туман и пыль) на показания датчиков; почти ежедневные изменения поверхности земли; потребность в доступных по цене системах производства. Что касается дорожных условий, то они зачастую проще, чем для беспилотных транспортных средств на автомобильных дорогах общего пользования. Размеры поля и их количество чётко определены, а также площадь, которая засеяна или требует посадки для конкретной культуры.
На мировом рынке предлагаются различные типы систем автоматизации сельскохозяйственных машин. В настоящее время существует четыре основных типа систем беспилотных сельскохозяйственных тракторов:
1) устройства помощи водителю, упрощающие полевые операции и помогающие повысить эффективность производства работ;
2) автоматизированное рулевое управление, позволяющее высвободить водителю время для
управления другими задачами (уклонение от объектов, контроль безопасности, обнаружение транспортных средств, поворот в конце гона и другие неавтоматизированные задачи);
3) технология межтранспортного взаимодействия - между двумя транспортными средствами существует беспроводное соединение для обмена данными. Ведущее транспортное средство (с водителем) определяет скорость и направление, которые затем передаются беспилотному транспортному средству для имитации;
4) беспилотный наземный транспорт- это полностью автономная машина, имеющая набор датчиков, позволяющих реагировать на препятствия или непредвиденные обстоятельства.
Современные автономные транспортные средства используют определённый набор датчиков [14]. Собранные данные вводятся в алгоритм объединения для прогнозирования состояний переменной информации во времени. Концепция полноценных беспилотных сельскохозяйственных тракторов далеко не нова: примеры первых прототипов беспилотных тракторов относятся к 1950-м и 1960-м гг. В 1980-е гг. возможность объединения компьютеров с датчиками изображения открыла возможности для систем позиционирования на основе машинного зрения. Наиболее распространённые датчики в беспилотных тракторах можно разделить на три класса: измерения движения (одометрия, инерциальные), искусственные ориентиры (лазерное позиционирование, радар миллиметрового диапазона)
Рис. 4 - Схема экосистемы энергонезависимого агрохозяйства
и обнаружение локальных особенностей (сонар, машинное зрение). Что касается навигационных систем для автономных сельскохозяйственных транспортных средств, то их можно разделить на классы: нейронные сети и генетические алгоритмы, нечёткое логическое управление, обработка изображений, алгоритмы, разработанные на основе статистики.
Будущие исследования в области сельскохозяйственной техники будут сосредоточены на разработке систем позиционирования (т.е. управления навигацией, осведомлённости об окружающей среде и планировании маршрута для оптимизации работы машин), а также на включении интеллекта для контроля за операциями.
Выводы. Путь к высокоавтоматизированным беспилотным сельскохозяйственным тракторам сложен, но в перспективе это приведёт к снижению затрат и обеспечению более эффективного контроля над работой сельскохозяйственного предприятия дистанционно на основе получаемых данных в реальном времени в любой ситуации круглосуточно. Наконец, это шаг к созданию интеллектуальных сельскохозяйственных систем, и направления будущих исследований должны учитывать следующие аспекты, позволяющие использовать беспилотные электротракторы в производстве: совершенствование технологии хранения энергии; разработка новых стандартов для электрических сельскохозяйственных транспортных средств и машин; использование малогабаритных сельскохозяйственных машин и машин небольшой массы; разработка систем позиционирования и интеллектуальных систем.
Список источников
1. Андреева Е.В. Экологические аспекты индустриализации сельскохозяйственного производства // Инженерно-техническое обеспечение АПК. Реферативный журнал. 2001. № 3. С. 687.
2. Сотрута А.А., Иванова Н.А. Перспективы производства беспилотных тракторов в России // Прикладные информационные системы в технологиях наземного транспорта (машиностроение): матер. IV Всерос. науч.-практич. конф. с междунар. участ. Таганрог, 2021. С. 95 - 98.
3. Харламова Е.Н., Козлова А.А. Импортозамещение в России (на примере беспилотных тракторов) // Вектор лидерства: стратегии регионального развития: сб. науч. тр. по матер. Всерос. науч.-практич. конф. студ., магистр. и аспир. В 2-х част. Саратов, 2017. С. 165 - 167.
4. Юдина Ю.Е., Денежко Л.В., Новопашин Л.А. Беспилотные трактора // Молодёжь и наука. 2021. № 10.
5. Выголова Е.Р. Беспилотные трактора в сельском хозяйстве // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. ст. по матер. XI Всерос. конф. молод. уч. Краснодар, 2017. С. 335 - 336.
6. Малютин М.С. Беспилотные тракторы для сельского хозяйства // В мире научных открытий: матер. V Междунар. студенч. научной конф. Ульяновск, 2021. С. 327 - 331.
7. Беспилотный трактор / А.Р. Валиев, М. Бинело, Б.Г. Зиганшин и др. // Вестник НЦБЖД. 2021. № 4 (50). С. 69 - 75.
8. Сумин А.В., Иванов З.В., Шистеев А.В. Применение цифровых технологий при разработке алгоритмов беспилотного управления тракторов в сельском хозяйстве // Научные исследования и разработки к внедрению в АПК: матер. всерос. студенч. науч.-практич. конф. Молодёжный, 2022. С. 466 - 473.
9. Филатов Д.А. Применение возобновляемых источников энергии для повышения эффективности электроснабжения сельскохозяйственных предприятий: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2016.
10. Возобновляемые источники энергии и водород в энергосистеме: проблемы и преимущества / Г.А. Гухман, С.С. Белобородов, Е.Г. Гашо, А.В. Ненашев // Энергия: экономика, техника, экология. 2022. № 9 (453). С. 60 - 66.
11. Boihonov Z.U.O., Shukuraliyev A.Sh. Electricity supply systems based on renewable energy sources // Современные научные исследования и инновации. 2019. No 11 (103). P. 14.
12. Молякова А.О. Применение автономных транспортных средств и технологий в логистической деятельности предприятия агропромышленной отрасли // Логистика: форсайт-исследования, профессия, практика: матер. II Национал. науч.-образоват. конф. СПб., 2021. С. 403 - 408.
13. Шапорев В.А., Даргель Р.С. Экономическая эффективность применения биогаза в качестве альтернативного топлива // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. № 4. С. 127 - 130.
14. Иванов А.С., Анисимов И.А. Перспективы применения газомоторного топлива и электротяги в сельскохозяйственной технике // Инженерные технологии в сельском и лесном хозяйстве: матер. Всерос. национал. науч.-практич. конф. Тюмень, 2020. С. 43 - 49.
References
1. Andreeva E.V. Ecological aspects of the industrialization of agricultural production. Engineering and technical support of the agro-industrial complex. Abstract journal. 2001; 3: 687.
2. Soruta A.A., Ivanova N.A. Prospects for the production of unmanned tractors in Russia // Applied information systems in land transport technologies (machine building): mater. IV All-Russian. scientific-practical. conf. with international participation. Taganrog, 2021. Р. 95-98.
3. Kharlamova E.N., Kozlova A.A. Import substitution in Russia (on the example of unmanned tractors) // Leadership Vector: Regional Development Strategies: Sat. scientific tr. on mater. Vseros. scientific-practical. conf. student, master and aspir. In 2 parts. Saratov, 2017, pp. 165-167.
4. Yudina Yu.E., Denezhko L.V., Novopashin L.A. Unmanned tractors. Youth and science. 2021; 10.
5. Vygolova E.R. Unmanned tractors in agriculture // Scientific support of the agro-industrial complex: Sat. Art. on mater. XI All-Russian. conf. young. account Krasnodar, 2017. Р. 335-336
6. Malyutin M.S. Unmanned tractors for agriculture // In the world of scientific discoveries: mater. V Intern. student scientific conf. Ulyanovsk, 2021. Р. 327-331.
7. Unmanned tractor / A.R. Valiev, M. Binelo, B.G. Zi-ganshin еt al. Bulletin of the National Center for Life Safety. 2021; 50(4): 69-75.
8. Sumin A.V., Ivanov Z.V., Shisteev A.V. The use of digital technologies in the development of algorithms for unmanned control of tractors in agriculture // Scientific
research and development for implementation in the agro-industrial complex: mater. all-Russian student scientific-practical. conf. Molodezhnyy, 2022, pp. 466-473.
9. Filatov D.A. The use of renewable energy sources to improve the efficiency of power supply to agricultural enterprises: abstract Dis. ... Cand. Tech. Sci. Nizhny Novgorod, 2016.
10. Renewable energy sources and hydrogen in the energy system: problems and advantages / G.A. Gukhman, S.S. Beloborodov, E.G. Gasho, A.V. Nenashev. Energy: economics, technology, ecology. 2022; 453(9): 60-66.
11. Boihonov Z.U.O., Shukuraliyev A.Sh. Electricity supply systems based on renewable energy sources. Modern scientific research and innovation. 2019; 103(11): 14.
12. Molyakova A.O. The use of autonomous vehicles and technologies in the logistics activities of an agro-industrial enterprise // Logistics: foresight research, profession, practice: mater. II National. scientific-educational conf. S.-Pb., 2021. P. 403-408.
13. Shaporev V.A., Dargel R.S. Economic efficiency of using biogas as an alternative fuel. Bulletin of the Belarusian State Agricultural Academy. 2020; 4: 127-130.
14. Ivanov A.S., Anisimov I.A. Prospects for the use of gas motor fuel and electric traction in agricultural machinery // Engineering technologies in agriculture and forestry: mater. Vseros. national scientific-practical. conf. Tyumen, 2020. P. 43-49.
Андрей Сергеевич Иванов, кандидат технических наук, доцент, ivanovas@gausz.ru, https://orcid.org/0000-0001-5991-3902
Andrey S. Ivanov, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, ivanovas@gausz.ru, https://orcid. org/0000-0001-5991-3902
Статья поступила в редакцию 10.11.2022; одобрена после рецензирования 01.12.2022; принята к публикации 10.01.2023.
The article was submitted 10.11.2022; approved after reviewing 01.12.2022; accepted for publication 10.01.2023. -♦-
Научная статья УДК 631.12
Анализ эксплуатационных затрат на беспилотные электротракторы в сельскохозяйственном производстве
Андрей Сергеевич Иванов
Государственный аграрный университет Северного Зауралья
Аннотация. Дана оценка эксплуатационных затрат на беспилотные электротракторы в сельскохозяйственном производстве. Для оценки можно использовать математическую модель получения основных данных с последующим расчётом, а также проводить анализ чувствительности для нескольких соответствующих переменных, включая стоимость комплектующих, мощность зарядного устройства, степень автономности и размер батареи, срок службы и её стоимость. Смоделирован процесс износа батареи в зависимости от количества циклов при различных скоростях зарядки. Показано, что высокая скорость зарядки батареи приводит к меньшему времени зарядки и повышению производительности, но к более быстрому износу батареи. По результатам моделирования установлено, что годовые затраты на содержание и обслуживание беспилотных электротракторов сопоставимы или более низкие, чем аналогичные варианты дизельных тракторов, управляемых механизаторами. Сокращение общих затрат в течение года при использовании беспилотного электротрактора будет достигнуто благодаря снижению эксплуатационных расходов на топливо, техническое обслуживание, а также заработной платы механизаторов.
Ключевые слова: электротрактор, беспилотный трактор, эксплуатационные затраты.
Для цитирования: Иванов А.С. Анализ эксплуатационных затрат на беспилотные электротракторы в сельскохозяйственном производстве // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (99). С. 159 - 163.
Original article
Analysis of operating costs for autonomous electric tractors in agricultural production
Andrey S. Ivanov
Northern Trans-Ural State Agricultural University, Tyumen, Russia
Abstract. An estimate of the operating costs for unmanned electric tractors in agricultural production is given. For evaluation, a mathematical model can be used to obtain basic data and then calculated, as well as sensitivity analysis for several relevant variables, including the cost of components, the power of the charger, the degree of autonomy and size of the battery, the service life and its cost. The process of battery wear is simulated depending on the number of cycles at different charging rates. High battery charging rates have been shown to
