Научная статья на тему 'Совершенствование технических средств комбинированного орошения на основе функционально-морфологического анализа'

Совершенствование технических средств комбинированного орошения на основе функционально-морфологического анализа Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
126
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ / ФУНКЦИОНАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ / КАПЕЛЬНОЕ ОРОШЕНИЕ / КОМБИНИРОВАННОЕ ОРОШЕНИЕ / ФИТОКЛИМАТ / КАПЕЛЬНИЦЫ / ОРОСИТЕЛИ / SYSTEM ANALYSIS / FUNCTIONAL-MORPHOLOGICAL ANALYSIS / DRIP IRRIGATION / COMBINED IRRIGATION / PHYTOCLIMATE / DRIPPERS / IRRIGATORS

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Мелихова Е.В., Рогачев А.Ф.

Создание ресурсосберегающих оросительных средств нового поколения, характеризующихся меньшей материалоёмкостью и большей экономичностью при эксплуатации, требует совершенствования общих подходов к их проектированию на основе методологии системного анализа и синтеза. Приведенный обзор результатов патентного анализа более 500 перспективных технических решений в области орошения представлен по категориям (Системы локального орошения, индекс международной патентной классификации (МПК) A01G 25/00; Капельницы и оросители, МПК A01G 25/02; Технологии и технологические параметры ресурсосбережения, МПК A01G 7/00, A01G 1/00; Способы возделывания сельскохозяйственных культур на орошении МПК C05D 11/00, A01G 1/00; Управление оросительными системами МПК A01G 13/00, A01M 7/00; Экологизация орошения МПК A01G 25/09). На основе системного анализа проблемных сторон капельного и комбинированного орошения, включающего сочетание капельного и мелкодисперсного дождевания, выявлены основные тенденции совершенствования и перспективные направления развития технологий и технических средств для орошения сельскохозяйственных культур. С применением морфологического анализа и синтеза на основе построенных функционально-морфологических и конструктивно-морфологических таблиц получены возможные варианты сочетаний функциональных признаков (инварианты) систем комбинированного орошения (пат. RU 2643730 C1, 154632 U1, 178110 U1 и др.). Даны рекомендации по совершенствованию технико-технологических решений в области ресурсосбережения при использовании оросительных мелиораций. Разработанные технологии, технические средства для их реализации и стендовое оборудование для исследования процессов влагопереноса способствуют повышению эффективности возделывания с.-х. культур, а также увеличению урожайности при капельном, мелкодисперсном и комбинированном, при их сочетании, способах орошения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVEMENT OF TECHNICAL MEANS OF COMBINED IRRIGATION ON THE BASIS OF FUNCTIONAL-MORPHOLOGICAL ANALYSIS

The creation of resource-saving irrigation tools of the new generation, characterized by lower material intensity and greater efficiency in the operation, requires the improvement of general approaches to their design based on the methodology of sys-tem analysis and synthesis. The review of the results of patent analysis of more than 500 promising technical solutions in the field of irrigation is presented in categories (Local ir-rigation systems, International Patent Classification Index (IPC) A01G 25/00; Droppers and irrigators, IPC A01G 25/02; Technologies and technological parameters of resource saving, IPC A01G 7/00, A01G 1/00; Methods of cultivation of agricultural crops on irriga-tion IPC C05D 11/00, A01G 1/00; Management of irrigation systems IPC A01G 13/00, A01M 7/00; Ecologization of irrigation IPC A01G 25/09). On the basis of the system analysis of the problem sides of drip and combined irrigation, including the combination of drip and fine sprinkling, the main trends of improvement and promising directions for the development of technologies and technical means for crop irrigation are identified. Using morphological analysis and synthesis based on the constructed functional-morphological and structural-morphological tables, possible variants of combinations of functional features (invariants) of combined irrigation systems were obtained (US Pat. RU 2643730 C1, 154632 U1, 178110 U1, etc.). Recommendations on the improvement of technical and technological solutions in the field of resource conservation when using irrigation reclamation are given. Developed technologies, technical means for their implementation and bench equipment for the study of the processes of moisture transfer contribute to improving the efficiency of cultivation of S.-H. crops, as well as increasing yields with drip, fine and combined, with their combination, irrigation methods.

Текст научной работы на тему «Совершенствование технических средств комбинированного орошения на основе функционально-морфологического анализа»

УДК 631.674:631.347 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-01-44

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ КОМБИНИРОВАННОГО ОРОШЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

IMPROVEMENT OF TECHNICAL MEANS OF COMBINED IRRIGATION ON THE BASIS OF FUNCTIONAL-MORPHOLOGICAL ANALYSIS

Е.В. Мелихова, кандидат технических наук, доцент

А.Ф. Рогачев доктор технических наук, профессор

E.V. Melikhova, A.F. Rogachev

Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University

Создание ресурсосберегающих оросительных средств нового поколения, характеризующихся меньшей материалоёмкостью и большей экономичностью при эксплуатации, требует совершенствования общих подходов к их проектированию на основе методологии системного анализа и синтеза. Приведенный обзор результатов патентного анализа более 500 перспективных технических решений в области орошения представлен по категориям (Системы локального орошения, индекс международной патентной классификации (МПК) A01G 25/00; Капельницы и оросители, МПК A01G 25/02; Технологии и технологические параметры ресурсосбережения, МПК A01G 7/00, A01G 1/00; Способы возделывания сельскохозяйственных культур на орошении МПК C05D 11/00, A01G 1/00; Управление оросительными системами МПК A01G 13/00, A01M 7/00; Экологизация орошения МПК A01G 25/09). На основе системного анализа проблемных сторон капельного и комбинированного орошения, включающего сочетание капельного и мелкодисперсного дождевания, выявлены основные тенденции совершенствования и перспективные направления развития технологий и технических средств для орошения сельскохозяйственных культур. С применением морфологического анализа и синтеза на основе построенных функционально-морфологических и конструктивно-морфологических таблиц получены возможные варианты сочетаний функциональных признаков (инварианты) систем комбинированного орошения (пат. RU 2643730 C1, 154632 U1, 178110 U1 и др.). Даны рекомендации по совершенствованию технико-технологических решений в области ресурсосбережения при использовании оросительных мелиораций. Разработанные технологии, технические средства для их реализации и стендовое оборудование для исследования процессов влагопереноса способствуют повышению эффективности возделывания с.-х. культур, а также увеличению урожайности при капельном, мелкодисперсном и комбинированном, при их сочетании, способах орошения.

The creation of resource-saving irrigation tools of the new generation, characterized by lower material intensity and greater efficiency in the operation, requires the improvement of general approaches to their design based on the methodology of sys-tem analysis and synthesis. The review of the results of patent analysis of more than 500 promising technical solutions in the field of irrigation is presented in categories (Local ir-rigation systems, International Patent Classification Index (IPC) A01G 25/00; Droppers and irrigators, IPC A01G 25/02; Technologies and technological parameters of resource saving, IPC A01G 7/00, A01G 1/00; Methods of cultivation of agricultural crops on irrigation IPC C05D 11/00, A01G 1/00; Management of irrigation systems IPC A01G 13/00, A01M 7/00; Ecologization of irrigation IPC A01G 25/09). On the basis of the system analysis of the problem sides of drip and combined irrigation, including the combination of drip and fine sprinkling, the main trends of improvement and promising directions for the development of technologies and technical means for crop irrigation are identified. Using morphological analysis and synthesis based on the constructed functional-morphological and structural-morphological tables, possible variants of combinations of functional features (invariants) of combined irrigation systems were obtained (US Pat. RU 2643730 C1, 154632 U1, 178110 U1, etc.). Recommendations on the improvement of technical and technological solutions in the field of resource conservation when using irrigation reclamation are given. Developed technologies, technical means for their implementation and bench equipment for the study of the processes of moisture transfer contribute to improving the efficiency of cultivation of S.-H. crops, as well as increasing yields with drip, fine and combined, with their combination, irrigation methods.

Ключевые слова, системный анализ, функционально-морфологический анализ, капельное орошение, комбинированное орошение, фитоклимат, капельницы, оросители.

Key words: system analysis, functional-morphological analysis, drip irrigation, combined irrigation, phytoclimate, drippers, irrigators.

Введение. Сложившийся уровень развития отечественного сельскохозяйственного производства характеризуется падением объема орошаемых земель, парка оросительной техники, изношенностью подводящих ГТС, катастрофическим обвалом производства российской оросительной техники. Для решения отмеченной проблемы необходимо масштабное возрождение оросительных мелиораций хотя бы до уровня 80.. .90-х годов прошлого столетия.

Развитие оросительных мелиораций требует совершенствования средств поливной техники существующего IV и создаваемого V поколения, разработки новых ресурсосберегающих технологий, а также цифровых и интеллектуальных систем для управления орошаемым земледелием [8, 14].

Перспективные ресурсосберегающие технические средства для капельного и комбинированного орошения представлены в публикациях и патентах российских ученых Борового Е.П., Бородычева В.В., Васильева С.М., Канторовича И.И., Кузнецовой Н.В., Майера А.В., Новикова А.Е., Овчинникова А.С., Ольгаренко И.В., Салдаева А.М., Соколова А.Д., Фальковича А.С., Храброва М.Ю., Щедрина В.Н. и др. [1, 2, 4, 12, 1518]. В то же время для создания высокоэкономичных ресурсосберегающих оросительных средств нового поколения, характеризующихся меньшей материалоёмкостью и большей экономичностью при эксплуатации, требуется совершенствование общих подходов к их проектированию на основе методологии системного анализа и синтеза [3, 8].

Материалы и методы. В качестве основы методологии проектирования целесообразно использовать системный и функционально-морфологический анализ [7, 9, 15, 16], проводимый на основе патентных и научно-технических источников. Для обоснования конструктивно-технологических схем и параметров применялись методы математического моделирования и оптимизации [1, 6, 10]. В процессе патентного поиска было проанализировано свыше 500 российских и зарубежных патентов, а также более 150 конструктивно-технологических схем оросительной техники.

Результаты. Анализировались технико-технологические средства для комбинированного орошения (КБО), которые представляют собой сложную техническую систему (ТС), объединяющую функциональные возможности различных видов, например, капельного орошения и мелкодисперсного дождевания. Таблица морфологического анализа, составленная на основе функций, выполняемых оросительной системой, по данным научно-технической литературы и сети Интернет (таблица 1), позволила структурировать основные функции и варианты их исполнения для различных способов орошения, включая комбинированное [2, 4, 12]. При реализации каждого из различных видов орошения выполняются определенные базовые функции, которые в первой графе таблицы 1 обозначены символом Ф с порядковым номером. Основными из них являются тип оросительной сети, формирование области увлажнения и размер капель, подготовка ЖКУ и др. (таблица 1). Анализируя функции Ф, реализуемые при капельном и мелкодисперсном поливе, можно выявить возможности комбинированного (капельного + мелкодисперсного) орошения. В последней графе таблицы 1 методом морфологического синтеза получены возможные варианты функциональных признаков (инварианты) системы комбинированного орошения и её подсистем: капельной и мелкодисперсной.

Таблица 1 - Функционально-морфологический анализ

технических средств комбинированного орошения

Функция Ф Вариант реализации функции Виды орошения

Дож-дева-ние (Д) Спринклер-ное (С) Мелко дисперс ное (М) Капель ное (К) Комбинированное (КБ)

Забор воды (Ф1) Глубинный Ф1Д1 Ф1С! Ф1М! Ф1К! Ф1КБ1 = (Ф1М1 + Ф1К1) и (Ф1М1 + Ф1К2) и (Ф1М2 + Ф1К1) и (Ф1М2 + Ф1К2)

Поверхностный Ф1Д2 Ф1С2 Ф1М2 Ф1К2

Тип ороситель-ной сети (Ф2) Закрытая Ф2Д! Ф2С1 Ф2М! Ф2К1 Ф2КБ1 = (Ф2М1 + Ф2К1) и (Ф2М1 + Ф2К2) и (Ф2М2 + Ф2К1) и (Ф2М1 + Ф2К2)

Открытая Ф2Д2 Ф2С2 Ф2М2 Ф2К2

Очистка воды (Ф3) Механическая Ф3Д Ф3С! Ф3М! Ф3К1 Ф3КБ1 = (Ф3М1 + Ф3К1) и (Ф3М1 + Ф3К2) и (Ф3М2 + Ф3К1) и (Ф3М2 + Ф3К2)

Физико-химич. - - Ф3М2 Ф3К2

Подготовка ЖКУ (Ф4) Твердые Ф4Д1 Ф4С1 - - Ф4КБ1 = Ф4К2 и Ф4М2

Жидкие Ф4Д2 Ф4С2 Ф4М2 Ф4К2

Давление воды (Ф5) Низкое Ф5Д Ф5С1 - Ф5К1 Ф5КБ1 = (Ф5К1 + Ф5М2)

Высокое Ф5Д2 Ф5С2 Ф5М2 -

Уровни давления (Ф6) Один Ф6Д! Ф6С! Ф6М1 Ф6К1 Ф6КБ1 = (Ф6К1 + Ф6М1) и (Ф6К1 + Ф6М2)

Несколько Ф6Д2 Ф6С2 Ф6М2 -

Тип трубопроводов (Ф7) Стационарное Ф7Д! Ф7С1 Ф7М! Ф7К1 Ф7КБ1 = (Ф7К1 + Ф7М2) и (Ф7К1 + Ф7М1) и (Ф7К2 + Ф7М1) и (Ф7К2 + Ф7М2)

Гибкие Ф7Д2 Ф7С2 Ф7М2 Ф7К2

Распыление воды (Ф8) Мелкие Ф8Д! Ф8С1 Ф8М! - Ф8КБ1 =Ф8К2 + Ф8М1) и (Ф8К3 + Ф8М1)

Средние Ф8Д2 Ф8С2 - Ф8К2

Крупные Ф8Дз Ф8С3 - Ф8Кз

Формирование области увлажнения (Ф11) Сплошное Ф11Д1 Ф11С! Ф11М! - Ф7кб1 = ( Ф11М1 + Ф11К2) и (Ф11К3 + Ф11М3) и (Ф11К2 + Ф11М3) и (Ф11К3 + Ф11М2)

Локальное - Ф11С2 Ф11М2 Ф11К2

Смыкание Ф11Д3 Ф11С3 Ф11М3 Ф11Кз

На втором этапе исследования был проведен структурно-морфологический анализ конструктивных вариантов реализации функций базовых подсистем на примере комбинированного орошения: мелкодисперсного и капельного. Для этого была выбрана наиболее характерная функция «распыление воды» - Ф8.

В таблице 2 приняты обозначения для «Ф№>: нижний индекс - тип конструктивного выполнения (Д - дефлекторный; Р - с рассекателем; Щ - щелевого типа; У - управляемого типа; Г - с генератором аэрозоля); верхний индекс - тип подсистемы (М - мелкодисперсная, К - капельная, С - совмещенная).

Выполнение функционального и конструктивно-морфологического анализов (таблицы 1 и 2) позволяет выявить направление совершенствования оросительной техники по базовым категориям, а также возможные пути создания и модернизации конструктивно-технологических решений. Различные альтернативные технические решения представлены в таблице 3.

Для создаваемой в настоящее время оросительной техники V поколения (по классификации академика В.Н. Щедрина) требуется совершенствование ресурсосберегающих технических систем, характеристики которых значительно превосходят существующие [8, 14]. Кроме того, можно прогнозировать широкое внедрение цифровых и электронных технологий, прежде всего, в сфере управления мелиоративной деятельностью [3, 18].

Таблица 2 - Конструктивно-морфологический анализ реализации функции распыления воды (Ф8) при комбинированном орошении

Подсистемы комбинированного орошения

Мелкодисперсная (М) Капельная (К)

Выполняемые функции Дефлектор Рассекатель внешний Щель Генератор аэрозоля Лабиринт Управляемая давлением Мембранные Рассекатель внутренний Совмещенная (С)

Распыление воды (Ф8) Ф8дМ, Ф8РМ1 Ф8щМ, Ф8ГМ1 Ф8ЛК2 Ф8ЛК3 Ф8УК2 Ф8УК3 Ф8МК2 Ф8мК3 8 8 Р Р (Ф8уС2) и (Ф8уС3) = Ф8КБ1

Рассмотрим подробнее наиболее интересные, по мнению авторов, технические решения для капельного и комбинированного орошения, защищенные патентами РФ.

Обсуждение. Исследования и разработки в области техники и технологий ресурсосберегающих способов орошения (капельного, мелкодисперсного, спринклерного и др.), проведенные учеными и конструкторами НПО «Радуга» (г. Коломна), РосНИ-ИПМ и ДонГАУ (г. Новочеркасск), ГНУ ВНИИГиМ (г. Москва), ВолжНИИГиМ (г. Энгельс), Повожского НИИ эколого-мелиоративных технологий-филиала ФГБНУ ФНЦ «Агроэкологии комплексных мелиораций и защитного лесоразведения РАН», ФГБОУ ВО Саратовского ГАУ, ВНИИОЗ, Волгоградского ГАУ и других вузов, НИИ и ОКБ, позволили выявить основные направления их совершенствования (таблица 3).

Таблица 3 - Основные направления совершенствования ТС

Категории ТС Основные направления совершенствования

1 2

Системы локального орошения а) Ресурсосбережение; б) Создание естественных и искусственных сред для регулирования фитоклимата

Капельницы и оросители Повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкций

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Окончание таблицы 3

1 2

Технологии и технологические параметры ресурсосбережения а) оптимизация технологических параметров орошения; б) сочетания поливов с выполнением других технологических операций (фертигация, распыление средств защиты растений и др.); в) агромелиоративные приёмы основной обработки почвы, совмещенные с формированием внутрипочвенных полостей для вла-гоудержания; г) применение многофункциональных растворов, на пример, калийных и магниевых солей (бишофита); д) использование для орошения ионизированной и намагниченной воды и аэрозольных суспензий

Способы возделывания сельскохозяйственных культур на орошении а) состав и последовательность проведений технологических операций ресурсосберегающего орошения; б) создание естественных и искусственных сред для регулирования фитоклимата; в) использование для орошения ионизированной и намагниченной воды и аэрозольных суспензий

Управление ОС а) внедрения автоматизированных технологий управления поливами на основе информационно-управляющих систем с обратной связью; б) применение ГИС-технологий для мониторинга и оптимизации геометрических параметров орошаемых участков, в том числе с учетом севооборотов

Экологизация орошения а) мониторинг уровня плодородия и деградации (засоление, водная и ветровая эрозия, дегумусофикация и др.) с применением современных средств дистанционного зондирования; б) использование систем дистанционного спутникового мониторинга на основе NDVI-показателей

Ниже приведен детализированный анализ перспективных технических решений по следующим категориям:

а) Системы локального и комбинированного орошения. Среди технических решений систем локального орошения можно отметить патенты RU 2322047 «Система капельного орошения» (рисунок 1а), ЯИ 2464776 (А0Ш 25/00) «Способ регулирования фитоклимата в агрофитоценозах при капельном орошении» (рисунок 1б), RU 2338368 (А0Ш 25/00) «Вегетационная система для создания микроклимата» (рисунок 1в), RU 2567521 (А0Ш 15/00, В05В 12/12, В05В 3/12, А0Ш 25/02) «Оросительная система для регулирование фитоклимата поля» (рисунок 1г), система капельного орошения (Пат. 2231951 RU) и ряд других.

«Дождевально-опрыскивающий агрегат» по патенту RU №2173043 позволяет осуществлять несколько режимов дождевания при помощи одного агрегата, а также повысить эффективность защиты растений от температурного стресса путём нанесения водно-воздушной пены, образующейся в результате добавления поверхностно активных веществ в оросительную воду. Система комбинированного орошения для возделывания овощных культур (рисунок 1д) по патенту РФ № 178110 И1, А01 О 25/00 повышает эффективность использования поливной воды.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

д) е)

Рисунок 1 - Ресурсосберегающие системы орошения и их элементы

б) Капельницы и оросители. Технические решения, представленные на рисунке 2, направлены на совершенствование капельниц и оросителей и включают конструкции по патентам: RU 2298315 А0Ш 25/021 «Капельница» (рисунок 2а); RU 2075287 А0Ш25/02 «Низконапорная капельница» (рисунок 2б); ЯЙ 2543171 С2 МПК А0Ю 25/02, В05В «Капельница-дождеватель» (рисунок 2в); ЯЙ 166617 Й1; Л010 25/00 «Дождевальная насадка» (рисунок 2г); РФ № 178110 Й1, Л01 О 25/00 «Распылительная насадка системы комбинированного орошения...» (рисунок 2д); «Капельница для комбинированного орошения» РФ 154632 Ш А0Ш25/02 (рисунок 2е). Интересное техническое решение для ММД - ЯЙ 12300876 А0Ш 25/02 «Дождевальный аппарат турбинного типа»; ЯЙ 2202174 А0Ш 25/02 «Капельница (с инъектором)», «Щелевая насадка» RU 2069106 В05В 1/04; «Импульсный дождевальный аппарат» RU 2028768 Л010 25/02, В05В 1/08 изобретения с упрощённой конструкцией, что позволяет снизить металлоемкость и повысить надежность и др.

Приведенные на рисунке 2 технические решения направлены на:

• повышение качества каплеобразования и упрощение конструкции;

• повышение качества полива путем индивидуальной регулировки расхода каждого водовыпуска в соответствии с потребностью растения.

• регулирование размеров капель и интенсивности дождя в процессе полива, повышение эксплуатационной надежности работы аппарата при поливе оросительной водой, забираемой из открытых каналов с наносами и высоким содержанием минеральных примесей;

• повышение эксплуатационной надежности и повышение срока службы.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

г) д) е)

Рисунок 2 - Конструктивные схемы капельниц и оросителей

в) Технологии и технологические параметры ресурсосберегающего орошения. Выявленные технологические параметры и мелиоративные приемы ресурсосберегающего орошения, направленные на совершенствование оросительных мелиораций, описаны в патентах RU 2113110 А0Ш 25/00 «Способ определения сроков полива при мелкодисперсном дождевании», 1732864 А01 G25/02 Способ мелкодисперсного дождевания однолетних сельскохозяйственных культур, RU 2421980 А0Ш 7/00 А0Ш 1/00 «Способ снижения температурного стресса у растений», КС 2217902 A010 25/00 «Способ мелкодисперсного дождевания сельскохозяйственных культур» и др.

Приведенные технические решения в области оптимизации технологических параметров орошения направлены на:

• учет особенностей физиологических процессов, депрессии фотосинтеза растений, снижение расхода оросительной воды;

• уменьшение температурного стресса у растений путем смещения времени наступления стрессового состояния;

• создание оптимального теплового режима посевов сельскохозяйственных культур, повышение эффективности МДД, снижение затрат воды и энергии;

• снижение расхода воды на транспирацию и рациональное использование воды по природно-климатическим зонам.

г) Способы выращивания сельскохозяйственных культур на орошении. Выявленные способы выращивания с.-х. культур на орошении направлены на повышение урожайности и сохранение плодородия земель и описаны в патентах RU № 2354095 А01В 79/02 «Способ возделывания картофеля на орошаемых землях»; КИ 2527306 С05Б 11/00 «Бишофитцеолитовое удобрение пролонгированного действия»; ЯИ 2432728 А01В 79/02, А0Ш 1/00 «Способ возделывания овощных культур, преимущественно томатов» и др.

д) Разрабатываемые в настоящее время оросительные системы ориентированы на широкое использование компьютерных технологий управления оросительной техникой с применением различных датчиков, установленных на поле [8, 10, 11, 15, 9].

Как правило, эти датчики передают информацию в режиме текущего времени по беспроводной сети на центральный управляющий компьютер. Персональный компьютер, используя базу данных и ПО, выдаёт команды на контроллеры, управляющие работой клапанов и насосного оборудования (Патенты европейского патентного ведомства ЕР №№1872651 А1; 2201834 А1; 2215906 А1; 2243353 А1; Патент Ш 7792612). Аналогичные системы управления мелкодисперсными системами патентуются и в России (Пат. RU №№ 20989464;2463773; 2492626 и др.).

Среди перспективных технических решений в области точного земледелия с использованием цифровых технологий особый интерес представляет разработанная в РосНИИПМ «Многоопорная дождевальная машина для прецизионного орошения» (рисунок 1е) по патенту № 2631896 А0Ш 25/09 (авторы Щедрин В.Н., Васильев С.М., Чу-раев А. А., Снипич Ю.Ф. и др.). В процессе полива ДМ получает данные о влажности почвы и наличия удобрений в корнеобитаемом слое с радиометрических датчиков GPS/ГЛОНАСС-приемников, данные о температуре, влажности воздуха, направлении и силе ветра - от метеостанции.

е) Стендовое оборудование и методы исследования процессов влагопереноса и развития растений. Выявленные технические решения в области специализированного стендового оборудования и методов исследования влагопереноса в процессе развития растений, направленные на совершенствование методики экспериментального изучения оросительных мелиораций, описаны в патентах RU № 88449, и1 «Стенд для моделирования фильтрации жидкости в пористой среде»; SU 1497540 G01 N 25/02 «Испари-тель-конденсометр для определения параметров фазового перехода и паропереноса в воздухе»; SU 809090 G05 D 9/00 «Лизиметр»; SU 79158 G05 D 9/02, G01 W 1/00 «Устройство для автоматического регулирования уровня воды в грунтовом испарителе в зависимости от уровня грунтовых вод»; RU 123637 А01 G 25/09 «Информационно-измерительная система для определения энергоэффективности дождевальных машин». Стендовое оборудование для моделирования и исследования влагопереноса (Пат. РФ 2343695, 178110 Ш, 154632 Ш). Они способствуют дальнейшему совершенствованию оросительной техники на основе оптимизации ее параметров. «Способ определения потерь воды на испарение в воздухе при дождевании преимущественно подземными водами» демонстрирует интересный способ определения потерь воды на испарение в воздухе при дождевании (Пат. РФ 2206978, А0Ш 25/09) с использованием различных методов математического моделирования [3].

Заключение. Представленный анализ технических решений оросительной техники и выявленные тенденции ее совершенствования могут быть использованы для совершенствования техники и технологии ресурсосберегающего орошения, в том числе комбинированного.

На основе проведенных патентного и структурно-морфологического анализов, а также обзора технических решений для эффективного орошения выявлены основные направления перспективного развития и совершенствования технологий и технических средств капельного и комбинированного орошения.

Выполненные функциональный и конструктивно-морфологический анализы выявили основные направления совершенствования технологий и технических средств комбинированного орошения, которые можно использовать для модернизации оросительной техники V поколения.

Разработанные технологии, технические средства для их реализации и стендовое оборудование для исследования влагопереноса способствуют повышению эффективности возделывания с.-х. культур, увеличению урожайности при комбинированном орошении.

Библиографический список

1. Горев, П.М. Научное творчество: практическое руководство по развитию креативного мышления, методы и приёмы триз [Текст]/ П.М. Горев, В.В. Утёмов. - М.: Межрегиональный центр инновационных технологий в образовании, 2017. - 112 с.

2. Комбинированное орошение сельскохозяйственных культур [Текст]/ А.С. Овчинников, В.В. Бородычев, М.Ю. Храбров и др. // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2015. - № 2 (38). - С. 6-12.

3. Конторович, И.И. Уровень техники и тенденции развития технических решений для интенсификации испарения с водной поверхности [Текст]/ И.И. Конторович // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2016. - № 1 (21). - С. 241-256.

4. Кружилин, И.П. Сочетание орошения дождеванием с агромелиоративными приемами обеспечивает сохранение и повышение плодородия почвы [Текст]/ И.П. Кружилин, Н.В. Кузнецова, О.В. Козинская // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. - 2015. -№ 57-1. - С. 84-89.

5. Майер, А.В. Технические средства и технология комбинированного орошения сельскохозяйственных культур [Текст]/ А.В. Майер, В.С. Бочарников, О.В. Бочарникова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2012. - № 2 (26). - С. 137-144.

6. Мелихова, Е.В. Функционально-морфологический анализ и совершенствование технических средств комбинированного орошения [Текст]/ Е.В. Мелихова, В.В. Бородычев, А.Ф. Рогачев // Мелиорация и водное хозяйство. - 2018. - № 4. - С. 30-36.

7. Одрин, В.М. Метод морфологического анализа технических систем [Текст] / В.М. Одрин. - М.: ВНИИПИ, 1989. - 312 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8. Поколения оросительных систем: прошлое, настоящее, будущее [Текст]: монография / под общ. ред. В. Н. Щедрина. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. - 164 с.

9. Рогачев, А.Ф. Параметризация эконометрических зависимостей методом наименьших модулей [Электронный ресурс] /А.Ф. Рогачев // Управление экономическими системами. -2011. - № 3 (27). - Режим доступа: http://www.uecs.mcnip.ru/

10. Рогачев, А.Ф. Математическое моделирование и эффективность внедрения технологических инноваций [Текст] /А.Ф. Рогачев, Н.Н. Скитер // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2009. - № 4. - С. 109-113.

11. Романова, Л.Г. Сравнительный анализ расчетных формул для функции влагопро-водности на основе данных капилляриметра [Текст] / Л.Г. Романова, А.С. Фалькович // Научная жизнь. - 2012. - № 1. - С. 86.

12. Система комбинированного орошения [Текст]/ В.В. Бородычёв, М.Ю. Храбров, В.К. Губин и др. // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2016. - № 1 (41). - С. 201-210.

13. Совершенствование технических средств комбинированного орошения [Текст] / Н.Н. Дубенок, В.Г. Абезин, С.Я. Семененко и др. // Аграрный научный журнал. - 2018. - № 2. - С. 59-63.

14. Щедрин, В.Н. Комплексный подход к оценке поколений оросительных систем на основе средств имитационного моделирования сложных систем [Текст]/ В.Н. Щедрин, С.М. Васильев, А.А. Чураев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2013. - № 4 (32). - С. 189-193.

15. Water pressure monitoring in irrigation piping as quality management tools of sprinkler irrigation / I. P. Kruzhilin, A. S. Ovchinnikov, N. V. Kuznetsova, O. V. Kozinskaya, S. D. Fomin, V. S. Bocharnikov, E. S. Vorontsova // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2018. -№13(13). - Р. 4181-4184. - Retrieved from www.scopus.com

16. Ovchinnikov, A.S. Methodology of calculation and justification of the wetting parameters in the open field and greenhouse / A.S. Ovchinnikov, V.S. Bocharnikov, M.P. Meshcheryakov // Environmental Engineering. - 2012. - № 4. - Р. 29.

17. Rogachev, A. Economic and Mathematical Modeling of Food Security Level in View of Import Substitution /A. Rogachev // Asian Social Science. - 2015. - Vol. 11. - №. 20. - P. 178-185.

18. Optimum control model of soil water regime under irrigation / A. S. Ovchinnikov, V. V. Borodychev, M. N. Lytov, V. S. Bocharnikov, S. D. Fomin, O. V. Bocharnikova, E. S. Vorontsova // Bulgarian Journal of Agricultural Science. - 2018. - № 24(5). - Р. 909-913. - Retrieved from www.scopus.com

Reference

1. Gorev, P. M. Nauchnoe tvorchestvo: prakticheskoe rukovodstvo po razvitiyu kreativnogo myshleniya, metody i prijomy triz [Tekst]/ P. M. Gorev, V. V. Utjomov. - M.: Mezhregional'nyj centr innovacionnyh tehnologij v obrazovanii, 2017. - 112 p.

2. Kombinirovannoe oroshenie sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Tekst]/ A. S. Ovchinnikov, V. V. Borodychev, M. Yu. Hrabrov i dr. // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2015. - № 2 (38). - P. 6-12.

3. Kontorovich, I. I. Uroven' tehniki i tendencii razvitiya tehnicheskih reshenij dlya intensi-fikacii ispareniya s vodnoj poverhnosti [Tekst]/ I. I. Kontorovich // Nauchnyj zhurnal Rossij skogo NII problem melioracii. - 2016. - № 1 (21). - P. 241-256.

4. Kruzhilin, I. P. Sochetanie orosheniya dozhdevaniem s agromeliorativnymi priemami obespechivaet sohranenie i povyshenie plodorodiya pochvy [Tekst]/ I. P. Kruzhilin, N. V. Kuznecova, O. V. Kozinskaya // Puti povysheniya jeffektivnosti oroshaemogo zemledeliya. - 2015. - № 57-1. - P. 84-89.

5. Majer, A. V. Tehnicheskie sredstva i tehnologiya kombinirovannogo orosheniya sel'skohozyajstvennyh kul'tur [Tekst]/ A. V. Majer, V. S. Bocharnikov, O. V. Bocharnikova // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. -2012. - № 2 (26). - P. 137-144.

6. Melihova, E. V. Funkcional'no-morfologicheskij analiz i sovershenstvovanie tehnicheskih sredstv kombinirovannogo orosheniya [Tekst]/ E. V. Melihova, V. V. Borodychev, A. F. Rogachev // Melioraciya i vodnoe hozyajstvo. - 2018. - № 4. - P. 30-36.

7. Odrin, V. M. Metod morfologicheskogo analiza tehnicheskih sistem [Tekst] / V. M. Odrin. -M.: VNIIPI, 1989. - 312 p.

8. Pokoleniya orositel'nyh sistem: proshloe, nastoyaschee, buduschee [Tekst]: monografiya / pod obsch. red. V. N. Schedrina. - Novocherkassk: YuRGTU (NPI), 2012. - 164 p.

9. Rogachev, A. F. Parametrizaciya jekonometricheskih zavisimostej metodom naimen'shih modulej [Jelektronnyj resurs] /A. F. Rogachev // Upravlenie jekonomicheskimi sistemami. - 2011. - № 3 (27). - Rezhim dostupa: http://www.uecs.mcnip.ru/

10. Rogachev, A. F. Matematicheskoe modelirovanie i jeffektivnost' vnedreniya tehnolog-icheskih innovacij [Tekst] /A. F. Rogachev, N. N. Skiter // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2009. - № 4. - P. 109-113.

11. Romanova, L. G. Sravnitel'nyj analiz raschetnyh formul dlya funkcii vlagoprovodnosti na osnove dannyh kapillyarimetra [Tekst] / L. G. Romanova, A. S. Fal'kovich // Nauchnaya zhizn'. -2012. - № 1. - P. 86.

12. Sistema kombinirovannogo orosheniya [Tekst]/ V. V. Borodychjov, M. Yu. Hrabrov, V. K. Gubin i dr. // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2016. - № 1 (41). - P. 201-210.

13. Sovershenstvovanie tehnicheskih sredstv kombinirovannogo orosheniya [Tekst] / N. N. Dubenok, V. G. Abezin, S. Ya. Semenenko i dr. // Agrarnyj nauchnyj zhurnal. - 2018. - № 2. - P. 59-63.

14. Schedrin, V. N. Kompleksnyj podhod k ocenke pokolenij orositel'nyh sistem na osnove sredstv imitacionnogo modelirovaniya slozhnyh sistem [Tekst]/ V. N. Schedrin, S. M. Vasil'ev, A. A. Churaev // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie. - 2013. - № 4 (32). - P. 189-193.

15. Water pressure monitoring in irrigation piping as quality management tools of sprinkler irrigation / I. P. Kruzhilin, A. S. Ovchinnikov, N. V. Kuznetsova, O. V. Kozinskaya, S. D. Fomin, V. S. Bocharnikov, E. S. Vorontsova // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2018. -№13(13). - P. 4181-4184. - Retrieved from www.scopus.com

16. Ovchinnikov, A.S. Methodology of calculation and justification of the wetting parameters in the open field and greenhouse / A.S. Ovchinnikov, V.S. Bocharnikov, M.P. Meshcheryakov // Environmental Engineering. - 2012. - № 4. - P. 29.

17. Rogachev, A. Economic and Mathematical Modeling of Food Security Level in View of Import Substitution /A. Rogachev // Asian Social Science. - 2015. - Vol. 11. - №. 20. - P. 178-185.

18. Optimum control model of soil water regime under irrigation / A. S. Ovchinnikov, V. V. Borodychev, M. N. Lytov, V. S. Bocharnikov, S. D. Fomin, O. V. Bocharnikova, E. S. Vorontsova // Bulgarian Journal of Agricultural Science. - 2018. - № 24(5). - P. 909-913. - Retrieved from www .scopus.com.

E-mail: mel-v07@mail.ru

УДК 629.3.014.2:631.3 DOI: 10.32786/2071-9485-2019-01-45

ОСОБЕННОСТИ УЛУЧШЕНИЯ РАБОТЫ МАШИННО-ТРАКТОРНОГО АГРЕГАТА ЗА СЧЕТ СНИЖЕНИЯ КОЛЕБАНИЯ НАГРУЗКИ

FEATURES OF IMPROVEMENT OF MACHINE-TRACTOR UNIT DURING THE REDUCTION OF THE VIBRATION OF THE LOAD

Д.Д. Нехорошев, кандидат технических наук, доцент П.В. Коновалов, кандидат технических наук, доцент

А.Ю. Попов, кандидат технических наук, доцент Д.А. Нехорошев, доктор технических наук, профессор

D.D. Nekhoroshev, P.V. Konovalov, A.J. Popov, DA. Nekhoroshev,

Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University

Использование в сельскохозяйственном производстве энергонасыщенной техники способствует увеличению рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов, а соответственно и динамической нагруженности узлов и агрегатов трансмиссии трактора. Чем выше мощность и тяговый класс трактора, тем значительнее потери потенциальных возможностей на повышенных скоростях работы агрегата. Устранение негативных явлений использования повышенных скоростей движения МТА связано с необходимостью разработки специальных устройств, обеспечивающих качественное использование современной техники. Но для снижения динамической составляющей взаимодействия МТА с обрабатываемой поверхностью поля необходимо уменьшить мгновенное снижение скорости или её усреднённое значение при ударе. Устранить их полностью нельзя, но можно снизить влияние путём изменения взаимодействия соударяющихся тел, введя упругий элемент в систему навески. Упругая пневмогидравлическая навеска позволяет разделить на две части машинно -тракторный агрегат, добавляя степень свободы сельскохозяйственной машине. Эффективность упругого элемента в этом случае будет зависеть от степени снижения энергии импульса крюкового усилия. Также следует отметить, что упругие элементы в навесной системе трактора обеспечивают гашение колебаний крутящего момента двигателя и снижение удельного расхода топлива. На основе анализа проведенных научных исследований теоретического и экспериментального характера обосновывается положительное влияние упругой навески на формирование динамических показателей трактора, и в частности, на тяговое сопротивление и буксование, что в свою очередь повышает эффективность работы машинно-тракторного агрегата. Использование пневмогидравлического упругого элемента в механизме навесного устройства снижает коэффициент буксования на 12 -28 % в относительном измерении, увеличивает теоретическую и действительную скорости МТА. Экспериментальный материал доказал эффективность сочленения машины и трактора, обеспечивающего снижение расхода топлива, крюкового усилия, буксования ходовой системы и затрат энергии на выполнение заданных работ.

The use of energy-saturated machinery in agricultural production contributes to an increase in the operating speeds of the machine-tractor units, and, accordingly, the dynamic loading of the tractor transmission units and units. The higher the power and traction class of the tractor,

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.