CC BY
5
Научная статья УДК 631.22.01
DOI: 10.52691/2500-2651-2023-97-3-67-72
ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ РУЛОНОВ СЕНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИХ ВСТАВОК Алексей Иванович Купреенко, Хафиз Мубариз-оглы Исаев, Самир Хафизович Исаев,
Роман Шаукатович Кудабаев
ФГБОУ ВО Брянский ГАУ, Брянская область, Кокино, Россия
Аннотация. Рассмотрены недостатки современных технологий хранения рулонов сена. В процессе хранения рулонов сена под открытым небом происходят его большие потери из-за попадания осадков в пазухи между рулонами и возникновения очагов гниения. Эти потери могут достигать от 40 до 70 %. Технологии хранения сена с использованием укрывных пленок довольно дорогостоящи, обрывки пленки загрязняют окружающую среду и разрушаются с выделением диоксина и бензопирена. Раскрытый корм портится. Под пленкой скапливается конденсат влаги, что вызывает локальные очаги загнивания корма. Пленку довольно трудно уложить на штабель рулонов и закрепить. Предложена технология хранения рулонов сена с использованием герметизирующих вставок, закрывающих пазухи между рулонами. Определены требуемые конструктивные параметры вставок. Масса одной герметизирующей вставки составляет 21.6 кг. Дополнительным положительным эффектом использования герметизирующих вставок является то, что они будут обеспечивать поддержание цилиндрической формы рулона. Это облегчает его последующее раскатывание при кормлении животных. Определена экономическая эффективность предлагаемой технологии. При стандартной схеме укладки рулонов в виде треугольной пирамиды с основанием из четырех рулонов на укрытие каждых десяти рулонов требуется шесть герметизирующих вставок. При массе рулона 750 кг 30 % отходов от десяти рулонов составит 2250 кг сена. При стоимости сена 4 руб./кг стоимость отходов от десяти рулонов составит 9000 руб. Стоимость шести герметизирующих вставок составит 34920 руб. Таким образом, использование герметизирующих вставок окупится за 3.88 года.
Ключевые слова: рулон сена, хранение сена, потери сена, герметизирующая вставка.
Для цитирования: Купреенко А.И., Исаев Х.М., Исаев С.Х., Кудабаев Р.Ш. Технология хранения рулонов сена с использованием герметизирующих вставок // Вестник Брянской ГСХА. 2023. № 3 (97). С. 67-72 http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-97-3-67-72.
Original article
TECHNOLOGY FOR STORING HAY ROLLS USING SEALING INSERTS Alexery I. Kupreenko, Hafiz M. Isaev, Samir H. Isaev, Roman Sh. Kudabaev
Bryansk State AgrarianUniversity, Bryansk Oblast, Kokino, Russia
Abstract. The disadvantages of modern technologies for storing hay rolls are considered. In the process of storing hay rolls in the open air, its large losses occur due to precipitation entering the sinuses between the rolls and the occurrence of foci of rotting. These losses can reach from 40 to 70%. Hay storage technologies using covering films are quite expensive, fragments of the film pollute the environment and are destroyed with the release of dioxin and benzopyrene. The opened feed spoils. Moisture condensate accumulates under the film, which causes local foci of rotting feed. The film is quite difficult to lay on a stack of rolls and secure. A technology for storing hay rolls using sealing inserts that close the sinuses between the rolls is proposed. The required design parameters of the inserts have been determined. The weight of one sealing insert is 21.6 kg. An additional positive effect of using sealing inserts is that they will ensure the maintenance of the cylindrical shape of the roll. This facilitates its subsequent rolling out when feeding animals. The economic efficiency of the proposed technology is determined. With the standard scheme of laying rolls in the form of a triangular pyramid with a base of four rolls, six sealing inserts are required to cover every ten rolls. With a roll weight of 750 kg, 30% of the waste from ten rolls will be 2,250 kg
of hay. At the cost of hay 4 rubles / kg, the cost of waste from ten rolls will be 9000 rubles. The cost of six sealing inserts will be 34920 rubles. Thus, the use of sealing inserts will pay off in 3.88 years.
Keywords: hay roll, hay storage, hay loss, sealing insert.
For citation: Kupreenko A.I., Isaev H.M., Isaev S.H., Kudabaev R.Sh. Technology for storing hay rolls using sealing inserts. Vestnik Bryanskoy GSKHA = Vestnik of the Bryansk State Agricultural Academy. 2023; (3): 67-72 (In Russ.). http//:doi.org/10.52691/2500-2651-2023-97-3-67-72.
Введение. Сено является одним из важнейших компонентов рациона крупного рогатого скота. Ценность его заключается в большом содержании клетчатки, столь необходимой для жвачных животных, которыми являются коровы [6]. Кроме этого высока питательность сена как корма. Один килограмм сена по питательности равноценен примерно 0.4 кг кормовой единицы [4].
На одну корову в год требуется примерно 3 т сена [8]. Поэтому объемы заготовки сена очень велики. А время на заготовку ограничено практически одним месяцем для обеспечения высокого качества заготавливаемого корма. Поэтому заготовка сена является очень ответственным и напряженным технологическим процессом.
Сено заготавливают в основном из злаковых трав в рассыпном, измельченном и рулони-рованном виде. В настоящее время основным способом заготовки сена является его тюкование или рулонирование [5, 7]. Требования к качеству сена регламентируются отраслевым стандартом ГОСТ Р 55452-2013 [3]. Содержание влаги должно быть не более 17%.
В процессе хранения рулонов сена под открытым небом происходят его большие потери из-за попадания осадков в пазухи между рулонами и возникновения очагов гниения (рис. 1).
Рисунок 1 - Пирамида рулонов сена зимой
Эти потери могут достигать 40, а то и 70 %, что является недопустимой потерей очень ценного корма [1, 2].
Надежным способом хранения сена является использование крытых навесов и складов. Однако это требует больших затрат на капитальное строительство и дальнейшее поддержание конструкций в надлежащем состоянии.
Имеются технологии хранения сена с использованием укрывных пленок (рис. 2).
Рисунок 2 - Укрытие рулонов сена пленкой
Однако они также довольно дорогостоящи, обрывки пленки загрязняют окружающую среду и разрушаются с выделением диоксина и бензопирена. Раскрытый корм портится. Под пленкой скапливается конденсат влаги, что вызывает локальные очаги загнивания корма. Пленку довольно трудно уложить на скирду или стог и закрепить.
Таким образом, повышение эффективности хранения рулонов сена под открытым небом является задачей важной и актуальной.
Одним из способов решения этой задачи является использование герметизирующих вставок, закрывающих пазухи между рулонами. Однако требуется обоснование их геометрических параметров и оценка эффективности их применения.
Цель работы - обоснование технологии хранения рулонов сена с использованием герметизирующих вставок.
Материалы и методы. Длину герметизирующей вставки для рулонов сена примем равной длине рулона, т.е. - 1.6 м. Ширину скатной части герметизирующей вставки определим на основании схемы складирования рулонов сена (рис. 3).
Рисунок 3 - Расчетная схема
Из треугольника ACF определим угол а: [AF] 0.9
cos а = --— = — = 0.5^а = 60°. (1)
[АС] 1.8
В треугольнике СЕ'О угол при точке С будет равен также 60°. Тогда длина отрезка Е'О будет равна:
[Е'О] = [Е'С] • sin 60° = 0.9 — = 0.78 м. (2)
Из треугольника СЕО
[ОС] = ^[Е'С]2 - [Е'О]2 = л10.902 - 0.782 = 0.45 м. (3)
Длина отрезка АО
[АО] = [АС] - [ОС] = 1.80 - 0.45 = 135 м. (4)
Определим ширину скатной части герметизирующей вставки. Длина отрезка O'E' будет равна:
[О'Е'] = [О'О] - [Е'О] = 0.90 - 0.78 = 0.12 м. (5)
Из прямоугольного треугольника ЕО'Е' ширина скатной части герметизирующей вставки будет равна:
[ЕЕ'] = j[EO']2 + [О'Е']2 = л11.352 + 0.122 = 1.36 м. (6)
Определим остальные геометрические размеры герметизирующей вставки для ее практического изготовления. Длина дуги E К":
п • R • а 3.14 • 0.9^60
Е'К' = „пп =-—--= 0.94 м. (7)
180 180
Длина хорды E К":
а
[Е'К'] = 2 • R • sin- =2^0.9^ 0.5 = 0.9 м. (8)
Длина дуги ЕК:
п • R • 90° 3.14 • 0.9 • 90
ЕК' = ——— =-—--= 1.41 м (9)
180 180
Из прямоугольного треугольника ЕО'Е' определим угол в при точке Е:
[О'Е'] 0.12
й^=[Жп=1з5 = 0088^ = 5°- (10)
С учетом того, что ^s5° равен 0.996 длину отрезка ЕК можно принять с достаточной точностью равной длине отрезка AK' или радиусу рулона:
[ЕК] = [АК']= 0.9 м. (11)
Из прямоугольного треугольника ЕLK определим длину стороны LK:
[LK] = [ЕК] • sin 5° = 0.9 • 0.087 = 0.08 м. (1)
Тогда с достаточной точностью высоту вставки можно принять равной длине отрезка
КК':
[КК'] = [LK'] - [LK] = 0.90 - 0.08 = 0.82 м. (13)
Для компенсации возможной не прямолинейности укладки рулонов в штабеле торцевые стенки герметизирующей вставки необходимо отклонить на 5° согласно рисунка. 4.
Рисунок 4 - Схема стыкования герметизирующих вставок
Предусматривать соединение между собой герметизирующих вставок не целесообразно, т.к. с учетом невысокой прочности поликарбоната и возможной осадки рулонов такие соединения будут приводить к повреждению вставок.
Рассчитанный профиль и общий вид герметизирующей вставки представлен на рис. 5. Для удобства использования на скатной части вставки предусмотрены две ручки.
Рисунок 5 - Размеры профиля (в метрах) и вид герметизирующей вставки
На рис. 6 представлен расположенный на основании 1 штабель рулонов сена 2 с герметизирующими вставками 3.
Рисунок 6 - Штабель рулонов сена с герметизирующими вставками
Дополнительным положительным эффектом использования герметизирующих вставок будет то, что они будут обеспечивать поддержание цилиндрической формы рулона. Это облегчает его последующее раскатывание при кормлении животных.
Результаты и их обсуждение. Заготовка сена требует больших производственных затрат. Экономические затраты, связанные с потерями сухого вещества во время заготовки и в период хранения пропорциональны стоимости самого сена. Например, если цена сена составляет 4000 рублей за тонну, то потери в 25% увеличивают себестоимость как минимум на 1000 рублей. Таким образом, для оценки экономической эффективности примем процент отхода сена при хранении - 30%.
Определим стоимость одной герметизирующей вставки и найдем зависимость количества вставок от массы укрываемых рулонов. Для изготовления герметизирующей вставки примем монолитный поликарбонат толщиной 3 мм. Для усиления конструкции можно использовать ребра жесткости внутри вставки из этого же поликарбоната.
Из рис. 5 периметр герметизирующей вставки по ее торцевой части составляет 3.71 м. С учетом длины вставки, равной длине рулона 1.6 м требуемая площадь листа монолитного поликарбоната составит 3.71х1.6 м = 6 м2.
Стандартный лист монолитного поликарбоната имеет размер 2.05х3.05 м, т.е. из одного листа можно изготовить одну герметизирующую вставку. Стоимость одного листа составляет 5820 руб. Примем такой же стоимость герметизирующей вставки. При заводском изготовлении стоимость герметизирующей вставки будет значительно меньше.
Масса 1 м2 монолитного поликарбоната толщиной 3 мм составляет 3.6 кг. Тогда масса герметизирующей вставки будет равна 21.6 кг.
При стандартной схеме укладки рулонов в виде треугольной пирамиды с основанием из 4-х рулонов на укрытие каждых 10 рулонов требуется 6 герметизирующих вставок. При массе рулона 750 кг 30 % отходов от 10 рулонов составит 2250 кг сена. При стоимости сена 4 руб./кг стоимость отходов от 10 рулонов составит 9000 руб. Стоимость шести герметизирующих вставок составит 34920 руб.
Таким образом, использование герметизирующих вставок окупится за 34920/9000 = 3.88 года. При этом мы не учитываем сокращение затрат на производство избыточного количества сена, терявшегося в процессе хранения.
Выводы. Анализ технологий хранения рулонов сена показал, что надежным способом хранения сена является использование крытых навесов и складов. Однако это требует больших затрат на капитальное строительство и дальнейшее поддержание конструкций в надлежащем состоянии. Технологии хранения сена с использованием укрывных пленок довольно дорогостоящи, экологически грязные, трудоемкие. Поэтому решением задачи является использование герметизирующих вставок, закрывающих пазухи между рулонами.
Герметизирующая вставка должна иметь вид призмы треугольной формы, две стороны которой копируют цилиндрическую форму рулонов, а третья сторона имеет вид плоскости, идущей от линии пересечения поверхности рулона верхнего ряда с горизонтальной диаметральной его плоскостью до поверхности рулона нижнего ряда по касательной.
Список источников
1. https://www.activestudy.info/xranenie-sena/.
2. https://www.agrojour.ru/zhivotnovodstvo/korma/snizhaem-poteri-sena-pri-zagotovke.html.
3. ГОСТ Р 55452-2013 Сено и сенаж. Технические условия (с поправкой) docs.cntd.ru/document/12001035.
4. Купреенко А.И. Разработка метода оптимизации энергосберегающих технологий и средств механизации приготовления кормов: дис. ... д-ра техн. наук: 05.20.01. Брянск: Брянский ГАУ, 2006. 435 с.
5. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Михайличенко С.М. Современные технологии и технические средства для кормления КРС // Состояние, проблемы и перспективы развития современной науки: сб. науч. тр. нац. науч.-практ. конф., 20-21 мая 2021 г. Брянск: Изд-во Брянский ГАУ, 2021. С. 155-162.
6. Лебедько Е.Я., Купреенко А.И. Состояние мясного скотоводства Брянской области // Техника и технологии в животноводстве. 2020. № 3 (39). С. 20-25.
7. Купреенко А.И., Исаев Х.М., Михайличенко С.М. Автоматические системы кормления на молочных фермах КРС // Вестник Брянской ГСХА. 2018. № 3 (67). С. 32-37.
8. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных: справ. пособие / под ред. А.П. Калашникова, В.И. Фисинина, В.В. Щеглова, Н.И. Клейменова. М.: ВНИИЖ, 2003. 456 с.
References
1. https://www.activestudy.info/xranenie-sena/.
2. https://www.agrojour.ru/zhivotnovodstvo/korma/snizhaem-poteri-sena-pri-zagotovke.html
3. GOST R 55452-2013 Seno i senazh. Tekxnicheskie usloviya (s poprav-koj) docs.cntd. ru/document/12001035...
4. Kupreenko, A.I. Razrabotka metoda optimizaczii e'nergosberegayushhikx tekxnologij i sredstv mekxanizaczii prigotovleniya kormov : dis. na soisk. uchen. step. dokt. tekxn. nauk: 05.20.01 Bryansk: Bryan-skij gos. agrar. un-t., 2006. 435 s.
5. Kupreenko A.I., Isaev KX.M., Mikxajlichenko S.M. Sovremenny'e tekxnologii i tekxnicheskie sredstva dlya kormleniya KRS // Sostoyanie, problemy' i perspek-tivy' razvitiya sovremennoj nauki: sbornik nauchny'kx trudov naczional'noj nauchno-prakticheskoj konferenczii, 20-21 maya 2021 g. Bryansk: Izd-vo Bryanskij GAU, 2021. S. 155-162.
6. Lebed^ko E. YA., Kupreenko A.I. Sostoyanie myasnogo skotovodstva Bryanskoj oblasti // Tekxnika i tekxnologii v zhivotnovodstve. 2020. # 3 (39). S. 20-25.
7. Kupreenko A.I., Isaev KX.M., Mikxajlichenko S.M. Avtomaticheskie sistemy' kormleniya na mo-lochny'kx fermakx KRS // Vestnik Bryanskoj gosudarstvennoj seFskokxozyajstvennoj akademii. 2018. # 3 (67). S. 32-37.
8. Normy' i racziony' kormleniya sel'skokxozyajstvenny'kx zhivotny'kx: spravochnoe poso-bie /pod red. A.P. Kalashnikova, V.I. Fisinina, V.V. SHHeglova, N.I. Klejmenova. M.: VNIIZH, 2003. 456s.
Информация об авторах
А.И. Купреенко - доктор технических наук, профессор кафедры технологического оборудования животноводства и перерабатывающих производств, ФГБОУ ВО «Брянский государственны аграрный университет».
Х.М. Исаев - заведующий кафедрой технологического оборудования животноводства и перерабатывающих производств, кандидат экономических наук, доцент, ФГБОУ ВО «Брянский государственны аграрный университет».
С.Х. Исаев - кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры технологического оборудования животноводства и перерабатывающих производств, ФГБОУ ВО «Брянский государственны аграрный университет».
Р.Ш. Кудабаев - соискатель, ФГБОУ ВО «Брянский государственны аграрный университет».
Information about the authors
A.I. Kupreenko - Doctor of Technical Sciences, Professor, Dept. of of Technological equipment of Animal Husbandry and Processing Industries, Bryansk State Agrarian University.
H.M. Isaev - Head of the Dept. Technological equipment of Animal Husbandry and Processing Industries, Candidate of Economic Sciences, Docent, Bryansk State Agrarian University.
S.H. Isaev - Candidate of Technical Sciences, Senior lecturer, Dept. of Technological equipment of Animal Husbandry and Processing Industries, Bryansk State Agrarian University.
R.Sh. Kudabaev - PhD applicant, Bryansk State Agrarian University.
Статья поступила в редакцию 03.04.2023; одобрена после рецензирования 12.05.2023, принята к публикации 29.05.2023.
The article was submitted 03.04.2023; approved after rewiewing 12.05.2023; accepted for publication 29.05.2023.
© Купреенко А.И., Исаев Х.М., Исаев С.Х., Кудабаев Р.Ш.
