Трактора сельскохозяйственного назначения нового поколения

Пуляев Николай Николаевич; Зарикеев Александр Рустемович

УДК 631.3

ТРАКТОРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Пуляев Николай Николаевич, кандидат технических наук, доцент, Зарикеев Александр Рустемович, магистрант; ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Российская Федерация

Аннотация: Целью исследования данной работы является изучение рациональности использования электромоторов с аккумуляторными системами на сельскохозяйственной технике. Рассуждения и размышления, связанные с внедрением новых технологий в сфере тяговых энергоустановок. Рассмотрение проблем и нюансов, связанных с внедрением аккумуляторных систем нынешнего поколения в концептуальные модели тракторов, а также интерактивных интерфейсов для дистанционного управления техникой. В последние годы наблюдается тенденция увеличения количества гибридных и полностью электрифицированных автомобилей гражданского пользования. Многие наработки, использованные в автомобилях массового производства, были задействованы при моделировании и физической сборке прототипов техники сельскохозяйственного назначения. Новизна и актуальность данной темы неоспоримы и востребованы на рынках урбанистических стран, где имеется достаточное количество сельскохозяйственных угодий и остро стоит вопрос экологии

Ключевые слова: трактор; электромобиль; батарея; экология; сельское хозяйство. TRACTORS OF AGRICULTURAL APPOINTMENT OF A NEW GENERATION

Pulyaev Nikolay Nikolaevich, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor, Zarikeev Aleksandr Rustemovich, master's student; Timiryazev Russian State Agrarian University, Moscow, Russia

Abstract: The aim of the research of this work is to study the rationality of using electric motors with battery systems on agricultural machinery. Discussions and thoughts related to the new technologies implementation in the field of traction power plants. Consideration of problems and nuances related to the implementation of new-generation battery systems in the conceptual models of tractors, as well as interactive interfaces for remote control of machinery. In recent years, there has been a trend of increase in the number of hybrid and fully electrified civilian vehicles. Many of the developments used in mass production vehicles were involved in the modeling and physical assembly of agricultural machinery prototypes. The novelty and relevance of this subject is undeniable and in demand in the markets of those urban countries, where there is a sufficient amount of agricultural land and the environmental problem is more pressing. Keywords: tractor; electric car; battery; ecology; agriculture.

Для цитирования: Пуляев, Н. Н. Трактора сельскохозяйственного назначения нового поколения / Н. Н. Пуляев, А. Р. Зарикеев. - Текст : элекстронный // Наука без границ. - 2020. - № 5 (45). - С. 112-116. - URL: https://nauka-bez-granic.ru/NQ-5-45-2020/5-45-2020/

For citation: Pulyaev N.N., Zarikeev A.R. Tractors of agricultural appointment of a new generation // Scince without borders, 2020, no. 5 (45), pp. 112-116.

Сельское хозяйство издавна корми- протяжении столетий люди изобретало людей плодами их же труда. На ли новые способы и приспособления

для упрощения и улучшения процесса обработки и сбора урожаев. В наше время техника шагнула далеко вперёд, позволяя свести к минимуму работу руками, то есть, без использования техники. Экономика многих стран основана на сельскохозяйственной отрасли различного рода: от выращивания различных аграрных культур до производства специализированной техники для сельскохозяйственных угодий.

Самой известной специализированной техникой являются трактора, которые используются в подавляющем большинстве стран не только для посевов и сбора урожая, но и для различных гражданских нужд. Для начала хотелось бы сказать, что такое трактор. Трактор - самодвижущееся транспортное средство, передвигающееся на гусеницах или колёсах, которое выполняет сельскохозяйственные, дорожно-строительные, землеройные, транспортные и другого рода работы в агрегате с прицепными, навесными или стационарными приспособлениями.

В условиях современных реалий немаловажное значение имеют вопросы, связанные с экологией. И современную специализированную технику это тоже коснулось. Трактора стандартно комплектуются дизельными двигателями различных объемов и мощностей. Следует уточнить, что дополнительные системы фильтрации позволяют значительно снизить выбросы вредных веществ. Использование тяговых электромоторов позволит довести количество выделяемых выбросов при эксплуатации до нуля.

В 2017 году был представлен концепт трактора полностью на электротяге. Данный концепт позволяет использовать его как под управлением

оператора-водителя, так и полностью автономно. Водитель будет управлять данной техникой на сложных маршрутах или дорогах общего пользования, на которых еще запрещены полностью беспилотные транспортные средства. Автономный режим будет использоваться на полях и других сельскохозяйственных угодьях, маршруты которых стандартны и изучены. Для этого необходимо будет лишь задать маршрут, построить карту и задать цель. Дальнейшие действия будут выполнены трактором либо в составе нескольких машин, либо как отдельная единица транспорта.

При следовании по заложенному или генерируемому маршрутам, учитываются габариты и размеры земельного участка, его рельеф и уклон. Трактор может объезжать препятствия различного рода и размера благодаря комбинации из радара, лазерных дальномеров и специальных камер. В случае распознавания преграды трактор отправляет сообщение в интерактивный интерфейс, а оператор, отвечающий и наблюдающий за сельскохозяйственными операциями, принимает решение, требуется ли машине объезжать препятствие, и в случае положительного ответа определяет, каким образом осуществить данную операцию.

В дальнейшем система будет доработана для использования информации при сборе урожая для последующего засева. Данные операции могут быть возможны благодаря системе памяти, анализирующей плотность и места засева сельхозкультур, что повысит точность выполняемых операций. Внедрение системы подобного рода позволит сельхозпроизводителю повысить эффективность применения

машины и оптимально использовать рабочее время.

Разработку нового уровня представили в 2018 году группа итальяно-американских инженеров. Это был концепт полностью автономного трактора, в конструкции которого отсутствует кабина оператора-водителя. Техника полностью разработана на основе интерактивного интерфейса, которым можно управлять запрограммированными операциями дистанционно из любой удобной оператору точки. Используемая система автоматически определяет ширину захвата навесного оборудования и строит наиболее подходящие маршруты движения с учетом рельефа местности, препятствий, а также наличия на данном поле другой техники. Данная система может управляться оператором не только на стационарном компьютере, но и на переносном портативном планшете. Благодаря наличию радара, лидара, то есть активного дальномера оптического диапазона, и установленным на тракторе видеокамерам машина может обнаруживать неподвижные или движущиеся препятствия на своем пути и самостоятельно останавливаться при их обнаружении, ожидая, пока оператор, предупрежденный о преграде звуковым или визуальным сигналом, не построит обновленный маршрут. При отсутствии сигнала GPS или данных о положении, а также при нажатии кнопки «стоп» техника немедленно прекращает движение. Операции, которые выполняются машиной, можно будет изменять в реальном времени через удаленный интерфейс или с помощью автоматических предупреждений о погоде. Несмотря на отсутствие кабины, специалисты, разработавшие данный трактор,

утверждают, что эту технологию можно эффективно внедрять на комбайнах или любом другом сельскохозяйственном оборудовании.

В феврале 2017 года на парижской выставке SIMA был представлен полностью электрифицированный трактор, использующий спаренные электромоторы с аккумуляторными блоками. Данное решение позволило отказаться от использования дизельных двигателей на современные тяговые элементы подобной мощности меньшего размера. Для приведения в движение используются аккумуляторные блоки мощностью 130 кВт*ч и пара электромоторов мощностью 150 кВт. Для наглядного примера можно привести Tesla Model S, электроблоки которой развивают 105 кВт*ч. Суммарная мощность данного трактора равняется 405 л. с. В отличие от дизельных версий, новая разработка не издает шума и характерных вибраций. Общая ремонтопригодность выше благодаря меньшему числу узлов и агрегатов, использованных при разработке. Подобные энергоустановки позволяют значительно снизить сельхозпроизводителям расход энергии и топлива. Полностью заряженный аккумулятор позволяет работать на протяжении 4 часов в нормальных условиях, или 55 км запаса хода до подзарядки. Время полной зарядки составляет 3 часа, срок их службы - 3100 циклов.

Внедрение новых продвинутых и усовершенствованных технологий в сельскохозяйственную технику заставляет задуматься о долгосрочности и перспективности их использования для аграриев, дилеров, а также продавцов. К нынешнему времени специалисты не пришли к единому мнению, так как крайне мало опыта практического

использования полностью электрифицированного транспорта в аграрной сфере, тогда как дизельные двигатели используются десятилетиями и имеется опыт использования и обслуживания. К тому же, компания ТгасНса, которая специализируется на изучении рынка, ориентированного на взаимодействие человека с технологией, предположила, что доход от продажи и обслуживания автономных машин достигнет $30,7 млрд к 2024 году.

В заключение хотелось бы отметить, что существенным недостатком электрифицированного транспорта является система батарей. Они оптимально показывают себя на гражданском транспорте, в условиях неполной загруженности по несколько часов в день, или на спецтехнике, работающей в помещении, имеющей постоянный доступ к подзарядке. В силу особенностей эксплуатации сельхозтранспорта, для обеспечения трактора мощностью

200 л. с. в течение всего дня, его необходимо оборудовать аккумуляторами мощностью около 1500 кВт*ч. Данные системы батарей могут доходить в цене до $350 тыс. и весить больше самой техники. Оптимальным решением для нашего времени является создание полуавтономного оборудования. Техника с подобным оборудованием может работать самостоятельно, что позволит оператору-водителю находиться на приемлемом расстоянии и вмешиваться в случае крайней необходимости. Таким образом, в нормальной эксплуатации оператор может не понадобиться. Другим плюсом полуавтономной системы будет являться мобильность операторской установки, которую можно переносить из устройства в устройство. Несмотря на то, что развитие сельхозтехники более медленное, чем развитие гражданского транспорта, полная его электрификация возможна в обозримом будущем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Трактор : [сайт]. - URL: https://gufo.me/dict/bse/TpaKTop. - Текст : электронный.

2. Чутчева, Ю. В. К вопросу обновления парка тракторов в Российской Федерации / Ю. В. Чутчева, Ю. С. Коротких, Н. Н. Пуляев. - Текст : непосредственный // Экономика сельского хозяйства России. - 2020. - № 5. - С. 19-24.

3. Коротких, Ю. С. Современное состояние машинно-тракторного парка Российской Федерации: основные тенденции и перспективы развития / Ю. С. Коротких, Ю. В. Чутчева. - Текст : непосредственный // Международный технико-экономический журнал. - 2016. - № 6. - С. 25-29.

4. Автономный или электрический трактор: сражение за будущее : [сайт]. - URL: https://rynok-apk.ru/articles/technology/srazhenie-za-budushchee/ - Текст : электронный.

5. Теоретические основы экологической безопасности на автомобильном транспорте / Д. Г. Асадов, Ю. Н. Ризаева, В. С. Богданов, Н. Н. Пуляев, Ю. С. Коротких. - Москва : УМЦ Триада, 2017. - 60 с. - Текст : непосредственный.

6. Каратаева, О. Г. Направления модернизации инженерно-технической системы АПК / О. Г. Каратаева, Г. С. Каратаев, Н. Н. Пуляев. - Текст : непосредственный // Международный технико-экономический журнал. - 2018. - № 4. - С. 103-109.

7. Электрическое оборудование трактора : [сайт]. - URL: https://otherreferats.allbest.ru/ transport/d00518640.html. - Текст : электронный.

8. Дидманидзе, О. Н. Эффективность тягово-транспортных средств при использова-

нии накопителей энергии / О. Н. Дидманидзе, С. А. Иванов, Н. Н. Пуляев- Москва : Мегапринт, 2018. - 189 с. - Текст : непосредственный

9. Советский трактор на электрической тяге - экологически безопасная агротехника : [сайт]. -URL:https://zen.yandex.ru/media/cadelta.ru/sovetskii-traktor-na-elektricheskoi-tiage--ekologicheski-bezopasnaia-agrotehnika--5ad7307efd96b1aa260a5409. - Текст : электронный.

10. Парлюк, Е. П. Методология инновационно-информационного развития и модернизации сельскохозяйственного производства с учетом региональных особенностей / Е. П. Парлюк. - Текст : непосредственный // Международный технико-экономический журнал. - 2017. - № 5. - С. 114-115.

REFERENCES

1. Traktor [Tractor]. Available at: https://gufo.me/dict/bse/Traktor.

2. Chutcheva Yu.V., Korotkih Yu.S., Pulyaev N.N. K voprosu obnovleniya parka traktorov v Rossijskoj Federacii [On the issue of updating the tractor fleet in the Russian Federation]. Ekonomika sel'skogo hozyajstva Rossii. - 2020. - № 5. - S. 19-24.

3. Korotkih Yu.S., Chutcheva Yu.V. Sovremennoe sostoyanie mashinno-traktornogo parka Rossijskoj Federacii: osnovnye tendencii i perspektivy razvitiya [Current state of the machine and tractor fleet in the Russian Federation: main trends and development prospects]. Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal, 2016, no. 6, pp. 25-29.

4. Avtonomnyj ili elektricheskij traktor: srazhenie za budushchee [Autonomous or electric tractor: the battle for the future]. Available at: https://rynok-apk.ru/articles/technology/ srazhenie-za-budushchee/

5. Asadov D.G., Rizaeva Yu.N., Bogdanov V.S., Pulyaev N.N., Korotkih Yu.S. Teoreticheskie osnovy ekologicheskoj bezopasnosti na avtomobil'nom transporte [Theoretical foundations of environmental safety in road transport]. Moscow, UMC Triada, 2017, 60 p.

6. Karataeva O.G., Karataev G.S., Pulyaev N.N. Napravleniya modernizacii inzhenerno-tekhnicheskoj sistemy APK [Directions of modernization of the engineering and technical system of the agro-industrial complex]. Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal, 2018, no. 4, pp. 103-109.

7. Elektricheskoe oborudovanie traktora [Electrical equipment of the tractor]. Available at: https://otherreferats.allbest.ru/transport/d00518640.html.

8. Didmanidze O.N., Ivanov S.A., Pulyaev N.N. Effektivnost' tyagovo-transportnyh sredstv pri ispol'zovanii nakopitelej energy [Efficiency of traction vehicles when using energy storage devices]. Moscow, Megaprint, 2018, 189 p.

9. Sovetskij traktor na elektricheskoj tyage - ekologicheski bezopasnaya agrotekhnika [Soviet electric tractor - environmentally safe agricultural machinery]. Available at: https://zen. yandex.ru/media/cadelta.ru/sovetskii-traktor-na-elektricheskoi-tiage--ekologicheski-bezopasnaia-agrotehnika--5ad7307efd96b1aa260a5409.

10. Parlyuk E.P. Metodologiya innovacionno-informacionnogo razvitiya i modernizacii sel'skohozyajstvennogo proizvodstva s uchetom regional'nyh osobennostej [Methodology of innovative and informational development and modernization of agricultural production taking into account regional peculiarities]. Mezhdunarodnyj tekhniko-ekonomicheskij zhurnal, 2017, no. 5, pp. 114-115.

Текст научной работы на тему «Трактора сельскохозяйственного назначения нового поколения»