Данная монография разослана во все центральные библиотеки (означенный ВАКом для рассылки авторефератов диссертаций). Приводим библиографию для тех, кто будет использовать те или иные материалы этой книги. Ссылка - обязательна.
СОДЕРЖАНИЕ
Ссылка на изобретения из монографии: https://zen.yandex.ru/media/id/5e72555bb22d3c6dcc1e62f6/sozdanie-novoi-realnosti-i-izobreteniia-mv-oreshkina-5ed0f37433fe650fb48dfc51
В монографии рассмотрена теория создания новой сельскохозяйственной техники и технологий с учётом требований экологии. Рассмотрена теория изобретательского процесса. Дана система, согласно которой должно происходить создание новой техники и технологий. Приведены синтезированные схемы рабочих органов и орудий. Значительное внимание уделено биологизации земледелия. Разрабатывается теория обмена энергией и ресурсами между сельскохозяйственными растениями.
3. Синтез схем рабочих органов, орудий и основ технологий,
способных предотвратить дальнейшую деградацию почв,
в изменённой биосфере
Основная цель обработки почвы и возделывания сельскохозяйственных культур состоит в задаче по смещению динамического равновесия агроценоза любой культуры в сторону увеличения продуктивности выращиваемых растений и, следовательно, увеличении выхода товарной части растениеводческой продукции как таковой.
Помимо этого необходимо, чтобы данный процесс был длительным и в идеале стремился к бесконечности.
Именно, исходя из этого, ставится задача по сохранению среды обитания растения и субстрата, на котором оно произрастает – почвы, а в расширенном смысле – педосферы в целом.
В этом ряду стоят: обработки почвы, предохранение её от механических разрушений, распыления, уплотнения; предохранение от загрязнения веществами-токсикантами различной природы, в том числе тяжёлыми металлами, микро- и радиоактивными элементами.
Необходимо также учитывать, что идеальная машина – это машина, у которой нет движущихся частей, но она, тем не менее, выполняет поставленную цель. И такому подходу соответствуют биометоды.
Всего в данном подразделе содержится 42 разработки, 8 из которых защищены авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ.
3.1. Рабочие органы и орудия для объёмной обработки почвы.
(Блок-1. Подсистема техники (I). Система(F))
В этой группе орудий и рабочих органов рассматривается 27 разработок, призванных осуществлять объёмную обработку почвы с почвозащитным эффектом.
3.1.1. Рабочие органы и орудия с пассивными рыхлящими
элементами. (Сектор А)
Рассмотрим далее первую группу синтезированных схем орудий и рабочих органов с пассивными рыхлящими элементами.
Разработка № 1. Первым в нашем списке будет рассмотрен плоскорежущий рабочий орган, содержащий, плоскорежущую культиваторную лапу и рыхлители, установленные за ней, причём рыхлящие элементы выполняются в форме дисков, эксцентрично нанизанных на ось, или же вместо дисков используются пластины треугольной формы. Данный рабочий орган представлен на рисунках 18-20. При агрегатировании двух рабочих органов с трактором класса 30 кН, трактор с помощью гидравлической системы производит заглубление рабочих органов на глубину 15 – 22 см и работает как обычный плоскорез типа КПГ. Почвенный пласт, подрезаемый лапой (2), вздымаясь почвенной волной, падает на рыхлители (3), где и происходит его дополнительная разделка, рыхление, крошение, сепарация, вычёсывание корневищ сорняков.) Одновременно происходит формирование и улучшение состояния противоэрозионного фона. Конструкция рабочего органа позволяет производить обработку почвы как основную, так и предпосевную, а также обрабатывать пар. Таким образом, происходит предотвращение развития процессов водной и ветровой эрозии, достигается оптимальное рыхление и крошение почвы, увеличивается накопление продуктивной влаги, а при обработке пара происходит лучшее вычёсывание сорняков и снижение вероятности их повторного приживания.
Разработка № 2. Вторым следует плоскорежущий рабочий орган, включающий плоскорежущую лапу и рыхлящие элементы, выполненные в виде дисков качения, пронизывающих лапу, а сама лапа имеет ромбовидную форму. Лапа может выполняться так же в форме круга и эллипса. Рыхлящие элементы в свою очередь могут выполняться в виде фигур вращения, например, параболической формы и располагаться зеркально относительно
плоскости, проходящей через стойку по ходу движения рабочего органа. Конструктивные особенности синтезированной схемы рабочего органа поясняют рисунки 21-23. Рабочий орган работает следующим образом: при агрегатировании двух рабочих органов с общим захватом до полутора метров с трактором класса 30 кН, трактор с помощью гидравлической системы производит их заглубление на глубину 18 – 22 см и работает как обычный плоскорез типа КПГ.
Почвенный пласт, подрезаемый лапой, двигается сверху по дискам и разделывается до агрономически ценных фракций, а части дисков, расположенных ниже плоскорежущей лапы, производят дополнительное почвоуглубление и предотвращают образование плужной подошвы. В целом достигается лучшее разделывание почвы, что приводит к предотвращению водной эрозии в виду лучшей водопроницаемости почвы. Конструкция рабочего органа позволяет производить основную обработку почвы под все культуры и обработку пара. Одновременно происходит предотвращение развития водной эрозии, достигается оптимальное крошение почвы, улучшается водный и пищевой режим почвы, лучше уничтожаются сорняки за счёт вычёсывания их корневищ, достигается разуплотнение почвы ниже прохода плоскорежущей лапы.
Разработка № 3. Под номером три рассмотрим схему плоскорежущего рабочего органа, включающую плоскорежущую лапу и установленные на ней дополнительные рыхлящие элементы. Которые установлены сверху и снизу плоскорежущей лапы и выполнены, при рассмотрении сбоку, в виде клиновидных направляющих, берущих начало от долота лапы. В сечении они имеют прямоугольники, равные между собой по плоскости сечения, а угол раствора лапы составляет 90 градусов и менее. При этом края плоскорежущей лапы могут выполняться по тангенсоиде зеркально друг относительно друга. Высота рыхлящих элементов может увеличиваться от стойки к краю плоскорежущей лапы. Рыхлящие элементы могут иметь в сечении параболическую форму, а фокусы парабол будут направлены в сторону стойки или, напротив, от неё. Всё это поясняется рисунками 24 - 28. Рассматриваемый рабочий орган работает следующим образом: при агрегатировании двух рабочих органов с классом трактора 30 кН, трактор производит заглубление рабочих органов на глубину до 22 см и работает как обычный плоскорез типа КПГ. Почвенный пласт, подрезаемый долотом (2) и плоскорежущей лапой (3) попадает на рыхлящие элементы (4) и разделывается на них до более мелких фракций. Нижней же своей частью, рыхлящие элементы (4) производят дополнительное воздействие на почву, и тем самым, предотвращается образование плужной подошвы. Конструкция рабочего органа позволяет производить основную обработку почвы и пара. Одновременно происходит предотвращение развития водной эрозии, увеличивается накопление продуктивной влаги, достигается оптимальное рыхление и крошение почвы, увеличивается производительность труда. Активнее идёт накопление продуктивной влаги, и уничтожаются сорняки.
Разработка № 4. Четвёртым следует плоскорежущий рабочий орган, содержащий плоскорежущую культиваторную лапу и элементы сепарации почвы, расположенные за ней, что поясняется рисунками 29-33. Элементы для сепарации, с целью повышения качества противоэрозионной обработки почвы, выполнены в виде зубчатых пластин таким образом, что задние кромки зубьев сепарирующих элементов по ходу движения образуют с горизонталью тупой угол, при этом зубья пластины направлены кверху. А сами пластины в рабочем положении имеют определённую вертикальную составляющую. Задняя кромка сепарирующих элементов может составлять с горизонталью прямой угол или острый угол.
Сепарирующие зубья на пластине могут располагаться в горизонтальной плоскости по синусоиде, либо же по тангенсоиде с периодическим чередованием высот зубьев. Сами пластинчатые элементы для сепарации могут крепиться на горизонтальных шарнирах, а их задняя часть может выполняться закруглённой.
Глубина обработки до 18 см, почвенный пласт, подрезаемый плоскорежущей лапой (2) попадает на пластины (3), которые имеют зубья (5) и крошится на них. Одновременно более мелкие, в том числе пылеватые частицы, просыпаются вниз и остаются там. Пласт же почвы, разделываемый на пилообразных пластинах и достигает оптимального крошения, пригодного для наиболее благоприятного произрастания культурных растений и предотвращения смыва почвы и ветровой эрозии. Таким образом, конструкция рабочего органа позволяет производить обработку почвы как основную, так и предпосевную, а так же обработку пара.
Разработка № 5. Пятым объектом является плоскорезная культиваторная лапа. Она включает помимо самой лапы, элементы для сепарации почвы, расположенные за ней, которые выполнены из клиновидных элементов, соединённых под углом друг к другу и расположенных за лапой зеркально друг другу. Элементы для сепарации почвы могут также выполняться из чередующихся треугольных и прямоугольных элементов, соединённых под углом друг к другу. Конструктивные особенности плоскорезной культиваторной лапы поясняются на рисунках 34-36. Работает данная культиваторная лапа подобно рабочему органу, рассмотренному выше, в пункте четвёртом данного списка.
Разработка № 6. Под номером шестым рассмотрим плоскорежущий рабочий орган, который включает помимо самой лапы рыхляще-сепарирующий элемент, состоящий из плоскопараллельных пластин разной
длины, соединённых под углом друг относительно друга, причём пластина большей длины находится на внешнем крае рабочего органа. За лапой крепится два рыхляще-сепарирующих элемента зеркально друг относительно друга. Крепление рыхляще-сепарирующих элементов может быть как жёстким, так и шарнирным. Пояснения по конструкции данного рабочего органа приводятся на рисунках 37-39.
Разработка № 7. Седьмым рассмотрим схему плоскорежущего рабочего органа, включающего плоскорежущую лапу и рыхлители, укреплённые на лапе в её задней части. Его конструктивные особенности пояснены на рисунках 40 и 41 Рыхлители регулируются по высоте с помощью ввинчивающейся нижней части.
Рыхлители так же могут находится вверху и внизу плоскорежущей лапы одновременно и при вывинчивании верх они уменьшаются внизу и наоборот. При агрегатировании двух рабочих органов с трактором 30 кН трактор заглубляет рабочие органы на глубину 15 – 22 см и работает как обычный плоскорез типа КПГ. Почвенный пласт, подрезаемый плоскорежущей лапой (1), надвигается на рыхлители (3) и крошится на них. С другой стороны, при оснащении плоскорежущей лапы двухсторонними рыхлителями (4), они рыхлят почву и снизу от плоскорежущей лапы, тем самым, предотвращая возникновение плужной подошвы и усиливая противоэрозионный эффект, предотвращая внутрипочвенный сток вод и потерю влаги почвой. Одновременно происходит усиление борьбы с проявлениями эрозии почвы. Конструкция рабочего органа позволяет производить основную обработку и обрабатывать пар. Одновременно улучшается крошение и рыхление почвы, создаются лучшие условия для развития корневых систем растений и активнее уничтожаются сорняки.
Разработка № 8. Восьмым рассмотрим плоскорежущий рабочий орган, включающий плоскорежущую лапу и рыхлящие элементы, которые расположены в задней её части и установлены на валу, который имеет несколько степенней свободы и тем самым регулируется рабочая вертикальная составляющая рыхлителей. Устройство рабочего органа поясняется рисунком 42. Глубина обработки достигает 15 – 22 см. Почвенный пласт, подрезаемый плоскорежущей лапой (1), передвигается в сторону вала (3) с укреплёнными на нём рыхлителями (4), которые могут находиться в позициях (5) и (6), разделывается на рыхлителях до агрономически ценных размеров.
В зависимости от типа почвы и её влажности изменяется угол наклона рыхлителей к плоскости рыхления и тем самым изменяется и вертикальная составляющая посредством прокручивания вала, что может производиться вручную или посредством специального привода. Тем самым достигается оптимизация рыхления почвы в зависимости от её типов и усиливается её защита от проявления эрозионных процессов. Конструкция рабочего органа позволяет проводить основную и предпосевную обработки, обработку пара, заменяя плуг и плоскорез.
Разработка № 9. Девятой является схема плоскорежущего рабочего органа, включающего плоскорежущую лапу и рыхлящие элементы, установленные в задней её части. Он отличается тем, что рыхлящие элементы имеют регулируемую высоту за счёт гидравлической системы тягового средства. При агрегатировании двух подобных рабочих органов с трактором класса 30 кН производится заглубление рабочих органов на глубину 15 – 22 см и работает как обычный плоскорез типа КПГ. Почвенный пласт, подрезаемый лапой (1) перемещается в сторону рыхлителей (5) и разрыхляется на них. В зависимости от типа почв и их состояния происходит регулирование длины рыхлящих элементов. Схема поясняется рисунком 43.
Разработка № 10. Десятым рассмотрим плоскорежущий рабочий орган, имеющий стойку, плоскорежущую лапу и установленные на ней рыхлители, которые выполнены в виде плоских спиралевидных элементов, установленных зеркально друг относительно друга в левой и правой части рабочего органа и имеющие верхние микроотвалы. Устройство рабочего органа поясняется рисунками 44-46. Глубина обработки почвы 18 – 22 см. Почвенный пласт, подрезаемый плоскорежущей лапой (1), попадает на рыхлители (3) и, проходя через них, подвергается рыхлению и крошению. Так же, благодаря верхним микроотвалам (4), перемешивается внутри обрабатываемого слоя почва без нарушения её поверхности и при сохранении на ней пожнивных и поукосных остатков, которые защищают почву от развития эрозии. Одновременно, благодаря спиралевидной форме рыхлителей, они эффективно вычёсывают корневые системы сорняков. Конструкция рабочего органа позволяет производить основную обработку почвы, а так же обработку пара.
Разработка № 11. Под одиннадцатым номером завершает серию плоскорежущих рабочих органов с пассивными рыхлящими элементами рабочий орган для основной обработки почвы модульного типа. Его конструктивные особенности поясняет рисунок 47. Буквами а, б, в обозначены геометрические вариации модулей рабочего органа. Смысл, так сказать конструктивная философия данного орудия, состоит в том, что из некоторого количества одинаковых модулей собирается необходимой ширины захвата рабочий орган с помощью которого производится безотвальная обработка почвы или сплошная культивация пара, или предпосевная культивация. Сам рабочий орган состоит из модулей (1) и плоскорежущих горизонтальных ножей-стоек (2) и (3). Количество последних определяется как линейными горизонтальными размерами модулей, так и свойствами обрабатываемых почв. Так на рыхлых почвах количество горизонтальных ножей-стоек может достигать 2 – 3 при соответствующих размерах модуля предлагаемой геометрии, данной на рис.47.
3.1.2. Плоскорезы пассивные без рыхлителей. (Сектор Б)
Рассмотрим вторую группу схем орудий под общим названием – плоскорезы пассивные без рыхлителей.
Разработка 12. Первым следует рабочий орган для противоэрозионной обработки почвы, который имеет на стойке две плоскорежущих лапы, расположенных в двух уровнях. При этом нижняя или верхняя лапа могут иметь больший или меньший захват друг относительно друга, нижняя и верхняя часть стойки выполняются в форме параболы и при этом фокус парабол направлен вперёд по ходу движения рабочего органа.
А перед рабочим органом устанавливаются три дисковых ножа – предплужника, средний из которых совпадает с продольной плоскостью симметрии рабочего органа. А боковые ножи располагаются под различными углами в форме треугольника, верхний угол которого направлен к стойке или от стойки рабочего органа. Конструктивные особенности рабочего органа поясняются рисунками 48-50. Рабочий орган работает следующим образом: при агрегатировании двух рабочих органов с трактором класса 30 кН трактор с помощью гидравлической системы трактор заглубляет их на глубину от 18 до 40 см и работает как обычный плуг или плоскорез-глубокорыхлитель типа КПГ. Почвенный пласт подрезается двумя плоскорежущими лапами и обеспечивает необходимое рыхление и подготавливает почву на глубине до 40 см для продуктивного развития корневых систем сельскохозяйственных растений. А дисковые ножи-предплужники позволяют более эффективно производить рыхление и способствуют концентрации рыхлительного процесса и снижают возможность образования глыб, а значит, устраняют необходимость дополнительных обработок почвы. Общей целью данного рабочего органа является создание устойчивого противоэрозионного фона при достаточном крошении почвы и почвоуглублении.
Разработка № 13. Под вторым номером рассмотрим плоскорежущий рабочий орган, включающий в себя стойку и плоскорежущую лапу в форме диска, при этом диск жёстко закреплён на стержне, который в свою очередь свободно вращается в стойке. Конструктивные особенности рабочего органа поясняются рисунком 51. Работает он следующим образом: при агрегатировании двух таких рабочих органов с трактором класса 30 кН производится заглубление плоскорежущей пластины на глубину от 6 до 18 см. Далее рабочий орган работает как обычный плоскорез типа КПГ. Подрезая поверхностный пласт почвы, он подрезает и сорняки. При его работе предотвращается залипание в виду того, что, свободно вращаясь по вертикальной оси, он самоочищается. Конструкция рабочего органа позволяет производить как предпосевную, так и основную обработку почвы, в том числе и паров. При этом происходит лучшее уничтожение сорняков, готовится выровненное ложе для высева семян экраном, больше сохраняется влаги, необходимой для нормального развития сельскохозяйственных растений.
В целом же целью рабочего органа является улучшение борьбы с сорно-полевой растительностью, качественное проведение предпосевной обработки почвы, исключая залипание почвой, а также увеличение рабочего маневра плоскорежущей пластина при встрече с внутрипочвенными препятствиями
Разработка № 14. Под третьим номером в этой серии рассмотрим плоскорежущий рабочий орган, имеющий удлинённую заднюю часть плоскорежущий лапы. В удлинённой задней части лапы имеется выемка цилиндрической формы, которая выполняется с гладкой поверхностью.
В
Или с расположенными на поверхности зубовидными элементами, в том числе с продольными направляющими по всему периметру, либо же с винтовыми направляющими, симметричными относительно продольной плоскости симметрии рабочего органа, а крошаще-рыхлящие элементы являются не дискретными, а монолитными, то есть едиными. Поясняется схема рабочего органа рисунками 52 и 53. Таким образом, целью данного рабочего органа является улучшение рыхления и крошения почвы, осуществляемое за счёт топологических свойств поверхности рабочего органа.
Разработка № 15. Пятым по данному списку идёт рабочий орган для предпосевной обработки почвы, который включает в себя стойку и плоскорежущую лапу. Снизу которой располагаются валики, диаметр которых возрастает по ходу движения рабочего органа. Конструктивные особенности рабочего органа поясняются на рисунке 54. Основная цель данного рабочего органа – уменьшение трения в почве, уменьшение тягового сопротивления, экономия энергоресурсов при почвообработке, улучшение качества обработки почвы.
3.1.3. Плоскорежущие рабочие органы с активными приспособлениями для рыхления и крошения почвы. (Сектор В)
Рассмотрим теперь третью группу, которая объединяет в себе плоскорежущие рабочие органы, имеющие активные приспособления для рыхления и крошения почвы.
Разработка 16. Первым рассмотрим рабочий орган для основной обработки почвы, представленный в патенте РФ № 2102846. Данный рабочий орган включает плоскорежущую лапу и установленный за ней активный рыхлитель с рабочими органами и предусмотренными отличиями: рыхлитель выполнен в виде штанги, а рабочие органы в виде сплющенных с боков трапециевидных ножей, которые расположены на штанге по винтовой линии зеркально относительно друг друга и продольной плоскости симметрии лапы в левой и правой частях штанги, причём штанга закреплена на крыльях лапы, перпендикулярно плоскости её симметрии, а ножи имеют чечевицеобразное сечение и установлены на штанге со смещением продольной оси их оснований относительно геометрического центра винтовой линии их установки в левой и правой части штанги – влево, в правой вправо. Кроме этого данный рабочий орган имеет следующие отличительные признаки: верх каждого ножа имеет закругление; ножи устанавливаются наклонно к продольной оси штанги, при этом все ножи наклонены в сторону продольной плоскости симметрии плоскорежущей лапы; ножи имеют режущую кромку, выполненную в форме тангенсоиды; ножи установлены на штанге по винтовым линиям продольными рядами; ножи установлены на штанге по винтовым линиям со смещением ножей в каждом последующем ряду в продольном направлении на пол шага размещения ножей в ряду; ножи на штанге установлены на пересечении двух винтовых линий, причём одна из них имеет меньший шаг.
Конструктивные особенности поясняются рисунками 55. Основная цель данного орудия – это достижение более полного рыхления обрабатываемого слоя почвы при одновременном сохранении на поверхности почвы стерни и растительных остатков и мульчирование щели, оставляемой за стойкой лапы.
Разработка № 17. Вторым в этом ряду рассмотрим рабочий орган для безотвальной обработки почвы, который включает плоскорежущую лапу и укреплённые за ней сепарирующие элементы, которые совершают продольные асинхронные колебания, помимо этого колебания могут происходить в разных фазах. Колебательные движения сепарирующим элементам могут придаваться магнитострикционными преобразователями, электромагнитами или за счёт механических движителей. Конструктивные особенности поясняются рисунком 56. Основная цель рабочего органа – это усиление сепарации эрозионноопасных частиц почвы и перемещение их из верхних слоёв почвы в ниже лежащие.
Разработка № 18. Третьим рассмотрим орудие для основной обработки почвы. Оно имеет плоскорежущую лапу с удлинённой задней частью с тангенциальным откосом-выемкой. В свою очередь выемка имеет желоба, поверхность которых может иметь сложную геометрическую форму или, другими словами, топология поверхности желобов имеет специфические особенности с целью достижения частиц обрабатываемой почвы оптимальных с точки зрения агрономии размеров. Принципиальная схема орудия дана на рисунках 57-59. Сзади и сверху орудия, над фигурной выемкой, устанавливается фигурный же вал, топология поверхности сегментов которого соответствует топологии выемки и внутренней поверхности её сегментов. При работе в почве орудие совершает следующие действия: почва подрезается плоскорежущей лапой, далее её пласт поступает в выемку, где она размельчается до необходимых размеров комков благодаря как топологии поверхности самой выемки, так и воздействию фигурного вала, который вращается навстречу движения рабочего органа.
Разработка 19. Четвёртым рассмотрим орудие для основной обработки почвы, которое включает плоскорежущую лапу, сзади которой укреплён активный рыхлящий орган, выполненный в виде вала на котором укреплены металлические пальцы. Сама же плоскорежущая лапа имеет сзади пазы, соответствующие количеству рядов пальцев. При работе орудие заглубляется в почву на 20 – 22 см и работает как обычный плоскорез типа КПГ. Пласт почвы, подрезаемый плоскорежущей лапой, движется по её верхней поверхности и попадает на вращающейся вал, оснащённый рыхлительными элементами, выполненными в виде пальцев, которые производят дополнительное её рыхление и крошение, а пылеватые частицы благодаря пазам просыпаются в ниже лежащие слои почвы. Конструктивные особенности данного орудия поясняются рисунком 60.
3.1.4. Вибрационные орудия и рабочие органы. (Сектор Г)
Четвёртая группа синтезированных схем орудий включает в себя вибрационные орудия и рабочие органы.
Разработка № 20. Первым отметим плоскорежущий рабочий орган по патенту РФ 2102844, включающим стойку с лапой, вибратор и волновод, у которого лапа выполнена в виде пластины и соединена со стойкой шарнирно
посредством вилкообразного кронштейна, а вибратор расположен в стойке, волновод размещён соосно с вибратором, причём конец волновода установлен в центре пластины и размещён между шарнирами крепления пластины с кронштейнами. Конструктивные особенности рабочего органа поясняются рисунком 61. Плоскорежущий рабочий орган работает следующим образом. После включения вибратора (3) в волноводе (4) возникают продольные волны, которые вызывают изгибные колебания пластины (6), которая на шарнирах (5) совершает колебательные движения. В таком возбуждённом состоянии рабочий орган заглубляется в почву. Волнообразные колебания пластин улучшают качество обрабатываемой почвы, того её слоя, который находится под дневной поверхностью почвы, а на самой поверхности сохраняется стерня. При этом улучшается качество рыхления и крошения почвы, не образуются крупные комки, которые при обычной обработке выворачиваются на поверхность, что позволяет без затруднений производить сев по стерне. Глубина обрабатываемого слоя может варьировать от 6 – 8 см до 30 – 35 см, что позволяет производить как основную, так и предпосевную обработку почвы. Одновременно снижается тяговое сопротивление за счёт снижения коэффициента трения при вибрации. Помимо этого конструкция данного рабочего органа позволяет обрабатывать почвы, заражённые металлами-токсикантами, поскольку они скапливаются в слое почвы 0 – 10 или 0 – 15 см, поскольку предлагаемый рабочий орган рыхлит почву не нарушая её генетических горизонтов. Конструкция рабочего органа позволяет обрабатывать почву под все культуры. Помимо этого рабочий орган может работать без оборота или разворота как в зад, так и вперёд. Кроме того, по мере износа одной фронтальной стороны рабочий орган можно поворачивать другой стороной, при этом можно использовать его и для междурядной обработки пропашных культур, если развернуть его узкой частью по ходу движения. При этом улучшается качество обработки почвы, не допускается рассеивание в почве металлов-токсикантов, уничтожаются сорняки, создаётся противоэрозионный фон при обработке по стерне, почва готовится к посеву, снижается тяговое сопротивление.
Разработка 21. Вторым мы рассмотрим плоскорежущий рабочий орган по патенту РФ 2091997, который содержит стойку, к нижней части которой присоединён подрезающий элемент, связанный с вибратором, при этом подрезающий элемент выполнен в виде плоской пластины, жёстко прикреплённой к стойке в своей центральной части под прямым углом, при этом с обеих сторон пластины соосно установлены рыхлительные элементы, а вибратор выполнен в виде источника упругих колебаний. При этом каждый рыхлящий элемент имеет поперечное сечение, уменьшающееся в направлении от основания к свободному концу. Поясняется сказанное рисунками 62-64.
Работает плоскорежущий рабочий орган следующим образом: после включения источника упругих колебаний (2) волноводом (3) колебания передаются параллельно корпусу, выполненному в виде пластины (4). И он приходит в возбуждённое состояние, в котором он работает и заглубляется в почву. Помимо платины в возбуждённое состояние приходят и рыхлители (5), расположенные в местах пучностей (7) колебаний пластины (4). При этом колеблются (вибрируют), как верхние рыхлители (8), так и нижние рыхлители (9). Благодаря их форме – сужение рыхлителей от основания к концу, а также тому, что размер рыхлителей кратен целому числу полуволн, колебания в них
происходят по тангенсоиде, при этом расстояние a (расстояние от центра рыхлителя до пересечения тангенсоиды с перпендикулярной к осевой линии плоскостью, всегда меньше расстояния b, то есть a меньше b). Именно это делает более продуктивным рыхление с помощью рыхлителей данной формы. Помимо того, что расположение рыхлителей в местах пучностей также усиливает их рыхлящее воздействие на почву. Сами по себе волнообразные колебания пластины позволяют ей совершать следующие действия: её режущая кромка долбит почву, почва, проходящая по поверхности пластины, имеет меньшее трение, следовательно, почва, проходящая по поверхности пластины имеет меньшее трение, следовательно, легче соскальзывает с неё. Уменьшается тяговое сопротивление.
Возрастает производительность при обработке почвы. Наличие вибрирующих рыхлителей с двух сторон позволяет избежать образования плужной подошвы и производит разуплотнение почвы. Таким образом, возрастает совокупная эффективность качества обработки почвы, то есть улучшается рыхление почвы, не образуется крупных комков, возрастает водопоглотительная способность почвы. Глубина обработки может варьировать от 6 – 8 см, до 30 – 35 см, в зависимости от размеров рыхлителей. Что позволяет производить как основную, так и предпосевную обработку почвы.
Разработка № 22. Третьим рассмотрим вибрационный рыхлитель по а.с. 1725781, содержащий раму с элементами присоединения к энергетическому средству и рыхлящие рабочие органы, каждый из которых имеет коническую форму с вершиной у носка долота. При этом каждый рабочий орган со стороны основания конуса соединён с магнитострикционным преобразователем, при этом для повышения эффективности рыхления почвы продольная ось каждого конического рабочего органа вогнуто-криволинейная и вогнутость обращена в сторону элементов присоединения рамы к энергетическому средству. Конструктивные особенности поясняются рисунком 65. Вибрационный рыхлитель состоит из прямоугольной рамы (1), на которой расположены в шахматном порядке рабочие органы (2). Каждый рабочий орган имеет коническую форму, продольная ось (3) рабочего органа вогнуто-криволинейная, при этом вогнутость обращена в сторону элементов присоединения рамы к энергетическому средству. В процессе работы рыхлителя благодаря выполнению продольной оси каждого рабочего органа вогнуто-криволинейной распространение продольной волны при магнитострикционных колебаниях рабочего органа способствует возникновению изгибных колебаний в вертикальной плоскости, что оказывает дополнительное разрушающее воздействие на грунт. Уменьшение сечения рабочего органа от магнитострикционного преобразователя к концу позволяет увеличить амплитуду колебаний, а также придать дополнительную упругость рабочим органам при их движении в грунте и при встрече с препятствиями, например камнями большого размера.
Разработка 23. Четвёртым рассмотрим рабочий орган культиватора по патенту РФ 2240661, который имеет стойку, соединённую с источником упругих колебаний, к которой присоединён рыхлящий элемент, состоящий из обособленных прутков, при этом форма двух наружных прутков описывается формулой:
При а не равном 0 с разными числовыми значениями, весь же рыхлящий элемент имеет форму поверхности гиперболического параболоида; ось симметрии рыхлящего элемента совпадает с продольной осью симметрии гиперболического параболоида, а концы прутков не пересекают поперечной плоскости симметрии гиперболического параболоида, при этом все прутки имеют одинаковые линейные размеры по длине. При этом длина прутков кратна целому числу полуволн продольных колебаний. Поясняется устройства данного устройства рисунком 66. Рабочий орган культиватора работает следующим образом. После включения источника упругих колебаний, например магнитостриктора (3), прутки (2) начинают вибрировать, поскольку вибрация передаётся к ним по стойке (1), выполняющей одновременно функцию волновода. В возбуждённом состоянии рабочий орган заглубляется в почву. Почва, проходящая между прутками, рыхлится, но не выносится на дневную поверхность, при этом значительно снижается тяговое сопротивление, как за счёт конструктивных особенностей органа, так и за счёт применения вибрации. Глубина обработки зависит от величины прутков и мощности источника упругих колебаний. Конструкция рабочего органа позволяет производить как предпосевную обработку, так и культивацию по уходу за соответствующими сельскохозяйственными культурами с минимальными повреждениями растений. Более того, повреждения быстрее регенерируют за счёт эффекта улучшения развития растений после воздействия на них ультразвуковых вибраций. Одновременно стабилизируется водный режим почвы, улучшается качество её обработки. Но самое главное, за счёт конструкции рабочего органа не происходит выноса на дневную поверхность почвы тяжёлых металлов и радионуклидов, которые мигрируют с
поверхности почвы в её глубь или разносятся с пылью, вредно влияя на окружающую среду. Одновременно снижается тяговое сопротивление.
Разработка 24. Пятым в данной серии рассмотрим орудия для объёмной обработки почвы вибрационного типа. Работа этого орудия основано на вибрационном принципе, его рабочие органы приводятся в действие от источника упругих колебаний, например магнитостриктора. Расположены и работают они в отличие от своих предшественников не во фронтальной, а в горизонтальных плоскостях, на разных уровнях, при этом органы располагаются в различных уровнях, что позволяет обрабатывать больший пласт почвы, но без нарушения его природной структуры и слоистости и в то же время без оборота пласта, и, следовательно, без выноса на дневную
поверхность тяжёлых металлов и радионуклидов, могущих находиться в почве. Поясняются конструктивные особенности орудия на рисунках 67-69. Принцип работы данного орудия аналогичен работе орудий в первом – четвёртом пунктах данного, пятого подраздела.
Разработка № 25. В пункте шестом представлено орудие для основной обработки почвы вибрационного типа, конструктивные особенности которого поясняются рисунком 70. Орудие подобно предыдущему орудию и принцип работы его такой же.
Разработка № 26. Седьмым идёт орудие для основной обработки почвы вибрационного типа, конструктивные особенности которого поясняются на рисунках 71 и 72. Орудие аналогично орудиям, представленным в пункте пятом – шестом.
3.1.5. Обобщение по рассмотренным синтезированным схемам
рабочих органов и орудий для объёмной обработки почвы
В качестве некоторого обобщения по всем рассмотренным выше схемам орудий отметим, что в конечном итоге целью для почвообрабатывающих орудий является такая обработка почвы, которая производится с их помощью, при которой, с одной стороны, достигаются максимально благоприятные условия для развития сельскохозяйственных растений на всех этапах их вегетации, то есть происходит смещение динамических параметров почвенного плодородия в сторону создания условий для получения максимального выхода продукции растениеводства, ради чего и возделываются те или иные растения.
А, с другой стороны, работа орудий должна соответствовать принципам экологической безопасности. Это подразумевает как сохранение почвенного плодородия во времени и пространстве, так и соответствующие этому действия, как-то: не нарушение почвенных генетических горизонтов, сохранение на поверхности почвы стерни и пожнивных остатков, разуплотнение пахотного горизонта почвы, предупреждение уплотнения почвы ходовыми частями энергетических средств, предотвращение образования плужной подошвы, предотвращение загрязнения почвы веществами-токсикантами различного происхождения и ряд других, менее существенных для данного конкретного исследования.
3.1.6. Способ объёмной обработки почвы. (Сектор Д)
Разработка № 27. Шагом к созданию подобного «идеального» орудия может служить рассматриваемый ниже способ объёмной обработки почвы, который как бы аккумулирует многие признаки ранее рассмотренных синтезированных схем почвообрабатывающих орудий и рабочих органов. По данному способу обработки почвы, включающему одновременно с рыхлением почвы в вертикальных плоскостях рыхление и в горизонтальных плоскостях, с целью повышения качества рыхления, рыхление осуществляется и в вертикальных плоскостях как ниже, так и выше горизонтальной плоскости рыхления. Помимо этого рыхление ниже и выше горизонтальной плоскости рыхления может осуществляться также по диагональным плоскостям объёма рыхления. А также рыхление ниже и выше горизонтальной плоскости рыхления может осуществляться как по вертикальным, так диагональным плоскостям объёма рыхления. Технический смысл способа поясняется рисунками 73 и 74. На рисунке 73 показан выделенный объём почвы, который должен подвергнуться обработке путём прохождения через него соответствующего орудия. На рисунке 74 представлены варианты воздействия на данный объём соответствующих орудий. На рисунке 75 представлен вариант орудия, который осуществляет рыхление в вертикальной и горизонтальной плоскостях. На рисунке 76 – в диагональных плоскостях объёма рыхления. На рисунках 77 и 78 – варианты орудия для полного объёмного рыхления обрабатываемого пласта. Орудие включает стойку (1), тело рабочего органа (2), горизонтальные рыхлящие элементы (3), верхние диагональные рыхлящие элементы (4), нижние диагональные рыхлящие элементы (5), нижний вертикальный рыхлящий элемент (6). При движении роль верхнего вертикального рыхлящего элемента выполняет стойка.
Б. Вид спереди
Данный рабочий орган предотвращает уплотнение почвы, а также образование уплотнённой плужной подошвы.
В случае необходимости путём перекомпоновки может быть подготовлен рабочий орган для проведения специальных работ или рыхления по заданным плоскостям. В целом же данный способ объёмной обработки почвы можно использовать как при основной, так и при специальных обработках почвы, в том числе при обработке рядковых посевов, в виноградниках, садах, при контурной обработке почвы на сложных по рельефу участках и склонах, что будет способствовать повышению эрозионной устойчивости и предотвращать смыв почвы. При обработке почвы после зерновых колосовых обеспечивается сохранение стерни, что также способствует усилению противоэрозионного фона.
ЛИТЕРАТУРА
1. Силин А.А. На тропе в будущее.- М.: Советская Россия, 1983. – С. 36-112.
2. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Проблемы системологии.- М.: Советское радио, 1976. – С.27.
3. Дружинин В.В., Конторов Д.С. Системотехника.- М.: Радио и связь, 1985. - 200 с.
4. Тринг М., Лейтуэйт Э. Как изобретать.- М.: Наука, 1980. – С. 9-31.
5. Чутко И. Будет существовать среди человечества// Изобретатель и рационализатор. – 1981. - №10. – С. 32-35.
6. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. – М.: Советская Россия. – М.: Советская Россия, 1973. – С. 14-253.
7. Кедров Б.М. О теории научного открытия/ Научное творчество. – М.: Наука, 1969. – С.8-82.
8. Семыкин В.А. Совершенствование технологи и средств механизации производства сахарной свёклы в ЦЧР на агроэкологической основе.- Автореф.дис. … докт. сельхоз.наук\05.20.01.- Воронеж: ВГАУ, 2003.- 46 с.
9. Болотских М.В., Орешкин М.В., Шелихов П.В., Брагин В.М. Особенности распространения тяжёлых метал лов, микро- и радиоактивных элементов в ландшафтах Донбасса. Монография.- Луганськ: ОАО «ЛОТ», 204.- 196 с.
10. Плющиков В.Г. Защита сельскохозяйственного производства в чрезвычайных ситуациях и эколого-экономическая оценка ущерба.-Автореф.дис. … докт. сельхоз.наук/ 11.00.11.Охрана окруж. среды и рац. использ.прир.ресурсов.-Курск: КГСА,1998.- 48 с.
11. Никитин А.Ф. Принципы, способы и технические решения прогрессивных технологий производства (возделывания, уборка и хранение) сахарной свёклы.- Дис. … докт.сельхоз.наук в виде научн.докл.\06.01.09; 05.20.01.- Ромонь: ВНИИ сахарной св. и сахара, 2006.- 55с.
12. Мельников Г.П. Системология и языковые аспекты кибернетики/ Под ред. Ю.Г.Косарева.-М.: Советское радио, 1978. - 368 с.
13. Орешкин М.В. Рабочий орган для рыхления почвы.- Информ.листок № 571-86.- Ростов-на-Дону: РЦНТИ, 1986.- 4 с.
14. Орешкин М.В. Значение изобретательства для развития науки и производства, в том числе в связи с эрозией почв. -Деп.рукопись 488 ВС-90 Деп. –Справка с деп. № 13935.- (Реферат в РЖ «Земледелие, землепользование, агролесомелиорация» - 1991.-№ 2.-С.2.)-42 с.
15. Орешкин М.В. Плоскорезные орудия с дополнительным рыхлением\ Совершенствование технологического процесса и конструкций рабочих органов сельскохозяйственной техники.- Харьков: ХГАУ, 1992.- С.16-23.
16. Кириченко В.Е. Белодедов В.А., Орешкин М.В.Обоснование параметров рабочих органов для объёмной обработки почвы\ Збірник наукових праць ЛНАУ.- Технічні науки.- № 31(43).- Луганськ: ЛНАУ, 2003.- С.115-118.
17. Орешкин М.В. Совершенствование технологического процесса обработки чернозёмных почв почвозащитными оруди ями.- Автореф.дис. … канд.сельхоз.наук\ 05.20.01.- Воронеж: ВГАУ, 2004.- 19 с.
18. Усатенко Ю.А., Орешкин М.В., Болотских М.В., Денисенко А.И., Зеленский Н.А. - Влияние технологических особенностей на предупреждение кризисных ситуаций в земледелии (в условиях бассейна реки Северский Донец). Монография.- Луганск: ОАО «ЛОТ», 2005.- 196 с.
19. Орешкин М.В., Кириченко В.Е., Болотских М.В., Белодедов В.А..- Совершенствование технических средств обработки почвы как фактор предотвращения катастрофических ситуаций в земледелии. Монография.- Луганск: Из-во «Глобус»,2006.- 148 с.
20. Патент 2102846 РФ, МКИ А01В49/35; 35/32. Рабочий орган для основной обработки почвы /М.В.Орешкин (UА). -№4880457/13; Заявлено 09.10.90.- Опубл. 27.01.98.- Бюл. №3.
21. Патент 2091997 РФ, МКИ А01В35/26, 35/32, 11/00. Плоскорежущий рабочий орган /М.В.Орешкин, А.Г.Кратинов (UА).-№4933683/13; Заявлено 13.05.91.- Опубл.10.10.97.-Бюл. 28.
22. Патент 2102844 РФ, МКИ А01В35/32. Плоскорезный рабочий орган / М.В.Орешкин и А.Г.Кратинов (UА). -№888693/13; Заявлено 06.11.90; Опубл. 27.01.98.-Бюл. №13.
23. А.с. 1725781 СССР, МКИ А 01 В 13/09, Е 02 Р 5/30. Вибрационный рыхлитель /А.Г.Кратинов, М.В.Орешкин. (СССР). - № 4643415/15; Заявлено 12.12.88; Опубл. 15.04.92. – Бюл. № 14.
24. Патент 2240661 РФ, МПК7 А 01 В 35\32; 35\00. Рабочий орган культиватора\ М.В.Орешкин, Н.А.Зеленский (RU).- № 2003121685; Заявлено 14.07.04; Опубл. 27.11.04.- Бюл. №33.
25. А.с. 1496662 СССР, МКИ А 01 В 79/02, 13/16, 79/00. Способ возделывания колосовых культур на склонах /В.А.Белолинский, А.Н.Груздо и М.В.Орешкин (СССР).- №4323073/30 – 15; Заявлено 26.08.83; Опубл. 30.07.89.- Бюл. № 28.
26. А.с. 1766282 СССР, МКИ А 01 В 79/00. Способ ухода за зерновыми культурами /М.В.Орешкин (СССР). - № 4865640/15; Заявлено 10.09.90; Опубл. 07.10.92. – Бюл. № 37.
27. Патент 2260929 РФ, МПК7 А 01 В 79\02. Способ создания пролонгированного кулисного пара\ Н.А.Зеленский, Е.П.Лугансцев, М.В.Орешкин.- № 2003131217.- Заявлено 23.10.03; Опубл. 20.05.05.- Бюл.№ 27.
28. Чудновский А.Ф. Основные результаты АФИ в области изучения теплового режима почвы/ Сборник трудов по агрономической физике. – Вып.10. - Л. – М.: Изд-во сельхоз лит., журналов и плакатов, 1962. – С. 51 – 67.
29. НерпинС.В. Водозадерживающая способность структурных почв и их влагоспособность/ Сборник трудов по агрономической физике. – Вып.10. – Л.-М.: Изд-во сельхоз. лит., журналов и плакатов, 1962. – С.137-144.
30. Судницын И.И. Применение метода термодинамического потенциала при изучении передвижения влаги в почве/ Гидрофизика и структура почвы. – Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1965. – С. 43-55.
31. Куртинер Д.А., Чудновский А.Ф.– Агрометереологические основы тепловой мелиорации почв.- Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 232 с.
32. Куртинер Д.А. Усков И.Б.- Управление микроклиматом сельскохозяйственных полей.- Ленинград: Гидрометеоиздат, 1988. – 264 с.