Ссылка на изобретения, упомянутые в данной 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.
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
2. Подходы к системному экологическому обоснованию создания новой техники и элементов технологических систем в современном земледелии и растениеводстве
Кризисное состояние в земледелии и растениеводстве отмечается сегодня рядом авторов (В.А.Семыкин, 2003). Этому способствует не только применение старых, изживших себя технологий и техники, но и то, что известные и повсеместно используемые орудия, их комплексы и технологии по сути подошли к пределу своего совершенства и стали ограничивающим фактором развития данной отрасли хозяйствования. С другой стороны изменение окружающей среды, загрязнение почв и, соответственно, агроценозов токсичными веществами, химическими элементами и их соединениями (М.В.Болотских, М.В.Орешкин, П.В.Шелихов, В.М.Брагин, 2004) приводит к кризисным ситуациям и требует нетрадиционных подходов в их разрешении (В.Г.Плющиков, 1998).
Один из таких нетрадиционных путей – это идеи, которые материализуются и воплощаются в новых принципах, способах и решениях по совершенствованию приёмов и средств выполнения основных технологических операций (А.Ф.Никитин, 2006) при получении растениеводческой продукции. Это тем более актуально, что мы видимо подходим к тому моменту времени, когда затраты на производство продовольствия могут стать социально безразличными и производство продовольствия выйдет за рамки экономических категорий и показателей экономики, когда само получение продукции и будет рентабельностью производства.
При получении продукции растениеводства обрабатывая почву, создавая агроценозы и ухаживая за ними мы добиваемся следующего:
А. Урожай сельскохозяйственных растений мы получаем лишь потому, что смещаем равновесие в агроценозе в сторону плодоношения.
Смещение же равновесия в конечном итоге – это есть перераспределение информации и энергии, приносящее дополнительный выход вещества. В нашем случае – это товарная часть продукции, а так же нетоварная часть, которая идёт на укрепление функционирования агроэкоситемы.
Б. Обработки почвы способствуют увеличению плодоношения, поскольку изменяются почвенные условия и регулируются энергетические потоки внутри почвы и в агроценозе в целом. Энергопотоки же обслуживают растения, обработки же несут энергоинформационную функцию.
В. Однако обработки почвы могут её же и разрушить. Так почву уплотняют, а по сути разрушают ходовые устройства энергетических средств и сельскохозяйственных машин. Происходит распыление почв. Разрушение её происходит так же из-за водной эрозии и дефляции. Наконец происходит её истощение, перегорание гумуса, поскольку подчас используется без возобновления аккумулированная в нём энергия для получения урожая. Огромным бедствием является так же загрязнение почв и агроценозов химическими веществами-токсикантами разной природы, поскольку это приводит и к снижению плодородия почвы вплоть до полного уничтожения этого свойства почвы, и к ухудшению качества получаемого урожая, либо же делает его непригодным к потреблению как человеком, так и сельскохозяйственными животными.
Исходя из пунктов А, Б, В обрабатывать почву можно только в том случае, если данные обработки являются почвоохранными и почвозащитными.
Если говорить непосредственно о подготовке почвы к посеву, то орудия, которыми производятся эти обработки должны совмещать в себе свойства как плуга, так и плоскореза, то есть производить рыхление без оборота пласта и без перемещения и значительного перемешивания её слоёв. Такая обработка названа нами объёмной обработкой почвы.
Далее необходимо уменьшить массу технических средств, проходящих по полю к минимуму, а желательно и до нулевых значений.
Это может достигаться при выносе энергоустановок и прочих технических средств в воздух, например, применением аппаратов легче воздуха.
Наконец возможен путь по изменению самого принципа обработки почвы и ухода за растениями, переход к индивидуальному уходу за каждым произрастающим растением с учётом так же свойств педонов, как почвенных индивидов.
Путь этот лежит через кибернетизацию земледелия и растениеводства, их роботизацию и использование бионического принципа, заложенного в деятельности муравейника, пчелиной семьи или термитника. Такая сложная роботизированная иерархическая система в то же время становится единым целым с агроценозом и непротиворечиво направлена не только на репродукцию растений, но и на сохранение конкретного биотопа и агроландшафта в целом.
Помимо этого на основании уже имеющихся общепринятых технологий и общеприменяемой техники возможно изменить технологии производства растениеводческой продукции путём перехода на экологически сбалансированные технологии (биотехнологии), то есть через усиление роли в технологии самих растений. В данном случае через усиление роли многолетних бобовых трав: донника и люцерны.
В целом возникшую ситуацию можно рассмотреть следующим образом.
Существует надсистема (Q) – техника и технологии. Её цель – получение продукции, в данном случае продукции растениеводства. Для того, чтобы получить товарную продукцию при эксплуатации агроценоза необходимо произвести перераспределение энергии агроценоза (биогеоценоза) в сторону усиления его репродуктивных возможностей. С другой стороны стоит задача по сохранению компонентов ценоза в рабочем состоянии и, в первую очередь, почвы (педосферы) от разрушения и поддерживать её плодородие на постоянном уровне неопределённо долгое время.
И если в первой задаче мы имеем дело с процессами динамическими, то во втором – со статическими. Отсюда налицо возникновение противоречия, которое с древнейших времён преследует все земледельческие культуры приводя их зачастую к экологическим кризисам, катастрофам и гибели. Возникновение же противоречия, выражаясь языком системологии, порождает вакантный узел. Графически ситуация представлена на рисунке 10.
Отметим, что потребность в возникновении новой техники и технологиях обычно появляется тогда, когда в сфере производства противоречие между запросами потребителя и возможностями производства для их выполнения возникает в явной форме. В этом случае и возникает конкретная задача модернизации. Задача решается каким-то образом и получается определённый результат. Если он – в идеальном случае – удовлетворительный, то есть при внедрении позволяет снять указанное противоречие, то результаты легко внедряются в производство.
Применяя системную терминологию (Г.П.Мельников, 1978) можно рассмотреть и описать разобранную ситуацию так:
Имеется надсистема, в определённой зоне которой возникает противоречие или, иначе говоря, – вакантный узел (V). Для снятия противоречия требуется в вакантный узел поместить систему, способную выполнить выдвигаемые в узле требования и снять противоречие, то есть требуется замещение вакансии в вакантном узле.
Возможны три случая замещения вакантного узла надсистемы соответствующей системой:
Случай первый. Система для замещения вакантного узла синтезируется заново и специально предназначена для этой цели. Этот случай уже рассматривался. Здесь задача внедрения не возникает. Характерная особенность этого случая - требования в вакантном узле уже известны, сформулированы и согласно им формируется новая система. Вводя понятие адаптации (приспособление) систем можно сказать, что адаптация надсистемы минимальны или отсутствует, а адаптация замещающей системы максимальна, так как система полностью приспосабливалась (создавалась) для замещения вакантного узла надсистемы.
Случай второй. Система для замещения вакансии подбирается из существующих готовых систем. Критерием подбора служит наличие у системы основных функциональных качеств, необходимых для функционирования в вакантном узле. В этом случае адаптация системы не происходит. А надсистема должна обеспечить замещающей системе нормальные условия функционирования, так как необходима адаптация надсистемы к потребностям системы. В этом случае возникает задача
внедрения. Суть ее в приспособлении - адаптации - надсистемы к требованиям системы.
Случай третий. Если подобрать готовую систему или создать новую невозможно, то возникает ситуация, когда требуется адаптация и системы и надсистемы. Система, способная занять вакантный узел, создается из одной или нескольких существенных. При этом полного соответствия условиям работы в вакантном узле не получается и надсистема должна несколько изменить условия в вакантном узле. Таким образом, происходит адаптация обеих сторон - и системы и надсистемы. Этой случай наиболее распространен в практике. При этом возникает проблема внедрения. Она заключается в проведении адаптации системы и надсистемы для их успешной «стыковке», то есть для внедрения системы в вакантный узел надсистемы.
Выбор пути разрешения противоречия в надсистеме, то есть ликвидации вакантного узла, определяется на основе экономических, энергетических или иных лимитирующих факторов. Если проще создать новую систему, то выбирается первый путь. Если можно подобрать готовую систему - выбирается второй путь. Если имеется система, частично удовлетворяющая узлу - используется третий путь.
Наибольшую трудность на практике представляет вопрос приспособления результатов научных исследований к задачам производства - третий случай из рассмотренных выше.
Это объясняется тем, что многие научные разработки приводят к результатам, которые не были заранее предусмотрены, не были запланированы. Такая принципиальная непредсказуемость части результатов есть вообще специфика научной работы. Ведь если бы все результаты можно было предсказать заранее, то отпала бы необходимость в проведении исследований или работы перестали являться научными.
В итоге получается ряд результатов, иногда очень интересных и важных, но которым, тем не менее, не предусмотрена конкретная область применения и они эту область «вынуждены» как бы искать сами. Тут требуется проведение специальных мероприятий направленных на то, чтобы, во-первых, найти область производства в которой, будет эффективным применение данных результатов, во-вторых, необходимо решить собственно задачу внедрения. Решения, которой в этом случае наталкивается не только на технические трудности связанные с взаимным приспособлением результатов научных разработок в производстве, то есть адаптацией систем и вакантных узлов надсистемы, но и на разного рода организационные, финансовые, плановые и другие препятствия, обусловленные тем, что внедрение этих результатов не было запланировано и на это нет ни соответствующих решений, ни средств, ни других ресурсов.
В нашем случае для замещения вакантного узла мы используем все три варианта его замещения.
Так создаётся система (F) для заполнения вакантного узла (V) и снятия противоречия в надсистема (Q) (рис. 11)
Данная система имеет две подсистемы (I) и (J). Первая из них – это подсистема техники, а вторая – подсистема биометодов (или альтернативное биологическое земледелие и растениеводство).
Система (F) связана с системой (P) – прогнозирование развития техники и технологий. Она состоит из трёх подсистем: (Р1), (Р2), (Р3). Первая из них – это прогнозирование возможных направлений развития орудий и рабочих органов для обработки почвы; вторая – прогнозирование возможных способов, технологий и элементов технологий; третья – прогнозирование возможных альтернативных био- и экологически сбалансированных способов возделывания сельскохозяйственных культур, технологий и их элементов.
Рассмотрим более подробно структуру и смысловое содержание подсистемы техники (I). Она состоит из трёх блоков, как это показано на рисунке 12.
Блок-1 – рабочие органы и орудия объёмной обработки почвы. Он состоит из пяти секторов: сектора А, Б, В, Г, Д. Блок-2 – это варианты уменьшения негативного действия на почву посредством изменения базирования энергетических и транспортных устройств. Блок-3 – способ кибернетического ведения земледелия и растениеводства (органическая машина).
Теперь рассмотрим содержание подсистемы биометодов (D). Она состоит из четырёх блоков. Это блоки 4, 5, 6, 7 (рис. 13). Блок-4 – это способы, способствующие снижению применения химических веществ на посевах сельскохозяйственных растений; блок-5 – биометоды на основе применения многолетних трав; блок-6 – направленное регулирование развития растений с целью лучшей реализации их потенциала и потенциала окружающей среды; блок-7 – способы мелиорации и накопления влаги и создания улучшенных условий для развития последующих культур без дополнительных механических обработок и химизации.
Разберём подробно структуру и смысловое наполнение блока-1 подсистемы техники (I) системы (F). Блок-1 – это рабочие органы и орудия для объёмной обработки почвы и состоит он из пяти секторов (рис. 14). Сектор А – это рабочие органы и орудия с пассивными рыхлящими элементами (11 объектов). Сектор Б – плоскорезы пассивные без рыхлителей (4 объекта). Сектор В – плоскорежущие рабочие органы с активными приспособлениями для рыхления и крошения почвы (4 объекта). Сектор Г – вибрационные орудия и рабочие органы (7 объектов). Сектор Д – способ объёмной обработки почвы.
На рисунке 15 дана схема развития идеи объёмной обработки почвы, изложенной автором в ряде работ (М.В.Орешкин, 1986; М.В.Орешкин, 1990; М.В.Орешкин, 1992; В.Е.Кириченко, В.А.Белодедов, М.В.Орешкин, 1999; М.В.Орешкин, 2004; Ю.И.Усатенко, М.В.Орешкин, М.В.Болотских, А.И.Денисенко, Н.А.Зеленский, 2005; М.В.Орешкин, В.Е.Кириченко, М.В.Болотских, В.А.Белодедов, 2006).
Надо отметить, что подсистемы (I) и (D) отнюдь не статичны, но взаимодействуют друг с другом, что объясняется на схеме взаимодействия данных подсистем на рисунке 16, а также уточняются принципы, заложенные в подсистемах и их блоках. Развитие подсистемы (I) на схеме отмечено снизу вверх.
Основной принцип, заложенный в блок-1, состоит в том, что объёмная обработка почвы проводится без нарушения естественного сложения слоёв почвы (на момент проведения обработки) и с оставлением стерни и пожнивных остатков на дневной поверхности почвы, а также в борьбе с переуплотнением почвы разного разной природы и генезиса.
У блока-2 свои характерные черты, которые можно определить как снижение давления, оказываемое во время её обработок, ухода за растениями и их уборкой на почву. Это осуществляется через принцип разделения объектов и выноса энергетических и транспортных средств за пределы агроценоза частично или полностью.
Принципиальными моментами блока-3 является переход к кибернетическому земледелию и растениеводству. Он содержит в себе также принцип индивидуального ухода за растениями. Агроценоз и обслуживающие механизмы, в данном случае, представляют собой одно целое. Так же используется принцип дискретности механизмов.
Что касается подсистемы (D) то все её блоки объединяются по принципу биологизации земледелия, который заключается в использовании биологических свойств растений по замене обработок почвы и мероприятий по уходу за последующими культурами и приближения свойств и качества агроценозов культурных растений к естественным биоценозам.
Необходимо также отметить, что обе подсистемы имеют тесные взаимосвязи и только в совместном их применении можно добиться как максимального выхода товарной продукции, так и максимальной сохранности агросферы.
На рисунке 17 рассматривается общая схема системных связей при снятии внутренних противоречий надсистемы (Q) и конфликт надсистем (Q) и (U) через приведение надсистемы (Q) в соответствии с требованиями получения оптимального количества экологически чистой продукции при сохранении биоценозов.
Таким образом, необходимо отметить, что внутреннее противоречие надсистемы (Q), порождающее вакантный узел (V), который затем требует заполнения для его ликвидации и соответственно создания системы (F), в целом является следствием взаимодействия двух надсистем (Q) и (U). Но надсистема (U) является надсистемой более высокого порядка и поэтому внутреннее противоречие возникает именно в надсистеме (Q) и требует своего решения в пределах той же надсистемы.
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.