Встать! Суд идёт
В некоторый суд представитель тракторного земледелия, назовём его «Тракторист», на представителя АМАК-системы, назовём его «Инженер», подал исковое заявление, в котором требует взыскать с Инженера один миллион рублей за наглую ложь, выраженную в утверждении якобы факта, что для выполнения одних и тех же полевых работ АМАК-система потребляет меньше энергии, чем тракторная. Например, при севе.
Инженер ознакомился с исковым заявлением Тракториста и решил основательно подготовиться к суду. Логично рассуждая, он взял один конкретный полевой процесс сев и произвёл расчёт затрат энергии в тракторной и АМАК-системе для одинаковых площадей активных угодий. Как ни крути, а для расчёта потребовалось вспомнить две важные формулы из физики, которую когда-то изучал в школе и в университете. Вот они – эти формулы.
Вместе с Инженером рассчитаем сначала затраты энергии на сев в тракторной системе земледелия на одном гектаре. Используем сеялку Astra NOVA с шириной захвата в 5,4 м и массой 3135 кг и трактор Zetor массой 4800 кг мощностью 136 л.с. Берём норму семян 200 кг/га. Для засева одного гектара наш трактор с сеялкой должны пройти 1852 м. В начале прохода масса трактора, сеялки и семян составят 4800+3135+200=8135 (кг), а в конце прохода 4800+3135=7935 (кг) – в конце семена кончились. В среднем за время всего прохода 1852 м масса трактора, сеялки и семян составит 4800+3135+100= 8035 (кг). Подставим найденные значения в формулу (1) и получим затраты энергии в тракторной системе при севе в расчёте на засев одного гектара: Е=8035 · 9,8 ∙ 0,1 ∙ 1852=14583203,6 Дж или округлённо 14583 кДж. Коэффициент k=0,1 при передвижении по стерне. Полученные затраты энергии – это механическая энергия, которая в тракторной системе земледелия получается за счёт сжигания моторного топлива в моторах внутреннего сгорания с КПД=0,3, поэтому при севе будет затрачено 14583:0,3=48610 кДж химической энергии моторного топлива. Округлённо – это 48,6 МДж, которые получаются при сжигании 1,118 кг моторного топлива.
Рассчитываем затраты энергии на засев одного гектара в АМАК-системе. АМАК-система имеет 4 рабочих пролёта по 25 метров каждый и один 10-метровый управляющий пролёт массой 20 тонн. Навесной посевной агрегат имеет массу 500 кг и ширину захвата 5 м. Один погонный метр рабочего пролёта имеет массу 1000 кг, поэтому 5 метров рабочего пролёта, захватившего навесной посевной агрегат шириной 5 метров, будет иметь массу 5000 кг. При ширине пролёта в 5 метров для засева одного гектара активного угодья АМАК должен пройти 10000:5=2000 (м). Рассчитаем по формуле (1) затраты энергии на засев одного гектара: (5000+1000+500) ∙ 9,8 ∙ 0,001 ∙ 2000=127400 Дж или 127,4 кДж (к массе добавлены 1000 кг для учёта массы управляющего пролёта). 127,4 кДж – это механическая энергия на валу электродвигателя. Учитывая КПД=0,9 электродвигателя, затраты энергии на засев одного гектара в АМАК-системе составят 127,4:0,9=141,5 кДж.
Итак, для передвижения собственных масс участников сева по активному угодью затраты энергии составили: 48,6 Мдж и 127,4 кДж – в тракторной и АМАК-системе соответственно. В этом месте можно сделать очень важный и принципиальный вывод: на передвижение собственных масс трактора и сеялки в тракторной системе земледелия затрачивается в 381 раз больше энергии, чем на передвижение собственной массы АМАК с навесным посевным агрегатом.
Но в том и другом случае мы не учли затраты энергии на сам сев непосредственно, а именно: на передвижение семян из бункера по семеноводам непосредственно к устройствам заделки семян в борозды, на создание самих борозд (или лунок), на засыпку почвой семян в бороздах (или лунках). Конструкции тракторной сеялки и сеялки навесного посевного агрегата АМАК могут быть принципиально разными, особенно создание борозд (лунок) и засыпка семян в бороздах (в лунках). В тракторной сеялке борозды создаются путём приложения горизонтальных сил, в то время как в навесных агрегатах АМАК лунки создаются путём применения, в основном, вертикальных сил. Учитывая, что в обоих случаях перемещаются одинаковые объёмы семян и почвы, затраты энергии на взаимодействие с почвой и семенами будут одинаковыми для обеих рассматриваемых систем земледелия. Если расстояния между рядами взять по 0,15 м, то на ширине захвата сеялки в 5 м будет 33 ряда. При сечении почвы в одной борозде в 2 на 8 см, т. е. 0,0016 м² и длине борозд в 1900 м (среднее значение для обеих систем), то объём поднимаемой почвы составит: 0,0016 · 1900 · 33=100,32 м³ массой 145 тонн (чернозём, 1,45 т/м³). Предполагается, что эта масса почвы приподнимается на высоту 8 см и, после укладки семян, возвращается в исходное положение и утрамбовывается. Количество энергии для подъёма этой массы рассчитаем по формуле (2): Е= 145000 · 9,8 · 0,08=113680 Дж. Округлим это значение до величины 200 кДж, полагая, что этой энергии достаточно и для поднятия почвы, и для её возвращение в исходное состояние, и для перемещения семян по семеноводам, и для компенсации потерь энергии на трение. 200 кДж – это механическая энергия. Для тракторной системы она превратится в 200:0,3=666 кДж, а для АМАК-системы – в 200:0,9=222 кДж. Результаты расчётов представлены в Таблице 1.
Как видно из Таблицы 1, АМАК-система на сев тратит в 141 раз меньше энергии, чем тракторная система земледелия, потому что она, вместо тог, чтобы тратить энергию на взаимодействие орудий труда непосредственно с почвой и семенами, занимается бестолковой работой – перекатывает собственные массы трактора и сеялки по угодью. И ведь этим бестолковым занятием тракторное земледелие занимается уже два столетия. И все считают, что так и должно быть. А инженер АМАК-системы так не считает, поэтому и предоставил судье этот материал вместе с Таблицей 1. Судебное заседание длилось не долго, и судья удалился для принятия решения.
Встать! Суд идёт. Судья зачёл своё решение, оно было кратким: Трактористу в иске отказать и перестать пускать на ветер энергию, которую надо беречь и лелеять. На этом суд закончился.
Тракторист, конечно же, с решением судьи не согласился, решил пересчитать заново все расчёты инженера, нанять адвоката и обратиться в суд с апелляцией. А может и в международный суд по правам человека в Нидерланды, в саму Гаагу.