НОВОСТИ

Современное растениеводство требует точного опрыскивания..... и более строгого соблюдения агротехнологий

ТЕГИ:

Владимир Вдовенко, кандидат технических наук, фото автора и производителей техники

Самоходные опрыскиватели маневренны, что способствует более рачительному использованию земной поверхности. Маневренность достигается не только благодаря системе управления колесами, в связи с чем многие модели четырехколесников могут работать даже в режиме бокового хода. Это еще и быстрое складывание и раскладывание секций распыляющей штанги, что очень востребовано при работе впритык к лесополосе.

Чем внешне отличаются самоходные опрыскиватели? Прежде всего, это расположение распыляющей штанги, которая может навешиваться в передней фронтальной области, за кабиной или на корме. И схемой расположения силового агрегата: перед кабиной, за кабиной и опять-таки на корме.

С точки зрения влияния рассеиваемых химикатов на человека, подвеска штанги на корме опрыскивателя предъявляет меньшие требования к уровню жизнеобеспечения оператора в кабине. А значит, ее оборудование проще и дешевле. Однако точность внесения растворов при визуальном контроле в задней рабочей полусфере ниже и требует массированного вмешательства навигационных систем - автономной и космонавигации.

При этом заметим, что автономия заключается, во-первых, в установке пар сенсоров для каждой штанги или для каждой распыляющей раствор секции. Во-вторых, это комплектация тракторов, буксирующих пульверизаторы, специальными приборами - вращающимися гироскопами с двумя степенями свободы. Они достаточно точно определяют местоположение движущихся объектов. И в-третьих, это устройства визуального распознавания технологических колей. Кроме того, в последнее время конструкторы решают проблему гидроподъема рамы, придавая самоходному опрыскивателю универсальность в применении. Гидроподъем дает возможность оперативно обрабатывать подросшие посевы кукурузы и других «рослых» технических культур сразу же после опрыскивания свекловичных, картофельных или соевых плантаций. Дорогостоящим «долговязым» машинам придают больше универсальности и другими техническими способами. Это возможность быстрой смены оборудования на платформе и возможность перевозки на ней нетяжелых грузов, коих в сельском быту великое множество. Кроме того, благодаря расчету силового агрегата на большее тяговое усилие и достаточно мощному заднему фаркопу опрыскиватель может запросто буксировать среднетоннажный прицеп с грузом.

Не пересекая междурядья поперек

Техника для защиты растений под брендом LEEB возникла в 2004 г. усилиями компании HORSCH LEEB Application Systems GmbH, возглавляемой Теодором Леебом. Что можно сказать о новых «опрыскивателестроителях»? Имея в виду довольно юный возраст этого творческого коллективам бы переиначил слова Володи Шарапова из телесериала «Место встречи изменить нельзя»: при создании столь специфичной техники у них «глаз не замылен». Иными словами, у них нет школы с некими незыблемыми техническими постулатами и техническими приемами, «без которых никак».

Поначалу совместными усилиями специалистов «Хорша» (HORSCH Maschinen GmbH) и «Лееба» были созданы два опрыскивателя. Причем прицепной GS 6000 сразу же стал «машиной года» по версии организаторов выставки Agritechnika 2009. А самоходный ИГ 270 с основным 8-кубовым баком послужил в определенной мере прототипом для новой буксируемой машины С5 8000.

Завод по производству опрыскивателей находится в Ландау (Бавария) и в настоящее время насчитывает около полусотни сотрудников. Опрыскиватели производятся и тестируются здесь на испытательном треке (заводском полигоне), который отвечает строгим требованиям Немецкого сельскохозяйственного общества (БЕС). Специалисты отмечают компактность конструкций, мягкую пневмоподвеску с газовыми амортизаторами. Гидравлика для управления осью (она не подкатная, а управляемая) использовалась уже на прицепной модели, что создавало удобства при сложном маневрировании и позволяло агрегату двигаться по накатанной колее в условиях холмистого рельефа. При этом минимизировались нарушения структуры почвы и сохранялись выверенные положения боковых мачт распыляющей штанги. Более того, конструкторы отказались от желания подстроиться под существующие свекольные междурядья (40/45 см), дабы свести ширину шин до 42, 30, а то и до 27 см. Даже сдвоенных, делающих шасси самоходного опрыскивателя слишком громоздким и плохо управляемым... Им не нужно объяснять маловерам, вроде меня, что машина при поперечном прохождении давит меньшее количество всходов, чем при продольном.

На мой взгляд, дело тут не в необходимости существенного увеличения расстояний между рядками, а скорее в приобретении новых навыков - настройки сеялок на изначальное формирование технологических колей. Сейчас даже во многих механических сеялках можно вручную отключать отдельные посевные агрегаты. А у пневматических сеялок отключение конкретных пневмопроводов (клапанов) вообще происходит по команде из кабины трактора. Надо просто приучить себя к внутреннему педантизму и новым рачительным агроприемам. И экономить не только дорогостоящие средства защиты растений, но и элитные семена. А шины низкого давления и большого диаметра, с ярко выраженными грунтозацепами - это не только высокий дорожный и рабочий просвет, но и минимальная пробуксовка, а также вполне допустимое удельное давление на почву. Что касается основных баков, то производитель, находящийся под влиянием разумной технической политики компании HORSCH, не позволил себе использования ротационного литья емкостей из полиэтиленового порошка. Они у Теодора Лееба изготавливаются из нержавеющей стали, дабы гарантировать отсутствие остатков ядохимикатов на внутренних стенках и облегчить их мойку. Ведь металлический - это не склонный трескаться на сгибах. Тем самым изначально исключается ситуация, когда два специалиста в противогазах с фильтрующими коробками, выведенными наружу, заклеивают трещины эпоксидной смолой изнутри бака.

(Второй специалист нужен для страховки первого: чтобы вовремя вытащить его из емкости с отравой.)

И хотя смесительный бачок у НОВВСН на достаточную высоту над поверхностью поля не поднимается, дилеры утверждают, что «при движении по полю гладкое днище бака не наносит абсолютно никакого вреда обрабатываемой культуре».

Форма основного бака, конечно, весьма способствует скоростной закачке порошкообразных и гранулированных веществ внутрь емкости (до 8 минут; 0-8 бар). Но если вы обрабатываете не только низкорослую свеклу или картофель, а и вымахавшую под два метра кукурузу или подсолнечник; то гидроподъема смесителя и самой рамы у теодоровской конструкции БЕЕВ РТ 270 явно не хватает.

Схема размещения ультразвуковых сенсоров

Схемы размещения ультразвуковых сенсоров под штангами опрыскивателей: Distance-Control, Boom-Control-Plus(сверху вниз).

Последняя применена компанией Horsch Leeb 

Огибание секциями штанги неровностей поля

Итак, прекрасная машина LEEB РТ 270 на мощной несущей раме, ведомая высокоавторитетным среди специалистов двигателем Deutz (Р6,7,1 л, шах = 270 л. с.) с весьма внушительным максимальным крутящим моментом (1050 Нм при 1500 об./мин.), вопросов у меня не вызывает. Дизельный «прадедушка» этого движка в составе одноименных капотных самосвалов прорубал мертворожденную БайкалоАмурскую магистраль в южно-сибирской тайге, покорял тамошние горные хребты, продирался через дремучие леса российского Дальнего Востока и форсировал многочисленные водные преграды. И все благодаря идеальному сочетанию бесступенчатой гидростатической трансмиссии, системы управления всеми четырьмя колесами и полного привода, включаемого под нагрузкой. Кстати, максимальная скорость у РТ 270 увеличена с традиционных для самоходных опрыскивателей 40 км/ч до вполне приличных 50 км/ч. Запатентованная конструкция штанги имеет гидравлическую подвеску в виде параллелограмма, перемещающуюся вверх-вниз по хромированным полозьям на корме машины с помощью двух шестеренчатых механизмов. Это  позволяет сохранять выверенное положение секций и распыляющих форсунок даже в условиях сложного микрорельефа поля. Благоприятствует точному положению штанг и использование системы контроля пространства Boom-Control-Plus, в состав которой входят ультразвуковые сенсоры, расположенные не только на внешних концах штанги, но и на стыках секций мачт. В результате бортовой компьютер может постоянно контролировать и с помощью штатных гидроцилиндров поддерживать заданную высоту всех форсунок над поверхностью поля. Внешне их работа напоминает полет птицы с широко раскинутыми, изгибающимися крыльями, плавно парящей над поверхностью земли.

Фото 1. Опрыскиватель Leeb PT 270

Leeb PT 270 по команде оператора из комфортабельной кабины "расправляет крылья", подготавливая к работе распыляющие штанги

Фото 2. Опрыскиватель Leeb PT 270

 

То, как лихо маневрируют по полю с поднявшимися всходами многие операторы, а в недавнем прошлом «механизаторы широкого профиля» (то есть трактористы, комбайнеры и слесари-ремонтники в одном лице), заслуживает отдельного описания. Сдают назад, разворачиваются, будто на тракторе в сенокос, и буквально летят поперек междурядий, вбивая трехдюймовым центробежным насосом (до 1000 л/ мин.) химрастворы в нежные листочки едва распустившихся растений. И поднимают львиную долю водно-воздушной смеси с химикатами ввысь, отдавая ее во власть неспокойных воздушных потоков.

Ну не хотят они, подъехав впритык к лесополосе, ждать от трех до пяти минут, пока одна из боковых мачт распыляющей штанги или ее часть сложится, чтобы машина могла аккуратно развернуться за пределами засеянного поля. А затем въехать в технологическую колею и вновь распустить «сложенное как у подранка крыло» для опрыскивания на обратной загонке. Понятно, что такое упорное нежелание связано с необходимостью аккуратной укладки шлангов и сохранением функциональности обратных контуров.

Дабы осадок не выпал в самом неподходящем месте - скорее всего, в стыках между секциями штанги. Так вот у машин Лееба «птичья» технология складывания секций и те же стыки наглядно свидетельствуют о том, что можно уложиться в промежуток времени, много меньший, чем три минуты.

А еще нужно упомянуть работу автопилота Аutosteering, использующего не только сигналы от низкоорбитальных сателлитов всемирной системы позиционирования, но и «двуглазое» устройство распознавания накатанной колеи, в котором съем объемных зрительных образов возложен на цифровую камеру с двумя объективами.

Работа форсунок у «леебовских» машин куда лучше соответствует эпохе нанотехнологий, нежели у многих конкурирующих с ними агрегатов под другими брендами. Достаточно действительно микроскопических доз сложных химикатов, чтобы достичь прежней степени защиты растений - и это без ревущих, рвущихся из сопел потоков раствора, физически калечащих посевы. Еще один прием для получения точно выверенного эффекта - 36-метровые штанги БЕЕВ с опциональным расположением форсунок на расстоянии 25 см друг от друга. Это позволяет работать с предельно низким положением мачт, уменьшая до абсолютного минимума снос химиката воздушными потоками.

Фото 1. Опрыскиватель LeebPT270

Опрыскиватель Leeb PT 270 элегантен и компактен, а его шины низкого давления не буксуют и не нарушают структуру почвы

Фото 2. Опрыскиватель Leeb PT 270

Экономия за счет повышенной точности внесения

В наш век тотального подорожания ресурсов и тотальным загрязнением окружающей среды все более актуальным становится повышение точности внесения СЭР на поля. В частности, это предотвращение их внесения на втором проходе внахлест (на перекрытиях) или на отдельных участках, достаточно насыщенных нужными для урожая химическими элементами. Для этого многие компании-производители реализуют на своей посевной и опрыскивающей технике так называемый режим отключения секций (секторов). Сигналы на отключение и последующее включение таких секций обычно поступают от бортового компьютера. А «электронный мозг» машины нынче ориентируется в первую очередь на космонавигационную информацию и на данные карт:

  • дозированного опрыскивания поля средствами химической защиты растений от вредителей и болезней;
  • внесения на поле переменных норм азотных (фосфорных и др.) удобрений.

Каждая такая карта на практике представляет собой «понятный» компьютеру набор характеристик элементарных сегментов поля в двоичной форме, заранее внесенный в его долговременную память. И вот полевые опрыскиватели типа Dammann-Trac, Теспота Laser/Fronter и другие обзавелись такой системой автоматического отключения секций, в которой контроль дошел до каждой отдельной форсунки на распылительной штанге.

Опрыскиватель Damman-Trac DT2000 H Plus

Опрыскиватель Damman-Trac DT 2000 H Plus, оборудованный EDS-системой

Причем новая система контроля каждой форсунки порядка 95% всех устройств и приспособлений получила по наследству от предыдущей модели, с посекционным контролем. В то же время за счет перехода на шины СапВиБ существенно уменьшилось количество и толщина проводников электрических сигналов, размещаемых внутри мачт поливочной штанги. А ведь каждая секция - это отрезок штанги длиной от 3 до 5 м, в котором располагаются от 6 до 20 распылителей.

Разработчики компании Dammann изначально сделали ставку на создание идентичных по рабочей ширине секторов для сборки поливочной штанги. И введение режима отключения секций вдвое уменьшило площади расточительных «инъекционных дубляжей» (перехлестов, наложений, двойных опрыскиваний) - примерно с 10 до 5%. Впрочем, для украинских полей данные цифры, без сомнения, выше - из-за отсутствия достаточного количества наземных терминалов для космонавигационного позиционирования и современных сельскохозяйственных машин.

Тем не менее GPS-позиционирование наземных объектов с повышенной точностью творит чудеса. Это когда среднеквадратическая ошибка укладывается в доверительный интервал 10 см в обычном режиме и в 2-3 см в режиме RTK - при учете «дифференцирующей поправки» от опорной наземной станции. Что, в свою очередь, способствует отключению каждого жиклера в отдельности, сводя тем самым площадь перехлестов к 0,5-1% обрабатываемых площадей. А управление форсунками требует установки рядом с каждой (по всей штанговой линейке) набора простейших однотипных приборов-триггеров с шагом порядка 50 см, перекрывающих по команде управляющего модуля подачу воздуха на сопло, в котором он смешивается с раствором из главной емкости, образуя на выходе аэрозольную смесь для опрыскивания.

Таким образом, борьба конструкторов идет за экономию порядка 4-4,5% вносимых материалов и защиту окружающей среды (примерно столько же процентов площадей) от вредных для нее ингредиентов. Для наших «не ориентирующихся в пространстве», морально и технически устаревших машин после их замены или довооружения это составит 9-9,5% и даже более. Конечно, при строгом соблюдении механизаторами во время работы высоких современных агротребований.

Скажете, мизер? Напрасно! Через некоторое время всех фермеров непременно охватит желание добиваться, как в большом спорте, предельно высоких результатов при максимально возможной оптимизации затрат. И тогда нынешний научно-технический задел компании Dammann, Tecnoma, как и разработки соперничающих с ней производителей из Hardi и Amazone (с целой концепт-студией UX eSpray), сильно укрепит конкурентные позиции этой продвинутой «великолепной четверки» на рынке опрыскивателей, с лихвой окупив все их прошлые расходы на НИОКР.

Модель DT 2000 H Plus распыляет раствор

Сглаживание реактивного эффекта и ориентация форсунок

Думаю, что здесь к месту будет упомянуть о существовании у компании Dammann так называемой системы поддержки воздухом - DualAir-System (D-A-S), изначально разработанной для понижения аэрозольного дрейфа. Она была предназначена для точного поперечного распределения и улучшенного проникновения препаратов в толщу зеленого покрова и непосредственно в почву. А ее схема состоит в подаче компримированного (сжатого) воздуха по двум боковым пустотелым алюминиевым каналам, расположенным по краям стрел распыляющей штанги. Воздух выпускается наружу впереди и позади линейки форсунок, уплотняя тем самым «аэрозольную стену».

При этом на каждый жиклер приходится до 6 соседствующих с ним круглых отверстий для поддерживающего воздуха: по три впереди и сзади форсунки. Давление воздуха может бесступенчато изменяться либо полностью прекращаться. А говорю я об этом потому, что система D-A-S - это надежное средство для поддержания стрел параллельно поверхности поля в случае локального уменьшения отталкивающего от земной поверхности реактивного эффекта при отключении форсунок и тем более целых секций.

В чем состоит задача специализированного управляющего модуля, контролирующего форсунки? Кроме, разумеется, распределения управляющих сигналов по приборам триггерного типа, перекрывающих и открывающих подачу воздуха на входы сопел для создания исторгающихся вниз аэрозольных потоков.

Управляющий модуль уточняет положение каждого распылителя на местности, решая для каждого из них тригонометрическую задачу на основе прямоугольного треугольника с известными катетами, гипотенузой и острыми внутренними углами. К тому же на одном держателе может быть как один жиклер (сопло), так и два или даже 4. Иначе говоря, возможны нюансы, усложняющие жизнь программисту-настройщику системы с конкретной конфигурацией. Зачем уточнять положение распылителей? Дело в том, что антенна и сам приемник сигналов от космических спутников установлены на крыше кабины. Именно для центра антенны миллиметрового диапазона радиоволн и высчитываются координаты опрыскивателя на местности в двухмерном пространстве признаков. А команды-то должны подаваться на форсунки, причем в точной привязке к поверхности поля.

Взаимодействие пневматики и шины СаnBus

Каждая форсунка из длинной линейки, достигающей, как и ее штанга, длины 18;36 и 42 м, - это, по сути, финишный элемент трубопровода или ряда шлангов (для поддержания одинакового давления в каждой секции) для пропуска воздуха, подаваемого компрессором. Сопло форсунки комплектуется вентилем (заслонкой) для открывания и закрывания воздушного контура, который нижнесаксонские производители опрыскивателей Dammann встроили в электропневматический блок (ЭП-блок), надежно защищенный прочным кожухом от внешней агрессивной среды.

Пневмовентиль закрывается электрическим импульсом, поступающим по соответствующему проводнику стандартного Вив-кабеля, перекрывая тем самым рассеивание струи раствора. В результате рабочая ширина захвата опрыскивателя регулируется отключением и подключением жиклеров -по одному или пакетом, перекрывая несколько аэрозольных струй.

Что касается трубопроводов для подачи раствора, то они закольцовываются для рециркуляции жидкости специальным насосом в основную емкость - чтобы каналы не забились осевшими твердыми фракциями химикатов. Ведь форсунки без подачи на них воздуха раствор, как известно, не рассеивают. Благодаря наземным элементам GPS и имеющемуся в распоряжении оператора терминалу координаты проходят в бортовой компьютер опрыскивателя. Эти же данные использует в своей работе и описываемая здесь Dammann-EDS-система*.

В результате ЭП-блоки посредством CanBus-кабеля получают управляющие сигналы, и определенные распылители на соответствующей (правой или левой) мачте штанги отключаются или подключаются к пневмоканалу посредством электропривода. К примеру, импульс закрытия - это широкий импульс, он «держит» вентиль (заслонку) закрытой до момента своего отключения. А при снятии этого импульса происходит включение форсунки, ведь она приводится в действие высоким давлением воздуха в основном пневмоканале.

Носители пофорсуночной  EDS-системы

Разработка EDS-системы велась компанией Vieselbacher Pflanzenbau e.G.** из небольшой коммуны Менхенхольц-хаузен, что расположилась неподалеку от прежде крупного по ГДР-овским меркам г. Эрфурта - нынешней столицы федеральной земли Тюрингия. Система предназначалась для установки на пользующиеся спросом самоходные полевые опрыскиватели Dammann-Trac с рабочей шириной опрыскивания 36 и 18 м.

Надо сказать, что прототипом первой из разработанных моделей опрыскивателя DT 500 стало универсальное транспортное средство Mercedes-Benz Unimog (Universalmotorger t) U 500; оно относится к средней серии «Унимогов» и предназначено для использования с навесным и прицепным оборудованием, в том числе и для обработки земли. Кроме того, «Унимоги» всегда высоко ценились за свои способности преодолевать бездорожье, что стало возможным благодаря высокому клиренсу, уникальным портальным мостам и скручиваемой раме как продолжению подвески. Все эти преимущества уникальной машины, созданной еще в годы заката Третьего рейха, пришлись весьма кстати и во время опрыскивания посевов на полях. А у созданного в итоге семейства машин Dammann-Trac силовой агрегат из подкапотно-подкабинного пространства переместился за кабину, как у крана большой грузоподъемности.

Все 4 выпускаемые модели опрыскивателя Dammann-Trac во многом однотипны. Так, к примеру, все они оснащаются одной и той же моделью известного 6-цилиндрового «мерседесовского» турбодизеля ОМ 906 LA третьего экологического уровня с промежуточным охлаждением надувочного воздуха. Отличие - лишь в разной степени форсирования 150190 кВт (205-260 л.с.) трехмоторных модификаций, идущих на комплектацию опрыскивателей.

Отключение форсунок в двух секциях штанги

Демонстрация последовательного отключения форсунок в двух секциях штанги

Последовательное отключение форсунок

Первой моделью «самохода» Dammann-Trac, оснащенной EDS-системой, стала машина DT 2000 Н Plus с распыляющей штангой шириной 36 м и емкостью на 5000 л (5 м3) водного раствора. У нее более мощная, 260-сильная разновидность мотора, с помощью гидросистемы приводящего в движение как колеса (до 40 км/ч) и компрессор, так и всю остальную аппаратуру, встроенную и навесную. К ней можно отнести рулевое управление, гидроцилиндры подъема рамы у Нighlander /«Долговязого», развертывания стрел и секций штанги. Управление всеми колесами у ВТ 500/2000 (4x4) и колесами на первой и третьей осях у ВТ 2600 (6x6) повышает маневренность за счет копирования колеи, а также безопасность бокового хода у 4-колесных моделей. Можно отметить и возможность быстрой смены оборудования на платформе, а также электронно-константное регулирование скорости в режиме Tempomat; по-английски звучащее как круиз-контроль (Cruise control) и поддерживающее постоянную скорость самоходной машины, автоматически прибавляя  ее при снижении скорости движения и уменьшая скорость при ее увеличении. Это происходит без участия оператора, например на спусках. Режим Tempomat и все аппаратно-программное устройство очень удобны в эксплуатации на однообразных прогонках или кругах по полю, когда утомительно долго удерживать педаль газа в одном и том же положении. Семиметровая модель DT 2000 Н Plus (7,45 м) со снаряженной массой 13,5 т имеет высокопрофильные колеса «о 8 шпильках» размерностью обычно 340/85 R48 и опциональный фаркоп, рассчитанный на 16 т прицепной тяги. Разрешенные ПДД ширина (2,55 м) и высота (3,75 м), а также возможность быстрого съема громоздкого рабочего оборудования существенно расширяют диапазон применения машины в качестве универсального энергосредства (трактора) или даже тягача тракторопоезда.

Фото 1. Опрыскиватель DT2600 H A3 Plus

Шесть колес 23-тонной модели DT 2600 H A3 Plus снижают давление на почву до требуемой величины

Фото 2. Опрыскиватель модели DT200 H A3 Plus

Изменение клиренса «долговязым» опрыскивателем

Надо сказать, что одним из главных достоинств DT 2000 H Plus, наряду с комфортной кабиной со сдвигаемой дверью, пневмоамортизацией, джойстиком и прочими преимуществами современной автотракторной техники, является высокий клиренс (1,1 м), особенно в версии Plus Highlander (1,8 м). И это расстояние от нижней части хорошо уложенных компонентов рамы до земной поверхности позволяет обрабатывать высоко взошедшие посевы кукурузы и рапса без ущерба для растений. Особенно при использовании специальных передних накладок на колеса, отклоняющих растения наружу во время прохождения машины. Для улучшенного обзора окружающего пространства в темное время суток на лобовой части кабины установлены 4 дополнительных прожектора (12 В), освещающих и краевые фрагменты опрыскивающей штанги. Кроме того, имеются два задних прожектора, замыкающих видимый глазу контур на заднем навесном оборудовании (мачтах штанги).

Опрыскиватель Dammann-с DT 2000 H Plus в версии Mander

Опрыскиватель Dammann-с DT 2000 H Plus в версии Mander может приспоса-ваться к различной соте растений и к ширине ей. Оператор посред-ом гидросистемы может мо из водительской кабины изменить высоту дорожного просвета и ширину колеи транспортного средства. При этом ходовая часть с помощью мощных гидроцилиндров плавно поднимается с 1,2 м на высоту 1,8 м, а иногда и до 2 м (влияет размерность и тип шин). А ширину технической колеи можно гидравлически переставлять с 2,25 до 3,05 м. Эти процессы занимают очень мало времени и проводятся во время передвижения. При езде по дорогам общего пользования и буксировании прицепной техники опрыскиватель DT 2000 H Plus Highlander должен иметь низкий клиренс и узкую колею. Впрочем, на внутрихозяйственных и тем долее проселочных дорогах сужать колею не стоит.

ВИДЕО
СОБЫТИЯ