WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Механико-технологическое обоснование технических средств для защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве

На правах рукописи

Хажметов Луан Мухажевич

МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПЛОДОВЫХ

НАСАЖДЕНИЙ В ГОРНОМ И ПРЕДГОРНОМ

САДОВОДСТВЕ

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Краснодар 2010

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Кабардино-Балкарская

государственная сельскохозяйственная академия им. В.М. Кокова»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Шомахов Лев Аслангериевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Утков Юрий Андреевич

доктор технических наук, профессор

Медовник Анатолий Николаевич

доктор технических наук, профессор

Малиев Владимир Хамбиевич

Ведущая организация: ГНУ «Северо-Кавказский научно-исследо-

вательский институт горного и предгорного

сельского хозяйства» (г. Владикавказ, РСО-А)

Защита состоится «03» марта 2010 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038.08 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ», факультет энергетики и электрификации, ауд. 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан «____»___________2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, доцент В.С. Курасов

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Центральная часть Северного Кавказа (ЦЧ СК) является одним из крупных регионов промышленного садоводства юга Российской Федерации, где оно функционирует в сложных природно-экономи-ческих условиях. При этом большая часть промышленных насаждений многолетних культур располагаются на склоновых землях в горно-предгорных районах.

Развитие промышленного садоводства в условиях горного и предгорного рельефа местности требует значительных капитальных вложений, поэтому ставится задача их быстрой окупаемости, снижения уровня рисков и получения проектного и стабильного урожая плодовых культур.

Значительный ущерб плодовым насаждениям в предгорных и горных районах ЦЧ СК наносят градобитие, атмосферная засуха, суховеи, заморозки и оттепели. В результате совместного воздействия неблагоприятных метеорологических факторов в 1993…1999 г.г, а также болезней и вредителей, были списаны и раскорчеваны более 60% садов. Урожайность плодовых насаждений в общественном секторе резко снизилась вследствие роста цен на энергоносители, сельскохозяйственную технику, пестициды и удобрения. Валовое производство плодов в целом по региону сократилось в 2,8 раз.

В данных климатических условиях актуальной проблемой ведения горного и предгорного садоводства является защита плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических факторов, болезней и вредителей.

Проблема разрабатывалась в период 1994…2008 г.г в соответствии с планами НИР Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии имени В.М. Кокова (КБГСХА) и Северо-Кавказского научно-исследовательского института горного и предгорного садоводства (CКНИИГПС), государственными контрактами с Департаментом науки и технического прогресса МСХ РФ (№178.2.26.99 от 30.06.1999 г.) и Министерством сельского хозяйства Кабардино-Балкарской Республики (№ 16 от 16.03.2001 г.).

Рабочая гипотеза - Минимизировать ущерб, наносимый неблагоприятными метеорологическими и агробиологическими факторами в садоводстве и обеспечить рост урожайности плодовых культур при одновременном снижении энергозатрат возможно разработкой ресурсосберегающих технологических процессов и созданием специализированных технических средств защиты плодовых насаждений.

Цель исследований – разработка ресурсосберегающих технологических процессов и технических средств для защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве от неблагоприятных метеорологических и агробиологических факторов.

Объекты исследований – технологические процессы защиты плодовых насаждений на горных склонах и технические средства для их осуществления.

Предмет исследования – закономерности функционирования рабочих органов предложенных средств механизации и их взаимодействие с объектами обработки в различных режимах работы.

Достоверность основных положений, выводов и предложений подтверждены результатами экспериментальных и лабораторно-полевых исследований, множественными численными экспериментами на ПЭВМ, положительными результатами производственных испытаний и хозяйственного применения предложенных технологических процессов и разработанных технических средств.

Методы исследований выбирались на основе системного подхода к решению поставленных задач, определяемых целью работы.

Технологические и технические параметры импульсных дождевателей, гидравлических и пневмоакустических распылителей жидкости, комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки и блочно-модульного штангового садового опрыскивателя изучались с использованием методик, разработанных во Всероссийском НИИ систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга», Ставропольском и Кубанском ГАУ, Высокогорном геофизическом институте, методов тензометрирования и квалиметрической системы «Спектр».

Исследование новых аппаратов и установок проводились на опытных образцах в лабораторных и полевых условиях.

Разработка и исследование технологического процесса защиты плодовых насаждений на горных склонах от атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей с применением технических средств синхронного импульсного и мелкодисперсного дождевания, мало- и ультрамалообъемного опрыскивания и других видов обработок выполнялись на опытных участках СКНИИГПС, а также на базе хозяйств «Экипцоко» и «Константиновское» Кабардино-Балкарской республики.

При выполнении работы применялись метод математического планирования эксперимента, метод начальных параметров и основные положения классической механики, а обработка экспериментальных данных производилась с использованием стандартного пакета прикладных программ Mathcad 2000, Matlab 6, SPSS 10,0,5 и S-PLUS 2000.

Научную новизну представляют:

система защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве от неблагоприятного воздействия атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей;

математическая модель траектории движения дождевальной струи на склоновом участке с учетом ветра;

методика расчета конструктивно-технологических параметров ресурсосберегающих средств механизации: дождевального аппарата для орошения горных склонов, комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, гидравлического и пневмоакустического распылителей жидкости для технологических процессов защиты плодовых насаждений, применительно к системе адаптивного горного и предгорного садоводства;

конструктивно-технологические схемы и оптимальные параметры предлагаемых средств механизации: дождевального аппарата, обеспечивающего круговой полив горных склонов; многоцелевой комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, позволяющей проводить орошение, внесение макро- и микроудобрений и химических средств защиты с поливной водой; гидравлического и пневмоакустического распылителей жидкости и блочно-модульного штангового садового опрыскивателя, обеспечивающих МО и УМО опрыскивание плодовых насаждений;

математические модели по оптимизации параметров и режимов работ дождевального аппарата для орошения горных склонов, комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, гидравлических и пневмо-акустических распылителей жидкости;

зависимости качественных показателей работы предлагаемых технических средств механизации при различных режимов их функционирования.

Практическая значимость работы и реализация результатов исследований

1. Снижены энергозатраты, нормы расхода оросительной воды, рабочей жидкости и пестицидов при одновременном повышении урожайности плодовых культур, путем использования предлагаемых технологий и технических средств.

Технологические процессы защиты плодовых насаждений с применением разработанных средств механизации внедрены на опытных садовых участках СКНИИГПС и в товарном садоводстве КБР.

2. Предприятиям ОАО завод «СКЭП», ОАО «Техноприбор» (г.Нальчик) передана конструкторская и техническая документация на дождевальный аппарат для орошения горных склонов, комбинированную мелкодисперсную дождевальную установку, пневмоакустический распылитель и штанговый садовый опрыскиватель для выпуска опытных партий и организации серийного производства в КБР. Названные устройства включены в каталог техники «Машины для механизации работ в садоводстве».

3. Результаты исследований используются в учебном процессе в КБГСХА при изучении дисциплин «Сельскохозяйственные машины» и «Гидротехническая мелиорация».

Разработки, выполненные на базе диссертации экспонировались на ВДНХ СССР (г. Москва, 1992 г.) и отмечены серебряной медалью; на Российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (г.Москва, 2003 и 2006 г.г) отмечены золотыми медалями и дипломами I степени; на международной агропромышленной выставке «Агроуниверсал - 2005» (г. Ставрополь) отмечены дипломом I степени.

Новизна предлагаемых технических и технологических решений защищена авторским свидетельством СССР и 6-ю патентами РФ на изобретения и полезные модели.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научно-практических конференциях КБГСХА им. В.М. Кокова (1996-2008 г.г.), Северо-Кавказском НИИ горного и предгорного сельского хозяйства (1996 г.), Горском ГАУ (2000 г.), СКНИИГПС (2000 г.), Всероссийском селекционо-технологическом институте садоводства и питомниководства (2002-2004 г.г.), Северо-Кавказском зональном НИИ садоводства и виноградарства (2003, 2005 г.г.), Всероссийском НИИ систем орошения и сельхозводоснабжения «Радуга» (2003, 2005 г.г.), Ставропольском ГАУ (2005 г.), Московском государственном университете природообустройства (2006 г.).

Публикации. Результаты исследований опубликованы в сборниках международных, всероссийских, региональных и республиканских конференций, в журналах «Тракторы и сельскохозяйственные машины», «Механизация и электрификация сельского хозяйства», трудах Кубанского ГАУ. По материалам исследований опубликовано 54 печатные работы, в т.ч. 7 статей в изданиях, согласно перечню ВАК, 3 монографии и брошюра.

Общий объем опубликованных работ, включая участие в коллективных публикациях составляет 51,5 п.л. (в том числе лично автора 42,2 п.л.). Подробное изложение материалов по разделам работы дано в 7 научных отчетах СКНИИГПС.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, шести глав, общих выводов, рекомендации, списка литературы и приложений. Общий объем работы 390 страницы машинописного текста, 33 таблицы, 88 рисунков, 53 приложения. Список литературы состоит из 311 наименований, из них 27 на иностранных языках.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- адаптированные к условиям горного и предгорного садоводства системы технологических процессов защиты плодовых насаждений от атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей;

- конструктивно-технологические схемы технических средств механизации по защите плодовых насаждений;

- методика расчета конструктивно-технологических параметров технических средств механизации;

- математические модели по оптимизации параметров и режимов работ дождевального аппарата для орошения горных склонов, комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, гидравлических и пневмо-акустических распылителей жидкости;

- качественные показатели работы предложенных устройств в реальных условиях их функционирования.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность проблемы, ее народно-хозяйст-венное значение, раскрыта общая характеристика работы и представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы, цель и задачи исследования» приводится краткое изложение тенденции развития горного и предгорного садоводства, особенности, обусловленные природно-климатическими условиями региона и ведением садоводства на склоновых землях.

Рассмотрена адаптивно-ландшафтная почвозащитная технология выращивания промышленных садов на склоновых землях и интегрированная система защиты плодовых насаждений в условиях центральной части Северного Кавказа, разработанная сотрудниками СКНИИГПС: П.Г. Лучковым, Л.А. Шомаховым, В.Н. Бербековым, Р.С. Шидаковым, М.Н. Фисуном, Х.Ж. Балкаровым, Ж.Х. Баккуевым, С.А. Алексеевой, Г.В. Быстрой, М.А. Варквасовой и др. Предложена «Концепция и Программа сохранения и развития садоводства до 2025 г.». Ее реализация предусматривает закладку 16,0 тыс. га новых садов, обновление имеющихся садов на площади 7,5 тыс. га, что обеспечит резкое повышение экономической эффективности садоводства.

Интенсивное развитие горного и предгорного садоводства невозможно без создания и использования эффективных средств механизации.

Проблемам механизации ухода за плодовыми насаждениями посвящены исследования профессора Ю.А. Уткова, А.А. Цымбала, В.В. Бычкова, В.А. Бондарева, П.А. Лукашевича, Г.П. Варламова, Г.Г. Маслова, Л.А. Шомахова, А.С. Пронь, А.Н. Медовника, В.Х. Малиева, Б.И. Турбина, Т.Т. Гаппоева, А.Б. Кудзаева, Ю.А. Шекихачева, и др. Научные разработки ученых нашли отражение в создании семейства новых машин, агрегатов и комплексов, способствующих повышению уровня механизации в садоводстве.

Природные условия горных и предгорных зон ЦЧ СК характеризуются большими уклонами, сложным рельефом, раздробленностью и мелкоконтурностью земельных участков, что накладывает ряд ограничений на использование традиционной поливной техники.

Недостаточно изучены и слабо разработаны средства механизации защиты плодовых насаждении в горных и предгорных садоландшафтах от неблагоприятных метеорологических факторов (засух, суховеев, заморозков и оттепелей), болезней и вредителей. Практически не задействован такой мощный фактор интенсификации отрасли, как орошение плодовых насаждений на горных склонах. Недостаточно изучены факторы, влияющие на технологический процесс орошения горных склонов. Опрыскиватели, используемые для химической защиты плодовых насаждений, не отвечают требованиям экологии и условиям производства конкурентоспособной продукции.

В главе изложены особенности организации орошения плодовых насаждений на горных склонах, проведена оценка современных способов и техники орошения. Анализ показал, что наиболее приемлемыми для орошения плодовых насаждений на горных склонах являются технические средства малоинтенсивного орошения – синхронного импульсного и мелкодисперсного дождевания.

Большой вклад в разработку технических средств и изучению эффективности синхронного импульсного и мелкодисперсного дождевания внесли

академик РАСХН Б.Б. Шумаков, В.Ф.Носенко, Г.В. Ольгаренко, О.Г. Грамматикати, И.И. Агроскин, Б.А. Васильев, С.П. Ильин, А.М. Шарко, М.Ю. Храбров, Г.П. Лямперт, Е.В. Кузнецов, Ю.А. Скобельцин, и др.

Вопросам проектирования и эксплуатации дождевальных систем на горных склонах посвящены исследования Д.М. Кервалишивили, Б.А. Душинского, Г.Е. Тугуши, В.Ф. Носенко, Г.Ю. Шейкина и др. Анализ результатов этих исследований показал, что в условиях горных склонов ни вертикальное, ни нормальное расположение дождевального аппарата по отношению к склону, ни секторное дождевание не дают требуемой эффективности полива.

Исследованию методов МО и УМО опрыскивания и распылителей для их осуществления посвящены работы В.Ф. Дунского, Н.В. Никитина, М.И. Штеренталя, Г.Г. Маслова, А.А. Цымбала, С.М. Борисовой и др.

Сделав вывод о необходимости создания надежной системы защиты плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических факторов, болезней и вредителей, следует отметить, что технологические процессы и комплексы машин для их осуществления должны быть гибкими и адаптированными к быстроизменяющимся условиям внешней среды на склонах.

В работе решается проблема защиты плодовых насаждений от атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей путем разработки и внедрения ресурсосберегающих технологических процессов и технических средств, обеспечивающих экономию энергозатрат, снижение норм расхода оросительной воды, рабочей жидкости и пестицидов.

Для решения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:

- Обосновать потребность и наметить пути защиты плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических и агробиологических факторов.

- Разработать математическую модель траектории движения дождевальной струи на склоновом участке с учетом ветра, разработать конструктивно-технологическую схему, методику расчета и оптимизировать параметры дождевального аппарата для орошения склоновых земель.

- Исследовать технологические параметры работы импульсного дождевателя и разработать технологический процесс синхронного импульсного дождевания плодовых насаждений на склоновых землях.

- Разработать методику расчета конструктивно-технологических параметров комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки и оптимизировать режимы ее работы.

- Разработать ресурсосберегающий технологический процесс защиты плодовых насаждений от атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей с использованием комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки.

- Разработать конструктивно-технологическую схему блочно-модуль-ного штангового садового опрыскивателя с гидравлическими и пневмоакустическими распылителями, исследовать процесс распыливания рабочей жидкости, оптимизировать параметры и режимы работы распылителей. Подготовить техническую документацию и изготовить опытные образцы распылителей.

- Разработать технологический процесс защиты плодовых насаждений от болезней и вредителей с использованием блочно-модульного штангового садового опрыскивателя, позволяющего проводить МО и УМО опрыскивание плодовых насаждений.

- Определить экономическую эффективность предлагаемых средств механизации защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве.

Во второй главе «Агрометеорологическое обоснование потребности в защите плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве ЦЧ СК» приведена метеорологическая оценка характера и количества выпадающих осадков, распределение их по декадам, месяцам и в период вегетации. Установлено, что территория республик ЦЧ СК подвержена безосадочным периодам продолжительностью 50…70 дней. Эти периоды характеризуются высокой температурой (до 350С) и низкой влажностью воздуха (20…40%), что приводит к атмосферной засухе. В зимний же период наблюдаются оттепели, иногда продолжительностью 20…30 дней, весной - заморозки, продолжительностью 1…3 дня.

Анализ известных способов и технических средств защиты плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических факторов, болезней и вредителей позволил разработать систему защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве, которая представлена на рис. 1.

Главным условием при создании технических средств является их приспособляемость к разным требованиям зональных технологий производства, что, в нашем случае достигается воздействием на приземный слой воздуха и почву.

Исходя, из этого установлены основные агротехнические требования к техническим средствам для защиты плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических факторов, болезней и вредителей:

  1. Технические средства дождевания, используемые для защиты плодовых насаждений должны:

- обеспечивать низкую интенсивность дождевания 0,002…0,02 мм/мин;

- обеспечивать в соответствии с ходом водопотребления плодовых культур необходимую влажность почвы (75 и 80 % );

 Система защиты плодовых насаждений в горном и предгорном-0 Рисунок 1 – Система защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве

- обеспечивать функционирование дождевальных систем и установок в соответствии с геоморфологическими условиями;

- обеспечивать внесение удобрений и химических средств защиты с поливной водой;

- обеспечивать круговой полив склоновых земель, не вызывая поверхностного стока и механического повреждения плодовых насаждений.

В третьей главе «Разработка и обоснование технических средств защиты плодовых насаждений на горных склонах и оптимизация их параметров» приведены результаты теоретических исследований, обоснованы конструктивно-технологические схемы предлагаемых технических средств и осуществлена оптимизация их параметров.

Важным показателем, характеризующим дождевальный аппарат и зависящим от начального угла наклона ствола дождевального аппарата является дальность полета дождевальной струи.

За оптимальный угол наклона траектории полета струи принимаем такое его значение, при котором дождевальная струя имела бы наибольшую дальность полета.

Траектория движения дождевальной струи при орошении верхней части горного склона показана на рис. 2.

 Траектория движения дождевальной струи при орошении верхней-1

Рисунок 2 – Траектория движения дождевальной струи

при орошении верхней части горного склона

Траектория движения дождевальной струи описывается следующими уравнениями:

x = V0 cos0t; y = V0 sin0 t - ; V0 =; y = x tg, (1)

где x,y – координаты точек траектории струи; VO – скорость в сжатом сечении струи, м/с; – угол наклона ствола дождевального аппарата, град.; Н – напор жидкости, м; – угол наклона склона, град.

При этом задача по отысканию оптимального угла наклона ствола дождевального аппарата сводится к решению на максимум уравнения дальности полета дождевальной струи. Решив совместно уравнения (1) получим:

(2)

Для определения наибольшей дальности полета струи в зависимости от угла ее вылета вычисляется производная от x по .

Тогда уравнение (2) запишется в виде:

(3)

Откуда получим:

=. (4)

Наибольшая дальность полета дождевальной струи при орошении горного склона без учета сопротивления воздуха обеспечивается при угле вылета равном 450 и плюс .

Известно, что для наиболее распространенного в дождевании отношения напора воды к диаметру сопла дождевального аппарата равной 2500…3000 угол максимальной дальности полета струи составляет 320.

Исходя, из этого угол максимальной дальности полета дождевальной струи при орошении верхней и нижней частей горного склона можно записать в виде:

= , (5)

где – угол наклона ствола дождевального аппарата, обеспечивающий максимальную дальность полета дождевальной струи в условиях горизонтальной плоскости, град.

Для проведения кругового дождевания горных склонов угол наклона ствола дождевального аппарата должен быть равным: при поливе вверх по склону – 37; 42 и 47о, вниз по склону – 27; 22 и 17о, поперек склона – 32о, соответственно, в зависимости от крутизны склона 10; 20 и 30о.

Величина орошаемой площади зависит не только от уклона склона, но и от скорости ветра, гидравлических и конструктивных параметров дождевального аппарата, высоты расположения его над поверхностью земли. С учетом указанных факторов определен характер движения капель дождя на склоновом участке с учетом ветра.

Движение единичной капли дождевальной струи определяется влиянием начальной скорости, направленной под определенным углом к горизонту и силой сопротивления движению, которая зависит от давления ветра на каплю (рис. 3).

Дифференциальные уравнения движения капли дождя с учетом влияния ветра имеют вид:

, (6)

где , и - коэффициенты пропорциональности, которые можно рассчитать по формулам:

, (7)

где – коэффициент сопротивления движущейся капли; – плотность воздуха, кг/м3; – диаметр капли дождя, м2; – плотность воды, кг/м3; –скорость ветра, м/с; – угол поворота ствола дождевального аппарата относительно вертикальной оси, град.

Рисунок 3 – Схема траектории движения единичной капли дождевальной струи при наличии ветра на склоновом участке

Разделив обе части выражений в системе (6) на , умножив на и проинтегрировав их получим:

. (8)

Произвольные постоянные , и определяются по начальным данным. При имеем: Xк = Yк = Zк = 0;

; ; ; (9)

Тогда ; ; , (10)

где – начальная скорость капли дождя, м/с.

Перейдя к дальнейшему интегрированию выражений системы уравнений (8) и умножив эти уравнения на можно их представить в виде:

. (11)

Умножив на и проинтегрировав первое выражение в системе уравнений (11) получим:

. (12)

При имеем, что . Тогда из выражения (12) получим, что

. Откуда . (13)

Проинтегрировав второе и третье выражения системы уравнений (11) и после проведения соответствующих математических преобразований получим:

. (14)
. (15)

Таким образом, движение капли дождя над наклонной обрабатываемой поверхностью с учетом ветра будет определяться выражениями (13,14 и 15).

Математическое моделирование процесса движения капель дождевальной струи на склоновом участке крутизной (10; 20 и 300) позволило установить зависимость дальности полета капель дождя от скорости и направления ветра (0,5; 2,0 и 4,0 м/с), давления в сопле (0,3; 0,4 и 0,5 МПа), диаметра (14 мм) и высоты его расположения над поверхностью земли (2,5 м), при угле наклона ствола дождевального аппарата 32, а также определить форму и политую площадь участка (рис. 4).

 Траектория полета дождевальной струи и проекция-55
 Траектория полета дождевальной струи и проекция контура-56

Рисунок 4 – Траектория полета дождевальной струи и проекция контура поливаемой площади на склоне крутизной 200 при давлении 0,4 МПа и

различных скоростях ветра: 1 – 0,5 м/с; 2 – 2,0 м/с; 3 – 4,0 м/с

При синхронном изменении угла наклона стволов в зависимости от уклона орошаемого участка и скорости ветра можно достигнуть максимального радиуса действия дождевального аппарата по всем направлениям. С учетом этих требований предложены новые конструктивные решения копирующего устройства для изменения угла вылета дождевальной струи, позволяющие использовать дождевальные аппараты, серийно выпускаемые промышленностью, для кругового дождевания горных склонов (рис. 5).

Рисунок 5 – Дождевальный аппарат с копирующим устройством

для изменения угла вылета дождевальной струи

(А.С. СССР № 1263214, пат. РФ № 2202175)

Изучив характер движения стволов дождевального аппарата при орошении горного склона получена зависимость, характеризующая изменение угла наклона стволов от угла наклона обоймы и угла поворота стволов.

, (16)

где – угол наклона обоймы в вертикальной плоскости, град.

Предложенная комбинированная мелкодисперсная дождевальная установка для ухода за кронами плодовых деревьев представлена на рис. 6.

 Мелкодисперсная Схема к расчету дождевальная-61

Рисунок 6 – Мелкодисперсная Рисунок 7 – Схема к расчету

дождевальная установка в работе консольного распределительного

(патенты РФ №2141194 и №58848) трубопровода дождевальной установки

Установка обеспечивает одновременное выполнение операций орошения, внесения макро- и микроудобрений и химических средств защиты с поливной водой при многократном сокращении времени на их выполнение. При обосновании конструктивно-технологической схемы комбинированной установки в качестве средства перемещения мелкодисперсных дождевателей был выбран подвесной канат и канатная тяга т.к. их использование позволяет полностью исключить механическое воздействие на почву, приспособить оборудование к конкретным условиям склона, механизировать и автоматизировать технологические процессы защиты плодовых насаждений на горных склонах.

Для определения максимально допустимой длины распределительного трубопровода, с учетом условий прочности (max[]и =160 МПа) и устойчивости (Кзап.1,5) разработана математическая модель конструкции, описываемая системой уравнений, обеспечивающей определение пяти неизвестных величин: изгибающего момента Мо и реакций Rox, Roy в сечении заделки трубопровода О, а также реакции S и S натяжения канатов в сечениях их крепления (рис. 7).

Rox-S1cos1-S2cos2=0, Roy + S1sin1 + S2sin2 – q - 2G = 0, (17) (18)
, (19)
, (20)
. (21)

где G – вес распределителей с распылителями, Н.

Оптимизационные задачи решались при различных вариантах компоновки конструкции с одним и двумя поддерживающими канатами с вариацией длины пролета, мест крепления канатов, высоты подвеса дождевателя и поперечного сечения трубопровода. Решение уравнений и последующая проверка работоспособности конструкции по критериям прочности и устойчивости позволила рекомендовать производству конструкцию установки со следующими параметрами:

- ширина захвата 25 м, высота подвеса 0,7 м, два поддерживающих каната на одно крыло, консоль по обе стороны 1,5 м, внутренний диаметр трубопровода 25 мм.

В ходе теоретических исследований процесса распыла капель дождя центробежным распылителем с цилиндрическим вкладышем получено выражение для расчета диаметра капель:

. (22)

где - коэффициент расхода распылителя; Rо – радиус сопла распылителя, м; Np – мощность, затраченная на образование капель, Вт.

Согласно выражения (22) построен график зависимости диаметра капли от давления воды при различной величине выходных отверстий распылителя (рис.8).

 График зависимости среднего диаметра капли от давления воды при-72

Рисунок 8 – График зависимости среднего диаметра капли

от давления воды при различном радиусе Rо сопла распылителя

Установлено, что средний диаметр капли изменяется в зависимости от диаметра сопла распылителя и давления воды. При одинаковом диаметре сопла распылителя, изменяя давление воды в дождевателе можно получить необходимую дисперсность распыла капель: так например, при диаметре сопла равном 2 мм и давлении воды 0,2…0,3 МПа диаметры капель составили 290…200 мкм, а с увеличением давления воды до 0,4…0,5 МПа капли уменьшились до 155...120 мкм в диаметре.

Для выполнения комплекса технологических операций по защите плодовых насаждений от болезней и вредителей предлагается универсальный опрыскиватель на базе штангового садового опрыскивателя с гидравлическими и пневмоакустическими распылителями. При химической защиты низкорослых молодых и плодоносящих плодовых насаждений от болезней и вредителей штанговый садовый опрыскиватель комплектуется оборудованием для подачи воздуха и пневмоакустическими распылителями (рис. 9), а для обработки среднерослых плодовых насаждений используются гидравлические распылители (пат. РФ №58856), представленные на рис. 6.

а. б.

Рисунок 9 – Штанговый садовый опрыскиватель (а) оборудованный

пневмоакустическими распылителями (б)

(пат. РФ № 77133, № 2263549)

Опрыскиватель содержит две секции с пневмоакустическими распылителями, снабженными защитными экранами и позволяет обрабатывать два ряда плодовых деревьев по высоте и периметру одновременно. При совместной работе пневмоакустических распылителей создается устойчивое завихренное облако аэрозолей внутри туннеля, т.е. между защитными экранами, тем самым увеличивается проникающая способность аэрозоля вглубь объема кроны плодового дерева, сводя потери частиц рабочей жидкости к минимуму с более равномерным распределением капель.

В настоящее время нет полного теоретического обоснования процесса дробления жидкости в пневмоакустических распылителях. В связи с этим была рассмотрена частная задача образования капель из жидкости при потере устойчивости жидкой пленки в устье акустического узла пневмоакустического распылителя при воздействии на нее потока воздуха и вращательного движения резонатора.

Схема процесса дробления жидкости вращающимся резонатором при обдуве его потоком воздуха представлена на рис. 10.

Рисунок 10 – Схема процесса дробления жидкости вращающимся

резонатором пневмоакустического распылителя

На каплю действуют сила поверхностного натяжения Fн, центробежная Fц и аэродинамическая Fа силы, которые рассчитываются по выражениям:

; ; , (23)

где - диаметр капли, м; - коэффициент поверхностного натяжения жидкости капли относительно среды. - плотность жидкости, кг/м3; - наружный радиус резонатора, м; - угловая скорость вращения резонатора, с-1; - коэффициент сопротивления; - плотность воздуха, кг/м3; - скорость воздушного потока, м/с.

Начало процесса отрыва капли от торца резонатора соответствует моменту, когда равнодействующая центробежных сил и аэродинамической силы превысит силы поверхностного натяжения , т.е. при условии

. (24)

Приняв, что центробежная и аэродинамическая силы направлены под прямым углом друг к другу, условие (24) перепишется в виде:

. (25)

С учетом выражений (23) и (25) диаметр капли при дроблении рабочей жидкости вращающимся резонатором при обдуве его потоком воздуха рассчитывается по выражению:

. (26)

Согласно выражения (26) построен график зависимости среднего диаметра капель рабочей жидкости от скорости воздушного потока и частоты вращения резонатора (рис. 11).

 Зависимость диаметра капли от скорости потока воздуха и числа-95

Рисунок 11 – Зависимость диаметра капли от скорости потока воздуха

и числа оборотов резонатора

Распыленное облако мелких капель жидкости в воздушном потоке обтекает резонатор и, отражаясь от внешней стенки концентрического сопла, получает завихрение от вращающегося резонатора относительно его продольной оси. Траектория движения капли при дроблении рабочей жидкости пневмоакустическим распылителем показана на рис. 12. Изменение частоты вращения резонатора влияет на степень завихрения и факел распыла получаемого потока аэрозоля, направленного на обрабатываемый объект.

 Траектория движения капли при дроблении рабочей жидкости-96

Рисунок 12 – Траектория движения капли при дроблении рабочей

жидкости пневмоакустическим распылителем

Определены рациональные значения основных параметров пневмоакустического распылителя: расстояние между соплом и резонатором – 6...14 мм, диаметр резонатора 22 мм и частота вращения его (1000 и 500 ), диаметр сопла распылителя и глубина паза резонатора равна 15 мм и 10 мм соответственно.

В четвертой главе «Программа и методика проведения экспериментальных исследований» поставлены задачи экспериментальных исследований, приведен перечень аппаратуры, установок и приборов для их проведения, описана методика проведения и обработка результатов экспериментов.

Описаны лабораторные установки и опытные образцы машин для исследования основных параметров и режимов работы предложенных средств механизации по принятым критериям оптимизации с использованием пакета прикладных программ для обработки экспериментальных данных (Mathcad 2000, Matlab 6, SPSS 10,0,5 и S-PLUS 2000).

В пятой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты лабораторных и полевых исследований.

Установлены оптимальные параметры разработанных средств механизации по защите плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве, получены регрессионные модели поверхности отклика в виде полиномов второго порядка. Адекватность моделей проверена по критерию Фишера, воспроизводимость – по критерию Кохрена.

Обработка результатов экспериментальных исследований дождевального аппарата для орошения горных склонов на ЭВМ позволила получить регрессионные модели, которые приведены в табл. 1, а также построить трехмерные сечения, показывающие зависимость дальности полета дождевальной струи (L) от давления воды (Рв), высоты расположения дождевального аппарата от поверхности земли (h) и угла наклона стволов ().

Представленные модели позволяют оценить влияние давления воды, высоты расположения и угла наклона ствола дождевального аппарата на дальность полета дождевальной струи в зависимости от уклона склона при скорости ветра 2 м/с и установить оптимальные параметры дождевального аппарата для орошения плодовых насаждений на горных склонах.

Установлены оптимальные расстояния между импульсными дождевателями и поливными трубопроводами: при прямоугольной схеме размещения – 36х42 м, при треугольной – 43х45 м независимо от крутизны склона.

На основании анализа экспериментальных данных изучен процесс выплеска воды из импульсного дождевателя при различных режимах его работы (рис. 13 и 14) и оценено их влияние на дальность полета и дисперсность распада импульсной дождевальной струи (рис. 15).

Таблица 1 – Регрессионные модели дальности полета дождевальной струи при скорости ветра 2 м/с

и оптимальные параметры дождевального аппарата

Уклон, град Направление по склону Регрессионные модели Оптимальные параметры Максимальная дальность полета струи, м
в кодированных единицах в натуральных единицах
Х1 Х2 Х3 Р, МПа hp, м , град
10 Вверх У=21,58+16,91х1-10,58х2+47,24х3+33,71х1х2+6,51х1х3-25,02х2х3-20,54х12-48,14х22-111,04х32 0,4336 -0,0172 0,2274 0,44 2,5 370 30,6
Вниз У=14,43+19,87х1-8,43х2-59,13х3+11,01х1х2+16,48х1х3-24,93х2х3-20,61х12-47,98х22-110,74х32 0,3913 0,0194 -0,2400 0,44 2,5 270 25,3
20 Вверх У=17,05+17,89х1-8,61х2+40,26х3+33,69х1х2+16,49х1х3-18,02х2х3-35,49х12-153,16х22-45,08х32 0,3663 -0,0185 0,5167 0,44 2,5 430 30,4
Вниз У=9,28+17,01х1-8,39х2-50,02х3+10,98х1х2+7,01х1х3-4,91х2х3-15,59х12-13,87х22-45,81х32 0,4135 -0,0482 -0,5117 0,44 2,5 210 25,7
30 Вверх У=11,86+13,92х1-8,58х2+42,28х3+51,71х1х2+16,47х1х3-17,99х2х3-35,46х12-93,18х22-31,11х32 0,3625 -0,0209 0,7815 0,44 2,5 490 30,7
Вниз У=2,34+15,04х1-8,36х2-50,11х3+10,95х1х2+6,98х1х3-4,87х2х3-11,56х12-20,72х22-29,76х32 0,4110 0,0001 -0,7937 0,44 2,5 150 25,4

 Изменение давления воды в гидроаккумуляторе (Р1) и в дождевальной-99Рисунок 13 – Изменение давления воды в гидроаккумуляторе (Р1) и в

дождевальной насадке (Р2) в процессе выплеска из импульсного дождевателя

в зависимости от давления воздуха (Рп) в пневмоаккумуляторе

 Процесс выплеска Изменение диаметра капель воды-101

Рисунок 14 - Процесс выплеска Рисунок 15 – Изменение диаметра капель

воды из дождевателя дождя вдоль радиуса действия импульсного

дождевателя

Установлено, что при давлении воздуха в пневмогидроакамуляторе импульсного дождевателя, равном 0,3 МПа, дальность полета струи на горизонтальной площадке равна 28,9 м (при высоте расположения дождевального аппарата над поверхностью земли h = 2,5м), а дождь, создаваемый импульсным дождевателем отвечает агротехническим требованиям: среднекубический и медианный диаметры капель равны 1,49 и 2,20 мм, а средняя интенсивность дождевания составляет 0,06...0,30 мм/ч.

Получена регрессионная модель, позволяющая оценить влияние давления воды (Pв), диаметра (d) и угла наклона сопла распылителя (р) мелкодисперсного дождевателя на дальность (L) полета капель в кодированных и натуральных единицах:

Ym = 3,251+0,181X1–0,033X2+0,161X3+0,011X1X2+0,004X1X3+ +0,239Х2Х3 –0,252X21 –0,307Х22 –0,415X23. (27)
L = 9,001+21,69Pв+0,791d+0,041р+0,11Pв d+0,002Pв р+0,012dр– –25,2Pв 2 –0,307d2 –0,001р 2. (28)

где Pв – давление воды, МПа; d – диаметр сопла, мм; р – угол наклона сопла распылителя, град.

Полученная модель устанавливает оптимальные параметры центробеж-ного распылителя комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки: давление воды – 0,25 МПа, диаметр сопла – 2 мм, угол наклона распылителя – 32, дальность полета капель - 3,32 м.

Построены двумерные сечения (а) и поверхности отклика (б), характеризующие зависимость дальности полета капель дождя L (м) от давления воды (х1) и диаметра сопла распылителя (х2) (рис. 16).

Обработка экспериментальных данных позволила установить зависимость среднего диаметра капель дождя от различных режимов работы комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки, которая описывается нелинейной регрессионной моделью с линейной структурой

Д = 330,26 - 71Рв – 1,6р + 55,39d. (29)

а. б.

Рисунок 16 – Двумерные сечения (а) и поверхность отклика (б)

зависимости дальности полета капель от давления воды (х1)

и диаметра сопла распылителя (х2)

Вид регрессионной поверхности уравнения (29) при угле наклона распылителя в 320 показан на рис. 17.

 Регрессионная поверхность зависимости диаметра капель D (мкм)-106

Рисунок 17 – Регрессионная поверхность зависимости диаметра капель D (мкм) при давлении воды Рв (МПа) и диаметра сопла распылителя d (мм)

По качественным показателям работы комбинированная установка удовлетворяет агротехническим требованиям: при давлении воды в установке 0,25…0,3 МПа средний диаметр капель дождя составляет 290…350 мкм. Повышая давление до 0,4…0,5 МПа можно обеспечить средний диаметр капель дождя в пределах 130…150 мкм, что соответствуют требованиям мелкодисперсного дождевания и химической обработки плодовых культур.

Получена также регрессионная модель зависимости радиуса факела рас-

пыла YR пневмоакустического распылителя от числа оборотов резонатора (X1), давления воды (X2) и расстояния от сопла до резонатора (Х3):

(30)

Построены двумерные сечения и поверхности отклика, характеризую-щие зависимость радиуса факела распыла YR пневмоакустического распылителя от числа оборотов резонатора (X1), давления воды (X2) и расстояния от сопла до резонатора (Х3). Установлены оптимальные параметры работы пневмоакустического распылителя жидкости: число оборотов резонатора 613 мин; давление воздуха 0,09 МПа; расстояние между соплом и резонатором 8,6 мм; при радиусе факела распыла - 0,86 м.

Наибольшее влияние на радиус факела распыла оказывают давление воздуха и расстояние между соплом и резонатором. Варьируя расстоянием между соплом и резонатором можно регулировать угол распыливания жидкости в пределах 25…160.

Интегральная кривая распределения фракционного состава рабочей жидкости свидетельствует о том, что 70% капель находится в интервале 100…150 мкм, что считается оптимальным при химической обработке. Наиболее важным показателем, характеризующим качество обработки внутреннего объема кроны плодового дерева, является плотность капельного покрытия обрабатываемой кроны. При закручивании факела распыла плотность покрытия составляет в центре кроны 40 шт/см, по краям 100…120 шт/см, а без закручивания 15 шт/см и 80 шт/см, соответственно. При одновременной обработке кроны плодового дерева с двух сторон этот показатель удваивается.

Изучение технологического процесса и эффективности синхронного импульсного дождевания яблоневых садов на склоновых землях проводились в 1989…1993 г.г. на опытно-производственных участках, построенных для этих целей в КСХП «Экипцоко» и «Константиновское» Кабардино-Балкар-ской республики на площади 20 га.

Синхронное импульсное дождевание плодовых культур на горных склонах с оросительной номой 1000…1500 м/га способствовало созданию устойчивого микроклимата над орошаемым садом, поддержанию влажности почвы на уровне 75…80% НВ, понижению температуры воздуха на 2…4С и повышению его относительной влажности на 10…18%. Урожайность яблонь при этом возросла в среднем за 5 лет на 40,4 и 48,4% и составила при 23,22 и 17,95 т/га, против 16,54 и 12,10 т/га.

Качество обработки крон плодовых деревьев комбинированной мелкодисперснной дождевальной установки удовлетворяет требованиям агротехники и охране окружающей среды, при этом стоимость обработки химическими средствами защиты 1 га уменьшается в 8,3 раза, энергоемкость процесса в 3 раза, расход оросительной воды в 5 раз, расход рабочей жидкости в 6 раз.

В ходе производственных испытаний установлено, что гектар плодовых деревьев обрабатывается шестью установками за 2 мин, при скорости их перемещения равной 1,5 км/ч. При этом расход жидкости в режиме увлажнения составляют 173 л/га, а в режиме опрыскивания 216 л/га.

Урожайность груши сорта «Вильямс» при мелкодисперсном увлажнении в среднем за 4 года увеличилась на 62,3%, а одновременное внесение макро- и микроудобрений и химических средств защиты с поливной водой позволило повысить урожайность в среднем за 3 года на 80,3% (16,99 т/га, а на контроле 9,41 т/га).

В ходе испытаний на опытном полигоне СКНИИГПС определены рабочие параметры и технико-эксплуатационные показатели штангового садового опрыскивателя при проведении мало- и ультрамалообъемного опрыскивания молодых и плодоносящих деревьев.

В шестой главе «Экономическая эффективность результатов научных исследований» приводятся результаты расчета экономической эффективности технологических процессов и технических средств защиты плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве центральной части Северного Кавказа.

Внедрение комплекса синхронного импульсного дождевания с дождевальными аппаратами для орошения горных склонов позволяет вдвое уменьшить количество дождевателей на 1 га, снизить удельные капвложения на 26%, эксплуатационные расходы на 15%, уменьшить расход оросительной воды на 50%. Применение дождевальных аппаратов в сочетании со штанговым садовым опрыскивателем обеспечивает повышение урожайности и качества плодов в среднем на 6,7 т/га при уменьшении стоимости химических обработок в 10 раз. Годовой чистый дисконтированный доход равен 115,6 тыс. руб./га, что составит по региону 346,8 млн. руб.

Использование комбинированных мелкодисперсных дождевальных установок на мелкоконтурных склоновых участках фермерских хозяйств обеспечивает экономический эффект в виде чистого дисконтированного дохода 74,9 тыс. руб./ га, по региону - 224,7 млн. руб.

Таким образом, общий годовой экономический эффект от применения результатов выполненной работы в расчете на 1 га составит 190,5 тыс. руб., а по региону центральной части Северного Кавказа – более 570 млн. руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Территория республик ЦЧ СК в значительной степени подвержена влиянию различных неблагоприятных метеорологических факторов (атмосферных засух, суховеев, заморозков и оттепелей), оказывающих вредное воздействие на развитие и урожайность плодовых насаждений. Применяемые технологические процессы и технические средства защиты плодовых насаждений не отвечают условиям горного и предгорного садоводства и требованиям производства конкурентоспособной продукции, не обеспечивают минимальные энергозатраты, не всегда учитывают конечное влияние на урожайность и экологию.

Предложена система защиты плодовых насаждений на склоновых землях от неблагоприятного воздействия ряда метеорологических и агробиологических факторов, позволяющая обоснованно выбрать способы и технические средства защиты с учетом протекающих процессов, сформулировать агротехнические требования к дождевальным установкам и опрыскивателям с учетом особенностей работы на склонах крутизной до 300.

2. Составлены дифференциальные уравнения движения дождевальной струи на склоновом участке с учетом скорости и направления ветра, изучено изменение траектории и дальности полета дождевальной струи, формы и площади политого участка в зависимости от давления воды в сопле, диаметра и высоты его расположения над поверхностью земли, угла наклона ствола. Установлены коэффициенты уменьшения площади полива (0,21…0,52) в зависимости от уклона склона и скорости ветра.

3. Разработана конструкция дождевального аппарата с копирующим устройством для изменения угла вылета дождевальной струи, позволяющая проводить круговой полив склонового участка крутизной до 300 с учетом скорости ветра. Получены регрессионные модели зависимости дальности полета дождевальной струи от давления в сопле дождевального аппарата, высоты его расположения от поверхности земли, угла наклона ствола. Определены оптимальные значения основных параметров дождевального аппарата: угол наклона обоймы 5; 11 и 17о, угол наклона стола вниз по склону – 27; 21 и 15о, вверх по склону -37; 43 и 49о, поперек склона - 32о соответственно при орошении склона крутизной 10; 20 и 30о, скорости ветра 2 м/с, высоте расположения дождевального аппарата 2,5 м, диаметре сопла 14 мм. Установлены оптимальные расстояния между импульсными дождевателями и поливными трубопроводами: при прямоугольной схеме размещения 36 х 42 м, при треугольной 43 х 45 м независимо от крутизны склона. Предложена методика расчета угла наклона ствола дождевального аппарата в зависимости от угла наклона обоймы и угла поворота аппарата.

4. Установлены рациональные режимы работы импульсного дождевателя: давление воздуха в пневмоаккумуляторе - 0,3 МПа, дальность полета дождевальной струи - 25,3…30,7 м, диаметры капель - 1,49 и 2,2 мм, средняя интенсивность дождевания - 0,06…0,30 мм/ч. За счет использования предлагаемой технологии количество дождевателей потребных для обработки 1га уменьшается вдвое, удельные капвложения снижаются на 26%, энергозатраты в 1,6 раз, экономия оросительной воды составляет более 50%.

5. Разработан технологический процесс защиты многолетних плодовых насаждений от атмосферных засух и суховеев, основанный на использовании технических средств синхронного импульсного дождевания, обеспечивающие освежительно-увлажнительную водоподачу в соответствии с ходом водопотребления плодовых культур. Установлено, что синхронное импульсное дождевание плодовых культур с оросительной нормой 1000…1500 м3/га способствует созданию оптимального микроклимата орошаемого участка, обеспечивает надежную защиту плодовых насаждений от атмосферных засух и суховеев. Дополнительная урожайность плодов яблони на опытных участках составила 5,8 и 6,7 т/га, что на 40…50 % выше, чем на контроле.

6. Исследована и разработана конструкция комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки для ухода за кронами плодовых насаждений, позволяющая проводить орошение с одновременным внесением с поливной водой макро- и микроудобрений, химических средств борьбы с болезнями и вредителями. Предложена методика расчета прочности несущей конструкции мелкодисперсного дождевателя, позволяющая определить ширину захвата и решать оптимизационные задачи при различных вариантах компоновки конструкции; составлена методика расчета для выбора диаметра несущего каната в зависимости от давления на подвижный блок и приведенного числа проходов дождевателя и расчета тягового сопротивления на перемещение мелкодисперсных дождевателей.

7. Получена регрессионная модель, позволяющая установить зависимость дальности полета и диаметра капель дождя от давления воды, диаметра сопла и угла наклона распылителя и определить оптимальные значения давления воды - 0,25 МПа, диаметра сопла - 2 мм и угла наклона распылителя - 320 дождевальной установки, обеспечивающие дальность полета капель в 3,31 м.

Установлена зависимость среднего медианного диаметра капель от величины давления воды в мелкодисперсной дождевальной установке. Так для обеспечения мелкодисперсного увлажнения крон плодовых деревьев оптимальный диаметр образуемых капель в 290…350 мкм обеспечивается давлением воды 0,25…0,3 МПа. При химической обработке насаждений требуемый диаметр капель в 130…150 мкм достигается увеличением воды до 0,4…0,5 МПа. Обоснована ширина захвата установки и скорость ее перемещения равные соответственно 25 м и 1,5 км/ч, рассчитан расход воды на 1га насаждений равный, в режиме увлажнения – 173 л/га, в режиме опрыскивания – 216 л/га.

8. Разработан технологический процесс защиты плодовых насаждений от атмосферных засух, суховеев, болезней и вредителей на мелкоконтурных склоновых участках с использованием комбинированной мелкодисперсной дождевальной установки. За счет мелкодисперсного увлажнения прибавка урожая груши сорта «Вильямс» составила 5,4 т/га или 62,3%, а внесение макро- и микроудобрений и химических средств защиты с поливной водой позволило получить прибавку в размере 7,6 т/га или 80,3% при сокращении стоимости обработки в 8,3 раза. При этом энергоемкость процесса уменьшилась в 3 раз, расход оросительной воды в 5 раз, рабочей жидкости в 6 раз.

9. Разработана конструкция пневмоакустического распылителя жидкости, позволяющая проводить ультрамалообъемное опрыскивание плодовых деревьев. Получена регрессионная модель зависимости радиуса факела распыла от давления воздуха, частоты вращения резонатора, расстояния между соплом и резонатором. Определены оптимальные значения частоты вращения резонатора – 613 мин -1, расстояние от сопла до резонатора – 9 мм, давление воздуха – 0,09 МПа, радиус факела распыла 0,82 м при диаметре сопла распылителя и глубине паза резонатора равные 15…10мм соответственно, диаметре резонатора 22 мм.

10. Разработана конструкция блочно-модульного штангового садового опрыскивателя с гидравлическими и пневмоакустическими распылителями, позволяющий проводить МО и УМО опрыскивание плодовых деревьев. Определены оптимальные значения его параметров и рациональные режимы работы: вместимость резервуара – 2000 л, вместимость воздухосборника – 1м3, норма расхода рабочей жидкости – 15…45 л/га (при УМО опрыскивании) и 250...300 л/га (при МО опрыскивании), количество распылителей – 6 пневмоакустических и 8 гидравлических, ширина захвата – 8 м, давление воздуха – 0,1…0,15 МПа, давление воды – 0,03...0,08 МПа (при УМО опрыскивании) и 0,4…0,5 МПа (при МО опрыскивании), производительность при обработке молодых деревьев – 12 га/ч, плодоносящих – 9,4 га/ч, агрегатирование с тракторами – МТЗ-80/82. Качественные показатели работы опрыскивателя соответствуют агротехническим требованиям: медианно-массовой диаметр капель составляет 130 мкм, количество капель размером 100…150 мкм – 70%, плотность покрытия – 40…120 шт/см2, степень и неравномерность покрытия соответственно 27 и 9,4%.

11. Внедрение комплекса разработанных технологических процессов и технических средств позволит повысить урожайность плодовых насаждений, улучшить качество продукции и обеспечить по региону центральной части Северного Кавказа суммарный экономический эффект в размере 570 млн. рублей.

Основные публикации по теме диссертации:

Статьи в журналах из перечня ВАК

  1. Хажметов, Л.М. Мелкодисперсная дождевальная установка для защиты плодовых насаждений / Л.М. Хажметов // Тракторы и сельскохозяйственные машины, № 10. – М., 2005. – С. 23-24.
  2. Хажметов, Л.М. Оптимизация параметров дождевального аппарата для полива плодовых насаждений на горных склонах / Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, А.Х. Жеруков // Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 9. – М., 2005. – С. 14-16.
  3. Хажметов, Л.М. Совершенствование опрыскивателей для горного садоводства / А.А. Цымбал, Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, Х.Л. Губжоков // Механизация и электрификация сельского хозяйства, №1. – М., 2006. - С. 3-5.
  4. Хажметов, Л.М. Оптимизация параметров и режимов работы комбинированной установки для ухода за кронами плодовых деревьев на горных склонах // А.С. Сасиков, А.А. Цымбал, Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, М.А. Яхтанигов // Механизация и электрификация сельского хозяйства, № 5. – М., 2007. – С. 32-34.
  5. Хажметов, Л.М. Оптимизация параметров и режима работы пневмоакустического распылителя жидкости // А.А. Цымбал, Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, Х.Л. Губжоков // Тракторы и сельскохозяйственные машины. № 12. – М., 2007. – С. 29-32.

6. Хажметов, Л.М. Математическая модель траектории движения дождевальной струи на горном склоне с учетом ветра /Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, А.Э. Богатырева // Труды Кубанского ГАУ. – Краснодар, 2009. – Вып. 5 ( 20 ). – С. 284-286.

7. Хажметов, Л.М. Мелкодисперсная дождевальная установка для ухода за кронами плодовых насаждений в горном и предгорном садоводстве / Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов // Труды Кубанского ГАУ. – Краснодар, 2009. – Вып. 5 (20). – С. 266-268.

Монографии и брошюры

8. Хажметов, Л.М. Механико-технологическое обоснование технических средств для защиты плодовых насаждений в интенсивном горном и предгорном садоводстве / Л.М. Хажметов. – Нальчик: « Полиграфсервис и Т», 2009. - 268 с.

9. Хажметов, Л.М. Развитие методологических основ разработки и исследования технических средств мелкодисперсного дождевания плодовых культур в горном и предгорном садоводстве Кабардино-Балкарии / Л.М. Хажметов, Х.У. Бугов, Л.А. Шомахов, Ю.А. Шекихачев, М.А. Яхтанигов, А.С. Сасиков. – Нальчик: КБГСХА, 2004. – 126 с.

10. Хажметов, Л.М. Состояние и тенденция развития способов и техники орошения горных склонов / Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, А.Х. Жеруков. – Нальчик: КБГСХА, 2005. – 56 с.

11. Хажметов, Л.М. Интегрированная система и технические средства химической защиты яблони в горных садоландшафтах / Ю.А. Шекихачев, В.Н. Бербеков, Г.В. Быстрая, Л.М. Хажметов, Х.Л. Губжоков, Р.Р. Бекалдиев. – Нальчик: КБГСХА, 2005. – 53 с.

Патенты

12. А.с. 1263214 СССР, МКИ А01G25/02. Дождевальный аппарат для орошения склоновых земель / Б.А. Васильев, Л.М. Хажметов, В.И. Климов, С.П. Ильин (СССР) – № 3860622/30-15; заявл. 26.02.85; опубл. 15.10.86, бюл. № 38 – 3 с.: ил.

13. Пат. 2141194 Российская Федерация, МПК6 А01G25/00. Дождевальная установка / Л.М. Хажметов, Х.У. Бугов, Л.А. Шомахов, С.П. Ильин, А.Х. Сохроков, М.А. Яхтанигов, В.Х. Мишхожев; заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарская государ. сельскохозяйственная академия. – № 98109847/13; заявл. 18.05.98; опубл. 20.11.99, Бюл. № 32 – 4 с.: ил.

14. Пат. 2202175 Российская Федерация, МПК7 А01G25/09. Дождевальный аппарат для орошения склоновых земель / Л.М. Хажметов, Х.У. Бугов, Л.А. Шомахов, Х.М. Аджиев; заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарская государ. сельскохозяйственная академия. – № 2000117127/13; заявл. 27.06.00; опубл. 20.04.03, Бюл. № 11 – 5 с.

15. Пат. 2263549 Российская Федерация, МПК7 В05В17/94. Пневмоакустический распылитель жидкости / Л.М. Хажметов, Р.П. Яцков, А.А. Цымбал, Ж.А. Яцкова, Л.А. Шомахов, Ю.А. Шекихачев, А.С. Сасиков, Х.Л. Губжоков; заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарская государ. сельскохозяйственная академия. – № 2003135811/12; заявл. 09.12.03; опубл. 10.11.05, Бюл. № 31 – 3 с.: ил.

16. Пат. 58848 Российская Федерация, МПК7 А01G25/00. Комбинированная установка для ухода за кронами плодовых деревьев / Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, В.Н. Бербеков, А.С. Сасиков, Д.Х. Унежев; заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарская государ. сельскохозяйственная академия. – №2006123712/22; заявл. 03.07.06; опубл.10.12.06, Бюл. № 34 – 2 с.: ил.

17. Пат. 58856 Российская Федерация, МПК7 А01М7/00. Штанговый садовый опрыскиватель / Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, В.Н. Бербеков, Х.Л. Губжоков, Д.Х. Унежев, Р.Р. Бекалдиев; заявитель и патентообладатель Кабардино-Балкарская государ. сельскохозяйственная академия. – № 2006123814/22; заявл. 03.07.06; опубл. 10.12.06, Бюл. № 34 – 2 с.: ил.

18. Пат. 77133 Российская Федерация, МПК7 А01М7/00.Туннельный ультрамалообъемный опрыскиватель / Б.Х. Жеруков, Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, А.А. Цымбал и др.; заявитель и патентообладатель Кабардино – Балкарская государ. сельскохозяйственная академия. – № 2008116745/17; заявл. 28.04.08; опубл. 20.09.08, Бюл. № 29 – 2с.: ил.

Статьи в сборниках научных трудов, материалах научных

конференциях и прочие публикации

19. Хажметов, Л.М. Результаты теоретических и экспериментальных исследований радиуса действия импульсного дождевального аппарата при орошении садов на террасированных склонах / Б.А. Васильев, Л.М. Хажметов // сб. научн. трудов МГМИ «Машины для гидромелиоративных работ». – М.: МГМИ, 1986. – С. 33-38.

20. Хажметов, Л.М. Распределение крупности капель дождя вдоль струи импульсного дождевателя / Л.М. Хажметов // Справка о депонировании рукописи №7499 – М., 1987. – 11 с.: Деп. в ВНИИТЭИ агропромышленного комплекса №447 ВС - 86. – М., 1987. – 11 с.: ил.

21. Хажметов, Л.М. Исследование технологических параметров импульсного дождевателя / Л.М. Хажметов // Справка о депонировании рукописи №7501 – М., 1987. – 11 с.: ил. – Деп. в ВНИИТЭИ агропромышленного комплекса № 448 ВС – 86. – М., 1987. – 11 с.: ил.

22. Хажметов, Л.М. Установление рациональных схем размещения импульсных дождевателей в садах на террасированных склонах / Л.М. Хажметов // Справка о депонировании рукописи №7500 – М., 1987. – 10 с.: ил. – Деп. в ВНИИТЭИ агропромышленного комплекса № 449 ВС – 86. – М., 1987, – 10 с.: ил.

23. Хажметов, Л.М. Разработка технологии синхронного импульсного дождевания садов на террасированных склонах Кабардино-Балкарской АССР / Л.М. Хажметов // автореф. дисс…канд. техн. наук. – М, 1988. – 25 с.

24. Хажметов, Л.М. Проблемы механизации орошения горных склонов / Р.Н. Волик, Л.М. Хажметов // Мат. научно-практ. конф. «Природно-ресурсный и экономический потенциал горных и передгорных регионов России и принципы создания устойчивых агроландшафтов» (23 - 28 сентября 1996 г.). – Владикавказ: СКНИИГ и ПСХ, 1996. – С. 17-20.

25. Хажметов, Л.М. Аналитическое определение угла наклона стволов дождевального аппарата для орошения горных склонов /Л.М. Хажметов // Мат. научно-практ. конфер. КБГСХА (технические наук). – Нальчик: КБГСХА, 1996. – С. 54-58.

26. Хажметов, Л.М. Орошение дождеванием в зоне неустойчивого увлажнения //А.Х. Сохроков, Л.М. Хажметов, Е.А. Торшина // Метод пособие. – Нальчик: КБГСХА, 1999. – 65 с.

27. Хажметов, Л.М. Аэрозольная установка для полива и опрыскивания садов /Х..У. Бугов, Л.М. Хажметов // Сб. доклад. Республ. научно-практ. конфер. – Нальчик, 1999. – С. 20 -23.

28. Хажметов, Л.М. Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии орошения плодовых культур в интенсивном горном и предгорном садоводстве / Л.М. Хажметов, Х.У. Бугов, Л.А. Шомахов, М.А. Яхтанигов // Мат. междунар. научн. конфер. «Экологически безопасные технологии в ХХI веке»: сб. научн. тр. / Горский аграрный университет. – Владикавказ: ГАУ, 2000. – С. 44-46.

29. Хажметов, Л.М. Технические средства аэрозольного орошения в интенсивном горном и предгорном садоводстве / Л.М. Хажметов, Х.У. Бугов, М.А. Яхтанигов // Мат. междунар. научн. конфер. «Экологически безопасные технологии в ХХI веке»: сб. научн. тр. / Горский аграрный университет. – Владикавказ: ГАУ, 2000. – С. 47-48.

30. Хажметов, Л.М. Усовершенствование технологии и технических средств дождевания садов на террасированных склонах / Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов, Х.М. Аджиев // Мат. заочной научно-прак. конфер. (в рамках СНГ) «Перспективные технологии и машины для почвозащитного адаптивно ландшафтного горного и предгорного садоводства». – Нальчик: СКНИИГПС, 2000. – С. 194-207.

31. Хажметов, Л.М. Теоретические основы дождевания садов на горных склонах / Л.М. Хажметов, Х.М. Аджиев // Мат. Всеросс. юбилейной научн. конф., посвящ. 20-летию КБГСХА. – Нальчик: КБГСХА, 2001.- С. 93-95.

32. Хажметов, Л.М. Оптимизация параметров аэрозольных дождевальных систем / Л.М. Хажметов, М.А, Яхтанигов // Мат. Всеросс. юбилейной научн. конфер., посвящен 20-летию КБГСХА. – Нальчик: КБГСХА, 2001. – С. 95-97.

33. Хажметов, Л.М. Статика распределительного устройства мелкодисперсной дождевальной установки для ухода за садом / Х.У. Бугов, Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов, М.А. Яхтанигов // ИЛ КБЦНТИ, № 33-027-02. –Нальчик: КБЦНТИ, 2002. – 5 с.

34. Хажметов, Л.М. Эффективность использования мелкодисперсной дождевальной установки в интенсивном горном и предгорном садоводстве / Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов, М.А. Яхтанигов, И.О. Темиржанов // ИЛ КБЦНТИ, № 33-028-02. – Нальчик: КБЦНТИ, 2002. – 3 с.

35. Хажметов, Л.М. Рекомендации по проведению весенних работ в садах, закладке новых интенсивного и суперинтенсивного типа, защите многолетних насаждений от вредителей и болезней, механизации трудоемких процессов / Л.А. Шомахов, А.М. Хатухов, В.Ф. Аксененко, А.С. Шидакова, Г.В. Быстрая, И.О. Темиржанов, Л.М. Хажметов. – Нальчик: СКНИИГПС, 2002. – 23 с.

36. Хажметов, Л.М. Новые технологии и технические средства орошения плодовых культур в интенсивном горном и предгорном садоводстве Кабардино-Балкарии / Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов, А.С. Сасиков // Мат. междунар. научно-практ. конф. «Научное обеспечение современных технологий производства, хранения и переработки плодов и ягод в России и странах СНГ» (12 - 14 августа 2002 г.), посвящ. 100 – летию со дня рожд. З.А. Метлицкого. – М.: ВСТИСП, 2002. – С. 261-264.

37. Хажметов, Л.М. Анализ и обоснование конструкции дождевального аппарата для орошения плодовых культур на террасированных склонах / Л.А. Шомахов, Ю.А Шекихачев, Л.М. Хажметов, Х.М. Аджиев // Сб. научн. докл. 2-й междунар. научно-практ. конф. «Научно-технический прогресс в садоводстве» (16 - 17 июля 2003 г.). – М.: ВСТИСП, 2003. – С. 252-259.

38. Хажметов, Л.М. Комплексный агрегат для орошения, проведения внекорневых подкормок и защитных мероприятий в интенсивном горном и предгорном садоводстве / Л.А. Шомахов, Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, А.С. Сасиков // Сб. научн. докл. 2-й междунар. научно-практ. конф. «Научно-технический прогресс в садоводстве» (16 - 17 июля 2003 г.). – М.: ВСТИСП, 2003. – С. 219-227.

39. Хажметов, Л.М. Математическая модель технологического процесса мелкодисперсного увлажнения многолетних насаждений / Л.А. Шомахов, Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, М.А. Яхтанигов, А.С. Сасиков // Мат. научно-практ. конф. «Организационно-экономический механизм инновационного процесса и приоритетные проблемы научного обеспечения развития отрасли» (3 - 4 февраля 2003 г.). – Краснодар, СКЗНИИСиВ, 2003. – С. 304-309.

40. Хажметов, Л.М. Математическое моделирование конструкции мелкодисперсного дождевателя по критериям прочности и устойчивости / Х.У. Бугов, Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов, М.А. Яхтанигов // В кн. «Организационно-экономический механизм инновационного процесса и приоритетные проблемы научного обеспечения развития отрасли». – Краснодар, СКЗНИИСиВ, 2003. – С. 310-314.

41. Хажметов, Л.М. Тенденция развития дождевальных аппаратов для орошения плодовых культур на террасированных склонах /Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов // Сб. научн. докладов междунар. научно-практ. конф.// «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии» (1-4 декабря 2003 г.), часть 1. – Коломна: ВНИИ «Радуга», 2003. – С. 37-42.

42. Хажметов, Л.М. Упрощенный метод подсчета площади дождевания аппаратами кругового действия на террасированных склонах. / Л.А Шомахов, Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, Х.М. Аджиев // Сб. научных докладов. Третья международная научно-практическая конференция. «Мобилизация адаптационного потенциала садовых растений в динамичных условиях внешней среды» (24 - 26 августа 2004 г.). – М: ВСТИСП, 2004. – С. 198-204.

43. Хажметов, Л.М. Методика и результаты исследования качественных характеристик дождя машин для ухода за кронами плодовых деревьев Л.М. Хажметов, А.С. Сасиков, Р.Р. Бекалдиев // Избран. труды Республикан. научн. семинара «Механика», вып. 2. – Нальчик: КБГСХА, 2004. – С. 95-102.

44. Хажметов, Л.М. Механико-технологическое обоснование параметров мелкодисперсной дождевальной установки для ухода за кронами плодовых деревьев / Л.М. Хажметов, Х.У. Бугов // Избран. труды Республикан. научн. семинара «Механика», вып. 2. – Нальчик: КБГСХА, 2004. – С. 102-106.

45. Хажметов, Л.М. Многоцелевое использование мелкодисперсной дождевальной установки для ухода за кронами плодовых деревьев / Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов, А.С. Сасиков // Сб. научн. докл. междунар. научно-практ. конф. «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии» (1 - 4 декабря 2003 г.) часть 2. – Коломна: ВНИИ « Радуга», 2004. – С. 124-127.

46. Хажметов, Л.М. Основные направления научных исследований для решения проблем орошения плодовых культур в горном и предгорном садоводстве / Л.А. Шомахов, Л.М. Хажметов // Сб. научн. докл. междунар. научно-практ. конф. «Ресурсосберегающие и энергоэффективные технологии и техника в орошаемом земледелии» (1 - 4 декабря 2003 г.), часть 2. – Коломна: ВНИИ « Радуга», 2004. – С. 14-18.

47. Хажметов, Л.М. Оптимизация технологических параметров малообъемного опрыскивателя для защиты плодовых культур в интенсивном горном и предгорном садоводстве / Л.А. Шомахов, Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, А.С. Сасиков // Мат. междунар. научно-практ. конф. «Новации и эффективность производственных процессов в плодоводстве», том 1. – Краснодар, СКЗНИИСиВ, 2005. – С. 157-163.

48. Хажметов, Л.М. Теоретические исследования процесса дробления капель жидкости пневмоакустическим распылителем / Л.М. Хажметов, Х.Л. Губжоков // Мат. Всеросс. научно-практ. конф., посвященной 25-летию КБГСХА: секция «Механизация и энергообеспечение предприятий». – Наль-чик: КБГСХА, 2006. – С. 132-136.

49. Хажметов, Л.М. Технологические и технические решения проблем защиты плодовых насаждений в горных садоландшафтах от неблагоприятных метеорологических факторов и болезней /Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, Х.Л. Губжоков // Мат. междунар. научно-практ. конф. «Роль природообустройства в обеспечении устойчивого функционирования и развития геосистем». – М.: МГУП, 2006. – С. 220-225.

50. Хажметов, Л.М. Внекорневые подкормки плодовых культур на галечниковых землях /Л.М. Хажметов, М.А. Варквасова, Х.З. Бишенов, А.Х. Машуков, А.С. Сасиков // Матер. Российской научн. конф. «Проблема повышения качества и стабилизации продуктивности в естественных и антропогенных экосистемах». – Нальчик: КБГСХА, 2006. – С. 155-158.

51. Хажметов, Л.М. Результаты производственных испытаний ультрамалообъемного опрыскивателя с пневмоакустическими распылителями / Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекихачев, Х.Л. Губжоков // Матер. IV Российской научно-практ. конф. «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (24 - 26 апреля 2007 г.). – Ставрополь: «Агрус», 2007. – С. 323-325.

52. Хажметов, Л.М. Оптимизация качественных показателей работы пневмоакустического распылителя жидкости /Л.М. Хажметов, Ю.А. Шекиха-чев, Х.Л. Губжоков // Матер. IV Российской научно-практ. конф. «Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе» (24 - 26 апреля 2007 г). – Ставрополь: «Агрус», 2007. – С. 325 -326.

53. Хажметов, Л.М. Перспективы развития распылителей для ультрамалообъемного опрыскивания плодовых насаждений интенсивного типа / Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, Х.Л. Губжоков, А.С. Сасиков, Д.Х. Унежев // Межвуз. сборник научн. труд. «Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества». – Нальчик: «М. и В.Котляровых», 2008. – С. 127- 138.

54. Хажметов, Л.М. Совершенствование средств механизации по защите плодовых насаждений от неблагоприятных метеорологических факторов и болезней в интенсивном горном садоводстве / Ю.А. Шекихачев, Л.М. Хажметов, А.С. Сасиков, М.А. Яхтанигов // Межвуз. сборник научн. труд. «Охрана природных ландшафтов - главная задача человечества». – Нальчик: « М. и В. Котляровых», 2008. – С. 119 -127.



 



<
 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.