Haşhaş bitkisi için biçme düzeni parametrelerinin belirlenmesi ve elektronik kontrollü prototipinin geliştirilmesi
Determination of mowing pattern parameters and development of electronic controlled prototype for poppy plant
Yazar: ORHAN GÜNGÖR
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM AKINCI
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Tarım Makinelerı ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Haşhaş bitkisi yetiştiriciliği ülkemizde her geçen yıl artmaktadır. Bunun en önemli nedeni haşhaş tohumu ve haşhaş kapsülünün ekonomik değerinin artmasıdır. Ayrıca ülkemiz dünyada haşhaş üretiminin de ilk sıralardadır. Önceden küçük alanlarda yapılan haşhaş bitkisi yetiştiriciliği, artık büyük alanlarda yapılmaya başlanmıştır. Bundan dolayı da haşhaş bitkisi için tarımsal mekanizasyon ihtiyacı artmıştır. 
Haşhaş bitkisi farklı boylarda ve farklı dallanma yapısına sahiptir. Bu sebepten dolayı bitkinin makine ile hasat işlemi zordur. Bu çalışmada haşhaş bitkisi için biçme düzeni parametreleri araştırılmış ve elektronik kontrollü bir prototip tasarlanmıştır. Tasarlanan prototip, kademeli olarak sapın kesilmesi prensibi ile çalışmaktadır. Prototipte haşhaş bitkisi topraktan ayrıldıktan sonra prototipin sonuna kadar taşınabilmesi için taşıyıcı fırça, farklı boydaki haşhaş bitkilerinin aynı boya kalibre edilebilmesi için çekici fırça ve haşhaş kapsüllerinin depoya taşınabilmesi için taşıyıcı bant sistemleri tasarlanmıştır. Hasat işlemleri için üç farklı noktada dairesel kesme işlemi yapılmıştır. Dairesel kesme bıçakları haşhaş bitkisini topraktan ayırma, uzun bitkileri kısaltma ve kapsülü sapından ayırma işlemi yapmaktadır. Prototipteki mekanizmaların hareketi için AC ve DC motorlar kullanılmıştır ve kontrolleri için hız kontrol devreleri tasarlanmıştır. Prototipte hasat başarısını arttırmak için önünde yönlendirici kollar ve arka kısmında ayırıcı saç plakalar yapılmıştır. Prototipin ilerlemesini insan gücü ile yapmaktadır.
Çalışma kapsamında, hasat zamanı gelmiş haşhaş bitkisinin fiziko-mekanik özellikleri araştırılmıştır. Bunlar haşhaş kapsülü iz düşüm alanı, kapsül hacmi, haşhaş bitkisinin sapı ve kapsülünün nem içerikleri, haşhaş kapsülü yığılma açısı, haşhaş tohumu bin dane ağırlığı, haşhaş kapsülü kritik hızı değerleridir. Ayrıca haşhaş sapı ve haşhaş kapsülünün kesme ve basma testleri yapılmıştır. Yapılan testler sonucuna göre dik kesme ile dairesel kesme arasında matematiksel bağıntı kurulmuştur. Prototip biçme düzeni deneme deseni için tarla koşullarında haşhaş bitkisinin yetişme şartları araştırılmıştır. Birim alandaki bitki sayıları, dallanma sayıları ve bitki boyları ölçülmüştür. 
Haşhaş bitkisinin birim alanda dal sayısı 1.71 adet, bitki boyu ise 115.83 cm olarak belirlenmiştir. Haşhaş bitkisinin sapı ve kapsülün nem içerikleri sırasıyla %11.69 ve %8.05 olarak belirlenmiştir. Haşhaş bitki sapının en kalın noktası için dik kesme kuvveti 129.00 N, dairesel kesme kuvveti 6.48 N değerleri bulunmuştur. Dairesel kesme hızı 7700 d/d olarak belirlenmiştir. Laboratuvar denemelerinde ilerleme hızı 0.25 km/h dikkate alınmıştır. Tarla denemelerinde ilerleme hızı göz ardı edilmiştir. Tüm denemelerde haşhaş kapsülü boğum noktasından itibaren sap uzunluğu 0-25 mm de en çok olduğu tespit edilmiştir, bu istenen bir durumdur. 
Sonuç olarak bu çalışmada haşhaş bitkisi için biçme parametreleri araştırılmış ve elektronik kontrollü bir biçme düzeni prototipi tasarlanmıştır. Tasarlanan bu prototip ile laboratuvar ve tarla denemeleri başarıyla yürütülmüştür.

Abstract:
Poppy cultivation is increasing every year in our country. The most important reason for this is the increase in the economic value of poppy seed and poppy capsule. In addition, our country ranks first in poppy production in the world. Poppy plant cultivation, which was previously carried out in small areas, has now started to be carried out in large areas. Therefore, the need for agricultural mechanization for poppy plant has increased.
Poppy plant has different lengths and different branching structure. For this reason, it is difficult to harvest the plant by machine. In this study, the parameters of the harvesting system for poppy plant were investigated and an electronically controlled prototype was designed. The designed prototype works on the principle of cutting the stem gradually. In the prototype, a carrier brush is designed to carry the poppy plant to the end of the prototype after it is separated from the soil, a pulling brush is designed to calibrate poppy plants of different sizes to the same size and a conveyor belt system is designed to transport the poppy capsules to the warehouse. Circular cutting was performed at three different points for harvesting operations. Circular cutting knives are used to separate the poppy plant from the soil, shorten the long plants and separate the capsule from the stem. AC and DC motors were used for the movement of the mechanisms in the prototype and speed control circuits were designed for their control. In order to increase the harvesting success in the prototype, guiding arms were made in front and separator sheet plates were made at the back. The progress of the prototype is made by human power. The study also examined the physico-mechanical properties of harvested poppy plants, including the poppy capsule projection area, capsule volume, moisture content of the stalk and capsule, poppy capsule accumulation angle, poppy seed thousand grain weight, and poppy capsule critical velocity values. Shear and compression tests were conducted on poppy stalks and capsules, establishing a mathematical relationship between vertical shear and circular shear based on the test results.
Within the scope of the study, physico-mechanical properties of harvested poppy plants were investigated. These are the values of poppy capsule projection area, capsule volume, moisture contents of poppy plant stem and capsule, poppy capsule accumulation angle, poppy seed thousand grain weight, critical velocity of poppy capsule. In addition, shear and compression tests of poppy stalk and poppy capsule were carried out. According to the results of the tests, a mathematical relation was established between vertical cutting and circular cutting. The growing conditions of poppy plant under field conditions were investigated for the prototype mowing pattern experimental design. The number of plants per unit area, number of branches and plant height were measured. In conclusion, this study investigated the mowing parameters for poppy cultivation and designed an electronically controlled mower prototype. Successful laboratory and field trials were conducted using this prototype.
The average number of branches per unit area of the poppy plant was determined to be 1.71, and the plant height was measured as 115.83 cm. The moisture content of the poppy plant stem and capsule were determined to be 11.69% and 8.05%, respectively.  The cutting force for the thickest point of the poppy plant stem was found to be 129.00 N for vertical cutting and 6.48 N for circular cutting. The circular cutting speed was determined as 7700 rpm. The advancement speed of 0.25 km/h was considered in laboratory tests, while the advancement speed was disregarded in field trials. It was observed in all experiments that the maximum stem length from the node of the poppy capsule was in the range of 0-25 mm, which is a desired condition.
In conclusion, in this study, mowing parameters for poppy crops were investigated and an electronically controlled mowing system prototype was designed. Laboratory and field trials were successfully carried out with this prototype.