АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ АГРЕГАТ ПОАДРЕСНОГО ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ В ПОЧВУ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для внесения удобрения в почву в соответствии с дефицитом химических компонентов в ней и плановым урожаем под заданную культуру и восстановление плодородия почвы.
Известны агрегаты для внесения удобрения в почву (А.Н.Устинов. Машины для посева и посадки сельскохозяйственных культур. 1989. С.7…76), которые содержат одну емкость для удобрения одного вида и емкость для зерна или клубней, регулировочные устройства для установки нормы внесения удобрений.
Недостатками данного устройства являются: наличие в нем одной емкости для одного вида удобрений, в то время как поле требует несколько видов удобрений по химическому и биологическому составу; норма высева удобрений и семян устанавливается в стационарном состоянии, например, длиной выдвинутой рабочей части катушки, (А.Н.Устинов. Машины для посева и посадки сельскохозяйственных культур. 1989. рис.8) усреднено для всего поля по одному виду удобрений. В действительности даже ровное по рельефу поле имеет на разных фрагментах участка неоднородный химический состав почвы. Применение смеси из нескольких удобрений приводит к необратимым соединениям и затратам времени и ресурсов на их создание. Кроме того такая технология внесения удобрений приводит к избыточному накоплению одного из химических составляющих на одном фрагменте участка поля с последующим вымыванием излишков атмосферными осадками, которые будут загрязнять водоемы и грунтовые воды и недостаточному накоплению на других, что влечет к недобору на них урожая, истощению почвы и нерациональному расходу ресурсов.
Известны также агрегаты для внесения удобрений в почву (М.В.Сабликов. Сельскохозяйственные машины. М,: Колос. 1969. С.41…43), которые имею несколько емкостей опять же для одного вида удобрений со своими высевающими аппаратами и тукопроводами по которым удобрения попадают в борозды, образуемые подкормочными ножами. Каждая секция и емкость поддерживаются опорным катком копирующим рельеф местности. Количество вносимых удобрений на единицу площади регулируется в стационарных условиях усреднено для всего поля изменением ширины щели туковысевающего аппарата.
Недостатками данного агрегата является постоянная норма внесения удобрений одного вида по всему полю, что приводит к его передозировке для одних участков и недостаточному внесению на других с соответствующими последствиями. Для внесения других видов удобрения потребуется дополнительное число проходов агрегата по одним и тем же участкам, приводящим к переуплотнению почвы, нарушению ее структуры и избыточному внесению одного вида удобрений на одном из участков и недостаточному на других. Все это ведет к перерасходу живого и овеществленного труда и времени на выполнение сельскохозяйственных работ, и неконкурентоспособности конечного продукта.
Прототипом предлагаемой полезной модели являются (Машиностроение. Энциклопедия. Ред. Совет К.В.Фролов (пред) и др. М.: Машиностроение. Сельскохозяйственные машины и оборудовании. Т.IV-16 / И.П.Ксеневич, Г.П.Варламов, Н.Н.Колчин и др.; Под ред. И.П.Ксеневича. 1998. - С.441…504. ил.) «Технические средства информационного обеспечения функционирования сельскохозяйственных агрегатов топоориентированных технологий» включающих:
- навигационный приемник, навигационно-технологический контролер, приемник корректирующий информацию, радиопередатчик корректирующий информацию, приемник корректирующий информацию, «чип-карта» с записью программы топоориентированных норм внесения, персональный компьютер, бортовой компьютер, автоматический регулятор норм внесения.
- устройства автоматического местоопределения и скорости движения агрегата, геофизические программные продукты типа (GIS - пакетов) и сигналы основных радионавигационных систем - ГЛОНАСС и NAVSTAR от спутников земли (НИСЗ) и приемник навигационных сигналов с обработкой местонахождения агрегата по двум точкам. Одна из точек - антенна находится на борту навигационного приемника машины, вторая - неподвижная контрольная точка, координаты которой известны с геодезической сантиметровой точностью в которой размещается навигационный приемник, аналогичный приемнику в машине и аппаратура на базе компьютера.
Путем сравнения определяемых координат контрольной точки с априорными их значениями вычисляется систематическая погрешность, которая может быть отнесена к измерениям местоположения, приводимым на борту сельскохозяйственной машины.
Комплект устройств, размещенных в контрольной точке, образует дифференциальную станцию (ДС). Она обеспечивает корректирующую информацию для перемещающего сельскохозяйственного объекта.
На основании электронных карт агрохимического состояния почв, агрономических программ прогнозирования развития возделываемых культур и других данных составляется технологическая топоориентированная программа норм внесения удобрений и с помощью «чип-карт» вводятся в память бортового компьютера, который формирует задания системам автоматического внесения норм удобрений (АВ). В бортовой аппаратуре местонахождения (АВ) предусмотрена аппаратура корректирующей информации (КИ), которая передается дифференциальной станции и используется навигационно-технологическим контролером для определения местонахождения и скорости перемещения агрегата в поле с дифференцирующей станции (ДС), которые совместно задают дозу внесения удобрения на конкретном фрагменте участка поля.
Недостатками данных разработок «Технические средства информационного обеспечения функционирования сельскохозяйственных агрегатов топоориентированных технологий», судя по рис.2. 8.17, является использование агрегата внесения (АВ) - жидких комплексных удобрений (ЖКУ). [Пружинно-транспортирующие рабочие органы и их использование в сельскохозяйственных процессах. Рекомендации. М. 1996. рис.1.14, 1.19, 1.23]. Этот агрегат, как и все известные нам агрегаты, вносит только один вид удобрения, пусть даже и хорошо приготовленную смесь NPK из 3…5 компонентов, но выполняет это он по средней норме для каждого участка поля, из-за наличия в нем одной емкости и одного дозатора.
Заправка агрегата вторым, третьим и т.д. видом удобрения или смесью потребует разработки специальных форм емкости и принципиально нового типа дозатора, что приведет к частичной компенсации покрытия деффицита химического состава почвы опять же по усредненному участку поля, но обязательно приведет к нарушению ее структуры, переизмельчению верхних слоев почвы, переуплотнению нижних, перерасходу удобрений, топлива, живого и овеществленного труда, и загрязнению окружающей среды неиспользованной частью массы удобрений.
Показанный (рис.2. 8.17) схематический вид агрегата (АВ) не может работать с органическими, минеральными, микробными, раскислительными и др. видами удобрений гранулированного, порошкового типа или вермикомпостов из-за отсутствия соответствующих емкостей и специальных дозаторов, к тому же в нем не предусмотрено схемой электронных карт запись программы топоориентированных норм внесения минимума трех…пяти основных видов удобрения, а также управления тремя…пятью и более автоматическими регуляторами норм внесения различных видов удобрения.
Технической задачей полезной модели является: защита верхних слоев почвы от переизмельчения, нижних - от переуплотнения средствами внесения удобрений, а так же исключение загрязнения водных бассейнов удобрениями, внесенными сверх нормативных пределов на отдельных участках, повышение плодородия почвы, снижение удельных расходов удобрений, потерь урожая от полеганий стеблей перекормленных растений, топлива, живого и овеществленного труда.
Поставленная задача достигается в автоматизированном агрегате поадресного внесения удобрений в почву, включающий емкость для удобрения, дозатор управляемый по электронной карте агрохимического состояния почвы, агрономических программ прогнозирования урожая и топоориентированных норм внесения удобрений, бортовой компьютер задания автоматического внесения норм удобрения, корректируемых по геодезическим программам и открытым сигналам радионавигационных систем типа ГЛОНАС и NAVSTAR и спутников земли через приемники навигационных сигналов с обработкой местонахождения агрегата по двум точкам, где согласно полезной модели емкость для удобрений выполнена многосекционной под органические, минеральные, биологические, раскислительные и др. виды удобрений с возможностью изменять объем любой из них путем наклона и смещения смежных стенок, причем каждая емкость имеет свой дозатор, управляемый по собственной электронной карте, учитывающей дефицит одноименного химического компонента обрабатываемого фрагмента почвы и топоориентированных именных норм внесения доз, при этом от каждой емкости через соответствующий дозатор органические, минеральные, биологические, раскислительные и др. удобрения поступают в транспортирующее - смешивающее средство и передаются в транспортирующее - распределительное устройство соответствующее ширине захвата агрегата.
Перечень фигур:
Фиг.1. Принципиальная схема работы автоматизированного агрегата поадресного внесения удобрений в почву.
Фиг.2. Технологическая схема агрегата поадресного внесения удобрений в почву.
1
7
1
i
1
i
1
i
1
i
1
i
В автоматизированной агрегат поадресного внесения удобрений в почву при топоориентрованных технологиях (Фиг.1) входят: 1 - навигационный приемник; 2 - навигационный технический контролер; 3 - приемник контролирующий информацию; 4 - радиопередатчик, контролирующий информацию; 5 - приемник, контролирующий информацию; 6…6 - электронная карта с 3…5 и более показателями химического состава почвы; 7…7 - электронная карта с записью программы топоориентированных поадресных норм внесения по видам удобрения; 8…8 - датчики уровня удобрений в i емкостях; 9 - персональный компьютер; 10 - бортовой компьютер; 11…11 - автоматические регуляторы нормы внесения I вида удобрений: (Фиг.2.) 12…12 - емкости для I видов удобрений; 13…13 - дозаторы I вида удобрений; 14 - транспортирующее - смешивающее устройство; 15 - транспортирующее-распределительное устройство: 16 - подвижные стенки емкостей.
1
i
1
i
1
i
1
i
1
i
Работа автоматизированного агрегата (АВ) поадресного внесения удобрений в почву по топоориентированной технологии. Перед началом работы автоматизированного агрегата по внесению поадресныхных доз удобрений в почву настраивают его на топоориентированную технологию через навигационный приемник 1, использующий открытые геофизические программы и сигналы сетевых спутников радионавигационных систем. Для каждого выделенного поля, в его границах поадресно, например размером 3×3 м, определяется химический анализ почвы по 3…5 и более показателям. По этим данным строится электронная карта поадресного распределения недостающих химических элементов по всей площади поля. Затем строится агрономическая программа прогнозирования производства конкретной сельскохозяйственной культуры и с помощью этих программ строятся технологические топоориентированные электронные карты с записью программ 7…7 внесения конкретных видов и норм удобрений на адресных фрагментах почвы. В емкостях агрегата 12…12 (АВ) устанавливают требуемый объем с помощью подвижных стенок 16 и загружают соответствующие виды удобрений до уровня срабатывания датчиков 8…8 - верхнего уровня заполнения. Эти данные с помощью «чип-карт» вводятся в память бортового компьютера 10 (АВ), который формирует задания системам автоматического регулирования I дозаторами 13…13 внесения норм каждого i вида удобрения на именном участке поля в заданное время. Для этого в состав бортовой аппаратуры автоматического определения местонахождения (АВ) включается приемник контролирующий информации 5, корректирующий информацию (КИ), которая передается дифференциальной станцией (ДС) и используется навигационно-технологическим контролером 2 для определения местонахождения и скорости движения агрегата (АВ) в поле. Бортовой компьютер, сопоставляет результаты местоопределения агрегата с введенной технологической топоориентированной программой, задает автоматическим регулятором 11…11 нормы внесения i вида и массу поадресного внесения удобрения i дозатором для именного участка поля, на котором в данный момент находится агрегат (АВ).
Технико-экономические показатели, которые могут быть получены при осуществлении полезной модели:
- себестоимость продукции растениеводства снизится, а качество возрастет и она приобретет конкурентоспособность;
- поле получит для каждого поадресного участка востребованную массу и вид удобрения, что исключит их вымывание осадками и загрязнение окружающей среды;
- агрегат, для внесения удобрений, будет двигаться по полю только один раз, а не несколько, что сбережет структуру почвы и уменьшит ее ветровую и водную эрозию;
- обеспечится рациональный расход удобрений, ГСМ, ресурсов и живого труда операторов.