УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА СЕМЯН
DEVICE FOR COLLECTION OF SEEDS

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к конструкциям устройств для сбора семян кормовых трав, отличающихся высокой степенью неравномерности созревания семян.
Известно приспособление к жатке для уборки семенников, содержащее смонтированные на раме направляющие, режущий аппарат с отклоняющим щитом и мотовило. Причем ниже и сзади режущего аппарата установлен пригибающий брус, обеспечивающий срез верхней части длинных стеблей. (А.с. СССР №328865, кл. A01d 45/00, 1972).
Недостатками известного приспособления к жатке для уборки семенников являются существенная материалоемкость, а также значительные потери урожая на уборке кормовых трав (бобовых и злаковых), агробиологической особенностью, которых является высокая степень неравномерности созревания семян.
Указанные недостатки обусловлены следующими обстоятельствами. Уборка урожая семян трав осуществляется за один проход уборочной машины, при этом растения срезаются. Перезревшие семена осыпаются на почву в момент среза в зоне режущего аппарата, а часть семян не успевает созреть к моменту среза растений. Это приводит к снижению сбора урожая семян трав.
Наличие мотовила, отклоняющего щита и пригибающего бруса в конструкции известного приспособления увеличивает его материалоемкость.
Известно устройство для очеса растений на корню, содержащее делители, лопастные битеры, заключенные в кожух, а также систему сбора продуктов очеса. (А.с. СССР №871761, кл. А01D 45/00, 1981; а.с. СССР №888846, кл. A01D 45/00, 1981; а.с. СССР №1130226, кл. A01D 41/08, 1984).
Недостатком известного устройства для очеса растений на корню являются значительные потери урожая семян кормовых трав, характерной особенностью которых является высокая неравномерность созревания семян.
Обусловлен указанный недостаток тем, что уборка урожая семян трав осуществляется за один проход агрегата путем интенсивного очеса семенного вороха. Перезревшие семена осыпаются на почву в момент воздействия на травостой делителей и в зоне вхождения травостоя в зазоры между лопастными делителями. Кроме этого часть семян не успевает созреть к моменту уборки урожая растений. То и другое приводит к снижению сбора урожая семян трав, особенностью которых является неравномерность созревания семян.
Использование известного устройства для очеса растений на корню ограниченно тем, что применимо только на широкорядных посевах, ширина междурядий которых должна быть больше двух диаметров лопастного битера известного устройства.
Выполнение рабочих органов в виде вращающихся лопастных битеров, имеющих значительную длину и для которых необходим привод для их вращения, усложняет конструкцию известного устройства и увеличивает его материалоемкость.
Известно устройство для уборки генеративных органов растений, содержащее заключенный в корпус конический вращающийся насадок с лопастями, соединенный воздуховодом с всасывающим отверстием вентилятора. Причем в передней части корпуса установлена решетка, состоящая из направляющих неподвижных лопаток, закрепленных под углом к оси насадка. (А.с. СССР №324983, кл. A01d 45/00, 1972).
Недостатками известного устройства для уборки генеративных органов растений являются, неприспособленность к уборке полей в семеноводческом процессе и высокая энергоемкость процесса уборки.
Указанные недостатки обусловлены следующими обстоятельствами.
Известное устройство требует ручной операции - введения генеративного органа растения в конический вращающийся насадок. Это приемлемо для селекционного процесса сельскохозяйственных культур, но не может быть использовано в семеноводческом процессе, где значительно больше площади посевов, а значит и трудоемкость работ.
В известном устройстве использован воздушный поток всасывающий, а не нагнетающий. Известно, что процесс создания разряжения более энергоемкий, если сравнивать его с процессом создания избыточного давления воздуха.
Кроме этого известное устройство предназначено для отделения всего генеративного органа, а не его отдельных элементов. Поэтому оно не может быть использовано для выделения семян из метелок, кистей или султанов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой машине для уборки семян является зерноуборочная машина, содержащая связанные с кольцевой аэродинамической трубой, расположенные на секционных делителях нагнетательные патрубки с выходными соплами, направленными вверх, и пульсаторами. Причем над выходными соплами установлен приемник в виде поперечного монозевного раструба с всасывающими соплами, а пульсатор выполнен в виде клапана, соединенного с силовым элементом стержнем S-образной формы из материала с термомеханической памятью формы (НИТИНОЛА). (А.с. СССР №1316585, кл. A01D 41/08, 1987 - прототип).
Недостатками зерноуборочной машины, принятой за прототип являются значительные потери урожая и сложность конструкции.
Указанные недостатки обусловлены тем, что при применении известной машины на уборке зерновых колосовых культур (пшеницы, ячменя, тритикале) будет значительный недомолот зерна, что увеличит потери урожая. Объясняется это значительной прочностью крепления зерна в колосе. Известно, что для обмолота (выделения зерна из колоса) в бильном молотильном устройстве (например, в комбайне СК-5М «Нива») скорость удара обмолачивающего элемента - бича по скошенной массе на входе в рабочий зазор молотильного устройства равна 19-23 м/с.
При применении известной машины на уборке семян трав также будет происходить их недомолот из-за недостаточной эффективности воздействия квантов торобразного газового потока на метелки, кисти или султаны растений. Происходит это потому, что бобовые травы (люцерна, эспарцет) кроме основного стебля имеют ряд хорошо развитых боковых, а семена размещены у вершин стеблей. Кванты газовых торов, выстреливаемых из выходного сопла стеблеподъемника, будут разрушаться, поднимаясь и проходя через боковые стебли растений, то есть до зоны расположения семян на растениях.
Метелки с семенами на растениях амаранта располагаются не только на их вершинах, но и на вершинах боковых ветвей. Например, у сорта «Бронзовый век» урожая 2010 года, посеянного с междурядьем 60 см, расстояние расположения метелок на растении от верхней метелки до нижней равно 1,5…1,8 м. При прохождении восходящих газовых торов через листостебельную массу растения амаранта торы будут разрушены, то есть нарушается структурированность газового потока до зоны метелок с семенами, расположенных на вершине растения. «Дальнобойность» квантов снижается.
В период созревания семян злаковых трав верхние части растений, где расположены семена, склоняются, то есть находятся на разной высоте над поверхностью почвы. Это требует увеличения расстояния между дискретными стеблеподъемниками и монозевным приемником. Поскольку газовые потоки, поступающие из дискретных стеблеподъемников, подают обмолоченные семена в монозевный раструб, то это вызовет увеличение энергоемкости процесса или приведет к увеличению потерь семян «россыпью».
Известная зерноуборочная машина не работоспособна в ветреную погоду. Потоки ветра не позволят обеспечить подачу торов газового потока, выстреливаемых пульсатором вдоль стеблей в зону метелок (колосьев). Они разрушат горообразную форму квантов газового потока при движении вдоль стеблей, то есть до зоны расположения метелок с семенами.
Необходимость в калибровке газовых торов и омагничивание газового потока горообразной формы с использованием сверхмощных магнитов на основе редкоземельных элементов усложняет конструкцию известной машины.
Использование в конструкции пульсатора материала с термомеханической памятью формы усложняет и удорожает конструкцию известной машины.
Необходимость для пульсатора во взрыво- и искробезопасном герметичном кожухе также усложняет конструкцию известной машины.
Использование в конструкции сушилки усложняет конструкцию известной машины, а использование в сушилке термостойких полимеров с высокими механическими характеристиками удорожает ее конструкцию.
Техническим решением является оптимизация воздействия на растения в процессе сбора семян.
Задача достигается тем, что в устройстве для сбора семян, содержащем нагнетательные патрубки с пульсаторами и выходными соплами, и приемник в виде раструба, согласно изобретению раструб приемника выполнен в виде секций, состоящих из остроконечного днища с бортиками и делителя травостоя, боковые поверхности которого выполнены в виде участков ленты Мебиуса, расположенных вдоль продольных осей симметрии секций и зеркально относительно друг друга, при этом делитель травостоя расположен над днищем с возможностью образования щели между ними, причем выходные сопла направлены на участки ленты Мебиуса, выполнены щелевидными и расположены горизонтально вдоль участков ленты Мебиуса.
В предпочтительном варианте выполнения пульсатор выполнен в виде витка спирали, установленного с возможностью вращения.
Новизна заявленного технического решения заключается в том, что за счет выполнения раструба приемника в виде секций, состоящих из остроконечного днища с бортиками и делителя травостоя, обеспечивается разделение травостоя для создания условий, обеспечивающих обмолачивающее воздействие на него.
Выполнение боковых поверхностей делителя травостоя в виде участков ленты Мебиуса и расположение их вдоль продольных осей симметрии секций и зеркально относительно друг друга обеспечивает ударное воздействие растений из разделенного травостоя о поверхность и ориентацию движения семян, отделившихся от стеблей в результате ударного воздействия их о поверхность. При этом два ряда разделенного травостоя взаимодействует с одним делителем травостоя.
Расположение делителя травостоя над днищем с возможностью образования щели между ними предотвращает потерю той части семян, которая может под действием воздушного потока перемещаться вниз по боковым поверхностям делителей. Это обеспечивает максимальную полноту сбора семян.
Направление выходных сопел на участки ленты Мебиуса обеспечивает обмолот семян за счет удара растений о поверхность, т.е. щадящий режим обмолота, а также транспортировку обмолоченных семян, т.е. их сбор.
Выполнение выходных сопел щелевидными и расположение их горизонтально своей большей осью симметрии обеспечивают необходимую длительность воздействия пневмопотока на травостой.
Выполнение пульсатора в виде витка спирали, установленного с возможностью вращения, обеспечивает прерывистую, «пульсирующую» подачу пневмопотока из сопел на травостой, увеличивая тем самым количество ударных воздействий растений о поверхность, а значит интенсифицируя процесс обмолота. Причем увеличение интенсивности процесса обмолота происходит не за счет увеличения скорости удара растения о поверхность, а за счет увеличения количества соударений растений с боковыми поверхностями делителя травостоя. Это позволяет снизить скорость удара, но при этом интенсифицировать процесс обмолота за счет увеличения количества ударов. Это также снизит микротравмирование семян в процессе уборки урожая.
Анализ свойств совокупности признаков заявленного устройства и свойств совокупности признаков обнаруженного прототипа и аналогов показал, что совокупность признаков заявленного устройства проявляет новое свойство прототипа - имитирует осыпание созревших семян трав в естественных природных условиях, что обеспечивает повышение полноты сбора урожая в естественных природных условиях семян трав. По нашим наблюдениям в естественных природных условиях в травостое под действием порывов ветра растения покачиваются и соударяются. В результате этих соударений семена по мере созревания отделяются и осыпаются на почву.
На фиг.1 схематично изображено заявленное устройство для сбора семян, вид сбоку; на фиг.2 - то же по виду А на фиг.1; на фиг.3 изображен на виде сверху приемник в виде раструба, выполненного в виде секций, между которыми расположены нагнетательные патрубки; на фиг 4 изображен делитель травостоя; фиг.5 - то же совместно с днищем по виду Б на фиг.3.
Устройство для сбора семян содержит раму 1, навешиваемую на транспортное энергетическое средство 2, например трактор или самоходную косилку, с которой предварительно демонтирована жатки. На раме 1 закреплены нагнетательные патрубки 3 и приемник в виде раструба 4, который состоит из секций 5 (фиг.3). Секции 5 образованы остроконечными днищами 6 с бортиками 7 (фиг.5), над которыми расположены делителями травостоя 8. Делители травостоя 8 имеют боковые поверхности 9 и 10, выполненные в виде участков ленты Мебиуса, расположенных вдоль продольных осей симметрии делителей травостоя 8 секций 5 и зеркально относительно друг друга.
Между делителями травостоя 8 расположены нагнетательные патрубки 3, соединенные пневмопроводом 11 через ресивер 12 с источником избыточного давления воздуха - компрессором 13. Нагнетательные патрубки 3 имеют выходные сопла 14, выполненные щелевидными и расположенными горизонтально своей большей осью симметрии. Выходные сопла 14 нагнетательных патрубков 3 расположены против боковых поверхностей 9 и 10, выполненных в виде участков ленты Мебиуса, и направлены на них.
Нагнетательные патрубки 3 снабжены пульсаторами 15, выполненными в виде лопастей 16, имеющих форму спирали, и установленных с возможностью вращения на консольно закрепленных осях 17.
Емкость для сбора семян 18, имеющая экран 19, закреплена на транспортном энергетическом средстве 2 и соединена пневматически с помощью пневмопроводов 20 и вентилятора 21 с раструбом 4.
Устройство для сбора семян работает следующим образом. При движении по убираемому полю устройства для сбора семян, включающего транспортное энергетическое средство 2, на котором закреплена рама 1 с нагнетательными патрубками 3 и приемником в виде раструба 4, секции 5 раструба 4 разделяют травостой на ряды. От компрессора 13 через ресивер 12 и далее через выходные сопла 14 нагнетательных патрубков 3, выполненных щелевидными, поступают плоские воздушные потоки на ряды травостоя, сгибая их и прижимая к боковым поверхностям 9 и 10, выполненным в виде участков ленты Мебиуса, в течение времени, определяемом длиной щелевидных выходных сопел 14. При соприкосновении растений под воздействием воздушных потоков с боковыми поверхностями 9 и 10 происходит их удар о поверхность. В результате отделяются созревшие семена и перемещаются в пневмопотоке, который прижимается, обтекает боковые поверхности 9 и 10, выполненные в виде участков ленты Мебиуса, поступая на остроконечные днища 6 и в пневмопроводы 20. Бортики 7 предотвращают просыпание семян, отделившихся с растений, на почву в процессе воздействия на растения пневмопотоков, поступающих из нагнетательных патрубков 3. Обмолоченные созревшие семена по пневмопроводам 20 вентилятором 21 подаются в емкость для сбора семян 18, где осаждаются экраном 19.
Пульсаторы 15 нагнетательных патрубков 3, выполненные в виде лопастей 16, имеющих форму спирали, создают вращение пневмопотока в нагнетательных патрубках 3, что обеспечивает изменение аэродинамической характеристики пневмопотоков, создаваемых выходными соплами 14. Это в свою очередь увеличивает количество соударений растений с боковыми поверхностями 9 и 10, выполненными в виде участков ленты Мебиуса.
После прохода устройства для сбора семян по полю и сбора им урожая созревших семян технологический процесс уборки урожая семян повторяется аналогично описанному выше через несколько дней, то есть ко времени созревания семян, оставшихся на растениях после первого прохода устройства.
Использование предлагаемого устройства для сбора семян в сравнении с известными устройствами для сбора семян позволит увеличить сбор урожая семян кормовых трав: бобовых и злаковых, амаранта, отличающихся высокой степенью неравномерности созревания семян, упростить конструкцию устройства для сбора семян кормовых трав.