Комбинированный агрегат биомелиорации земель с переработкой лесокустарника для утилизации щепы, древесной золы и подсева семян
COMBINED UNIT OF BIOMELIORATION OF LANDS WITH PROCESSING OF WOOD SHRUBS FOR RECYCLING OF WOOD CHIPS, WOOD ASH AND SEEDS SOWING

Предполагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и найдет применение при освоении деградированных земель, при коренном улучшении не используемых лугов и пашни с раскислением либо рассолением почвы, а также при реконструкции мелиоративных систем.
Сущность проблемы состоит в том, что в настоящее время большие площади (130 млн. га.) пашни, лугов и пастбищ подверглись деградации и в целях восстановления функционирования пашни и лугов на богарных либо залежных землях, наряду с предотвращением при транспирации воды по капиллярам выноса солей на поверхность почвы, требуется удаление лесокустарника с сохранением гумуса и поверхностного слоя почвы для устранения прироста деградированных земель достигающего по 1,5 млн. га в год, а также возможности ветровой и водной эрозии; осуществление биологической обработки почвы с внесением прослойки навоза, раствора с азотофиксирующими микроорганизмами; термической обработки щепы, отрезков (поленьев) древесины; механической обработки с разноглубинным рыхления подпочвенных горизонтов грунта регулирующего количество воды для развития корневой массы растений и химической обработки слоя почвы с внесением мелиорантов, что обеспечит повышение продуктивности мелиорируемых земель. Кроме того, повышенная пожароопасность выработанных торфяников требует удаление всей срубленной древесно-кустарниковой растительности за их  пределы либо использовать биологический процесс деструкции -разложения древесной массы с получением органических продуктов распада, повышающих урожайность сельскохозяйственных растений.
Известна конструкция лесной машины, состоящая из двухсекционной рамы. На первой секции расположена энергетическая установка и кабина оператора, на второй - технологическое оборудование, включающее стрелу с системой гидравлических цилиндров и захватно-срезающее устройство, смонтированное на концевой части стрелы (Св. РФ на полезную модель №31910, МПК А01G 23/08, Бюл. №25, 2003). Недостатком этой машины является необходимость после ее работы производить удаление пней, вывоз спиленного леса и срезанных сучьев, а также минерализация гумуса почвы.
Известна конструкция машины для прореживания леса, состоящая из трехсекционной рамы, каждая из секций снабжена двумя парами колес. На первой секции размещено технологическое оборудование, включающее стрелу с системой гидравлических цилиндров, на конце которой смонтирован валочный механизм, и расположенное в передней части этой секции рубительное устройство, соединенное трубопроводом для транспортировки щепы в контейнер, размещенный на третьей секции рамы, а на средней секции рамы установлена кабина оператора и энергетическая установка (патент РФ №2121264, МПК A01G 23/02,, Бюл. №31, 1998 г). Использование этой машины позволяет на месте производить валку древесной растительности, превращение ее в щепу, засыпку щепы в контейнер для последующего вывоза. Недостатком этой машины является необходимость свободного пространства для укладки спиленных деревьев на поверхность земли для последующей переработки в щепу, при этом после спиливания деревьев остаются пни, на которых образуется поросль, которые затрудняют механизированную заготовку зеленых кормов, и требуют внесения органических удобрений и мелиорантов. Кроме того, эта машина может работать только на ровном рельефе.
Известно устройство для ускоренного залужения задернелых почв (RU, пат. изобретения №2423034, МПК А01В 49/06, БПМИ. №19, 10.07.2011), содержащее фронтально навешиваемый с механическим приводом от базового шасси цилиндрический фрезбарабан с Г-образными ножами, кожухом, гладким катком, фронтально-ротационным плугом, на задней навеске снабжен рамой с активным измельчителем-выравнивателем включающим рыхлящие лапы и ротор, к навесной раме закреплена прицепная сеялка с тукопроводами, двумя колесами и с катком. Недостатком изобретения является: возможность работы на пятнах кустарниковой поросли с редким мелким кустарником, заделкой древесной стружки и мелкой щепы в покровный слой почвы и крупной щепы с отрезками стволов длиной 0,15…0,3 м деструкция которых с выделением фенола длится до 7 лет, что снижает урожайность; отсутствие устройства плющения стеблей, кусков дерна, удерживающего прижимного устройства; кроме того, отсутствие устройства для внесения мелиоранта и глубокорыхлителей, образующих щели для аккумуляции продуктов химических реакций, что замедляет рост растений из семян, снижает качество и сроки мелиоративных работ.
Известно устройство комбинированного агрегата ярусной обработки засоленных земель с подсевом семян (RU, пат. изобретения №2618097, МПК А01В 49/06, А01В 13/14, БПМИ. №13, 02.05.2017), содержащее самоходное базовое шасси с трехсекционной рамой с размещенными на первой секции рамы почвообрабатывающей машины, включающей манипулятор с перекидной телескопической стрелой, на конце второй ее секции смонтирован фронтальный отвал, к нему закреплено дискорубительное трехсекционное устройство, на первой секции стрелы размещена дополнительная рама с закрепленными блоками сепарирующей решетки и подвижно закрепленной батареей двусторонних стрельчатых лап с полыми стойками, соединенными через насос трубопроводом с емкостью для жидкого навоза, а на второй секции рамы размещены емкость для навоза с запорным устройством на продуктопроводе, емкость для воды, подвижная дополнительная рама с механизмом заглубления ярусного объемного глубокорыхлителя, выполненного с полыми параболическими стойками и соединенных отвалами, при чем дозаторы и продуктопроводы в стойках, под отвалами связанны с насосом и емкостью для жидких либо пылевидных мелиорантов, закрепленной на третей секции рамы, кроме того на третей секции рамы размещены емкость для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, размещены три секции пневматических сеялок с дозаторами и распределительными головками, соединенные с продуктопроводами закрепленными с тыльной стороны стоек с долотами и с открылками для семенного ложа в щели за дисковым сошником, за стойками сошников располагается прикатывающее устройство, выполненное включающим двухбрусную малу и цепной загортач. Недостатком изобретения является приспособленность работы комбинированного агрегата в условиях редкой кустарниковой поросли с предварительным удалением пней, среднего и крупного кустарника, мелколесья и деловой древесины и невозможность сохранения стерни и покровного слоя почвы для устранения возможности ветровой и водной эрозии, осуществления биологической обработки почвы с внесением органоминеральной удобрительной прослойки, раствора с азотофиксирующими микроорганизмами в щели на стерне либо в дернине.
Известно устройство установки для заготовки и переработки тонкомерных не эксплуатационных насаждений (Патент РФ на полезную модель №101319, МПК А01G 23/02, Бюл. №2, 20.01.2011), состоящей из шасси машины, съемной дополнительной рамы, рубительной машины, контейнера для хранения щепы, конвейера для подачи щепы из контейнера в газогенератор, газогенератора, компрессорной станции, емкости для хранения топливного газа, установленной колонны с опорно-поворотным устройством и манипулятором, состоящим из стрелы, рукояти, захватно-срезающего устройства. Недостатком установки является узкая специализация ее использования, необходимость предварительного удаления деловой древесины, корчевания пней, резания корней лесокустарника и спелого леса, отсутствие циклона и центрифуги для сушки измельченной древесины перед подачей в газогенератор, отсутствие устройства для внесения золы в подпокровный слой почвы и контейнера для получаемого древесного угля с охлаждением и затариванием.
Известно устройство лесной машины (RU, пат. изобретения №2535162, МПК A01G 23/02, A01L 11/00, БПМИ. №34, 10.07.2013), содержащее самоходное базовое шасси с трехсекционной рамой. На первой секции рамы размещены фронтальное рубительное устройство, соединенное трубопроводом для транспортировки щепы с размещенным на третьей секции рамы контейнером, стрела с системой гидравлических цилиндров, на конце которой смонтирован валочный механизм в виде рубительно-пильного диска, снабженный приемником щепы с вентилятором, подключенным дополнительной трубой к трубопроводу для транспортировки щепы в контейнер, а также кабина оператора на направляющих с возможностью продольного и поперечного перемещения в горизонтальной плоскости. На средней секции рамы размещены энергетическая установка и дискорубительное оборудование, соединенное трубопроводом с контейнером. На третьей секции рамы смонтирован дополнительный манипулятор с двухчелюстным ковшовым захватом и накопительный контейнер. Каждая секция рамы снабжена тремя колесными парами - средней опорной и крайними поворотными, оборудованными телескопическими кронштейнами с гидроприводами. При таком выполнении обеспечивается работа машины на местности со сложным рельефом, удаление кустарника и пней при движении поперек склона либо по откосу мелиоративного канала с очисткой его периметра от кустарника или мелколесья. Недостатком лесной машины является вывоз измельченной древесной зелени и щепы пней и стволов не делового леса, без использования их для повышения плодородия осваиваемого участка, необходимость предварительного удаления деловой древесины, резания корней лесокустарника и спелого леса, отсутствие циклона и центрифуги для сушки измельченной древесины перед подачей в накопительный бункер, отсутствие устройства для перегрузки стружки и щепы из контейнера в тракторные прицепы либо в автосамосвалы.
Известно устройство комбинированного орудия для планировки и почвообработки орошаемых земель перед посевом (SU, пат. изобретения №1762772, МПК А01В 49/06, БИ. №36, 23.09.1992), содержащее тягач и длиннобазовый планировщик с трехсекционной шарнирно связанной рамой с размещенными на первой секции рамы спаренными колесами и шнековым рабочим органом, на второй секции бездонного ковша, емкостей для воды, биомелиорантов, раствора химикатов, механизма подачи воздуха, насоса для растворов и воды, на третьей секции расположены рыхлители, спаренные колеса, механизм подъема и опускания ковша. Ковш выполнен с отвалом и воздуховодом, включающий дозатор и водовод, кинематически связанный с днищем нож с делителем потока срезанного почвогрунта и с возможностью перемещения ножа для срезки или выгрузки. Недостатком изобретения является приспособленность работы комбинированного орудия в условиях орошаемых лессовых земель с предварительным удалением кустарниковой поросли, дернины, минерализация гумусовых веществ при измельчении покровного слоя почвы и невозможность сохранения стерни для устранения возможности ветровой и водной эрозии.
Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый комбинированный агрегат биомелиорации земель с переработкой лесокустарника для утилизации щепы, древесной золы и подсева семян, включающий самоходное базовое шасси с трехсекционной рамой с установленными на каждой секции рамы по две колесные пары со спаренными колесами, содержащее на первой секции рамы установочно-подвижно фронтально размещенный измельчитель с приемно-подающим лотком на корпусе бездонного ковша, горизонтальными и вертикальными ножами на его передней стенке, рубительным устройством, включающим закрепленные на боковых стенках ковша гидроприводов вала батареи рубительно-пильных дисков с ярусной расстановкой ножей и вала шнека-метателя щепы с установленными между ними двухрядного сепаратора щепы и на задней стенке ковша двух щелевых трапецеидальных сужающихся к эжектору приемников отсепарированной массы, а также размещенные на первой секции рамы: манипулятор, вентилятор, компрессор, контейнер с центрифугой и емкостью, включающей накопитель с дозатором золы, газопродуктопроводом с насадками для ее внесения в подпокровный слой почвы, кроме того, ножи с тупым углом установки, располагают жестко закрепленными к низу передней стенки и боковинам ковша, ковш фрезера с насадками для внесения технологического материала и подпочвенной планировки поверхности грунта, полноповоротный манипулятор, включающий телескопическую стрелу, на концах которой смонтирован диско-валочный механизм в виде рубительно-пильного диска и двухчелюстной ковш, кабину оператора, с компьютером, управляющим процессором с кодовым ГЛОНАС либо GPS приемником координат и пультом управления автоматического включения и выключения привода рабочих органов, за кабиной оператора размещена емкость мелкодисперсных химикатов с дозатором, вентилятором и продуктопроводом в ковш фрезера.
2
2
Комбинированный агрегат содержит на второй секции рамы: двигатель базового шасси, компрессор, емкости с отделениями и трубопроводом для срезанного грунта, трубопроводом для резервного грунта либо компонентов органоминеральной удобрительной прослойки, емкость жидкого навоза или раствора азотных удобрений с трубопроводом, два циклона и центрифугу, топочную камеру и газогенератор, механизм перегрузки и накопитель древесного угля, диско-рубительное оборудование, манипулятор с телескопической стрелой и с двухчелюстным ковшовым захватом и харвесторным механизмом захвата и резки, над измельчителем установлено захватно-сучкорезное оборудование, на третьей секции рамы размещены: емкость для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, накопители стволов деловой древесины, а также размещены пневматические сеялки с дозаторами, полые стойки и насадки пневмо высева семян, за стойками сошников располагается прикатывающее устройство. При этом включает на первой секции рамы фронтально расположенную стрелу с системой гидравлических цилиндров установочно-подвижного перевода измельчителя с рубительным устройством в рабочее и транспортное положение, на его бесдонном ковше закрепленный поворотный лоток с приемно-подающий механизмом, шнек-метатель щепы и на шарнирной задней стенке ковша двух щелевых трапецеидальных сужающихся к эжектору приемников щепы, пневматических продуктопроводов, а также включает на первой секции рамы бесдонный ковш с установочно-подвижным фрезером подпочвенной планировки поверхности грунта, насадками для внесения технологического материала, распределения в пограничном слое почвы и грунта прослойки органоминеральной биологически активной удобрительной смеси (ОМБАУС), при ее составе, об. %: 15…32 измельченные растительные остатки с азотфиксирующими ассоциированными бактериями - «мизорин» либо «лентехнин», 10…25 перегной (компост) и дополнительно карбонатный сапропель с включением перекиси водорода НО, 3…12 порошкообразный монтмориллонит с микроэлементом молибден, 15…35 ил, алеврит, песок, 15…40 глина.
Кроме того включает на первой секции рамы кабину оператора на направляющих с возможностью продольного и поперечного перемещения в горизонтальной плоскости и содержит систему навигационного оборудования из компьютера, управляющего процессора с кодовым ГЛОНАС либо GPS приемником координат и пультом управления с электронным блоком управления автоматического включения и выключения привода рабочих органов комбинированного агрегата, под кабиной оператора возможна установка блока управления измерениями, сбора и преобразования измерительной информации, связанного с датчиками врезанными в переднюю часть боковых стенок ковша фрезера до горизонтального ножа и его отвала, при этом они могут размещаться на двух боковых стенках и связаны кабелями с блоком управления и обработки агротехнологических характеристик почвенного и пограничного грунтового слоя с передачей на экран компьютера в кабину оператора обработанной информации с предложениями корректировки норм внесения технологического материала для принятия решения в диалоговом окне, а за кабиной оператора емкость мелкодисперсных химикатов с дозатором, вентилятором и продуктопроводом в ковш фрезера для раскисления почвы и перед кабиной оператора, соединенный с топочной камерой, контейнер с центрифугой и емкостью, включающей накопитель с дозатором золы, компрессор напорной подачи золы через газопродуктопровод, с насадками под ножом и отвалом перед поверхностью бездонного ковша фрезера под срезанный слой почвы для обогащения золой и газом подпокровного слоя почвы и включает на первой секции рамы полноповоротный манипулятор с телескопической стрелой, на одном конце которой смонтирована рукоять с диско-валочный механизм для измельчения пней, очистки стволов кустарника и меколесья от вершин, ветвей, резки на отрезки стволов без их валки и другом конце рукоять с двухчелюстным ковшом для подбора и перемещения отрезков стволов, срезанных вершин и крупных ветвей на приемный лоток рубительного устройства. Включает на второй секции рамы компрессор, емкости с отделениями и трубопроводом для срезанного грунта, трубопроводом для резервного грунта либо компонентов органоминеральной удобрительной прослойки, трубопроводом от емкости жидкого навоза или раствора азотных удобрений, контейнер с емкостью накопления мелкоизмельченной растительной массы с циклоном для ее центробежной сушки в двух циклонах с последующей подачей в центрифугу через делитель потока и выгрузкой в эжектор образующий с выхлопными газами двигателя напорную газовую оболочку в продуктопроводе, соединенном с топочной камерой, через накопительную воронку с подачей из нее механизмом порционной загрузки толстомерных отрезков стволов древесины на подогрев с перемещением в газогенератор, включающий систему отбора полученного биогаза, а также его подачи в топочную камеру, при этом включает на второй секции рамы газогенератор с механизмом порционной перегрузки полученного древесного угля в накопитель и включает механизм выгрузки с затариванием или подачи по продуктопроводу в транспортные средства. Включает на второй секции рамы дополнительный манипулятор с телескопической стрелой, на одном конце с рукоятью на которой установочно-подвижно закреплен двухчелюстной ковшовый захват и на другом конце рукоять с харвесторным механизмом захвата, резки и подачи стволов на поворотное в горизонтальной плоскости захватно-сучкорезное оборудование с независимым приводом, которое установлено над измельчителем с приемным лотком, а на на третьей секции рамы включает емкость для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, соединенная с продуктопроводом, закрепленным на кронштейне дискового сошника а также размещены семенные бункеры секций пневматических сеялок с дозаторами, соединенные с продуктопроводами закрепленными в полых стойках с долотами на конце и с открылками для семенного ложа и насадками рядового сева семян зерновых покровных культур, насадками бинарного пневмо высева семян травосмеси между рядками, либо на поверхность почвы, кроме того прикатывающее устройство, включающее каток прутковый с цепным загортачем, накопители стволов зрелых и перестойных лесоматериалов с сортирующим устройством по диаметру стволов деревьев, содержащий не поворотные вертикальные стойки и на выдвижных кронштейнах стойки с наклонной поверхностью и шарнирами для опрокидывания при разгрузке стволов. Кроме того, на каждой секции рамы, колесные пары оборудованы поворотными телескопическими кронштейнами с гидроприводами и для большей проходимости и устойчивости колесные пары могут быть выполнены сдвоенными, т.е. состоящими из четырех колес, и опорно-тяговые колесные пары могут быть дополнительно снабжены быстромонтируемыми резино-металлическими гусеницами.
Анализ патентной и технической документации не выявил аналогичного выполнения устройства комбинированного агрегата биомелиорации земель с переработкой лесокустарника для утилизации щепы, древесной золы и подсева семян, показал, что изобретение является новым, не следует явным образом из уровня техники.
Целью предполагаемого изобретения - устройства является
ускорение восстановления эффективного функционирования деградированных лугов, пашни, сохранение в покровном слое имеющихся органических веществ, получение на мелиорированных богарных землях раскисленной почвы с запасом влаги и питательных веществ, обеспечивающей повышение урожайности возделываемых растений и препятствующей ветровой эрозии.
Технический результат предлагаемого изобретения - сокращение сроков мелиорации деградированных земель с лесокустарником, изменение соотношения твердой, жидкой, газообразной фаз почвы при ее окультуривании и насыщении азотфиксирующими микроорганизмами, улучшающих развитие посеянной на зеленый корм смеси трав, покровных зерновых и высокостебельных трав, что обеспечивает повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий и последующее водосберегающее богарное возделывание пропашных культур.
Новый технический результат от применения предполагаемого устройства достигается тем, что проводятся предпроектные изыскания с использованием географической информационной системы (ГИС), результатов почвенных агромелиоративных обследований участка, получаемых при комплексном применении лазерной сканирующей системы - лидар и геофизического способа маршрутного наземного безраскопного определения исходных показателей состояния деградированных земель - сонар с одновременным введением полученных данных на магнитный носитель с географической привязкой, ускоряющих проведение изысканий, по результатам, которых осуществляется подготовка и передача в цифровом виде программ на управляющий процессор комбинированного агрегата, что позволяет выполнять адресное внесение мелиоранта в пределах контура пятна деградации почвы и автоматического регулирования глубины хода ножей при совмещении видов комплексных обработок почвогрунта бездонным ковшом с фрезером и системой насадок подающих технологический материал, а использование в устройстве предполагаемого изобретения возможности установки блока управления измерениями, сбора и преобразования измерительной информации, связанного кабелями с датчиками, врезанными в переднюю часть боковых стенок ковша фрезера до горизонтального ножа и его отвала, с блоком управления и обработки агротехнологических характеристик, выдачи информации через информационную систему на экран компьютера в кабину оператора с предложениями корректировки норм внесения технологического материала, обеспечивают их экономию, а подача органоминеральной смеси удобрительной прослойки в газонапорной оболочке, позволяет производить выполнение ее укладки через полые стойки над слоем внесенной щепы, что обеспечивает увеличение и сохранение запасов влаги, питательных веществ, повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий. Выполнение валочного механизма в виде рубительно-пильного диска с дополнительным трубопроводом и вентилятором, а также снабжение рубительным оборудованием, соединенным транспортирующим трубопроводом с контейнером на второй секции рамы, и дополнительным манипулятором с двухчелюстным ковшовым захватом позволяют удалять кустарник и деревья без предварительной валки путем последовательной разделки на отрезки, включая измельчение пня. При этом рубительное оборудование средней секции позволяет разделывать отрезки древесины в щепу и подавать ее в контейнер крупной щепы, для перегрузки в топочную камеру, а поворотное в горизонтальной плоскости захватно-сучкорезное оборудование и полноповоротный манипулятор обеспечивают очистку стволов лесоматериала от сучков, коры и укладку стволов в накопитель на третьей секции рамы с сортировкой по диаметру. Топочная камера и газогенератор, расположенные на второй секции рамы, обеспечивают утилизацию щепы и отрезков стволов лесоматериалов с получением золы для подпокровного ее внесения, которое повышает плодородие, а древесный уголь может использоваться как сорбент. Контейнер с емкостью накопления измельченной растительной массы на второй секции рамы, обеспечивает ее последующую сушку в центрифуге и (либо) в циклоне с подачей через эжектор, образующий газовую оболочку для этой массы из выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания с температурой от 450°С до 1380°С, трубу, соединенную с заборным устройством топочной камеры, что позволяет ускорить ее возгорание и поддержание температуры для подготовки отрезков стволов древесины к пиролизу в газогенераторе.
Размещенные на третьей секции рамы: накопитель стволов лесоматериалов, компрессор, продуктопровод, контейнеры для семян, емкость для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, а также закрепленные на раме третьей секции пневматические сеялки с дозаторами и распределительными головками, соединенные с продуктопроводами и стойками для рядового сева с уплотнителями семенного ложа и насадками бинарного сева на поверхность почвы между рядками, обеспечивают в период окультуривания почвы получение сбалансированного по питательным качествам зеленого корма и последующего возделывания высокопродуктивных пропашных культур. Установка кабины на передней секции на направляющих создает необходимый для работы обзор. Бездонный ковш с фрезером, включающий установочно-подвижное в вертикальной плоскости шнеко-бильное устройство с метателем грунта, вентилятором и эжектором, соединенное трубопроводом с контейнером на второй секции, включающим емкость, дозатор и компрессор для перемещения грунта в ковш, позволяет выравнивать либо планировать поверхность подпочвенного грунта, сохраняя органические вещества в слое почвы. Снабжение секций рамы дополнительными колесами и поворотными телескопическими кронштейнами с гидроприводами обеспечивает хорошую проходимость машины и позволяет устанавливать раму в рабочее горизонтальное положения на склонах.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема комбинированного агрегата при размещении оборудования в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 2 - схема первой секции комбинированного агрегата, вид сбоку; на фиг. 3 - схема измельчителя, вид сбоку; на фиг. 4 - схема заслонки бездонного ковша измельчителя, общий вид; на фиг. 5 - схема бездонного ковша фрезера, общий вид; на фиг. 6 - схема второй секции комбинированного агрегата, вид сбоку; на фиг. 7 - схема третьей секции комбинированного агрегата, вид сбоку.
На чертежах показано предлагаемое устройство комбинированного агрегата биомелиорации земель с переработкой лесокустарника для утилизации щепы, древесной золы и подсева семян, включающее самоходное базовое шасси с трех секционной рамой 1, 2, 3 (Фиг. 1) комбинированного агрегата 4 (Фиг. 1) с установленными на каждой секции рамы по две колесные пары 5 (Фиг. 1) со спаренными колесами, содержащего установочно-подвижно фронтально размещенный измельчитель 6 (Фиг. 1) с приемно-подающим лотком 7 (Фиг. 1) на корпусе бездонного ковша 8 (Фиг. 1, 2), горизонтальными и вертикальными ножами 9 (Фиг. 1, 2) на его передней стенке 10 (Фиг. 1, 2), рубительным устройством 11 (Фиг. 2), включающим закрепленные на боковых стенках 12 (Фиг. 1, 2) ковша 8 гидроприводов вала 13 (Фиг. 2) батареи рубительно-пильных дисков 14 (Фиг. 1, 2) с ярусной расстановкой ножей 15 (Фиг. 2) и вала 16 (Фиг. 1, 2) шнека-метателя 17 (Фиг. 2, 3) щепы с установленными между ними двухрядного сепаратора 18 (Фиг. 3) щепы и на задней стенке 19 (Фиг. 3) ковша двух щелевых 20 (Фиг. 3) трапецеидальных сужающихся к эжектору 21 (Фиг. 3) приемников 22 (Фиг. 3) отсепарированной массы, а также размещенные на первой секции рамы: манипулятор 23 (Фиг. 1, 2), кабину 24 (Фиг. 1, 2) оператора, вентилятор 25 (Фиг. 2), компрессор 26 (Фиг. 2), контейнер с центрифугой и емкостью 27 (Фиг. 2), включающей накопитель с дозатором 28 (Фиг. 2) золы, газопродуктопроводом 29 (Фиг. 5), с насадками 30 (Фиг. 5) для ее внесения в подпокровный слой почвы, кроме того, ножи 9 с тупым углом установки, располагают жестко закрепленными к низу передней стенки 10 и боковинам 12 ковша 8, нарезают щель глубиной до 0,08 м и отрезки стволов кустарниковой поросли, ветвей, высоких стеблей травянистых растений, длиной не более 0,15 м, и фронтальное рубительное устройство 6, через эжекторы 21 соединенное трубопроводом 31 (Фиг. 3) для транспортировки щепы в ковш 33 (Фиг. 1, 2, 5) фрезера 34 (Фиг. 5) и через делитель потока с запорным устройством 46 (Фиг. 2) с контейнером 35 (Фиг. 1, 6), трубопроводом 32 (Фиг. 3) с размещенным на второй секции рамы контейнером 35, стрелу 36 (Фиг. 1, 2) с системой гидравлических цилиндров 37 (Фиг. 2) перевода измельчителя 6 с рубительным устройством 11 в рабочее положение, при этом полноповоротный манипулятор 23 включает телескопическую стрелу 38 (Фиг. 1, 2), на концах которой смонтирован диско-валочный механизм 39 (Фиг. 2) и двухчелюстной ковш 40 (Фиг. 2) для подбора и перемещения отрезков стволов, срезанных вершин и крупных ветвей на приемный лоток 7 рубительного устройства 11, за кабиной 24 оператора размещена емкость 41 (Фиг. 2) мелкодисперсных химикатов с дозатором 42 (Фиг. 2), вентилятором 43 (Фиг. 2) и продуктопроводом 44 (Фиг. 2) в ковш 33 фрезера 34 для раскисления почвы. Валочный механизм 39 на стреле 38 выполнен в виде рубительно-пильного диска 45 (Фиг. 2) и (например, по пат. RU №2480982), снабжен приемником щепы с вентилятором, подключенным дополнительной трубой к трубопроводу 32 (на чертеже не показаны) для транспортировки щепы в контейнер 35, размещенный на второй секции рамы. Кабина оператора размещена на первой секции рамы на направляющих 47 (Фиг. 2) с возможностью продольного и поперечного перемещения в горизонтальной плоскости и содержит систему навигационного оборудования из компьютера 48 (Фиг. 2), управляющего процессора 49 (Фиг. 2) с кодовым ГЛОНАС либо GPS приемником 50 (Фиг. 2) координат и пультом управления с электронным блоком управления 51 (Фиг. 2) автоматического включения и выключения привода рабочих органов комбинированного агрегата 4. Под кабиной оператора возможна установка блока управления измерениями, сбора и преобразования измерительной информации 52 (Фиг. 2), связанного с датчиками 53 (Фиг. 5) врезанными в переднюю часть боковых стенок 54 (Фиг. 5) ковша 33 фрезера 34 (Фиг. 2, 5) до горизонтального ножа 55 (Фиг. 5) и его отвала 56 (Фиг. 5), при этом они могут размещаться вдоль общей горизонтальной плоскости на двух боковых стенках 54 с одинаковой глубиной от поверхности покровного слоя почвы и связаны кабелями, в том числе волоконно-оптическими с блоком управления 52 и обработки агротехнологических характеристик почвенного и пограничного грунтового слоя. Обработанная информация с предложениями корректировки норм внесения технологического материала через информационную систему поступают на экран компьютера 48 в кабину 24 оператора для принятия решения в диалоговом окне. На второй секции рамы размещены: компрессор 97 (Фиг. 6), емкости с отделениями 57 (Фиг. 1, 6) и трубопроводом 94 (Фиг. 5) для срезанного грунта, трубопроводом 95 (Фиг. 5) для резервного грунта либо компонентов органоминеральной удобрительной прослойки, трубопроводом 96 (Фиг. 5) от емкости 58 (Фиг. 1, 6) жидкого навоза или раствора азотных удобрений, контейнер 35 на второй секции рамы с емкостью накопления мелкоизмельченной растительной массы с циклоном 59 (Фиг. 6) для ее центробежной сушки в двух циклонах 59 с последующей подачей в центрифугу 60 (Фиг. 1, 6) через делитель потока и выгрузкой в эжектор 61 (Фиг. 1, 6) образующий с выхлопными газами двигателя 70 (Фиг. 1, 6) напорную газовую оболочку в продуктопроводе 62 (Фиг. 1, 6), соединенном с топочной камерой 63 (Фиг. 6), оборудованной решетчатым лотком и заборным устройством (на чертеже не показаны) через накопительную воронку 64 (Фиг. 6) с подачей из нее механизмом порционной загрузки толстомерных отрезков стволов древесины на подогрев с перемещением в газогенератор 65 (Фиг. 6), включающий систему отбора 66 (Фиг. 6) полученного биогаза, а также его подачи в топочную камеру 63. Газогенератор 65 включает механизм порционной перегрузки 67 (Фиг. 6) полученного древесного угля в накопитель 68 (Фиг. 6). Топочная камера 63 включает механизм выгрузки и подачи золы в камеру охлаждения 27, с порционной перегрузкой в контейнер 28 на первой секции рамы для последующей подачи в емкость с дозатором 69 (Фиг. 2) золы. Энергетическая установка с одним, двумя или с несколькими двигателями 70 (Фиг. 1, 6) включает, согласно предполагаемому изобретению, независимый привод движителей, диско-рубительное оборудование 71 (Фиг. 6), смонтированный дополнительный манипулятор 72 (Фиг. 6) с телескопической стрелой 73 (Фиг. 6), оборудованной на одном конце двухчелюстным ковшовым захватом 74 (Фиг. 6) и на другом конце харвесторным механизмом 75 (Фиг. 6) захвата и резки. На средней секции 2 рамы над измельчителем с приемным лотком 71 установлено поворотное в горизонтальной плоскости захватно-сучкорезное оборудование 76 (Фиг. 6) с независимым приводом. На третьей секции рамы размещены: емкость 77 (Фиг. 7) для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, соединенная с распределительной головкой 78 (Фиг. 7) и продуктопроводом 79 (Фиг. 7), закрепленным на кронштейне 80 (Фиг. 7) дискового сошника 81 (Фиг. 7), а также размещены семенные бункеры секций пневматических сеялок 82 (Фиг. 7) с дозаторами 83 (Фиг. 7), соединенные с продуктопроводами 84 (Фиг. 7), закрепленными в полых стойках 85 (Фиг. 7) с долотами на конце и с открылками (на чертеже не показаны) для семенного ложа в щели за дисковым сошником 81, для рядового сева семян зерновых покровных культур, с насадками 86 (Фиг. 7), насадками 87 (Фиг. 7) бинарного пневмо высева семян травосмеси между рядками, либо на поверхность почвы, за стойками сошников 85 располагается прикатывающее устройство, включающее каток 88 (Фиг. 7) прутковый с цепным загортачем. Кроме того, на третьей секции рамы размещены накопители 89 (Фиг. 7) стволов зрелых и перестойных лесоматериалов. Накопитель 89 может быть с сортирующим устройством по диаметру стволов деревьев, выполнен в виде не поворотных вертикальных стоек 90 (Фиг. 7) на третьей секции рамы и на выдвижных кронштейнах 91 (Фиг. 7), с формой стоек имеющих наклонную поверхность и шарнирами обеспечивающих опрокидывание при разгрузке стволов. Кроме того, на каждой секции рамы, колесные пары 5 оборудованы поворотными телескопическими кронштейнами 92 (Фиг. 7) с гидроприводами 93 (Фиг. 7) и для большей проходимости и устойчивости колесные пары могут быть выполнены сдвоенными, т.е. состоящими из четырех колес, а колесные пары могут быть снабжены быстромонтируемыми резино-металлическими гусеницами.
Предлагаемый комбинированный агрегат биомелиорации земель с переработкой лесокустарника для утилизации щепы, древесной золы и подсева семян, на базовом колесном шасси 4 (фиг. 1), работает следующим образом:
В качестве примера рассмотрим улучшение деградированного сельскохозяйственного угодья с пнями, кочками, лесокустарником, спелым и перестойным лесом, сильнокислой почвой.
На мелиорируемом участке с сильнокислой почвой, с пятнами деградации после агромелиоративного обследования полученные данные сканирования, вводят в базу ГИС и на магнитный носитель компьютера 48 (Фиг. 2) с географической привязкой и составления проекта комплексной биомелиорации деградированных земель, проводится подготовка программы автоматического включения и выключения ею рабочих органов с пульта управления 49 (Фиг. 2.) при связке координат через кодовый ГЛОНАС либо GPS приемник 50 (Фиг. 2.), передают программу на электронный блок управления 51 (Фиг. 2.) и завозят комбинированный агрегат 4 на участок. Соединяют секции рамы 1, 2, 3 и устанавливают колесные 5 пары, измельчитель 6, манипулятор 23, телескопическую стрелу 38, дисковалочный механизм 39 и двухчелюстной ковш 40, пневмосеялки 82 и выравнивающе-уплотняющее устройство 88. Загружают емкости 41, 57, 58, 77, бункеры секций пневматических сеялок 82 технологическим материалом.
Заводят двигатель 70. Стрелу 36 и многосекционные стрелы 38, 73 манипуляторов 23, 72 и с рабочими органами 11. 39, 40, 74, 75 переводят в рабочее положение. При движении машины начинают срезание отрезков стволов, вершин лесокустарника и измельчение пней диско-валочным механизмом 39 и кустарниковой поросли фронтальным измельчителем 6 и диско-валочным механизмом 39 на поперечных разворотных полосах с подачей древесной зелени, стружки, щепы в топочную камеру 63.
Манипулятором 23 перемещают рубительно-пильный диск 45 к одиночным средним и крупным кустам, деревьям, пням на маячной и прилегающей смежной полосе, а рукоятью манипулятора 23 регулируют наклон плоскости пильно-рубильного диска 45 и устанавливают его на высоте срезки вершин, обрезки ветвей, резки стволов на отрезки, рубки пней на щепу и подают в древесину вращающийся диск 45 реверсируемым гидродвигателем, а срубленная щепа, стружка и опилки через приемное окно пневмокожуха и дополнительную трубу по пневмощепопроводу подается в полость контейнера 35 с циклоном 59 соединенным с центрифугой 60 для сушки и загрузки в топочную камеру 63. Манипулятором 23 устанавливают стрелу 38 над лежащими на полосе отрезками деревьев, срезанными вершинами, ветвями кустов и деревьев и производят их сбор и перемещение двухчелюстным ковшовым захватом 40 в диско-рубительное оборудование 14 с подачей мелкой щепы через эжектор 21 по пневмощепопроводу 32 в полость контейнера 35 соединенного с топочной камерой 63. Запорным устройством на делителе потока 46 перекрывают подачу щепы из трубопровода 31 в ковш 33 фрезера 34 и направляют щепу в контейнер 35. Отрезки стволов лесокустарника ковшовым захватом 74 манипулятора 72 подают в накопительную воронку 64 с перемещением через топочную камеру 63 в газогенератор 65 для пиролиза и с последующей выгрузкой древесного угля в накопитель 68 и золы в накопитель 28.
После очистки разворотной полосы челюстным ковшом 74 засыпают грунтом ямы и фрезером 34 выравнивают подпочвенную поверхность грунта.
Между очищенными разворотными полосами для обработки маячной полосы с внесением мелиоранта, раствора азотофиксирующих микроорганизмов, например, штаммов «мизорин» либо «ризоторфин», штамм 425А или «Азолен-Ж», и удаления лесокустарника с утилизацией золы и щепы включают пульт управления процессора 49 с электронным блоком управления 51 автоматического включения и выключения привода рабочих органов комбинированного агрегата 4.
Заглубляют рабочие органы: измельчитель 6, ковш 33 фрезера 34, дисковые сошники 81, стойки 85, начинают движение с подачей технологических материалов и выполняют адресную обработку почвогрунтов, измельчение и пиролиз лесоматериалов, при связке координат через кодовый ГЛОНАС либо GPS приемник 50 с орбитальной ГЛОНАС (GPS) передающей сетью и ЭБУ 51, ПК 48 и пультом автоматического управления 49.
60
3
Адресную основную обработку деградированных земель выполняют при одновременном, резании корней передней частью боковых стенок 54 ковша 33 фрезера 34 заглубленных через щели от вертикальных ножей 9 измельчителя 6 и плющении древесной зелени, поросли кустарника, ветвей передней стенкой 10 ковша 8 при резании на отрезки до 0,15 м и щелевании глубиной до 0,08 м ножами 9 почвы. Срезают горизонтальными ножами 9 растительные кочки, высокие стебли травянистых растений и мульчируют ими поверхность почвы. Вносят из емкости 41 по продуктопроводу 44 в ковше 33 фрезера 34 химический мелиорант: известь либо гербициды, через продуктопровод 29 с щелевыми насадками 30 за ножом 55 под отвалом 56 вносят воздушнозольную смесь на корпус ковша 33 под срезанный пласт почвы, по продуктопроводу 31 подают от открытого запорного устройства на делителе потока 46 щепу за установочно-подвижным фрезером 34, срезающим грунт выше проектной плоскости и метающий его в приемный лоток продуктопровода 94 и разравнивающий отсыпанный грунт (компоненты удобрительной прослойки) ниже проектной плоскости при подаче по продуктопроводу 95 из емкости 57, жидкий навоз либо водный раствор азотных удобрений (N; NPK; NH) по продуктопроводу 96 от емкости 58 вносят на поверхность слоя уложенной щепы и покрывают пластом почвы сходящим с корпуса ковша 33.
Отрезки стволов делового сортамента древесины ковшовым захватом 74 манипулятора 72 подают в накопительную воронку 64 с перемещением через топочную камеру 63 в газогенератор 65 для пиролиза и с последующей выгрузкой древесного угля в накопитель 68 и золы в накопитель 28. Щепа, стружка и опилки, хвоя, листья, кора, измельченные сучки от центрифуги 60 по газощепопроводу 62 подается в загрузочный механизм топочной камеры 63 для воспламенения и поддержания температуры нагревания отрезков стволов перед порционной загрузкой в газогенератор 65. Харвесторным механизмом 75 манипулятора 72 подают стволы спелого и перестойного леса в поворотное в горизонтальной плоскости захватно-сучкорезное оборудование 76 для очистки от коры, сучков, нарезки сортамента длиной 4 или 6 м, измельчения вершин и ветвей в диско-рубительном оборудовании 71 с приемным лотком. Полученный сортамент лесоматериала харвесторным механизмом 75 укладывают в накопители 89 на третьей секции рамы.
Из емкости 77, соединенной с распределительной головкой 78 и продуктопроводом 79, закрепленным на кронштейне 80 дискового сошника 81 вносят в очищенную от лесокустарника почву раствор азотофиксирующих микроорганизмов. Из семенных бункеров секций пневматических сеялок 82 с дозаторами 83, соединенными с продуктопроводами 84, закрепленными в полых стойках 85 с долотами на конце и с открылками для семенного ложа в щели за дисковым сошником 81, осуществляют рядовой сев семян зерновых покровных культур насадками 86, а насадками 87 бинарный пневмо высев семян травосмеси между рядками, либо на поверхность почвы. Расположенным за стойками сошников 85 прикатывающим устройством, включающим каток 88 прутковый с цепным загортачем закрывают щели с заделкой семян и уплотнением поверхности почвы. На третьей секции рамы укладывают очищенные в устройстве 76 от коры и сучков стволы зрелых и перестойных лесоматериалов в размещенные накопители 89 с сортирующим устройством по диаметру стволов деревьев в виде не поворотных вертикальных стоек 90 и на выдвижных кронштейнах 91 с формой стоек имеющих наклонную поверхность и шарнирами обеспечивающих опрокидывание при разгрузке стволов.
2
2
Укладывают под отвалом ковша 33 фрезера 34 на пашне и лугах в подпочвенный горизонт грунта активный прерывистый органоминеральный водорегулирующий экран при его составе, об. %: 25…40 растительные остатки с азотфиксирующими ассоциированными бактериями -«ризоторфин», штамм 425А или «Азолен-Ж», 10…33 навоз, прошедший предварительное ускоренное аэробное сбраживание, и 3…9 верховой торф, 15…30 ил, песок, 10…30 глина, либо в пограничном слое почвы и грунта прослойку органоминеральной биологически активной удобрительной смеси (ОМБАУС), при ее составе, об. %: 15…32 измельченные растительные остатки с азотфиксирующими ассоциированными бактериями - «мизорин» либо «лентехнин», 10…25 перегной (компост) и дополнительно карбонатный сапропель с включением перекиси водорода НО, 3…12 порошкообразный монтмориллонит с микроэлементом молибден, 15…35 ил, алеврит, песок, 15…40 глина. Выполняют сеялкой 82 посев смеси семян с их механической заделкой устройством 88. На период окультуривания почвы на зеленый корм, высевают в рядки высокостебельные покровные культуры, например, амарант, кукуруза либо пшеница, а в междурядье выполняют высев бобовых культур.
После завершения адресной обработки почвы выглубляют рабочие органы 11, 17, 34, 55, 56, 81, 85 и выполняют промывку емкости 41, 57, 58, 77, бункеры секций пневматических сеялок 82, контейнеров от технологического материала, переводят колесными 5 парами секции 1, 2, 3 рамы в транспортное положение, закрепляют прикатывающее устройство 88, перемещают комбинированный агрегат 4 к месту хранения или технического обслуживания.
Таким образом, предлагаемый комбинированный агрегат биомелиорации земель с переработкой лесокустарника для утилизации щепы, древесной золы и подсева семян позволяет работать на местности сложного рельефа и осуществлять удаление лесокустарника, измельчать пни и корни кустарника, срезая спелый и перестойный лес с утилизацией щепы, золы, затаривания древесного угля, сортировку и перегрузку стволов деловой древесины для штабелирования либо на транспортные средства без ее валки и удаление всей древесно-кустарниковой растительности с сохранением органических веществ, гуминовых кислот в почвенном слое, снижать трудозатраты и выполнять адресную обработку почвогрунтов с экономией вносимых мелиорантов и получать на мелиорированных богарных землях раскисленную почву с регулируемым запасом влаги, питательных веществ и одновременным созданием условий по сокращению капиллярного подъема грунтовых вод и обеспечивает повышение урожайности возделываемых растений, сокращение сроков работ по восстановлению эффективного функционирования деградированных лугов, пашни.