Комбинированный агрегат ультразвукового воздействия для обработки почвы и защиты растений
COMBINED UNIT OF ULTRASONIC TREATMENT FOR TILLAGE AND PLANT PROTECTION

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности, к комбинированным агрегатам для обработки почвы и защиты растений.
Ультразвуковые и гиперзвуковые колебания являются мощнейшим средством исследования вещества и воздействия на него [Источники мощного ультразвука. Под редакцией проф. Л.Д. Розенберга. - М.: Издательство «Наука», 1967.-380 с.].
Наиболее простыми и экономичными излучателями, предназначенными для работы в газовой среде, являются разного рода аэродинамические системы, в которых источником акустических колебаний является газовая струя.
Перспективны для промышленного использования струйные излучатели типа генератора Гартмана. Газоструйный излучатель обладает малыми габаритами, простотой конструкции, возможностью получения значительных мощностей.
Газоструйный излучатель-генератор Гартмана (ГГ), способный реализовать эффект кавитации [Ярмаркин Д.А., Прохасько Л.С., Мазаев А.Н., Переходова Е.А., Асенова Б.К., Залилов Р.В. Перспективные направления кавитационной дезинтеграции /Young Scientist. №9(68). June 2014.], может служить для мелкодисперсного распыления жидкости [Пат. РФ №2534764, МПК В05В 17/00, 2014; Пат. РФ №2371257, МПК В05В17/06, 2009; Пат. РФ № 2539959, МПК В05В 17/04, 2014; Пат. РФ №2644867, МПК В05В 17/04, 2018] в технологических процессах, требующих высокого качества распыления [Пат. РФ №2292999, МПК  В23К 7/08, 2005.], ручной или автоматизированной резки материала, воспламенения топлива, обработки твердых материалов с использованием ударных волн [Пат. РФ №2016151696, МПК В02С 19/22, 2018], очистки от твердых отложений стенок труб и отверстий технических систем нефтедобывающей промышленности [Пат. РФ № 2637008, МПК ВО2С19/22, 2017], для осаждения пыли из газовых потоков и интенсификации тепломассообменных процессов в тепловых агрегатах [Пат. РФ № 1571856, МПК В06В 1/20, 1995], обработки многофазного продукта [Пат. РФ № 2457896 , МПК В01F 11/2, 2012].
Генератор Гартмана состоит из сопла и резонатора. Принцип действия генератора Гартмана основан на возникновении автоколебаний в сверхзвуковой струе вследствие ее торможения резонатором. Струя воздушного потока подразделяется на основную и вытекающую. Взаимодействие между основной и вытекающей из резонатора струей приводит к появлению скачка уплотнения, который перемещается между соплом и резонатором. Участок струи между скачком уплотнения и дном резонатора становиться источником мощных акустических колебаний за счет сверхкритического перепада между рабочим давлением и давлением окружающей атмосферы.
Важнейшей технологической операцией является рыхление почвы. В зависимости от глубины хода рабочих органов и выполняемых операций различают  основную, поверхностную и специальную обработку почвы [Карпенко  А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. - М.: Агропромиздат, 1989. -  С. 9].
Поверхностная обработка почвы проводится  перед посевом, в процессе или после  посева на  глубину  не более 14 см. Ее выполняют  лущильниками, культиваторами, боронами, мотыгами, фрезами с целью рыхления, перемешивания или уплотнения почвы, подрезания  сорняков и заделки удобрений.
Перечисленные выше лущильники, культиваторы, бороны, мотыги, фрезы рыхлят почву за счет механического воздействия различного рода рабочих органов.
Считается перспективным рыхление почвы за счет воздушного потока. Так, известно устройство для обработки почвы пульсирующим сжатым воздухом [Пат. РФ № 183739, МПК А 01 В 49/00, 2018; Пат. №190264 РФ, МПК А 01 В 49/00, 2019].
Известно также применение ультразвуковых колебаний на клетки и ткани живых организмов.
Биологическое действие ультразвуковых колебаний на клетки и ткани живых организмов зависит от дозы, которая может быть стимулирующей, угнетающей, разрушающей. Механическое действие ультразвука обусловлено деформациями микроструктур тканей при периодических сжатиях и растяжения, которые возникают при прохождении ультразвуковой волны.
Так известно, для борьбы с гусеницами кукурузного мотылька можно применить колебания с частотой 50 КГц. Эти звуки заставляют гусеницу покидать поля. Ультразвук можно применить и для борьбы с личинками комаров. Колебания с частотой 200 КГц разрушают дыхательные органы личинок [Revolution. Allbest.ru/ agriculture/0056203_0.html.03.07.2019].
Ультразвук оказывает негативное воздействие на растения, создавая неблагоприятную среду для их развития, тем самым замедляя их рост [infourok. Ru/issledovatelskaya-rabota-po-biologi-vozdeystvie-ultrazvuka-na-zhivie-organizmi-1885458.html.03.07.2019; Пат. РФ № 2717806, МПК А01В 49/00, 2020].
Наиболее близким к заявляемому решению (прототип) является устройство для поверхностного рыхления почвы ультразвуком [Пат. РФ № 194724, МПК А01В 35/32, 2019].
Известное устройство включает рабочий орган, выполненный в виде копирующего башмака из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и встроенного в него газоструйного излучателя Гартмана.
К недостаткам известного устройства и технологического процесса относится невозможность повышения многофункциональности рабочего органа.
Технической задачей изобретения является повышение многофункциональности рабочего органа за счет использования ультразвукового воздействия для обработки  поверхностного слоя почвы и для борьбы с вредными  насекомыми и сорными растениями.
Поставленная техническая задача достигается тем, что комбинированный агрегат ультразвукового воздействия для обработки почвы и защиты растений, выполненный в виде копирующего башмака из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и встроенного в него газоструйного излучателя с соплом и резонатором, согласно изобретению, снабжен пустотелой  рамой-ресивером и винтовым компрессором, сжатый воздух от которого поступает в пустотелую раму-ресивер и далее через систему подводящих трубопроводов к газоструйным излучателям, выполненным с  возможностью  вертикального  и  горизонтального  выхода  струи  сжатого  воздуха  для рыхления поверхностного слоя почвы и борьбы с вредными насекомыми.
Изобретение  поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен вид сбоку комбинированного агрегата ультразвукового воздействия, на фиг. 2 - вид сзади.
Комбинированный агрегат ультразвукового воздействия для обработки почвы и защиты растений включает пустотелую раму 1, которая является ресивером, с размещенными на ней опорными колесами 2, замок автосцепки 3, винтовой компрессор 4, рабочий орган 5 с газоструйными излучателями 6 и 7 с вертикально и горизонтально выходящими струями сжатого воздуха, соответственно. Рабочий орган 5 снабжен копирующим башмаком 8.
Устройство работает следующим образом.
В процессе эксплуатации комбинированного агрегата для ультразвукового воздействия для обработки почвы и защиты растений возможны два режима работы.
При работе агрегата копирующий башмак 8 скользит по поверхности почвы.
В первом случае, сжатый воздух от винтового компрессора 4 поступает в раму-ресивер 1, далее через системы подводящих трубопроводов, подается к газоструйному излучателю 6 с вертикально выходящей струей сжатого воздуха.  Вертикально выходящая струя осуществляет рыхление поверхностного слоя почвы в междурядье пропашных культур при движении многоцелевого комбинированного агрегата.
Во втором случае, сжатый воздух от винтового компрессора 4 поступает в раму-ресивер 1, далее через систему подводящих трубопроводов, подается к газоструйным излучателям 7 с горизонтально выходящими струями. Горизонтально выходящая струя будет оказывать ультразвуковое воздействие на насекомые, находящиеся на растении.
Газоструйные излучатели 6 и 7 способны генерировать требуемую частоту волны за счет своих геометрических параметров и давления сжатого воздуха в рабочей камере газоструйного излучателя 6 и 7.
В процессе воздействия на поверхностный слой почвы вертикально выходящей струи сжатого воздуха в режиме ультразвуковых колебаний в почве будут образовываться кавитационные полости, способствующие ее разрушению.
В процессе воздействия горизонтально выходящей струи сжатого воздуха в режиме ультразвуковых колебаний на биологические объекты в живых организмах будут образовываться кавитационные полости, угнетающие и разрушающие клетки. Частота ультразвуковых колебаний будет зависеть от вида вредителей.
Использование устройства позволит повысить многофункциональность рабочего органа, выраженную в возможности обработки почвы и борьбы с вредными насекомыми.