Способ ручного сбора шишек хмеля
METHOD OF MANUAL COLLECTION OF HOP CONES

Изобретение относится к сельскохозяйственной отрасли, в частности к производству хмеля и предназначено для сбора шишек путем ручного отрывания от стебля.
Известна механизированная уборка [1, стр. 32] хмеля, при которой лозу хмеля срезают вручную, укладывают в полуприцеп НХ-0,5 и перевозят к комбайну для очесывания и сортировки шишек. Если рассмотреть отдельно процесс снятия лозы со шпалерной проволоки, то этот процесс представляет собой вручную выполняемую операцию (хотя в источнике [1] речь идет о механизированной уборке), со всеми вытекающими отсюда последствиями, связанными с повреждениями и засоренностью шишек. Также известен способ снятия лозы хмеля со шпалерной проволоки путем сдергивания с верхней продольной проволоки шпалеры [2, стр. 269] с последующей укладкой в хмелевую тележку. При таком способе также происходит встряхивание лупулиновых зерен, повреждение и засорение шишек.
Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому изобретению является способ ручного сбора шишек реализуемый с помощью секатора для срезания снятия лозы хмеля со шпалерной проволоки [3]. Секатор состоит из телескопической штанги, вдоль которой может перемещаться ползун с установленными не нем фиксирующим и режущим механизмами. Предварительно ползун на штанге устанавливают в верхнее положение и ориентируют относительно лозы хмеля. Стебель лозы хмеля фиксируется специально в механизме фиксатором, затем режущий механизм перерезает поддержку лозы (например - шпагат) и происходит последующий плавный спуск лозы хмеля на землю. Подъем и контролируемый спуск ползуна вдоль штанги, управление фиксирующим и режущим механизмами осуществляется с помощью системы тросов. Далее рабочие вручную осуществляют сбор шишек путем отрывания их от стебля. Эффективность и достоинство такого способа сбора шишек хмеля заключается в том, что снижается повреждаемость и засоряемость шишек, уменьшаются потери лупулиновых зерен за счет плавного снятия лозы хмеля со шпалерной проволоки и ее контролируемого спуска для дальнейшей ручной сборки шишек хмеля. Но данный способ ручного сбора шишек хмеля имеет также недостатки, которые заключаются в следующем. Лоза хмеля после контролируемого спуска располагается на ограниченной площади поверхности плантации, то есть, образуется большой куст зеленной массы определенной высоты и плотности (фиг. 1 и 2). Притом, образовавшийся куст, как по высоте, так и по площади имеет неправильную форму, что видно на фиг. 1 и 2. Сборщику, для того, чтобы отыскать отдельные шишки в ворохе зеленной массы, приходится переворошить практически весь куст, причем неоднократно, что вызывает повреждение шишек и потерю лупулиновых зерен, контактируя с почвой шишки хмеля, дополнительно засоряются и запыляются частицами сорных растений и почвы, снижая качество урожая. К тому же многократное переворошение вороха зеленой массы вызывает дополнительную трату времени на поиск и обнаружение оставшихся шишек и не гарантирует их полный сбор. Также, при ручном сборе шишки рекомендуют сортировать на три цветовые группы [4, стр. 197; 5, стр. 154], что особенно важно при определении сроков сбора шишек. В зависимости от сроков сбора шишки могут находится в различных фазах спелости (технической или физиологической). Фаза спелости внешне проявляется в цвете шишек. Цвет шишек характеризует количественное содержание альфа-кислоты и общих смол, от которых зависит товарное качество хмеля. Цветность шишек определяет сортовую группу хмеля [4, стр. 197] от которой зависит его цена. Сортировка шишек по цвету и, особенно по размерам важна при выполнении научных исследовании, связанных с выведением новых сортов хмеля с желаемыми свойствами.
Таким образом, известные способы ручного сбора шишек хмеля, которые реализуются с применением секаторов известных конструкций, обладают следующими существенными недостатками. Лоза хмеля после контролируемого спуска располагается на ограниченной площади поверхности плантации, то есть, образует большой куст зеленой массы определенной высоты и плотности (фиг. 1 и 2). Сборщику, для того, чтобы отыскать отдельную шишку в ворохе зеленой массы, приходится переворошить весь куст, причем неоднократно, что вызывает повреждение шишек и потерю лупулиновых зерен, контактируя с почвой шишки хмеля, дополнительно засоряются и запыляются частицами сорных растений и почвы, снижая качество урожая. К тому же, многократное переворошение вороха зеленой массы вызывает дополнительную трату времени на поиск и обнаружение оставшихся шишек и не гарантирует их полный сбор. Тем самым преимущества и эффективность ручной сборки шишек, обеспечиваемые применением секатора известной конструкции, недостатками последующих операций сводятся на нет или сильно снижаются. То есть, способ ручной уборки хмеля с помощью секатора известной конструкции [3] не решает в комплексе ручную уборку хмеля, а предложенный способ позволяет решить вопрос ручной уборки хмеля от момента снятия лозы со шпалерной проволоки до сортировки шишек и их укладки в тару.
Навальный способ укладки лозы притупляет зрение сборщика и затрудняет сортировку шишек по цвету и размерам, что особенно важно при выполнении научных исследований, связанных с выведением сортов хмеля с желаемыми свойствами, кроме того, цветовая сортировка шишек непосредственно сказывается на группе сортировки и стоимости полученного урожая.
Необходимость неоднократного переворошения зеленой массы хмеля в поисках оставшихся шишек, разложение их в емкости по группам сортности или размеру из-за произвольного (неудобного) расположения вызывает утомление сборщика, а возможность случайного опрокидывания емкости с шишками и постоянство рабочей позы повышают его напряженное состояние и утомляемость.
Целью изобретения является разработка способа ручного сбора шишек хмеля позволяющего осуществить сбор шишек хмеля вручную путем совместного применения секатора и рабочего стола, способствующего полному сбору шишек, исключающему их повреждения и засорения, максимально сохраняющего содержание лупулиновых зерен, альфа-кислоты и общих смол, позволяющего повысить производительность и качество сортировки шишек по цветности или размеру и производительность процесса сборки за счет его приспособления к антропологическим характеристикам сборщика. То есть, разработка ручного способа сбора шишек хмеля, позволяющего решить данную проблему в комплексе от момента снятия лозы со шпалерной проволоки до сортировки шишек и их укладки в тару.
На фиг. 1 (вид сбоку) показан куст хмеля, расположенного после среза и контролируемого спуска на поверхность плантации и приняты следующие обозначения: 1 - участок поверхности плантации; 2 - куст хмеля.
На фиг. 2 (вид сверху) показано расположение куста хмеля на поверхности плантации в плане, обозначения те же, что и на фиг. 1.
На фиг. 3 (вид сбоку) показана конструкция рабочего стола и приняты следующие обозначения: 3 - рабочий стол; 4 -ручки для перемещения рабочего стола; 5 - ножки рабочего стола; 6 - упоры ножек; 7 - тара для шишек хмеля; а - угол наклона стола относительно поверхности плантации. Остальные обозначения те же, что и на фиг. 1 и 2.
На фиг. 4 (вид сверху) показан рабочий стол с размещенными на нем лозами хмеля и приняты следующие обозначения: 8 - лоза хмеля на левом лотке стола; 9 - лоза хмеля на правом лотке стола; 10 - прикорневая часть лозы; 11 - верхняя часть лозы; 12 - левый лоток; 13 - правый лоток; 14 - делитель треугольной формы поверхности стола на два лотка левый и правый; 15 и 16 приемники соответственно левого и правого лотков; стрелка А - направление движения лозы хмеля левого ряда при укладке ее на левый лоток; стрелка Б - направление движения лозы хмеля правого ряда при укладке ее на правый лоток. Остальные обозначения те же, что и на фиг. 3.
На фиг. 5 (вид спереди) показан вид спереди рабочего стола с лотками и тарами для шишек. Обозначения те же, что и на фиг. 3 и 4.
На фиг. 6 (вид сверху) показано расположение рабочего стола относительно шпалерных рядов хмельника и приняты следующие обозначения: Л - левая шпалера; П - правая шпалера; 17 - лоза хмеля левой шпалеры; 18 - лоза хмеля правой шпалеры; С - направление перемещения рабочего стола в процессе ручной уборки шишек хмеля. Остальные обозначения те же, что и на фиг. 3, 4 и 5.
На фиг. 7 (вид спереди) показан секатор [3], который применяется совместно с рабочим столом 3 (фиг. 3, 4 и 5) и приняты следующие обозначения: 19 - штанга; 20 - режущий узел; 21 - фиксатор; 22 - ползун; 23 - трос гибкий.
Сущность изобретения заключается в объединении в один технологический цикл процесс снятия лозы хмеля со шпалерной проволоки секатором и в последующем ручного сбора шишек хмеля с лозы, расположенного на рабочем столе. При уборке хмеля, с целью сохранения его качества, следует максимально ограничить механическое воздействие на шишки, которое, как правило, сопровождается деформацией и повреждением шишек, потерями лупулиновых зерен, альфа-кислоты и общих смол, не допускать засорения шишек с частицами сорных растений и почвы. При существующих способах уборки хмеля, как при механизированной, так и ручной, происходит деформация и повреждение шишек, их засорение частицами сорных растений и почвы, потеря ценных веществ, содержащихся в шишках, так как в обоих случаях уборки лоза со шпалерной проволоки снимается методом сдергивания. При этом лоза с шишками падает с высоты 6…7 м [5, стр. 56] со всеми отсюда вытекающими отрицательными последствиями. Кроме того, при механизированной уборке лозы хмеля грузятся на хмелевую тележку и в виде вороха навальной массы транспортируются к стационарному хмелеуборочному комбайну. Процесс транспортирования также сопровождается со всеми перечисленными выше негативными явлениями. Предлагаемый способ ручного сбора шишек хмеля осуществляется путем совместного применения секатора конструкции по патенту РФ на изобретение №2672405/3 (фиг. 7) рабочего стола 3 с двумя лотками 12 и 13 (фиг. 3, 4 и 5). При отдельном применении известный сектор позволяет только плавно и контролируемо спускать лозу хмеля на поверхность плантации, и на этом его действия заканчиваются, то есть, решается только часть проблемы ручного сбора шишек хмеля. А проблему необходимо решать комплексно и качественно от момента снятия лозы со шпалерной проволоки до сортировки шишек и их укладки в тару. Предложенный способ позволяет решать эту проблему комплексно и качественно за счет совместного применения секатора известной конструкции и рабочего стола с двумя лотками.
Секатор (фиг. 7) позволяет плавно и контролируемо спускать лозу 8 или 9 (в зависимости от того, лоза хмеля с какой шпалеры левой - Л или правой - П укладывается на лотки 12 или 13 рабочего стола 3) хмеля вниз при одновременном направлении прикорневой части 10 (фиг.4) на приемник 15 или 16 лотков 12 или 13 рабочего стола 3 (фиг. 6). Как видно из фиг. 4 и 6, торец рабочего стола 3, находящаяся на стороне перемещения стола в процессе сборки, указанный стрелкой - С, разделена на два приемника 15 и 16 которые направлены в сторону соответствующей шпалеры левой - Л и правой - П (фиг. 4 и 6). Заводка прикорневой части 10 лозы на стол происходит через эти приемники, и показаны соответственно стрелками А и Б. Наличие приемников 15 и 16 облегчает процесс ориентации и заводки прикорневой части лозы хмеля на лотки их укладку по всей длине рабочего стола. Такая технология съема лозы исключает ее контакт с землей и предотвращает засорение и запыление шишек. По мере смещения, лоза 8 или 9 под действием своей массы перемещается по наклонной поверхности рабочего стола 3 и растягивается на всю длину плодовой части, (фиг. 4 и 6), облегчая тем самым сборщику поиск, сортировку и обрыв шишек. При растянутом положении лозы облегчается сортировка шишек по цвету [4] и/или по размеру, так как ширина и белый цвет внутренней поверхности лотка 3 (фиг. 4, 5 и 6) улучшают визуальный контроль процесса сборки и сортировки шишек хмеля. Поверхность рабочего стола, контактирующаяся с лозой, покрыта полимерным материалом белого цвета с низким коэффициентом трения, что повышает контрастность и облегчает поиск шишек, их сортировку по цвету и размерам. Таким образом, плавный спуск и отсутствие необходимости ворошения лозы для поиска шишек сводят до минимума возможность деформации и повреждения шишек, исключают засорение шишек остатками сорных растений и почвы, потерю лупулиновых зерен, альфа-кислоты и общих смол и повышают полноту сбора шишек и качество урожая. Наличие у стола 3 двух лотков 12 и 13, разделенных делителем 14 треугольной формы и направляющих А и Б (фиг. 4, 5 и 6) позволяет одновременно укладывать и обрабатывать две лозы 8 и 9 (фиг. 4, 5 и 6) с двух параллельных шпалер левой - Л и правой - П (фиг. 6.) с двумя сборщиками. Установление на делителе 21 тары 7 для укладки шишек способствует качественной их сортировке по цветности и/или что особенно важно при выполнении научных исследований, связанных с выведением новых сортов хмеля с желаемыми свойствами, кроме того, цветовая сортировка шишек непосредственно сказывается на группе сортировки и стоимости полученного урожая. Ножки 5 рабочего стола с заостренными концами содержат подвижные самофиксирующиеся упоры 6, регулирующие глубину погружения ножек в почву 1 (фиг. 5) и угол наклона а рабочего стола 3 (фиг. 3). Наличие упоров 6 также повышает устойчивость рабочего стола. Ножки 5 также выполнены складывающимися, что делает рабочий стол удобным при перевозке и хранении. Наличие двух пар ручек 4 спереди и сзади рабочего стола (фиг. 4) позволяет легко перемещать рабочий стол 3 между рядами шпалер Л и П (фиг. 6). В процессе сборки стол 3 перемещается в направлении, указанном стрелкой - С (фиг. 6). Секатор для среза и плавного опускания лозы хмеля (фиг. 7), который применяется совместно с рабочим столом 3, конструктивно состоит из штанги 19, вдоль которой перемещается ползун 22 с установленными на нем режущим узлом 20 и фиксатором лозы 21. Подъем и спуск ползуна осуществляется с помощью гибкого троса 23.
Ручной сбор шишек хмеля с помощью предложенного способа с одновременным применением секатора известной конструкции и рабочего стола 3 с двумя лотками можно разбить на четыре этапа: 1 этап - расположение (ориентация по высоте, уклону по горизонтали) рабочего стола 3 относительно левого - Л и правого - П рядов шпалер хмельника, как показано на фиг. 6; 2 этап - ориентация (подготовка) секатора (фиг. 7) относительно лозы хмеля для фиксации, срезания и плавного ее перемещения лозы вниз; 3 этап - плавное перемещение лозы хмеля вниз с одновременным ее направлением на приемники 15 или 16 и укладкой ее на лоток по всей длине; 4 этап - собственно ручной сбор шишек хмеля двумя сборщиками с левого и правого лотков. Работу выполняют два сборщика, в последующем которые одновременно будут собирать шишки хмеля с лозы 8 и 9 соответственно с левого и правого лотков. Операцию перемещения рабочего стола по хмельнику, его ориентацию по высоте, уклону и по горизонтали осуществляют два сборщика совместно. Ориентацию, фиксацию, срез и плавное перемещение вниз лозы хмеля выполняет первый сборщик, а второй сборщик в это время срезает прикорневую часть лозы и поддержку хмеля и дает команду первому сборщику плавно перемещать лозу вниз, сам тем временем направляет прикорневую часть лозы на приемник 15 или 16. Таким образом, два сборщика, работая синхронно, располагают лозу хмеля на всю длину на левом 12 или правом 13 лотке. После выполнения этих операций, два сборщика становятся друг против друга по обеим сторонам рабочего стола и собирают шишки хмеля. После сбора всех шишек пустая лоза удаляется с рабочего стола в сторону, противоположную от направления перемещения рабочего стола в процессе сборки и основные этапы повторяются.
Таким образом, ручной сбор шишек хмеля с одновременным применением секатор и рабочего стола осуществляется в следующей последовательности.
Рабочий стол 3 располагают между левым - Л и правым - П рядами шпалер хмельника, как показано на фиг.6. Перемещение и ориентацию рабочего стола 3 относительно шпалер хмельника осуществляют два сборщика с помощью ручек 4, расположенных по торцам рабочего стола 3. Один, из которых в последствии, будет убирать шишки хмеля левого - Л ряда шпалер, другой правого - П ряда. Таким образом, лозы левого ряда располагают на левом лотке 12, а правового - на правом лотке 13. Лотки 12 и 13 образуются путем деления ширины рабочего стола пополам делителем 14 (фиг. 5) треугольной формы. На делителе 14 располагаются тары 7 для сбора шишек хмеля, их минимальное количество равно трем, так как хмель рекомендуется, как правило, по цветности сортировать на три группы. При необходимости, можно расположить и большее количество тар.
Рабочий стол 3 располагают (фиг. 6) симметрично относительно рядов П и Л. Это ориентация рабочего стола 3 в горизонтальной плоскости. В вертикальной плоскости рабочий стол 3 ориентируют по высоте и уклону под углом а (фиг. 3). Возможность регулирования расположения рабочего стола 3 по высоте позволяет приспособить рабочий стол под антропологические характеристики (росту) сборщика. Это позволяет сборщику находиться в удобной позе и снижает его утомляемость, что позволяет повысить производительность процесса сбора шишек хмеля и, в конечном счете, качество работы (сортировка шишек хмеля по цвету и размерам, отсутствие потерь). Расположение рабочего стола под углом α к поверхности 1 плантации хмеля (фиг. 1) облегчает расположение лозы 8 и 9 хмеля в растянутом положении на всю его длину на рабочем столе 3, как показано на фиг. 4 и 6. Так как, в этом случае, лоза под своим весом перемещается под уклон рабочего стола. Этому еще помогает покрытие поверхности рабочего стола полимерным материалом белого цвета с низким коэффициентом трения. После расположения рабочего стола и его ориентации как по высоте, по уклону и в горизонтальной плоскости, секатор (фиг. 7) устанавливают и ориентируют около той лозы, с которой необходимо собрать шишки. Операцию фиксации, среза и плавного перемещения вниз лозы осуществляет первый сборщик. Второй сборщик в это время выполняет операцию среза лозы и ее поддержки. Затем он берет лозу за прикорневую часть и направляет ее на приемник рабочего стола как показано стрелками А и Б на фиг.6. и одновременно дает команду первому рабочему плавно перемещать вниз лозу с помощью секатора (фиг. 7). Данная совместная операция двух рабочих продолжается до тех пор, пока лоза хмеля не расположиться на лотке стола по всей длине. После того, как на обеих лотках оказались лозы хмеля, сборщики приступают к ручному сбору шишек, располагаясь с обеих сторон стола. Пустую лозу, с которой убраны все шишки, удаляют в сторону, противоположного от направления перемещения в ходе сбора. В процессе сбора шишек хмеля рабочий стол 3 и секатор (фиг. 7) синхронно перемещаются вперед, в направлении, указанном стрелкой С. Уклон поверхности рабочего стола получается обратным, то есть, в противоположную сторону направления перемещения рабочего стола в процессе сборки. Ориентировать рабочий стол по высоте и установить его уклон позволяет то, что конструктивно ножки 5 (фиг. 3) выполнены плавно регулируемыми по высоте и имеют упоры 6. Упоры 6 в свою очередь, имеют возможность плавного перемещения вдоль ножек 5. Конструктивно механизмы регулирования ножек 5 по высоте и перемещения упоров 6 вдоль ножек 5 могут иметь различные варианты, для упрощения их конструкции не показаны. После расположения лозы хмеля по всей длине на рабочем столе два сборщика (слева и справа) одновременно приступают к сбору шишек хмеля. Наличие уклона под углом а также облегчает операцию удаления лозы с рабочего стола. После этого процесс снова повторяется, пока не собираются шишки хмеля со всех лоз данного ряда, затем переходят к другому ряду, до тех пор, пока не уберут хмель со всей плантации.
Технический эффект заключается в том, что при применении предложенного способа ручного сбора шишек хмеля с помощью секатора совместно с наклонно расположенным столом с двумя рядом размещенными лотками, позволяет снизить повреждаемость и засоренность шишек, повысить сортность и качество собранного урожая и улучшить условия работы и повысить производительность труда сборщиков хмеля, а также снизить потери урожая.
Источники информации
1. Перспективная ресурсосберегающая технология хмеля: метод, рекомендации. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - 52 с.
2. Практикум по хмелеводству / Н.А. Александров, М.И. Крылова, В.И. Иванов и др.; под ред. Н.А. Александрова. - М.: Агропромиздат, 1989. - 318 с: ил. - (Учебники и учебные пособия для кадров массовых профессий).
3. Патент РФ на изобретение №2672405, (A01G 3/0) «Секатор для среза и съема лозы хмеля со шпалерной проволоки».
4. Лабицкий Е.П. Хмелеводство. - М.: Колос, 1984. - 287 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для подгот. с.-х. кадров массовых профессий).
5. Александров Н.А., Крылова М.И., Рупошев А.Р. Хмель. - М.: Росагропромиздат, 1991. - 128 с.: ил.