Машина многофункциональная сельскохозяйственная
MULTIFUNCTIONAL AGRICULTURAL MACHINE

Предлагаемое техническое решение относится к транспортно-технологическим (энергетическим) машинам облегчённой конструкции и может быть использовано в сельском хозяйстве для выполнения всего комплекса весенних сельскохозяйственных работ по возделыванию полевых  культур на разных грунтах (в том числе с малой несущей способностью) с минимально - возможным уплотнением почвы.
2
Применяемые в настоящее время для предпосевной обработки почвы, посева полевых культур и  ухода за ними тракторы и сельхозорудия оказывают существенное негативное влияние на почву ввиду их значительного веса,  вызывая разрушение её структуры, уплотнение с образованием так называемой «плужной подошвы». Это связано, прежде всего, со значительным (свыше 1 кг/см) давлением на грунт колёс и рабочих органов орудий. Установка арочных шин либо спаренных колёс на тракторах  радикально проблему уплотнения почвы не решает, так как нагрузка на ось является определяющим фактором, а она не уменьшается.
Применение гусеничных движителей на тракторах хотя и снижает величину поверхностного уплотнения, однако увеличивает его глубину.
Уплотнение почвы влечёт за собой, в том числе, следующие негативные последствия:
- уменьшается водопроницаемость верхнего слоя почвы, что приводит к его переувлажнению и усиливает поверхностный сток, водную эрозию;
- ухудшается газообмен почвы, что приводит к угнетению корней, уменьшается доступность элементов питания, ускоряется денитрификация и  потеря азота почвы;
- сокращается количество полезных микроорганизмов в почве;
- создаются условия для интенсивного развития корневых гнилей зерновых хлебов, их полегания;
- значительно возрастают затраты на последующие обработки почвы.
Больше всего от уплотнения страдают бобовые  культуры. Самые ощутимые потери из-за уплотнения почвы происходят в увлажненных регионах и в условиях влажной весны.
Новым шагом по уменьшению уплотнения почвы стало применение для выполнения некоторых сельскохозяйственных операций (опрыскивание, внесение минеральных удобрений) транспортно-технологических машин типа «пневмоход», передвигающихся, в том числе, на шинах сверхнизкого давления 5-60 кПа с давлением на грунт менее 60 кПа. Такие машины, как УТЭС Барс 271, УЭСМ Роса, Туман-1 и Туман-2 показали хорошие перспективы  по предотвращению уплотнения почвы в процессе производства сельхоз работ, повышения урожаев и снижения затрат. Вместе с тем практика показала ограниченные возможности по их применению в агрегате с почвообрабатывающей и посевной техникой.  Причина кроется в том, что изначально эти транспортные средства («пневмоходы») создавались как вездеходы, опрыскиватели и разбрасыватели удобрений.
Конструктивные особенности данных транспортных средств являются серьёзным препятствием при попытке создать на их основе систему машин по возделыванию полевых культур, удовлетворяющую современным требованиям по универсальности, производительности, качеству производства работ, экономии средств защиты.
Известна транспортно-технологическая машина типа «пневмоход» УТЭС Барс 271 и варианты её использования (патенты: RU2594532 С2 от 05.05.2014; RU2681137 C2, опубликован 04.03.2019 г.; RU2681891 C1, опубликован 13.03.2019 г.; RU2688312 C1, опубликован 21.05.2019 г.), работающая на шинах сверхнизкого давления 5-60 кПа с давлением на грунт менее 60 кПа.
2
Наиболее близким техническим решением является транспортно-технологическая машина типа «пневмоход» (патент RU108403, опубликован 17.02.2011 г.),  содержащая раму, установленную на шинах сверхнизкого давления, функционирующих, в том числе, при давлении от 0,05 до 0,2 кгс/см, двигатель внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что она снабжена гидросистемой, включающей гидронасос, кинематически соединенный с двигателем внутреннего сгорания, гидрораспределитель, гидробак, соединительные трубопроводы, причем гидросистема подстыкована, например, посредством гидромотора к нагрузке, например гидромолоту, и/или манипулятору, и/или опрыскивателю, и/или разбрасывателю, и/или буровой установке.
Недостатки данной машины:
- трансмиссия, имеющая не плавное, а ступенчатое изменение передаточного числа;
- недостаточная маневренность;
- ограниченные возможности комбинирования агрегатов;
- конструкция рамы  не позволяет эффективно размещать рабочие органы орудий (например сеялки) непосредственно под машиной и использовать для их заглубления в почву вес бункера с семенами и удобрениями. Размещение их в ином месте приводит к усложнению конструкции, уменьшению маневренности,  увеличению количества деталей и как следствие – увеличению массы агрегата и его себестоимости.
Предлагаемое техническое решение является универсальной платформой для размещения на ней адаптированных или оригинальных сельхозорудий облегченной конструкции в различных комбинациях, позволяющей выполнить за один проход по полю несколько операций, тем самым экономя горючее, трудовые ресурсы и время. При этом материалоёмкость уменьшается 3 – 6 раз по сравнению с тракторами.  Соотношение веса к ширине захвата составляет не более 350 кг/м.
Низкое значение давления на грунт позволяет начинать и производить сельхоз работы гораздо раньше и при бóльших показателях влажности почвы без ощутимого ущерба для неё. Это особенно актуально в регионах с избыточным увлажнением и в годы с влажной весной.
Совокупность орудий составит единую систему машин по предпосевной подготовке почвы, посеву, уходу за растениями с минимально-возможным уплотнением почвы, учитывая зональные особенности. Она будет применяться во всех технологиях, включая «No-Till» и «Strip-Till».
Применение данной системы машин позволит отказаться от использования в период весенне-полевых работ от тяжелых тракторов и сельхозмашин, существенно уменьшить машинную деградацию почвы, что создаст условия устойчивости агроценозов к неблагоприятным погодным условиям (засухе, переувлажнению), кардинально снизятся затраты на последующее рыхление почвы.
Задача – произвести комплекс весенне-полевых работ по подготовке почвы, посеву и уходу за сельскохозяйственными культурами с минимально-возможным уплотнением почвы без образования «плужной подошвы».
Технический результат заключается в расширении возможностей транспортных средств типа «пневмоход» по их использованию в технологиях возделывания полевых культур с целью сведения к минимуму машинной деградации почвы.
Технический результат достигается предлагаемой машиной многофункциональной сельскохозяйственной (ММС), содержащей основную раму, установленную на шины сверхнизкого давления 5-60 кПа с давлением на грунт менее 60 кПа, двигатель внутреннего сгорания, причем машина оснащена коробкой переключения передач, вариатором и трансмиссией. На передней оси установлен поворотный механизм передних колёс, а на средней и задней оси -   поворотные механизмы следящего действия. В свою очередь основная рама выполнена лонжеронной и посредством седельно-сцепного устройства соединена с лонжеронной вертикально-изогнутой полурамой, на которую установлена центральная подвижная навеска, задняя съёмная навеска, боковая съёмная навеска, бункер для семян, емкости для жидких или твердых удобрений или пестицидов, а на передней части основной лонжеронной рамы установлена передняя съёмная навеска. В передней части полурамы закреплены две стойки, служащие опорой при отсоединении лонжеронной вертикально-изогнутой полурамы от основной лонжеронной рамы.
Технический результат достигается за счет:
- Применения седельно-сочленённой вертикально-изогнутой лонжеронной полурамы, установленной на шины сверхнизкого давления 5-60 кПа с давлением на грунт менее 60 кПа с целью повышения её прочности, эластичности, маневренности машины, оптимизации размещения сельхозорудий, возможности их комбинирования в одном агрегате.
- Применения в трансмиссии вариатора, позволяющего плавно изменять передаточное число без разрыва мощности.
- Установки подвижной управляемой навески с копирующим оборудованием.
- Применения четырёх точек навески сельскохозяйственных орудий.
Предлагаемая совокупность технических решений позволит агрегатировать с машиной различные сельхозорудия:
- пружинную и ротационную бороны, вертикально- и горизонтально-фрезерные культиваторы, очистители зоны рядка;
- зерновую и пропашную сеялки, оборудование для ленточного внесения почвенных гербицидов;
- оборудование для посева мелкосемянных культур;
- опрыскиватель, разбрасыватель минеральных удобрений, оборудование для внесения жидких удобрений;
- оборудование для точного внесения пестицидов и листовых подкормок, оборудование для раскладки отравленных приманок;
- культиваторы для междурядной обработки пропашных культур, косилку, мульчировщик и др.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид снизу машины многофункциональной сельскохозяйственной, на фиг. 2 – вид сбоку, на фиг. 3 – ММС с установленными сельхозорудиями.
Машина состоит из:
1. Основная лонжеронная рама;
2. Пневмошины;
3. Седельно-сочленённая вертикально-изогнутая лонжеронная полурама;
4. Седельно-сцепное устройство;
5. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС);
6. Коробка переключения передач КПП;
7. Вариатор;
8. Трансмиссия;
9. Передняя съёмная навеска;
10. Центральная подвижная навеска;
11. Задняя съёмная навеска;
12. Боковая съёмная навеска;
13. Бункер для семян;
14. Емкость для жидких (твердых) удобрений, пестицидов;
15. Сельхозорудия;
16. Кабина;
17. Стойка;
18. Поворотный механизм передних колёс;
19. Поворотный механизм следящего действия.
Машина многофункциональная сельскохозяйственная (ММС) содержит основную лонжеронную раму 1 установленную на шины сверхнизкого давления 5-60 кПа с давлением на грунт менее 60 кПа 2, ДВС 5, КПП 6, вариатор 7 и трансмиссию 8. Для управления машиной на передней оси установлен поворотный механизм передних колёс 18, а на средней и задней оси -   поворотные механизмы следящего действия 19. В свою очередь основная лонжеронная рама 1 посредством седельно-сцепного устройства 4 соединена с седельно-сочленённой вертикально-изогнутой лонжеронной полурамой 3. На полураме 3 установлена центральная подвижная навеска 10, задняя съёмная навеска 11, боковая съёмная навеска 12, бункер для семян 13, емкости для жидких (твердых) удобрений или пестицидов 14.  На передней части рамы 1 установлена передняя съёмная навеска 9. На данные навески устанавливаются необходимые сельхозорудия 15. В передней части полурамы 3 располагаются две стойки 17, служащие опорой при отсоединении полурамы 3 от рамы 1. Органы управления машиной находятся в кабине 16.
Рассмотрим работу устройства на примере посева подсолнечника на поле, подготовленном по классической технологии.
Основная обработка почвы и выравнивание на поле производится с использованием тракторов в осенний период. Весной, при наступлении момента созревания почвы, производится боронование с целью «закрытия влаги» пружинной бороной, навешенной на ММС. Затем, при наступлении оптимального срока, производится посев культуры. Для этого на ММС устанавливаются следующие орудия (Фиг.2):
- на навеску 9 - очистители зоны рядка;
- на навеску 10 – блок секций с высевающими сошниками, прикатывающими колёсами и форсунками;
- на навеску 11 – мульчировщик;
- в верхней части полурамы 3 устанавливают бункер для семян с высевающим аппаратом, бункер для твёрдых туков с высевающим аппаратом, насос с ёмкостью для раствора гербицида.
Заправка агрегата семенами, удобрениями, раствором почвенного гербицида осуществляется на краю поля без заезда тяжёлой техники. Перед началом движения оператор ММС запускает двигатель 5, выбирает передачу КПП 6, необходимую для выполнения данного вида работ, заезжает на поле, опуская навески 9, 10 и 11, переводит навешенные сельхозмашины в рабочее положение и начинает движение агрегата. Далее, с помощью вариатора 7, он плавно выбирает скоростной режим, наиболее приемлемый в конкретных условиях на данном участке поля. При поворотах или разворотах агрегата колёса средней и задней оси следуют по колее передних благодаря поворотным механизмам 18 и 19 следящего действия.
Управление ММС в поле в процессе производства работ осуществляется оператором в ручном режиме либо с использованием спутниковой навигации.
После посева на 4-5 день поле обрабатывают гербицидом сплошного действия с целью подавления вегетирующих сорняков с помощью опрыскивателя, навешенного на ММС.