АГРОКОМПЛЕКС
AGRICULTURAL COMPLEX

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано при создании новых способов (в том числе роботизированных) возделывания сельскохозяйственных культур и агрокомплексов для их осуществления.
Известна система мостового земледелия по а.с. СССР 1588295, опубл. в Бюл. N32 от 30.08.90 г., где использован агромост, шагающий по сваям, что связано с потерей плодородной почвы под сваями.
Известен способ И.А. Майсова по патенту RU 2055457, опубл. в Бюл. N7 от 10.03.96 г. Он включает агроугодье с постоянными продольными и поперечными колеями и мостовой агрегат, содержащий ферму на самоходных тележках.
Известны способ возделывания сельскохозяйственных культур и агрокомплекс для его осуществления Буркова Л.Н. по патенту RU 2253208, опубл. 10.06.2005 г. Способ включает формирование вида севооборота и разбивку полей таким образом, что по контуру полей укладывают технологическую колею, а по коротким сторонам полей строят ангары и устанавливают в них технологическое и рабочее оборудование, на технологическую колею устанавливают агромосты, после чего обрабатывают поля, при этом один из агромостов используют в качестве ремонтного. Технологическая колея выполнена из профилированных железобетонных плит. Агрокомплекс имеет ангары с установленными в них технологическим и рабочим оборудованием.
Существенными недостатками данного способа выполнения сельскохозяйственных работ являются:
- наличие ангаров и стационарной технологической колеи приводит к изъятию из оборота пахотной земли (урожая), из расчета:
(шир. колеи):(шир. межколейного пространства) X 100%=(от 1% до 10%);
- привязка агромостов, ангаров, технологического и рабочего оборудования к конкретному полю кратно повышает стоимость инженерного оборудования многих полей;
- обработка полей только прямоугольной конфигурации.
Известен посевной комбинированный агрегат Банькина В.А. по патенту RU 2305924, опубл.20.09.2007 г., он содержит колесный трактор с передними и задними колесами. В межколесном пространстве размещены бункер для семян и удобрений с высевающими аппаратами, семяпроводы и механизм привода вала высевающих аппаратов. Протекторы шин передних и задних колес смонтированы на ободьях. Протекторы шин передних колес использованы в качестве сошников, а протекторы задних колес - в качестве прикатывающих катков. Вал высевающих аппаратов кинематически связан с задним колесом.
Существенными недостатками данного устройства являются:
- невозможность использования жидких удобрений;
- невозможность одновременного внесения семян и удобрений (за одну проходку);
- движение трактора в рабочем режиме только в одном направлении.
Известна сеялка дернинная Кормщикова А.Д. по патенту RU 2305924, опубл. 20.11.2007 г., она содержит опорно-приводные задние колеса семенной ящик с высевающими аппаратами, фрезерную секцию, механизм регулирования глубины обработки и кожух. Фрезерная секция имеет рабочие элементы в виде диска с почвообрабатывающими ножами. В задней части кожуха, позади рабочих элементов в виде дисков с почвообрабатывающими ножами, по всей ширине и высоте кожуха установлена съемная многоуровневая ловушка. Она состоит из каркаса и приемных ячеек. Последние расположены вертикально одна над другой.
Существенными недостатками данного устройства являются:
- невозможность установки на место многоуровневой ловушки другого оборудования для обработки почвы или дополнительных картриджей с семенами, после определения оптимальной глубины обработки почвы;
- невозможность одновременного внесения семян и удобрений (за одну проходку);
- движение сеялки в рабочем режиме только в одном направлении.
Известен агрокомплекс, содержащий агромост со сменным оборудованием и реперные точки для управления агромостом (см. патент РФ №2076551, заявка №94015138, опубл. 10.04.1997 г.) - наиболее близкий аналог предлагаемого решения.
Известный агрокомплекс обладает всеми недостатками, присущими агрокомплексам, в которых используются специальные направляющие для перемещения агромоста, и приведенными выше.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в следующем:
- создание универсального, мобильного, автоматизированного, всепогодного агрокомплекса, включающего в себя оборудование, способное автономно, в полном объеме, очень точно многократно с учетом севооборота и технологии выполнять сельскохозяйственные работы с помощью минимального инженерного оборудования (реперные точки, стартовая площадка) полей любой конфигурации и размера;
- создание конструкции универсального агромоста-ората (орать - пахать, обрабатывать землю, с ударением на первом слоге) модульного типа, с двумя двигателями и разными типами сменных колес, использующего универсальные съемные картриджи и навесное или прицепное оборудование с механизмом верхнего реверса;
- повышение рентабельности агрокомплекса, снижение стоимости и трудозатрат при инженерном оборудовании обрабатываемых полей;
- использование всей площади поля под севооборот без изъятия до 10% пахотной земли под стационарные колеи и ангары;
- создание банка данных полей, оборудованных для работы агрокомплекса, с возможностью планирования севооборота, полного расчета времени, необходимого для проведения работ и стоимости их обеспечения в текущих ценах и на последующие годы с учетом прогнозируемой инфляции;
- оптимизация режима работы агромоста-ората по маршруту (точка начала движения совпадает с точкой окончания работы) и скорости движения (включение любого из двигателей отдельно или обоих вместе);
- создание универсального, мобильного, автономного технологического и ремонтного оборудования агрокомплекса;
- обеспечение всепогодной сменной круглосуточной автономной работы как в ручном режиме, так и в основном режиме «автопилот» с дистанционным видеоконтролем и управлением в реальном масштабе времени.
Указанный технический результат достигается тем, что агрокомплекс, содержащий агромост со сменным оборудованием и реперные точки, например, в виде уголковых отражателей, для управления агромостом снабжен стартово-технологической площадкой с обслуживающим оборудованием и реперными точками для навигационной привязки агромоста, расположенной на въезде, по крайней мере, на одно обрабатываемое поле. При этом реперные точки размещены по контуру обрабатываемого поля и стартово-технологической площадки, а агромост выполнен с возможностью перемещения по направлениям без наличия на них направляющих под управлением бортового навигационного комплекса с привязкой агромоста к стартово-технологической площадке и к обрабатываемому полю.
Агрокомплекс может быть снабжен, по крайней мере, одним дополнительным агромостом, при этом агромост (каждый агромост) может быть выполнен с симметричным шасси, каждая часть которого сопряжена с независимым приводом, что позволяет реализовать алгоритм движения агромоста по замкнутому маршруту без разворотов на 180° и обеспечивает возвращение в исходную точку по периметру поля.
Двигатели приводов могут иметь разную мощность.
Агромост может быть выполнен с возможностью установки сменных топливных баков и с возможностью установки сменного рабочего оборудования, в том числе на раму механизма верхнего реверса, и сменных картриджей с удобрениями, водой, посадочным и посевным материалом, с рабочим оборудованием, в том числе на раму шасси, для выполнения соответствующих работ.
Агрокомплекс может быть снабжен кунгами для хранения посадочного материала, удобрений, ремонтного и технологического оборудования, кунгами для приема пищи и отдыха работающих и кунгами с оборудованием связи и дистанционного управления агромостом, бензовозом-водовозом со сменными баками и вертолетом.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 - агромост, на фиг.2 - обрабатываемое поле с одной стартово-технологической площадкой, на фиг.3 - два поля со стартово-технологическими площадками, на фиг.4 - схема перемещения агромоста между полями
Агромост 1 оборудован гирокомпасом, радиолокационной установкой, видеокамерами, средствами связи и компьютером, осуществляющим автоматическое управление его работой в режиме ″автопилот″. Бортовой навигационный комплекс с помощью радиолокатора привязывает агромост 1 к стартово-технологической площадке 2, месту въезда на поле 3 и к конкретному полю, по алгоритму рассчитывает маршрут движения агромоста 1 по полю и алгоритм его обработки (набор рабочих органов и высоту их расположения над поверхностью), рассчитывает необходимый объем горючего, вносимых удобрений, посевного, посадочного материала, а также время, необходимое для выполнения работы, рассчитывает время замены использованных картриджей, баков с горючим и место встречи, если замена осуществляется в поле, запоминает контуры поля и обеспечивает при проведении очередных сельскохозяйственных (или при использовании двух и более агромостов 1 одновременно) работ точное движение по первоначальному маршруту (междурядью) и расчет горючего, вносимых удобрений, набор рабочих органов и высоту их размещения для новой технологической операции, определяет взаимное расположение двух и более агромостов 1, работающих на одном поле, при необходимости производит расчет стратегического планирования работы агрокомплекса по заданному числу работающих агромостов 1 и обслуживающих мобильных средств, заданному числу обрабатываемых полей, по заданным для них видам севооборота, на заданный сезон или цикл сезонов (любой необходимый промежуток времени), в любом режиме сменной работы по заданным ценам и с учетом инфляции.
Агромост 1 (Фиг.1) выполнен на симметричном шасси - «тяни-толкай» и оборудован:
- двумя широкими колесами-катками 4 большого диаметра со сменными-накладными протекторами, передним - сошниками и задним - прикатывающими катками, широкие колеса-катки при проведении определенных сельскохозяйственных работ могут быть заменены на колеса различной ширины, диаметра и рисунка протектора, соответствующие возделываемой сельскохозяйственной культуре, состоянию почвы, и выполняемой операции;
- двумя независимыми двигателями различной мощности 5, по одному на каждую ось 6, работающими в любом сочетании для обеспечения необходимой скорости движения и экономичности в эксплуатации;
- местами для установки 14 автоматизированной системы управления;
- сменными картриджами 7 с рабочими органами;
- сменными герметичными картриджами 8 с посевным материалом; посадочным материалом, удобрениями различного класса, для полива;
- сменными баками 9 с горючим или аккумуляторами;
- сменным навесным или прицепным оборудованием, со съемным механизмом верхнего реверса 10.
Агрокомплекс в своем составе имеет:
1. Кран-манипулятор, используемый для замены картриджей, сменных протекторов, колес, баков с горючим или аккумуляторов, установки навесного оборудования и ремонтных работ.
2. Кунг (кунги) с поддерживаемым в них микроклиматом и освещением для обеспечения длительного хранения в нем картриджей с рассадой и возможно с пророщенными семенами в специальной посадочной ленте.
3. Кунг (кунги) с ремонтным оборудованием, инструментом, запасными частями и комплектующими по планируемым видам работ (в комплекте переносной тент-навес, разборная каркасная палатка и переносные прожекторы).
4. Кунг (кунги) для перевозки герметичных картриджей с семенами, удобрениями и рабочими органами по планируемым работам.
5. Кунг (кунги) для хранения, приготовления и приема пищи, а также для отдыха свободной смены рабочих, оборудованные средствами связи с диспетчером и средствами управления работой агромоста.
6. Бензовоз-водовоз со сменным баком.
7. Вертолет.
Особенность функционирования агрокомплекса заключатся в следующем:
- реперные точки 11 (уголковые отражатели) прямой видимости по контуру полей;
- место въезда агромоста на поле оборудовано реперными точками и стартово-технологической площадкой;
- мобильность агрокомплекса - обработка многих полей 3 последовательно одним агромостом 1 или параллельно несколькими агромостами 1 при наличии одного комплекта технологического и ремонтного оборудования;
- алгоритм расчета маршрута позволяет обрабатывать поля 3 любой (не только прямоугольной) конфигурации, причем агромост 1 двигается так, что точка начала движения совпадает с точкой конца - местом въезда на поле, при этом повторного прохода по уже обработанному участку поля не происходит (Фиг.2);
- автоматическое планирование на любой срок, по любому количеству полей, с учетом севооборота, с точным расчетом времени и стоимости работ;
- относительно низкая стоимость инженерного оборудования (реперные точки и стартовая площадка) каждого поля, мало растущая с увеличением его размеров;
- отсутствие проблем с эксплуатацией агрокомплекса на существенно удаленных от населенных пунктов полях 3, связанных с необходимостью ежедневной доставки работников и необходимостью охраны оборудования в круглосуточно-круглогодичном режиме;
- возможность использования на оборудованных полях 3 другой, в том числе и более современной, производительной, универсальной и экономичной, сельскохозяйственной техники без их существенного инженерного переоборудования;
- вертолет, используемый при необходимости перенести агромост 1 по кратчайшему расстоянию в условиях распутицы на соседнее поле или при необходимости вынести агромост 1 из заболоченного участка поля.
Технический результат при возделывании сельскохозяйственных культур достигается за счет того, что:
- обрабатываемые поля 3 и места въезда на них оборудованы реперными точками 11 (уголковыми отражателями) прямой видимости и стартовой технологической и ремонтной площадкой, уложенной стандартными железобетонными аэродромными плитами;
- мобильны и автономны все технические средства обеспечения работы и ремонта агрокомплекса, работающие по единому алгоритму;
- универсальный агромост 1 дает возможность обрабатывать поля любой (не только прямоугольной) конфигурации, очень точно и многократно, с учетом севооборота в автоматизированном режиме «автопилот» строго по плану.
Для уменьшения давления на почву основные детали конструкции агромоста 1, картриджей 7, 8 и навесного оборудования выполнены из армированных композиционных на основе углепластика материалов, а топливные баки 9, из прозрачного пластика в съемном модульном исполнении.
Использование данного агрокомплекса позволяет более эффективно использовать технические средства при минимальном инженерном оборудовании полей, обрабатывать поля большого размера и различной конфигурации, без нецелевого (до 10%) использования земли под стационарными технологическими колеями и ангарами, с последующей возможностью беспрепятственной обработки данных полей другими машинами. Модульный принцип комплектации агромоста повышает производительность труда, позволяет производить замену и ремонт оборудования как на стартовой площадке 2, так и непосредственно на поле в процессе работы.
Мобильность агрокомплекса и его применение во всепогодном круглосуточном сменном режиме существенно повышают рентабельность сельскохозяйственных работ, обеспечивают более эффективное использование универсального оборудования.
Снижение давления на почву достигается за счет использования колес-катков 4 большого диаметра, использования армированных композиционных материалов в конструкции агромоста и сменных картриджей и баков с горючим.
Бортовой компьютер планирует работу по заданным параметрам на любой срок и управляет работой агромоста 1 и агрокомплекса в целом, как в режиме «автопилот», так и в ручном режиме.
Поле (поля) 3 и место въезда на поле оборудуются реперными точками и стартовой площадкой 2, по алгоритму рассчитывается и запоминается маршрут движения агромоста по полю. Под планируемые работы агромост на стартовой площадке оснащается необходимыми колесами, протекторами, картриджами, баками с горючим и навесным оборудованием, на стартовой площадке находится запас картриджей и горючего из расчета обработки всего поля и технологическое оборудование для автономного поддержания работоспособности агрокомплекса, после обработки одного поля агрокомплекс перемещается на следующее, где при необходимости происходит перенастройка агромоста под новый комплекс работ и другую возделываемую сельскохозяйственную культуру. Выполнение работы на поле происходит в автоматизированном режиме «автопилот» с дистанционным видеоконтролем в реальном масштабе времени.
Агрокомплекс работает следующим образом. Из места 12 базирования и комплектования (база) полностью подготовленный агромост 1 по подъездным путям 13 выдвигается на стартово-технологическую площадку 2 конкретного поля 3, где выполняет работу вышеуказанным способом, после переезда на следующее поле агромост 1 доукомплектовывается всем необходимым путем подвоза из места базирования и так далее до полной обработки всех оборудованных для применения способа полей 3.
Агромост 1 перемещается между полями своим ходом или с помощью вертолета. Перед началом работы на стартовой площадке 2 оснащается всем необходимым под планируемую работу, привязывается к полю 3, по алгоритму рассчитывает маршрут движения по полю и устанавливает в исходное положение все рабочие органы и оборудование, работает в режиме «автопилот», заправляется расходными материалами в процессе работы непосредственно на поле в расчетной точке.