Сучасні тенденції в обприскуванні

572
Сучасні тенденції в обприскуванні

На думку експертів, продуктивність обприскувачів залежить здебільшого від об’єму бака, ширини захвату штанги та швидкості руху машини по полю. Але важливо також брати до уваги логістичну складову й оптимізацію всіх процесів. Які сучасні рішення для збільшення продуктивності пропонують компанії-розробники обприскувачів і чого від них очікувати – розглянемо у цій статті.

ПРОДУКТИВНІСТЬ НА ПЕРШОМУ МІСЦІ

Специфіка обприскувачів полягає в тому, що робота цієї машини має бути «втиснута» в дуже стислі агротехнічні терміни. Адже для уникнення розвитку хвороб чи оперативного реагування на збільшення чисельності шкідливих комах потрібно провести обробку посівів у якнайкоротший період, інакше можна втратити значну частину майбутнього врожаю. До того ж найбільш сприятливі умови обробки – температура повітря 12–25°C, вологість повітря 60–85%, швидкість вітру до 5 м/с – як правило, настають лише у вечірньо-ранковий період.

За наявності настільки вузького «вікна» можливостей, а також нерідко стикаючись із авральним застосуванням обприскувачів (раптова атака комах, хвороба тощо), аграрії в пріоритет вибору ставлять продуктивність машини, тобто можливість обробляти більшу площу за одиницю часу.

Над збільшенням продуктивності працюють і компанії-виробники сільгосптехніки. Багато розробників обприскувачів преміум-класу закладають у машини стандарти якості з огляду на вимоги потенційної добової продуктивності 1000–1200 га. Реально ж на сьогодні самохідні обприскувачі «закривають» в середньому 450–500 га, а причіпні – 250–350 га за добу.

Продуктивність – загальне поняття, яке залежить від багатьох складників. Говорячи про продуктивність, найчастіше мають на увазі швидкість обробки полів, яка, в свою чергу, залежить від чотирьох тісно взаємопов’язаних між собою складових: безпосередньо швидкості руху машини по полю, конструктивних особливостей обприскувача, автоматизації рутинних операцій роботи і логістики.

Деякі фахівці вважають, що продуктивність обприскувачів на 60% залежить від таких конструкційних параметрів, як об’єм бака робочої рідини і розмір ширини захвату штанги, а також швидкості руху машини по полю. Ще 30% успіху – це оперативність переміщень і час заправки, і тільки 10% – оптимізація всіх процесів і рутинних операцій за допомогою автоматики, а також комфорт оператора.

Одним із головних конструкційних моментів, що безпосередньо впливають на продуктивність машини, називають об’єм ємності для робочого розчину. Адже чим більший бак, тим довше машина залишається в робочому процесі й працює без дозаправки.

На самохідних машинах в середньому об’єм бака не перевищує 6 тис. л. Однак зустрічаються і баки з більшим об’ємом, наприклад, 8000 л (Horsch Leeb PT 280).

На причіпних машинах можливості для нарощування об’ємів значно ширші, й рекордсменом тут, безперечно, є компанія Amazone із причіпним обприскувачем UХ 11200, що має 12-кубовий бак для робочої рідини.

ШИРОКОЗАХВАТНИЙ І ЕКОНОМНИЙ

Не менш важливі з точки зору продуктивності параметри енергоспоживання машини. І якщо у випадку із причіпними і навісними обприскувачами ці вимоги необхідно пред’являти до трактора, то на самохідних, які самі є енергозасобом, розмір паливного бака і витрата ПММ також стають важливими критеріями при виборі машини.

При малому паливному баку і високій витраті пального актуальність великого об’єму ємності для робочого розчину втрачається, оскільки, окрім зупинок на заправку робочим розчином, оператору доводиться частіше зупиняти машину і для заправки паливом.

Паливний бак також слід розраховувати, виходячи з добового навантаження. Наприклад, обприскувач Challenger RoGator 1300 із двигуном AGCO Power має розмір паливного бака 560 л, а витрата палива при цьому становить близько 0,6–0,8 л/га. Такі параметри дають змогу сільгоспвиробнику заправлятися один раз за зміну і працювати на одному баку 12–14 один. А значить, робити менше зупинок, що збільшує продуктивність.

Ще одним важливим конструкційним параметром, від розмірів якого залежить продуктивність обприскувача, є ширина захвату штанги: чим вона ширша, тим більшу площу покриває машина за один прохід по полю.

В середньому ширина захвату штанги сучасних обприскувачів становить 24 або 36 м (вона має дорівнювати або бути кратною робочій ширині захвату сівалки, розкидачу мінеральних добрив тощо). При цьому максимально можливі за шириною захвату штанги сьогодні становлять до 42 м, наприклад, на UХ 11200 (Amazone), Raptor (Berthoud) та ін.

На думку експертів, на сьогодні такі розміри підвісної штанги – це конструкційна межа.

У більшості випадків штанги виготовляють зі сталі або сплавів алюмінію. Багато виробників намагаються зараз застосовувати й нові матеріали для виготовлення штанг обприскувачів, наприклад, компанія John Deere представила свою розробку – карбонові штанги.

Максимально можливі по ширині захвату штанги – до 42 м. На думку експертів такі розміри на сьогодні – це конструкційна межа
Максимально можливі по ширині захвату штанги – до 42 м. На думку експертів такі розміри на сьогодні – це конструкційна межа

Цьому питанню приділяє увагу і фірма Lemken, де розробляють нові штанги з композитних матеріалів.

ШВИДКІСТЬ – ВАЖЛИВИЙ ПАРАМЕТР…

Третьою з головних складових продуктивності учасники ринку сільгоспмашин називають швидкість обробки полів.

Зазвичай поняття продуктивності зводиться до швидкості пересування по полю, і чим швидше рухається машина, тим швидше «закриваються» гектари.

Найбільшу швидкість на полях на сьогодні розвивають самохідні обприскувачі. Деякі з них можуть розганятись на гонах до 50 км/год. Така швидкість роботи пояснюється насамперед підвищеною прохідністю самохідних машин, ергономічністю та поліпшеною, порівняно із причіпними, маневреністю. В середньому ж у різних виробників продуктивність самохідних обприскувачів коливається від 500 до 1200 га за добу.

За прогнозами учасників ринку, в майбутньому частка швидкісних самохідних машин незмінно зростатиме. До того ж високий кліренс таких обприскувачів дає можливість працювати з різними культурами незалежно від фази їх розвитку.

Ефективність швидкісного обприскування також буде максимальною, якщо дотримується такий чинник, як рівний стан полів, оскільки помилки в обробітку ґрунту або наявність глибоких борозен обмежують можливість швидкої їзди. Ця ж вимога висувається до наявності різних перешкод, наприклад, стовпів, курганів тощо.

Для того щоб пересуватися на великій швидкості, шлях має бути вільним, тим більше що робота часто ведеться в темний час доби. А значить, найпростіший спосіб – працювати за технологічними коліями, заздалегідь підготовленими і розчищеними. Без них робота на великій швидкості та в обмежених умовах видимості буде ускладнена.

Разом зі швидкостями зростають і вимоги до сучасних обприскувачів. Так, навантаження на штангу при роботі на високій швидкості мають залишатися мінімальними, а значить, слід забезпечити машині гарний механізм гасіння коливань. Наприклад, підвіска Actiflex, яка застосовується у причіпних обприскувачах Tracker, використовує пружину з нелінійною характеристикою жорсткості, яка змінюється залежно від навантаження на підвіску та завантаження обприскувача. Ця система постійно підлаштовується до навантаження для забезпечення максимально плавного ходу.

Виробники самохідних машин використовують для гасіння коливань низку рішень, серед яких одне з основних – пневматичні або гідропневматичні підвіски шасі.

Так, автоматичне регулювання жорсткості гідропневматичною (пневматичною) підвіскою залежно від навантаження машини та швидкості руху входить до стандартної комплектації самохідних обприскувачів таких виробників, як Kuhn, AGCO, Amazone, John Deere, Horsch та ін.

Наприклад, на самохідних обприскувачах Challenger пневматична підвіска працює автоматично і залежно від навантаження машини підтримує в ній необхідний тиск, щоб мати плавний хід і постійний кліренс при різному рівні робочої рідини в основній ємності.

Крім того, необхідно забезпечувати незалежність коливань самої штанги. У деяких обприскувачах виробники втілили стабілізацію і гасіння коливань за допомогою центрально-маятникової підвіски. Прикладом може бути підвіска штанги «Еквілібра» (Equilibra) від компанії Кuhn або Axiale від компанії Berthoud. Конструкція становить собою два паралелограми, один з яких – рама обприскувача, другий – центральна секція, з’єднані в точці центру мас, а ухиляння від різких ударів гаситься азотними енергоакумуляторами (гідравлічними амортизаторами) або пружинними елементами в паралелограмі штанги.

…АЛЕ ГОЛОВНЕ – ЦЕ ЯКІСТЬ ОБРОБКИ

Хоча самохідні обприскувачі «заточені» на швидкість, їхнє завдання – не ставити швидкісні рекорди, а якісно в стислі терміни домогтися максимального ефекту з точки зору захисту рослин. Тому підвищення швидкості руху обприскувача в жодному разі не повинно погіршити якість обробки.

Максимальна рекомендована швидкість вітру при обробці полів – не більше ніж 7 м/с (інакше збільшується знесення препарату і погіршується рівномірність внесення). При швидкості руху понад 25 км/год створюється зустрічний потік повітря, близький до цих значень, а якщо додати до цього наявність вітру, то знесення гарантоване.

Рекомендації більшості виробників сільгоспмашин зводяться до того, що робоча швидкість польового обприскувача не повинна перевищувати 20 км/год. За ідеальних погодних умов – 25 км/год.

При цьому необхідно брати до уваги, яким препаратом проводиться обробка: гліфосат, ґрунтові гербіциди та фунгіциди системної дії (з відносно великими краплями) при ураженні верхньої частини рослин цілком підходять для внесення на великій швидкості. А якщо препарат призначений для проникнення вглиб рослин – працювати на високій швидкості не слід.

Погіршення якості обприскування на великих швидкостях пов’язано насамперед із небезпекою знесення. Вирішити цю проблему покликані спеціальні інжекторні розпилювачі, де змішування робочого розчину та повітря відбувається в самому розпилювачі. Вони рекомендуються для роботи з системними препаратами. В цьому випадку краплі укрупнюються і менше зносяться вітром.

Наприклад, це такі форсунки, як Albuz AVI-Twin від Аgrotron або IDK Twin від фірми Lecher та інші. Turbo Drop Hispeed від Аgrotron мають два канали (зона обприскування збільшується удвічі), причому другий канал відкривається при тиску 3 бари. Компанія Syngenta розробила розпилювачі з певними кутом розпилу і напрямком, щоб досягти максимального покриття рослин.

В останні роки набирає популярності й малооб’ємне обприскування, що дає змогу збільшувати продуктивність за рахунок зменшення кількості води, а отже, і скорочення норми витрати робочої рідини.

Наприклад, зниження витрати робочої рідини з 200 до 150 л/га може збільшити продуктивність на 20–25%, тобто, збільшивши концентрацію препарату, цією ж ємністю буде оброблено в 1,5 рази більше площі.

Використання спеціально призначених для роботи на високих швидкостях і з малооб’ємним обприскуванням розпилювачів (інжекторних або двофакельних) стимулює виробників обладнання оснащувати свої машини форсунками подібного типу вже в базовій комплектації.

Більш того, чимало великих виробників оснащують свої обприскувачі системою револьверного типу (мульти­селект), що дає змогу встановити відразу кілька форсунок в одному корпусі й міняти їх залежно від умов обприскування «одним натисканням».

Завдяки цьому пристосуванню можна оперативно переключати режими роботи на різних культурах, при зміні погодних умов, робочого препарату та ін.

КОНТРОЛЬ НОРМИ ТА ВИСОТИ

Для роботи зі зменшеними нормами і для переходу без втрати рівномірності внесення на норму до 100 л/га сучасний обприскувач має оснащуватися не тільки різними типами форсунок, а й досконалою системою контролю над витратою робочої рідини в широкому діапазоні швидкостей. Подібною автоматичною системою, що реалізується за допомогою установки електронного терміналу управління і автоматичних регуляторів тиску, які дають змогу підтримувати норму витрати робочого розчину незалежно від швидкості, нині оснащені майже всі сучасні обприскувачі в базовій комплектації.

Так, цікаве рішення представляє компанія Berthoud, обприскувачі якої мають не електронну, а запатентовану механічну систему (двопоршневий насос) контролю витрати робочої рідини, що працює від приводу колеса. Продуктивність насоса змінюється прямо пропорційно зміні швидкості руху обприскувача, тим самим зберігаючи постійну (задану) норму внесення.

Крім того, на точність розподілу робочого розчину при великій швидкості руху впливають і коливання штанги, а значить, висота штанги над об’єктом обприскування має бути незмінною, оскільки небезпека знесення в основному зростає зі збільшенням відстані до рослин. Таким чином, завдання механізатора полягає у підтриманні постійної висоти штанги на певній відстані від культури або від поверхні поля.

Однак виконувати цю умову без застосування спеціалізованих електронних систем можна тільки при низькошвидкісному режимі й на ідеально рівних полях (що майже недосяжно). Ці умови не сприяють збільшенню продуктивності, й саме тому дедалі частіше обов’язковим елементом оснащення сучасних машин стають системи автоматичного контролю висоти штанги, основа яких – ультразвукові датчики, що працюють за принципом ехолота. Ці датчики сканують відстань до оброблюваної поверхні й відповідно до відхилення подають команду на гідравліку штанги: яке крило підняти, опустити і т. ін. Таким чином, висота положення штанги регулюється автоматично, не відволікаючи оператора від роботи.

Значного поширення на сучасних обприскувачах отримали автоматичні системи моніторингу рельєфу та контролю положення штанг обприскувача. Найчастіше це системи виробництва компанії Norac (самохідні обприскувачі Stronger і причіпні Metris від Kuhn, Kverneland iXdrive, Challenger RoGator та інші) або Raven (Case, Versatile та ін.). Кількість ультразвукових датчиків, встановлених на крилах штанг, може доходити до п’яти одиниць. Завдяки їм відхилення від заданого положення зводяться до мінімуму, і штанга добре витримує задану висоту над ґрунтом або культурою.

Широке розповсюдження на сучасних обприскувачах отримали автоматичні системи моніторингу рельєфу і контролю положення штанг обприскувача
Широке розповсюдження на сучасних обприскувачах отримали автоматичні системи моніторингу рельєфу і контролю положення штанг обприскувача

Є й більш просунуті варіанти: наприклад, компанія Horsch серійно для всіх своїх обприскувачів Leeb PT, GS і LT пропонує систему, в основі якої діє лазерний сканер, що працює у зв’язці з прогностичним детектором, який перетворює дані для побудови моделі поверхні. Лазерний сканер монтується на даху обприскувача або трактора і досліджує ділянку радіусом 40 м із кутом поля зору понад 180°. При цьому чутливість реагування штанги автоматично регулюється залежно від складності рельєфу місцевості. Інноваційна система BoomSight, яка була відзначена на Agritechniсa-2015 срібною медаллю Німецького аграрного товариства (DLG), пропонується як більш висока версія опції для машин з BoomControl. Всі обприскувачі з BoomControl можуть бути в майбутньому дообладнані цією новою системою.

ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ СИСТЕМИ І НАВІГАЦІЯ

Системи навігації в принципі відіграють велику роль у збільшенні продуктивності будь-якої машини, даючи змогу механізаторові більш грамотно вибудувати саму технологічну операцію обприскування та здійснювати її швидше.

Так, обладнання системами автоматичного відключення секцій GPS Switch або Section-Сontrol (автоматичне відключення обприскування на вже оброблених ділянках) запобігає помилкам і дає змогу механізаторові повністю зосередитися на русі.

Багато виробників (наприклад Amazone) вже включають обладнання своїх машин такими системами в базові моделі.

Підвищенню продуктивності сприяють також встановлені на обприскувачі системи автопілота і паралельного водіння GPS-Track, покликані полегшити орієнтування на полі й оптимізувати рух. Деякі компанії також пропонують їх уже в базових версіях.

Цікаву розробку автоматизації операцій представила компанія Kverneland – Ergo Drive (автоматичне управління на розворотній смузі). Концепт системи базується на запам’ятовуванні певного алгоритму дій за певний часовий проміжок. Тобто при першому проході гону оператор включає систему запам’ятовування всіх операцій: підняття, відключення, опускання штанги і знову включення подачі розчину тощо, які записуються в секундному вираженні. При подальшому підході до краю він шляхом натискання однієї кнопки активує записану послідовність, і система сама виконує призначені в цій точці проходу дії, дотримуючись висоти підняття штанги з поверненням її в попереднє положення.

Інтелектуальні системи управління двигуном, інтегровані в новітніх самохідних обприскувачах, дають змогу не тільки автоматично управляти всіма системами руху, а й оптимізувати роботу всіх систем машини під обрані режими.

Наприклад, на Challenger RoGator 700 при введенні значення швидкості 22 км/год машина сама оптимізує роботу двигуна і гідростатичної безступінчатої трансмісії відповідно до навантаження. Таким чином, вплив людського чинника зводиться до мінімуму: оператор просто активує систему і дивиться на монітор, не втручаючись у роботу машини.

Рекомендації більшості виробників сільгоспмашин зводяться до того, що робоча швидкість польового обприскувача не повинна перевищувати 20 км/год
Рекомендації більшості виробників сільгоспмашин зводяться до того, що робоча швидкість польового обприскувача не повинна перевищувати 20 км/год

Отже, завдяки автоматизації процесів механізатор має змогу максимально уникати рутинних процесів і зосередитися на контролі якості технологічної операції.

ОПТИМІЗАЦІЯ ЛОГІСТИКИ

Але більш значущим чинником, що може звести всі зусилля автоматики і швидкісного обприскування нанівець, є неправильно вибудована логістика роботи цих машин.

Часто бувають випадки, коли обприскувач при погано налагодженій роботі з заправки робочої рідини змушений половину робочого часу проводити на краю поля. І яким би «навороченим» не був обприскувач, як би швидко він не носився полями, продуктивність його прямо залежить від швидкості заповнення бака й оперативності підвезення води. Відповідальність за виконання другого пункту майже повністю лежить на менеджменті сільгосппідприємства: забезпеченні під’їзних шляхів для автоцистерн з водою, організації та розрахунку потрібної кількості води для заправки, надання доступу до води, завчасної підготовки маточних розчинів і визначення їх кількості тощо.

Єдине, чим виробники сільгосптехніки можуть їм допомогти в цьому питанні, – це надати спеціальні програми, що полегшують розрахунок логістики. Наприклад, у компанії Amazone є додаток Work to zero для електронних терміналів управління (Amapad).

При заданих площі поля, витраті робочої рідини, об’ємі бака, ширині захвату штанги система сама розраховує, скільки гонів ви можете проїхати без дозаправки, скільки заправок впродовж дня вам необхідно, яка кількість води (маточного розчину) знадобиться. Маючи такі розрахунки, значно легше оптимізувати процес логістики.

Схожу функцію виконують систе­ми телеметрії: у агронома (або іншого працівника, що стежить за роботою техніки) буде формуватися картина реального стану справ, часу простою, роботи на одному баку тощо, що також дасть змогу, аналізуючи часові проміжки, оптимізувати логістику. Подібні системи пропонують майже всі провідні виробники сільгосптехніки.

ПРИШВИДШИТИ ЗАПРАВКУ

Процес приготування розчину та заправки обприскувача відбувається двома шляхами: або береться готовий концентрат (заливається у відділення для хімікатів) і потім в основному баку змішується з чистою водою, або заздалегідь готується так званий материнський розчин і виливається в основний бак, де також перемішується з водою. У будь-якому випадку для роботи обприскувача необхідна заправка чистою водою. Що стосується швидкості заправки обприскувачів, то виробники сільгоспмашин доклали максимум зусиль до скорочення цього процесу.

Так, наприклад, система швидкого заповнення бака компанії John Deere Load Command дає змогу заправити обприскувач ємністю 4500 л за три хвилини, тоді як зазвичай це займає не менше ніж 15–20 хвилин. Система підключається вручну, активується натисканням кнопки і при заповненні бака автоматично відключається.

Продуктивність як обприскування, так і заправки залежить також від продуктивності самого насоса обприскувача. Якщо в самій машині стоїть потужна відцентрова помпа, то при заправці водою їй не потрібне підключення зовнішнього насоса – вона може чудово закачувати своїми потужностями.

До потужних можна віднести відцентрові насоси на обприскувачах Kuhn Metris (700 л/хв) або на Versatile SP 275 (800 л/хв).

Також слід звернути увагу, що, на відміну від менш потужних мембранно-поршневих, відцентровий насос забезпечує високу продуктивність системи на підвищених швидкостях і при значних нормах виливу ЗЗР (300–350 л/га), тоді як мембранно-поршневий з такими нормами справляється гірше, і при збільшенні швидкості його продуктивність падає. Крім того, при роботі з такими «агресивними» продуктами, як карбамідно-аміачна суміш (КАС), яка є дуже корозійною, може зменшитися ресурс системи обприскування, включаючи саму помпу. З відцентровими насосами такої проблеми немає.

Більше складнощів буває із заправкою бакових сумішей, що складаються з кількох препаратів.

Компанія John Deere пропонує заправляти обприскувач хімікатами одразу на весь день: система Direct Injection System (доступна в нових обприскувачах серії R4030) дає змогу встановлювати на борт обприскувача кілька різних ємностей з концентратами і змішувати їх з водою безпосередньо у форсунці, що оптимізує використання CЗР і скорочує час заправки.

Оперативна промивка системи обприскування також скорочує час простою обприскувача. Більшість сучасних машин мають функцію автоматичного промивання всіх систем при зміні робочого розчину. Але деякі виробники пішли ще далі. Найчастіше для видалення слідів особливо агресивного розчину (наприклад, гербіцидів суцільної дії) потрібно витратити 2–6 годин, щоб надалі не пошкодити більш чутливу культуру. В обприскувачах AGCO Challenger RoGator 1100/1300 існує додаткова пневмопродувка, яка включається в процесі промивки машини. Тобто система трубопроводів обприскування промивається по черзі водою, а потім агресивним повітрям. Багаторазова циклічність такого способу дає змогу пришвидшити процес очищення в 2–3 рази порівняно з виключно «водними процедурами».

Юрій Гринько, оглядач

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2018

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram