Статьи журнала - Агротехника и энергообеспечение
Все статьи: 775
Разработка беспилотного авиационного комплекса для внесения средств защиты растений и удобрений
Статья научная
В настоящее время беспилотные авиационные комплексы (БАК) используются повсеместно, в том числе и в сельском хозяйстве совместно с другими системами точного земледелия. Традиционный способ внесения жидких препаратов в почву с наземной техники имеет ряд недостатков, обусловленных невозможность работы после дождя, уничтожение от 4 до 8 % посевов на поле, сложность работы в поле неправильной конфигурации. Эти недостатки использования наземной техники фундаментальны и не устранимы. Данных недостатков лишены БПЛА, благодаря чему и находят широкое применение в сельском хозяйстве и являются перспективным направление в развитии точного земледелия, как для мониторинга состояния культур и их обработки, так и внесения удобрений. Однако аналитический обзор показал, что применяемые БПЛА имеют ряд недостатков, это ограничение по времени полёта, вследствие разряда аккумулятора, малая емкость бака для препаратов, что приводит к многократной заправке. В данной работе представлено обоснование и разработки беспилотного авиационного комплекса для внесения средств защиты растений и удобрений, обеспечивающая повышение эффективности использования энергетических, материальных и трудовых ресурсов за счет применения технологии самоорганизующегося роя БПЛА.
Бесплатно
Разработка воздушного фильтра для очистки воздуха
Статья научная
В настоящей статье разработана конструкция бактериального фильтра, отличающаяся простотой изготовления, надежностью и возможностью быстрой смены фильтрующего элемента.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается разработка гидроэнергетической установки с плавучим основанием и двумя кинетическими гидротурбинами, предназначенной для работы в условиях свободнопоточных низконапорных водотоков. Проведён анализ существующих патентно-технических решений и выявлены основные недостатки традиционных конструкций. Предложена модернизированная система направляющих поверхностей, обеспечивающая увеличение скорости потока и повышение эффективности гидротурбин. На основе разработанных чертежей получены геометрические зависимости и аналитические выражения, позволяющие определить ключевые параметры установки на этапе проектного проектирования. Представленные результаты подтверждают перспективность разработки и могут служить основой для дальнейших экспериментальных исследований.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность разработки новых типов фотоэлектрических насосных станций с возможностью подогрева воды в солнечных коллекторах (ФЭСН с СК) обосновывается как расширением спектра применения таких установок, так и ростом тарифов на электроэнергию и на подключение к электрическим сетям, постепенным возрождением подсобных хозяйств, крестьянско-фермерских хозяйств, животноводства и тепличного хозяйства. Одним из условий успешного внедрения ФЭСН с СК является изучение их конструкции, особенностей применения в рамках учебного процесса при подготовке агроинженеров и энергетиков, поэтому необходимо разрабатывать модели ФЭСН с СК в виде лабораторных установок. Разработанная и представленная в статье модель ФЭСН с СК внедрена в учебный процесс Орловского ГАУ и используется при изучении технологий энергосбережения, возобновляемых источников энергии, оборудования водоснабжения а так же при проведении курсов повышения квалификации представителей с производства. Проведенные эксперименты позволили выявить характеристики модели, а так же разработать методику испытаний ФЭСН с СК и составить соответствующие методические указания.
Бесплатно
Разработка интеллектуального алгоритма взвешивания молочных коров
Статья научная
Здоровые животные необходимы для наращивания производства животноводческой продукции, в частности молока и молочных продуктов. В статье представлена разработка интеллектуального алгоритма взвешивания молочных коров, позволяющего автоматизировать часть бонитировочных работ. На вход в алгоритм подаются уже известные в хозяйстве данные: № бирки коровы, факт нахождения коровы на весовой платформе, фактический вес (измеряемый используемой весовой платформой), данные по породе (в работе используется черно-пестрая и голштинизированные породы), возраст взвешиваемого животного, месяц стельности (если такой имеется). Данные передаются из племенной карточки животного, которые привязаны вручную к номеру RFID метки. RFID метка закреплена на шеи животного, которую при входе в станок считывает идентификационная антенна. Алгоритм определяет как показатели развития животных (фактический вес, кг; абсолютная скорость роста до 18 мес., кг; относительный прирост, % до 18 мес.), так и убойные показатели (кровь, кг; кожа, кг; голова и ноги, кг; внутренние органы, кг; внутренний жир, кг). Результаты расчетов алгоритма заносятся в карточку животного и доступны для оценки и сравнения.
Бесплатно
Разработка интеллектуальной весовой платформы для проведения бонитировочных работ
Статья научная
Разработка интеллектуальной весовой платформы проводилась с учетом необходимости интегрировать ее в общую систему фермы. Перед изготовлением платформы была создана точная трехмерная модель с помощью конструкторского программного обеспечения Kompas 3D. Перед проектированием прототипа был проведен прочностной расчет. Каркас и узлы прототипа сконструированы на основе труб марки стали СТ20. В изготовлении прототипа использовались трехмерные TOF камеры технического зрения (с встроенной инфракрасной подсветкой 850 нм и разрешением 352х264 пикселей), шланги, трубы, листы, система тензометрических датчиков (где датчики весоизмерительные тензорезисторного типа имеют входное сопротивление Ом 400 ± 20, выходное сопротивление Ом 352±2). Представлена трехмерная модель устройства, разработанная на основе эскизной конструкторской документации прототипа интеллектуальной системы. В соответствии с разработанной конструкторской документацией был изготовлен прототип интеллектуальной системы.
Бесплатно
Статья научная
Производство продукции растениеводство во многом сопряжено с рядом внешних факторов, влияющих на продуктивность, качественные показатели и себестоимость продукции. При этом существенная часть затрат (20-40%) приходится на послеуборочную переработку, хранение и подготовку к скармливанию. К этим таким процессам относятся сушка, обеззараживание, подготовка к скармливанию (запаривание, микронизация и т.д.). Производительность сушильных агрегатов, в том числе и установок активного вентилирования, можно повысить как увеличением количества и геометрических размеров аппаратов, так и более рациональным использованием времени их работы (сокращение подготовительно-заключительных операций), а также интенсификацией, путем сокращения экспозиции сушки. Применение этих двух способов повышения производительности, как правило, приводит к увеличению капитальных или эксплуатационных затрат, так как это связано с дополнительными затратами на увеличение емкостей аппаратов, дополнительного расходования топлива, электроэнергии, агента сушки и прочее. Данная работа направлена на разработку лабораторной установки для исследования применения электротехнологических воздействий в процессах переработки зерна. В работе приведены примеры существующего лабораторного оборудования для осуществления электрофизических воздействий на зерно. Сформулированы требования, которым должна отвечать разрабатываемая установка. В итоге сделаны выводы о применимости разработанной установки и том, какие исследования могут быть проведены.
Бесплатно
Разработка материала для пленочных покрытий оптического приборостроения
Статья научная
Представлены результаты исследования процессов формирования пленок железо-иттриевого граната (ЖИГ) методами ионно-лучевого распыления на подложках галлий-гадолиниевого граната (ГГГ), которые являются эффективными для оптических приборов нового поколения, в том числе и при автоматизации работы сельскохозяйственной техники. Установлено, что послойный анализ пленок имеет переменный элементный состав. Фазовый состав неоднороден по толщине пленок, после напыления структура формируется аморфной. Эффективное применение таких покрытий возможно только при их кристаллическом состании. Для этого разработаны параметры термообработки и ионной имплантации обеспечивающие получение необходимой структуры.
Бесплатно
Разработка принципиальной схемы однорядного комбайна для уборки картофеля
Статья научная
На основе анализа конструкций, технических решений лучших отечественных и зарубежных разработок предложена принципиальная схема однорядного картофелеуборочного комбайна для уборки малых площадей, выполненная по модульной схеме, с боковым расположением подкапывающей части с внедрением запатентованных инновационных технических решений.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время актуальным является вопрос о разработке ресурсо- и энергосбегающего электрооборудования и электротехнологий. В статье приведены результаты работ, проведенных по этому направлению при воздействии на биологические объекты. Были проведены исследования по отлову восковой моли - вредителя пчелосемей в ульях путем воздействия на нее энергосберегающими светодиодными световыми ловушками, спектр излучения которых регулируется программируемыми логическими микроконтроллерами (ПЛК). Вторым биологическим объектом были меристемные растения земляники садовой, которые облучались энергосберегающими светодиодными фитооблучателями, импульсным светом с изменяющейся скважностью. Этот режим реализовывался также с помощью ПЛК. Целью работы является разработка ресурсо- и энергосберегающего электрооборудования для реализации энергоэффективных электротехнологий для воздействия на биологические объекты. Материалы и методы. Для отлова восковой моли в ульях разработана опытная установка со светодиодами различного спектра излучения. Эксперименты проводились на бабочках восковой моли. Для реализации режима импульсного режима облучения с изменяющейся скважностью была разработана энергосберегающая светодиодная фитоустановка. Лабораторный эксперимент проводился на меристемных растениях земляники садовой сорта «Корона» в меристемной лаборатории Удмуртского НИИСХ Удм. ФИЦ УрО РАН. Результаты. Проведенные эксперименты показали, что около 50% бабочек переместились в емкость с излучением длиной волны 400 - 435 нм. Для земляники на этапе нарастания листьев (пролиферации) экспериментальный светодиодный фитооблучатель оказал положительное влияние как на площадь листовой поверхности земляники, так и на коэффициент размножения. По сравнению с традиционным люминесцентным фитооблучателем значительное увеличение площади листовой поверхности микрочеренков земляники сорта «Корона» отмечено уже на пятые сутки этапа пролиферации. Начиная с этого срока и до конца этапа пролиферации этот прирост статистически достоверен и составляет 210,35 мм2, 240,53 мм2, 274,36 мм2 соответственно. Обсуждение. Проведенные положительные исследования показали, что в улье можно создать специальные места для отлова бабочек восковой моли. В перспективе для регулирования спектра и интенсивности излучения светодиодов целесообразно использовать недорогие программируемые логические микроконтроллеры, например, АТmega с платой Arduino UNO. В отношении меристемной земляники: облучение ее экспериментальным ресурсо- и энергосбережегающим светодиодным фитооблучателем не приводило к вытягиванию микропобегов земляники и к концу этапа пролиферации были сформированы невысокие растения с большим количеством пригодных для укоренения микропобегов средней высотой 15 мм по сравнению с контролем (люминесцентными лампами). Заключение. Эксперименты показами, что в качестве приманки бабочек можно использовать светодиоды с излучением в диапазоне 400…435 нм. Для автоматического регулирования спектра и интенсивности излучения светодиодов целеаообразно использовать недорогие программируемые логические микроконтроллеры. Экономичееские затраты на изготовление световых излучателей составляют 10…15% от стоимости сохраненного меда, что экономичечки выгодно. В отношении меристемной земляники: предлагаемое электрооборудования для реализации ресурсо- и энергосбережения в электротехнологиях позволяет снизить потребление электроэнергии на 60% при повышении качества меристемных растений земляники.
Бесплатно
Статья научная
Роботизированный кормораздатчик используется на фермах с крупным рогатым скотом. Это автономное устройство, которое автоматически перемещается по ферме и выполняет функцию приема, смешивания корма и автоматическую выдачу дозированной кормовой смеси крупному рогатому скоту. Применение роботизированного кормораздатчика для приготовления качественного и сбалансированного рациона позволит реализовать оптимальный режима кормления, снизит риск заболевания крупного рогатого скота, уменьшит расходы на обслуживающий персонал и облегчит человеческий труд. Целью исследования обзор конструкции и описание функций роботизированного кормораздатчика. В данной работе проведен анализ основных конструктивных элементов современных кормораздатчиков. В процессе анализа было проведено теоретическое исследование и описание основных конструктивных элементов, которые должен иметь роботизированный кормораздатчик. Описывается алгоритм работы роботизированного кормораздатчика. Изображена схема работы роботизированного кормораздатчика, осуществляющего контроль качества приготовленной смеси и раздачу качественной кормовой смеси крупному рогатому скоту, а также детально описан принцип работы процессов кормораздатчика и их взаимодействий.
Бесплатно
Статья научная
Для ультрафиолетового облучения семян овощных и зерновых культур используются ртутные газоразрядные лампы как низкого, так и высокого давления. Облучательные установки с такими источниками излучения экологически опасны, не энергоэффективны, пожароопасны, не электробезопасны и при своей работе выдедяют значительное количество озона. Практически все применяемые ультрафиолетовые установки не содержат устройства, которое автоматически поддерживает требуемую дозу ультрафиолетового облучения, в виду уменьшения потока излучения лампы при эксплуатации. Ультрафиолетовые светодиоды не содержат ртути, не выделяю озона, питаются от пониженного напряжения, нагреваются не выше 420С, а для поддержания требуемой дозы ультрафиолетового излучения предложено использовать программируемые логические контроллеры или микроконтроллеры. В работе изложен материал по разработке структурной схемы и алгоритма работы энергосберегающей, энергоэффективной, экологически чистой, пожаробезопасной и электробезопасной светодиодной ультрафиолетовой облучательной установки с использованием программируемого логического микроконтроллера для поддержания требуемой дозы ультрафиолетового облучения. Применение микроконтроллера позволяет управлять работой ультрафиолетовой облучательной установкой и дает возможность использовать ее для предпосевной обработки семян различных культур, например, овощных, зерновых, декоративных, хвойных.
Бесплатно
Разработка схемы управления зарядкой аккумуляторов для ветро-солнечной электростанции
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по разработке схемы зарядного устройства для ветро-солнечной электростанции малой мощности. В состав предлагаемой структурной схемы ветро-солнечной электростанции малой мощности входят: генератор ветроэлектрической установки; фотоэлектрические модули солнечной электростанции; аккумуляторная батарея ветровой электростанции; аккумуляторная батарея солнечной электростанции; контакты управляющих реле устройства управления режимами работы и зарядки аккумуляторов. Особенностью разработанной схемы является то, что устройство управления режимами работы и зарядки аккумуляторов включает традиционные контроллеры зарядки ветровой и солнечной электростанции, а также головной контроллер управления и устройства развязки аккумуляторов для возможности подзарядки аккумуляторов соседней системы при неблагоприятных погодных условиях. Головной контроллер управляет четырьмя управляющими реле. Два коммутирующих реле служат для подключения (отключения) цепи зарядки одной из систем к аккумулятору другой системы. Еще два коммутирующих реле служат для управления работой аккумуляторов ветровой и солнечной электростанций при работе на общую электрическую нагрузку. Режимы работы и алгоритм управления определяются требованиями к заряду и эксплуатации аккумуляторов.
Бесплатно
Разработка схемы управления разъединителем в сетях 6-10кВ
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по разработке схемы дистанционного управления разъединителем в сетях 6-10 кВ для систем сельского электроснабжения с целью повышения надежности систем электроснабжения. Основу устройства составляет разъединитель РЛК с электромеханическим приводом, а также выпрямитель, трансформатор тока, блок зарядки аккумулятора, контроллер зарядки, аккумуляторная батарея, фотоэлектрический модуль, система дистанционного управления электромеханическим приводом и блок коммутации цепи питания электромеханического привода. Принцип работы разъединителя состоит в том, что для привода механической части используется электромагнит постоянного тока получающий питание через блок коммутации цепи питания электромеханического привода от аккумуляторной батареи. Блок коммутации цепи питания электромеханического привода управляется дистанционно через систему дистанционного управления электромеханическим приводом. Представлена также методика расчета мощности фотоэлектрической станции и выбора аккумулятора для дистанционного привода разъединителя. Для обеспечения электропитания привода разъединителя необходимо иметь солнечный модуль мощностью 25 Вт и аккумуляторную батарею емкостью 40 А·ч. Рассмотрены также возможные варианты выбора электрооборудования системы электропитания привода разъединителя.
Бесплатно
Статья научная
На основе проведенного анализа различных подходов по оценке энергозатрат, экологии и обеспечения потребительских свойств отливок втулок цилиндров при их производстве центробежным способом предложена технология, позволяющая регулировать условия кристаллизации отливок. Для обоснования параметров формирования однородных свойств по высоте втулки использован метод математического описания влияния параметров подогрева металлической формы с отличающимся сечением её стенки и минимизацией уровня напряжений. Показано, что это может быть наиболее эффективно обеспечено нагревом ТПЧ при циклическом режиме работы индуктора с периодическим его отключением. При этом, суммарное время нагрева составляет 4,2 ч., а отключения соответствует 1,2 ч, число циклов должно быть не менее трех.
Бесплатно
Разработка энергоэффективного турбоветрогенератора на основе эффекта Магнуса
Статья научная
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Работа направлена на выявление преимуществ ветроэнергетических установок, основанных на эффекте Магнуса перед ветроустановками других типов в условиях ограниченности ветрового ресурса. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Был сконструирован прототип ветроэнергетической установки в масштабе 1:10, затем проведён эксперимент в лабораторных условиях при скорости ветра в диапазоне от 1 до 7 м/с. В ходе эксперимента были измерены основные технические характеристики прототипа, а затем произведено их сравнение с характеристиками аналогичных разработок. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В ходе исследования было выявлено, что ветрогенератор на основе эффекта Магнуса достигает мощности 400 Вт. при скорости ветра около 7 м/с., в то время как аналогичные ветрогенераторы достигают её лишь при 11-12 м/с. Так же ветрогенератор на основе эффекта Магнуса обладает большим коэффициентом использования энергии ветра 0,42 против 0,35-0,4 у аналогов. ВЫВОДЫ. Ветрогенератор на основе эффекта Магнуса работает эффективнее аналогов при низких скоростях ветра.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по разработке и оптимизации параметров гидроэнергетических установок с вертикальной осью вращения, адаптированных к потокам воды насосных агрегатов и способных эффективно работать в низконапорных водотоках. При проектировании и моделировании гидроэнергетической установки использовались пакеты приложений Solidworks, Matlab. На основе моделирования определены показатели КПД установки η(θ) при различных расходах и напорах воды, предназначенных для эффективной работы микрогидроэлектростанции при потоках воды насосных установок. Исходя из расхода и напора потока воды установлена возможность выработки мощности гидроэнергетической установки в пределах 1...50 кВт. По результатам моделирования определено, что существует возможность повышения КПД до 85% за счет оптимального угла наклона лопасти гидротурбины 55º. Разработан экпериментальный образец гидроэнергетической установки для низконапорных водотоков мощностью 3 кВт, в результате практических испытаний микрогидроэлектростанции с вертикальной осью вращения при расходе потока воды 0,25 м3/с и напоре 1 м достигнута выработка 19500 кВт·ч электроэнергии. Широкое использование гидроэнергетических установок на насосных станциях может способствовать обеспечению непрерывного и надежного электроснабжения.
Бесплатно
Расчет диаметра искрового разряда при электроискровой обработке деталей
Статья научная
В работе представлена модель определения диаметра искрового разряда, в зависимости от площади сечения электродов, напряжения и параметров газовой среды, в которой проводится электроискровая обработка. Определен необходимый для расчета коэффициент, обусловленный отношением напряжения и средним расстоянием между электродом и деталью (анод - электрод; катод - деталь).
Бесплатно
Расчет диаметра ходового винта, предназначенного для перемещения робота в теплице
Статья научная
Для точного выполнения всех операций автономным роботом в теплице требуется правильное обоснование диаметра ходового винта. Представлена методика расчета диаметра ходового винта, отличительной особенностью которой является учет одновременного воздействия на ходовой винт изгибающего и крутящего моментов. При воздействии на ходовой винт изгибающего момента в обязательном порядке учитывается процентное распределения массы автономного робота на ограничитель и ходовой винт, способ крепления телескопической штанги к подвижной платформе, расположение в различных позициях автономного робота относительно опорных тележек. В свою очередь при воздействии на ходовой винт изгибающего момента принимается во внимание мощность серводвигателя и его угловая скорость, а также материал, из которого изготавливается ходовой винт.
Бесплатно
Расчет коэффициентов сопротивления пористых вставок для сжимаемой среды
Статья научная
В статье рассмотрена методика определения коэффициентов гидравлического сопротивления различных пористых структур в случае фильтрации несжимаемого потока и её модификация для изотермического течения сжимаемой среды.
Бесплатно
