WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
-- [ Страница 1 ] --

Российская академия сельскохозяйственных наук

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Государственное научное учреждение

Всероссийский

научно-исследовательский институт

электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ)

Московский государственный агроинженерный университет

им. В.П. Горячкина (МГАУ)

ФГНУ "Российский научно-исследовательский институт

информации и технико-экономических исследований

по инженерно-техническому обеспечению АПК" (ФГНУ "РОСИНФОРМАГРОТЕХ") ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ТРУДЫ 6-й Международной научно-технической конференции (13 - 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ) Часть 2

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ

В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

И МОБИЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ

Москва УДК 631.371:631.5/.

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Труды 6-й Международной научно-технической конференции (13 – 14 мая 2008 года, г.Москва, ГНУ ВИЭСХ). В 5-ти частях. Часть 2. ЭНЕРГО

СБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

И МОБИЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. – 320 с.

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:

Н.М. Антышев, канд. техн. наук А.М. Башилов, доктор техн. наук А.Ю. Измайлов, доктор техн. наук Н.Ф. Молоснов, канд. техн. наук Научный редактор, ответственный за выпуск:

канд. техн. наук, Заслуженный энергетик России Н.Ф. Молоснов ISSN 0131 – © Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрифи кации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ), 2008.

НАПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ

И ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТРАКТОРНОЙ ТЕХНИКИ

ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА

Канд. техн. наук Н.М. Антышев (ГНУ ВИМ) Основополагающими элементами надежного функциониро вания растениеводства являются экономичные ресурсы: трудовые, энергетические, материально-сырьевые и информационные [1]. Чем больше удельная ресурсоемкость продукции и её составляющих, тем меньше конкурентоспособность, выше экономическая опасность.

Для отрасли растениеводства наибольшее влияние на трудо вые, энергетические и материально-сырьевые ресурсы оказывает трактор.

Технический уровень тракторов постоянно совершенствует ся, но преодолеть их технологические недостатки, влияющие на за тратный механизм ресурсов, пока не удалось.

Общая характеристика этих недостатков сводится к следую щему.

Гусеничные общего и специального назначения.

- Истирание и распыление почвы (особенно неблагоприятно для засушливых зон);

- Ограниченная навесоспособность, приводящая к сдыблива нию трактора на поворотах;

- Ограниченная возможность размещения технологических емкостей;

- Излишняя масса, приводящая к переуплотнению подпахот ного слоя;

- Невозможность выполнять операции по гладкой вспашке (отсутствие центрального поста кабины);

- Ограничения по обзорности;

- Неприспособленность к выполнению «высоких» техноло гий координатной системы земледелия (так называемых «топориен тированных»);

- Отсутствие независимого заднего, боковых и переднего ВОМ;

- Не обеспечивается система гибкой монтажной базы для технологической переналадки агрегатов;

- Угнетающее воздействие на растения по выхлопам (ожоги).

Колесные тракторы универсально-пропашные и общего на значения.

- Истирание и распыление почвы (высокий процент буксова ния);

- Зализывание дна борозды ведущими колесами, что приво дит к ухудшению влагообмена между подпахотным и поверхност ным горизонтами почвы;

- Переуплотнение почвы передними колесами у универсаль но-пропашных тракторов;

- Необеспеченность прямолинейности хода агрегата при воз делывании пропашных культур;

- Сползание на склоне;

- Ограниченная навесоспособность для машин передней на вески;

- Ограничения по обзорности;

- Ограничение по проходимости при выполнении ранневе сенних работ, чрезмерное уплотнение почвы по следу колес;

- Неудовлетворительная агропроходимость (по спелости рас тения к технологическим операциям) в переувлажненных зонах;

- Неприспособленность тракторов к «топориентированным»

технологиям;

- Невозможность выполнения гладкой вспашки тракторами общего назначения.

Современные тракторы достигли определенных пороговых значений (табл. 1), поэтому тактической задачей энергосбережения является выдержать эти показатели при изготовлении базовых моде лей тракторов и их использовании.

Стратегической задачей является изыскание и разработка мероприятий, улучшающих пороговые значения в части:

- зональной технологической вписываемости (изменяемость компоновки трактора, развитие систем рабочего оборудования, при менение двигателей 2-х уровневой мощности, конвертирование се рийных двигателей на использование альтернативных моторных то плив, применение новых типов движителей и т.п.);

удельных показателей и параметров современных тракторов Коэффициент использования сцепной - 0,5…0,6 (гус.);

0,38…0,42 (кол.

Условный тяговый КПД на стерне - 0,8 (гус.);

0,75 (кол.) Уровень форсировки двигателей - 1 – 1,1 – 1,2 – 1, Удельный расход топлива, г/кВт.ч - 205… Энергонасыщенность, л.с./т -16…25 (гус.);

20…30 (кол.) Агротехнический просвет, м - 0, Защитные зоны для пропашных куль - агрегатируемости структурной и функциональной (комби нированные системы отбора мощности, высокая навесоспособность, механизмы и узлы, повышающие агропроходимость);

- универсальности (автоматизация управления и контроля технологическими процессами самого трактора и агрегата в целом, изменяемость параметров (перестройка режимов), высокие тягово сцепные и топливно-экономические качества).

Важнейшей задачей энергосбережения при производстве тракторов является научное обеспечение и реализация достигнутых результатов по оптимизации ресурсопотребления и ресурсосбереже ния, охватывающие:

- модернизацию промышленных технологий, обеспечиваю щую существенную экономию основных видов экономических ре сурсов, снижение отходов и вредных выбросов;

- рециклинг и утилизацию вторичных ресурсов (отходов произ водства, отбракованных и отработавших срок службы изделий);

- экономическое, нормативное, инновационное обеспечение оптимизации ресурсопотребления и ресурсосберегающего реструк тирования экономики производств.

Нерациональные технологические потери энергии при пере работке материалов, изготовлении и эксплуатации тракторов можно исключить путем технологической модернизации, включая монито ринг потерь, усиления теплозащиты, расчета и конструирования энергосберегающих узлов и оборудования, замену энергоемких тех нологий, использование нетрадиционных источников энергии.

Существенное значение при оптимизации энергосбережения имеет разработка типоразмерного ряда базовых моделей сельскохо зяйственных тракторов и их модификации. Особенно это важно при переходе к системе адаптивной идентификации растениеводства [2].

Адаптивное растениеводство предполагает экономическую безопасность и социальную приемлемость как в краткосрочной, так и долгосрочной перспективе.

Основа его – более широкое использование ресурсоэнерго объемных и природоохранных технологий.

Энергетической базой мобильных сельскохозяйственных аг регатов для растениеводства является трактор. Его параметры, типо размеры и уровень использования существенно влияют на энерго сбережение при производстве растениеводческой продукции.

Основным направлением энергосбережения по тракторной технике следует считать разработку способов и решений, устра няющих технологические недостатки тракторов.

1. Свириденок А.И. Научное и инновационное обеспечение ресурсосбе режения. // Труды научного форума «Академические чтения». Минск, 2. Жученко А.А. Стратегия адаптивного растениеводства и ресурсосбе режения. // Труды научного форума «Академические чтения». Минск,

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ МАШИННО

ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

Д-р техн. наук В.Г. Мироненко, д-р техн. наук В.А. Дубровин (Национальный аграрный университет, г. Киев) Рассмотрены программные и технические средства оперативного контроля расхода топлива для уменьшения его потерь по организацион ным, квалификационным и техническим причинам.

Необходимость проведения основных сельскохозяйственных работ в кратчайшие календарные сроки постоянно стимулирует соз дание более скоростных и энергонасыщенных тракторов.

Анализ состояния вопроса. Обычно потенциальные воз можности новых тракторов используются не полностью, что связано с технологическими ограничениями максимальной рабочей скоро сти, неполным соответствием шлейфа машин и значительной пере грузкой тракториста, которая не дает ему возможности оперативно и качественно управлять основными рабочими процессами. Для реше ния этих проблем используют средства автоматического управления трактором [1, 2]. В табл. 1 приведены основные составные расхода энергии топлива машинно-тракторным агрегатом и технические средства для их уменьшения.

Таблица 1. Уменьшение расхода топлива при использовании новых преобразующие оперативного Функции средств экономия Машина Цель исследований: повышение эффективности механизи рованного земледелия за счет оперативного управления энергетиче скими режимами работы машинно-тракторных агрегатов.

Результаты исследований. В результате проведенных ис следований по созданию отдельных средств оперативного управле ния энергетическими режимами работы трактора и положением его навесного механизма установлено, что в сравнении с ручным управ лением производительность МТА может быть увеличена до 18%, а расход топлива уменьшен до 25%.

В перспективе все эти технические средства должны быть объединены в одну комплексную систему контроля и управления энергетическими режимами работы сельскохозяйственного трактора (рис.1), которая состоит из информационной, логической, исполни тельной части и пульта управления. Система предназначена для уп рощения и повышения эффективности управления трактором за счет полной автоматизации управлением сцеплением, изменением скоро стного режима двигателя, переключением передач и регулировани ем положения навесного устройства при всех возможных режимах работы трактора. Перед началом работы тракторист должен задать необходимую глубину хода рабочего органа и допустимое буксова ние движителей, а в процессе работы необходимо задавать лишь необходимую скорость движения.

Минимизация расхода топлива в процессе работы достигает ся поддержанием оптимальных режимов работы двигателя путем оперативного переключения передач и соответствующего изменения скоростного режима двигателя, при условии качественного выпол нения технологического процесса. Предотвращению перерасхода топлива должны способствовать оперативный выбор рационального углубления в почву рабочих органов и ограничение буксования ве дущих колес трактора.

В целом, непродуктивные расходы топлива могут быть вы званы организационными, квалификационными и техническими причинами.

Организационные причины связаны со стоянкой трактора с работающим двигателем и включенным валом отбора мощности, холостыми переездами, работой двигателя с неполной нагрузкой.

Информационная часть Задатчик скорости ия рабочего орган о буксования коле движения трактора Датчик режи мов работы двигателя Логическая часть Устройство подачи информации и сигнализации Формирователь Формирователь команд Формирователь команд команд на включение на изменение скорости на изменение положения Исполнительная часть Механизм пере лючения переда Рис. 1. Структура комплексной системы оперативного управления энергетическими режимами работы трактора Основные квалификационные причины связаны с работой двигателя на повышенных оборотах холостого хода, нарушением теплового режима (потери могут составлять 10–12%) и работе трак тора на пониженных передачах (возможные потери – 15–40%).

Среди технических причин, которые могут вызвать перерас ход топлива, в первую очередь, можно считать неудовлетворитель ное состояние топливной системы двигателя и износ деталей самого двигателя. Эти потери определяются по результатам сравнения дей ствительного расхода топлива с нормативным.

Своевременное выявление причин и принятие мер для избе жания непродуктивных затрат топлива требуют непрерывной реги страции расхода топлива в процессе работы трактора и анализа этих данных с учетом реального времени и режимов работы.

Для решения этой задачи необходимы измерительные сред ства, отвечающие следующим требованиям:

- непрерывный контроль расхода топлива в течение рабочей смены;

- обработка данных расхода топлива на ЭВМ с возможно стью анализа динамики этого расхода при различных условиях и режимах работы агрегата за любой отрезок времени;

- высокая точность измерения расхода топлива, с учетом па раметров самого топлива и внешней среды.

В соответствии с этими требованиями был создан микропро цессорный прибор, структурная схема которого представлена на рис. 2. Прибор состоит из двух датчиков расхода топлива, один из которых включается в магистраль подачи топлива в двигатель, а другой – в магистраль возврата в бак топлива, которое не использо вано двигателем.

Датчики могут быть гравитационного, объемного, проточно го и других принципов действия, но, учитывая необходимость кон троля разных видов топлива (бензин, дизельное топливо, биотопли во и др.), наиболее пригодным можно считать датчики объемного принципа действия. Сигналы датчиков расхода топлива через согла сующие усилители подаются на логико-вычислительный блок мик ропроцессора, куда также поступает информация из пульта контроля и управления о параметрах самого топлива, внешней среды, режи мов работы и др.

Необходимая вспомогательная информация и данные о рас ходе топлива с учетом дополнительных факторов заносится в посто Рис. 2. Структурная схема микропроцессорного прибора для непрерывной регистрации расхода топлива: 1 – датчик количества топ лива, что подается в двигатель;

2 – датчик количества топлива неиспользо ванного двигателем;

3,4 – усилители согласования;

5 – блок процессора;

6 – постоянно запоминающее устройство;

7 – пульт контроля янно запоминающее устройство. А отдельные показатели, характе ризующие работу двигателя и топливомера, выводятся на табло пульта контроля и управления. При необходимости вся информация с запоминающего устройства с помощью пульта управления может быть перенесена в ЭВМ. С помощью специально разработанных и стандартных программ ЭВМ можно получить соответствующие статистические, динамические, сравнительные и другие показатели расхода топлива.

1. Оперативное управление энергетическими режимами ра боты МТА обеспечивает повышение производительности до 18% и снижение расхода топлива до 25%.

2. Применение микропроцессорной системы контроля рас хода топлива позволит уменьшить непродуктивные его потери, ко торые возможны в процессе эксплуатации трактора по организаци онным, квалификационным и техническим причинам.

1. Методические рекомендации по топливо-энергетической оценке сельскохозяйственной техники, технологических процессов и тех нологий в растениеводстве. ВИМ – Токарев В.А., Братушков Б.Н., Никифо ров А.Н. и др. – М., 1989. – 60 с.

2. Мироненко В.Г. Технічні засоби забезпечення якості виконан ня технологічних процесів у рослинництві. Монографія, НАУ – К.,2005. – 271с.

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ

И ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ АГРЕГАТОВ

Д-р техн. наук А.П. Левцев, К.А. Миндров (Мордовский госуниверситет, г. Саранск) Значительную долю механизированных процессов в сель ском хозяйстве выполняют сельскохозяйственные агрегаты (СХА).

Технико-экономическая эффективность их во многом определяется рациональным характером протекания в них энергетических про цессов, уменьшающих непроизводительные потери мощности. Уро вень последних обусловлен, главным образом, величиной реактив ных потерь мощности, т.е. их энергетическим потенциалом (ЭП). Он связан с наличием в СХА, как сложных динамических системах, ре активных, не согласованных между собой звеньев (элементов). К тому же на увеличение ЭП оказывают существенное влияние каче ство систем управления параметрами ДВС. Исследованиями уста новлено, что величина ЭП СХА при нестационарной нагрузке может достигать 40%, что ведет к снижению максимальной эксплуатаци онной мощности ДВС и увеличению расхода топлива. Исследования показывают, что, контролируя оправданный уровень недоиспользо вания ЭП СХА за счет стабилизации процесса энергопотребления (снижение переходных процессов и уменьшение колебаний нагруз ки) и вводя управляемые согласующие устройства (гасители колеба ний) в каналы передачи мощности можно на 20-30% повысить мак симальную эксплуатационную мощность агрегата, снизить потери на частичных режимах работы агрегата, и тем самым повысить про изводительность при снижении расхода топлива до 25%.

Существующие методы и средства контроля и оценки энер гетическими процессами особенно новой техники недостаточно эф фективны и не соответствуют требованиям сегодняшнего дня. Кар динальным направлением решения данной проблемы является авто матизация контроля и оценки энергетических и технологических параметров при эксплуатации и испытаниях сельскохозяйственной техники. Поэтому разработка автоматизированной системы контро ля и оценки энергетических и технологических параметров при экс плуатации и испытаниях сельскохозяйственной техники, направлен ная на повышение их эффективности имеет большое научное и прак тическое значение.

Целью разработки автоматизированной системы контроля и оценки энергетических и технологических параметров при эксплуа тации и испытаниях сельскохозяйственной техники является:

- снижение трудоемкости при проведении энергетической оценки сельскохозяйственной техники при ее испытаниях за счет автоматизации контроля и оценки энергетических и технологиче ских параметров;

- выявление энергетического потенциала (ЭП) для наиболее рационального комплектования СХА на основе повышения досто верности энергетической оценки.

- оценка эффективности использования мобильных энерге тических средств с конкретными сельскохозяйственными машина ми, путем непрерывного контроля энергопотребления;

- обеспечение контроля качества выполнения механизиро ванных работ за счет непрерывного контроля технологических па раметров.

- разработка научно-обоснованных норм расхода топлива для выполнения механизированных полевых работ.

Для автоматизации контроля энергетических и технологиче ских параметров, обработки сигналов, как в лабораторных, так и в эксплуатационных условиях для СХА нами, разработаны методиче ские и инструментальные основы программно-технического ком плекса автоматизации контроля и оценки энергетических и техноло гических параметров. Комплекс позволяет осуществлять настройку сценариев эксперимента, хранение и поиск нужного сценария в базе данных, проводить измерения с одновременной визуализацией экс периментальных данных, просматривать и анализировать результа ты. В реальном масштабе времени производится первичная матема тическая обработка и допусковый контроль значений измеряемых параметров. Вся информация сохраняется в формате базы данных и доступна для последующей обработки и сравнительного анализа. В состав комплекса входит программное обеспечение, реализующее алгоритмы ЭП СХА. Программное обеспечение комплекса выпол нено по модульному принципу (рис. 1): модуль подготовки и прове дения эксперимента;

программное обеспечение реального времени, включающее подсистемы первичной обработки, сбора, регистрации и визуализации данных;

подсистема тарировки и информационного сопровождения измерительных каналов;

модуль сортировки, стати стической обработки данных и расчета ЭП;

математическая библио тека алгоритмов определения ЭП, управления демпфирующими уст ройствами.

Программное обеспечение позволяет работать с различными устройствами сбора данных продукции фирмы L-Card.

Требования к персональному компьютеру:

• РС совместимый компьютер производительностью не • объем оперативной памяти не менее 512 Мб;

• разрешение экрана 1024х768;

В качестве примера в табл.1 приведены результаты расчета энергетического потенциала трактора МТЗ-80 с плугом ПЛН-3.35 на вспашке. В качестве параметров в табл. 1 соответственно приведены математические ожидания угловой скорости, крутящего момента, средние квадратические отклонения угловой скорости и крутящего момента, коэффициенты вариаций, обобщенный фазовый сдвиг и коэффициент энергетического согласования.

Рис. 1. Состав программно-технического комплекса Таблица 1. Результаты расчета энергетического потенциала трактора Как видно из табл. 1, энергетический потенциал трактора МТЗ-80 с плугом ПЛН-3.35 на вспашке находится в пределах 17, 34,9% на стационарных и 42,2 % на переходных процессах. Анализ диаграмм энергетических процессов показывает, что доля переход ных процессов находится на уровне 20%, в связи, с чем для таких агрегатов целесообразнее применение демпфирующих устройств, работающих в полосе частот 2 Гц, расположенных на маховике.

Результаты расчета энергетического потенциала трактора МТЗ-80 с плугом ПЛН-3.35 на вспашке после установки демпфера на маховик приведены в табл.2.

Как видно из табл. 2, установка демпфирующего устройства на маховик двигателя приводит к реализации энергетического по тенциала на 17,9% на стационарных и на 6% на переходных режи мах по отношению к полному потенциалу.

Для мобильных и стационарных энергетических средств в точке соединения дизеля с трансмиссией наибольший интерес пред ставляют конструкции с наибольшей надежностью и достоверно стью выходного сигнала крутящего момента. Сигнал, объективно отражающий крутящий момент, является основой для создания вы сокоэффективных энергоконтролирующих и согласующих систем сельскохозяйственных агрегатов, в том числе и с электромеханиче ской трансмиссией.

Таблица 2. Результаты расчета энергетического потенциала трактора МТЗ-80 с плугом ПЛН-3.35 на вспашке после установки демпфера Предъявляемым требованиям отвечает устройство, изобра женное на рис. 2 [1]. Устройство содержит кулачковую муфту 1, ве домая часть 2 которой свободно перемещается в осевом направле нии и поджимается центральными пружинами 3, расположенной на ведомом валу 4. Между пружинами 3 расположена муфта 5. Ведо мый вал 4 выполнен составным, внутри которого имеются шлицы 6.

Осевое перемещение ведомой части полумуфты 2 контролируется индукционным датчиком перемещения 7 и регистрируется микро процессорным измерительным устройством 8. Индукционный дат чик перемещения 7 питается от однофазного синхронного генерато ра 9. Устройство вращается в подшипниках 10.

Такая компоновка представляет собой фильтр низкой часто ты, полное сопротивление которого при равенстве податливостей пружин l1 = l 2 будет Частотная функция фильтра При m=3 кг, l=0,000004рад/Нм фильтр не пропускает на из меритель момента колебания с частотой свыше 90 рад/с которые вносят в измеряемый сигнал помехи. Подбирая соответствующим образом параметры m и l фильтра можно менять полосу частот.

Рис. 2. Устройство для измерения крутящего момента на валу Среди устройств, для измерения крутящего момента мо бильных энергетических средств, практический интерес представ ляют конструкции, основанные на прямых методах контроля. Нами разработан вариант устройства, имеющий более высокую точность и надежность измерения крутящего момента двигателя внутреннего сгорания при упрощении конструкции устройства [2].

Такое устройство для измерения крутящего момента со держит ведущий диск 2, прикрепляемый болтами к маховику 1, расположенному в кожухе 13. К ведущему диску на болтах кре пится квадратный наружный кожух 7, к которому с наружной сто роны крепится зубчатое колесо 9 ведущего диска 2. С внутренней стороны квадратный наружный кожух взаимодействует с упругим элементом 6 представляющим собой прямоугольную газонапол ненную рамку, внутри которой расположена резиновая камера, а сверху брезентовый каркас. Внутренняя часть упругого элемента соприкасается с внутренним квадратным кожухом. 8. Внутренний квадратный кожух 8 сваркой крепится к ведомому валу 4 перед ний конец, которого опирается в подшипнике 3, а задний в под шипниковой опоре 5. Выходной конец ведомого вала 7 имеет шлицы. К ведомому валу жестко крепится зубчатое колесо 10. На против зубчатых колес 9 и 10 расположены индукционные датчи ки 11 и 12 скорости. Датчики 11 и 12 закреплены на кожухе 13 и подключены к регистрирующему устройству 14 (рис. 3).

Рис. 3. Устройство для измерения крутящего момента двигателя Перед измерением производится регулировка упругого эле мента 5, заполнением газа до рабочего давления p2, определяемого из условия его объема V.

Угловое смещение зубчатых колец 9 и 10 друг относительно друга приводит к пропорциональному изменению фазы гармониче ских сигналов с датчиков 11 и 12. Сигналы с выходов индукционных датчиков поступают на регистрирующее устройство 14.

В качестве примера приведем расчет устройства для фрезер ной секции культиватора КФГ-3,6.

= 0,2 рад находится податливость, рад/Нм 2. Находится масса воздуха при 20°С, кГ 4. Задавшись предельным давлением p1=0,2 МПа, находится начальное давление в рамке 1. Патент РФ №2267754. Способ измерения крутящего момента на валу и устройство для его осуществления / Левцев А. П., Вантюсов Ю. А., Панфилов Н.П.;

заявитель и патентообладатель Мордовский госуниверситет им. Н. П. Огарева. – № 2004124591/28;

заявл. 12.08.04. // 2. БИ. 2006. №1. 39949. Устройство для измерения крутящего момента двига Патент РФ № теля внутреннего сгорания / Левцев А. П., Вантюсов Ю. А., Иншаков А. П., Мальцев С. А., Агеев В. А.;

заявитель и патентообладатель Мордовский госуниверситет им. Н. П. Огарева. – № 2004110596/22;

заявл. 08.04.04. //БИ.

2004. №23.

ПРОБЛЕМА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРАКТОРОВ

И МОБИЛЬНЫХ МАШИН С ГИБКИМИ

ТРАНСМИССИЯМИ

Проблема создания отечественных сельскохозяйствен ных тракторов с бесступенчатыми трансмиссиями, по наше му глубокому убеждению, является проблемой не техники, а психологии и в меньшей степени - экономики. Известно, что применением бесступенчатой трансмиссии достигается су щественное повышение тяговых и маневренных качеств трактора, производительности и управляемости, и известно, как это сделать, благо у нас имеется богатейший практиче ский опыт создания таких трансмиссий в железнодорожной и городской тяге, автотранспорте и даже в тракторах (про мышленный трактор ДЭТ-250 и ДЭТ-320 Челябинского трак торного завода).

Сомнения в целесообразности выбора для проектируе мых машин бесступенчатой трансмиссии связаны главным образом с отсутствием у нас специалистов по таким транс миссиям. Оправданием сомнению и противодействию ему служит давно устаревшее мнение о низком КПД трактора с подобной трансмиссией и незнакомство сегодняшних наших проектировщиков тракторов и руководителей тракторострои тельных заводов с автоматикой, отсутствующей на совре менных отечественных тракторах. А она является сущест венной, хотя и не обязательной частью подобных трансмис сий. С появлением около десяти лет назад на мировом рынке тракторов моделей с двухпоточными гидростатическими трансмиссиями и с их выходом на первые строчки по коли честву продаж, отпал последний довод противников гибких трансмиссий – отсутствие их за рубежом. Довод отпал, но трансмиссии у нас не появляются и на тракторостроительных заводах работы по ним не ведутся. Этот факт можно отнести на счёт бедности наших заводов, не способных решить эту достаточно сложную задачу, но проблема не только в этом.

Проектирование тракторов с гибкими трансмиссиями требует новой методики общего проектирования (не одной трансмиссии, а всего трактора). Особенности проектирова ния гибких трансмиссий для тракторов, состоящие в необхо димости учёта наличия в них перегрузочных по тепловому состоянию режимов, совершенно иного, чем обычно, харак тера работы в пусковых режимах и режимах ползучей скоро сти, необычное конструктивное построение трансмиссий с индивидуальным приводом движителей, существенно отли чающаяся работа двигателя и иная динамика силовых про цессов во всём приводе, требуют изменения характера про ектирования трактора.

Наиболее эффективной из существующих бесступенча тых (или «гибких», как их иногда называют) трансмиссий является электрическая, в которой особенно легко осущест вить индивидуальный привод движителей. Для гусеничных машин с этой целью применяется многомоторный или мно годвигательный привод (с одним генератором и несколькими моторами, чаще двумя, а вообще – по числу движителей).

Для пневмоколёсных машин имеется большой опыт приме нения для этой цели механизма «мотор–колесо», в котором мотор с колёсным редуктором и тормозом помещается в сту пицу колеса. Хорошо известно, что такой привод при нали чии автоматики может иметь очень высокую степень регули руемости, что и позволяет существенно повысить управляе мость и маневренность машины.

Особо стоит в таких тракторах проблема автоматиче ского регулирования. Автоматика в них позволяет с высокой точностью выполнить практически любые требования к функциональным характеристикам машин, недостижимые иными путями. Ещё лет 20 назад разработчикам автоматики приходилось для этого прибегать к весьма сложным приёмам построения аналоговых схем функциональных блоков систем автоматического регулирования. Сейчас с развитием микро процессорной автоматики задача построения автоматики су щественно упростилась, а возможности реализации любых даже весьма сложных законов регулирования существенно расширились.

Общая цель автоматики подобных приводов - выполнение определённых задач управления, невыполнимых при ручном управлении, и повышение точности регулирования процессов, выполнимых вручную. Заметим только, что постановка новых задач и формулирование требований к функциональным характе ристикам машин с гибкими трансмиссиями, являющаяся полем деятельности не специалистов по автоматике, а специалистов по машинам, не может быть ими выполнена квалифицированно без освоения ими основ автоматики и понимания основных принци пов работы и возможностей и гибких трансмиссий, машин с эти ми трансмиссиями и автоматического регулирования.

Отсюда ясно, что для грамотного и эффективного проектирования тракторов и вообще машин с автоматическими гибкими трансмиссиями потребуется обучение новых кадров проектировщиков и переучивание имеющихся. Этот процесс, ставший уже обычным и привычным для технических специалистов за рубежом, где поколения машин сменяются менее чем за 10 лет (то есть на срок активной жизни специалиста их приходится несколько и переучиваться ему приходится неизбежно), для нас по сей день выглядит устрашающе необычным и крайне опасным. Новых кадров у нас нет в силу многих причин и обстоятельств последних лет, а старые психологически не готовы к столь радикальным переменам.

Поэтому они воспринимают возможные перемены как угрозу своему личному существованию в профессии и сопротивляются им, тем более, что практики переучивания (какая имеется у врачей под названием «усовершенствование» и функционирует там с определённой законом регулярностью) у нас нет тоже. А поскольку главной движущей силой прогресса (в отсутствии у нас полноценного свободного рынка, как за границей) являются люди, нам стоит немедленно озаботиться этой проблемой и решить её под угрозой в противном случае уже неисправимого отставания от Запада.

СИСТЕМНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОЕМКОСТИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Канд. техн. наук В.Б. Ловкис (БГАТУ, г. Минск), канд. техн. наук В.А. Колос, Ю.Н. Сапьян (ГНУ ВИМ) В работе представлен аналитический метод определения ко личества производственных ресурсов, расходуемых на технологиче ских операциях, в расчете на тонну основной конечной продукции.

Для формализации математических выражений использованы зави симости удельных затрат топлива, электрической энергии, удобре ний, материалоемкости технических средств, зданий (сооружений) применительно к технологиям растениеводства [1 - 6 и др.].

Расход топлива j -го вида самоходной машиной, МТА или комбайном на полевой операции рассчитывается по формуле:

где GTj = 10 N eн g eн к зт часовой расход топлива, кг/ч (м3/ч);

d число обработок почвы, семян, посевов и т.п.;

w доля объема работы данного средства механизации на рассматриваемой операции по технологической карте, %;

N eн номинальная мощность двигателя, кВт;

g eн удельный расход топлива, соответствующий номинальной мощности двигателя, г/кВт·ч;

К зт коэффициент, учитывающий расход топлива на запуск и техобслуживание в начале смены;

коэффициент изменения расхода топлива в зависимости от степени загрузки двигателя;

WS сменная производительность при однократной обработке, га/ч;

У урожайность основной конечной продукции, т/га.

Расход топлива j -го вида при перевозке (погрузке) i -го производственного ресурса:

где H Pi норма расхода ресурса при его использовании на соот ветствующей операции, т/га;

WPi сменная производительность, т/ч.

При перевозке (погрузке) основной и побочной продукции расход топлива МТА рассчитывается соответственно по формулам:

где W и W П сменная производительность по основной и побоч ной продукции, т/ч;

У П урожайность побочной продукции, т/га.

Расход топлива j -го вида бортовым грузовым автомобилем, автопоездом или седельным тягачом с полуприцепом, автомобилем самосвалом или самосвальным автопоездом, специальным или спе циализированным автомобилем на перевозке i -го производственно го ресурса где Н Тj нормативный расход топлива на выполненную работу, л (м3), рассчитываемый по отраслевой методике;

Тj плотность жидкого топлива;

QPi масса перевезенного ресурса, т.

При перевозке основной и побочной продукции расход топ лива рассчитывается соответственно по формулам:

где Q и QП – масса основной и побочной продукции, т.

Расход топлива средствами сельскохозяйственной авиации при химической обработке посевов равен:

где GТi часовой расход топлива самолетом или вертолетом, кг/ч.

Расход топлива зерносушильными установками где GТjC паспортный расход топлива, кг/ч (м3/ч);

Wпл паспортная производительность, пл. т/ч;

k в коэффициент пересчета в плановые тонны в зависимости от k к (н ) в зависимости от рода и назначения зерновой культуры.

Расход электроэнергии при подготовке производственных ресурсов к использованию (измельчителями, смесителями, протрав ливателями, инкрустаторами, электропогрузчиками и т.п.) рассчи тывается по формуле:

K пс коэффициент потерь в сельских электросетях;

где PMn установленная мощность n -го потребителя, входящего в комплект оборудования, кВт;

К Mn коэффициент использования установленной мощности.

Расход электроэнергии оборудованием для предварительной обработки продукции (зерноочистительными машинами, сушиль ными и вентиляционными установками, электропогрузчиками, воз духоподогревателями, сортировальными пунктами и т.п.):

Для зерносушилок и бункеров активного вентилирования в формулу (9) подставляются значения производительности W3, а для зерноочистительных машин - подставляются значения номинальной производительности, которая рассчитывается по формуле:

где W0 паспортная производительность по сырому зерну, т/ч;

k1 и k 2 коэффициенты пересчета производительности в зави симости соответственно от вида зерновой культуры и от влажности и засоренности исходного материала [4].

Расход воды, минеральных, органических и комплексных удобрений, пестицидов, консервантов и других химических препа ратов j -го вида рассчитывается по формуле:

где Н Хj норма расхода препарата, воды, т/га;

Т Хj срок действия, лет.

Для протравителей семян где H – нормативный расход, кг/т семян;

H C норма расхода семян, т/га.

В случае, когда энергетический эквивалент средства химиза ции выражен в МДж/кг д.в., его расход в кг д.в./т продукции равен:

где двj содержание действующего вещества в препарате, %.

Расход семян (посадочного материала) Материалоемкость трактора, самоходной машины, комбай на, самолета (вертолета), сельхозмашины, прицепа i -го вида (кг/т основной продукции) для полевой операции рассчитывается по формуле:

где M Mj конструктивная масса технического средства, кг;

a Mj, rMj коэффициенты годовых отчислений на реновацию и ремонт, % от стоимости (принимаются по факту);

TMj годовая загрузка, ч.

При выполнении тракторно-транспортной или погрузочной операции с i -м производственным ресурсом материалоемкость рас считывается по формуле:

а с основной и побочной продукцией - соответственно по формулам:

Материалоемкость бортового автомобиля, седельного тягача, самосвала, прицепа (полуприцепа) или другого автотранспортного средства j -го вида при перевозке производственного ресурса где S пробег за смену, км;

a, rМj коэффициенты годовых отчислений на реновацию и ремонт, % от стоимости на 1000 км пробега.

При перевозке основной и побочной продукции материало емкость рассчитывается соответственно по формулам:

Материалоемкость оборудования для обработки производст венных ресурсов рассчитывается по формуле, аналогичной (13), пу тем подстановки соответствующих значений показателей.

Материалоемкость стационарного оборудования по предва рительной обработке основной и побочной продукции рассчитыва ется по формулам, аналогичным (14а, б).

Материалоемкость производственного здания (сооружения) j -го вида при выполнении операции по первичной обработке про дукции рассчитывается по формуле:

где FЗj общая площадь здания (сооружения), м2;

a Зj, rЗj годовые отчисления на реновацию и ремонт, %;

доля данной продукции, обрабатываемая в здании, %;

Зj доля площади здания для данной продукции, %;

TMj годовая загрузка оборудования, ч.

продукции (хранилища, склада, сенажной траншеи т.п.) где Q Зj вместимость, т.

Материалоемкость здания (сооружения) j -го вида (склада, хранилища, сарая и т.п.) для хранения ресурсов где Рi доля ресурса, хранимая в здании, %.

Представленный системный метод и расчетные зависимости могут использоваться для оперативной сравнительной оценки ре сурсо- и энергоемкости альтернативных вариантов энергообеспече ния, механизации, химизации, размещения сырья, ресурсов и про дукции сельскохозяйственных технологий для повышения их энер гетической эффективности.

1. Фере Н.Э. Пособие по эксплуатации машинно-тракторного парка. – М.: Колос, 1980.

2. Севернев М.М. Энергосберегающие технологии сельскохозяйствен ного производства. – Минск: Урожай, 1994.

3. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве / ВИМ, ЦНИИМЭСХ, ВИЭСХ. – 4. Ресурсная оценка научно-технической продукции при подготовке проекта на ее разработку // Механизация и электрификация с.-х., вып.36. Минск, БелНИИМСХ, 1998, с. 5-16.

5. ОСТ 1010.1 – 2002. Испытания сельскохозяйственной техники. Су шильные машины и установки сельскохозяйственного назначения.

Методы оценки функциональных показателей / МСХ РФ. – М., 2002.

6. ОСТ 1010.2 – 2003. Испытания сельскохозяйственной техники. Зер ноочистительные машины и агрегаты, зерноочистительно-сушильные комплексы. Методы оценки функциональных показателей / МСХ РФ.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ СОЗДАНИЯ

АГРОТЕХНОЦЕНОЗОВ И УПРАВЛЕНИЯ ИМИ НА ОСНОВЕ

ПОЛОЖЕНИЙ САМООРГАНИЗАЦИИ

Д-р техн. наук И.И. Свентицкий, канд. техн. наук В.А. Королев, Растениеводство и земледелие – отрасли знаний и производ ства, в которых используют как естественные (биологические) цено зы, так и техноценозы – машины и агрегаты для посева, обработки почвы и уборки урожая. Важное открытие Б.И. Кудрина [1] – техне тика, выражающаяся в общей направленности исторического разви тия технологий и техники, совпадающая с направленностью всех этапов эволюции природы (физико-химического, биологического).

Она открывает новые возможности оптимизации создания агротех ноценозов и управления ими.

В [2, 3] выявлена необходимость совместного эксэргетиче ского анализа в агротехнологиях как преобразования энергии техни ческими ценозами (техноценозами), так и биоконверсии природной энергии организмами (биоценозами). Обосновывая закон оптималь ного построения техноценозов, В.И. Гнатюк справедливо отмечает [4, с. 106]: «Оптимизация техноценозов сводится к оптимальному управлению, которое реализуется посредством ТЦ-оптимизации … ТЦ-критерий - реализуемая в рамках ТЦ-алгоритма минимизация потребления техноценозом энергетических ресурсов при условии сохранения основных функционально-технических показателей на уровне не ниже требуемого».

В случае оптимизации агротехноценозов основным функ ционально-технологическим показателем его составной части - тех ноценоза - является максимальное использование растительным це нозом приходящей энергии солнечного излучения (света) и других экологических условий для фотосинтеза растений и формирования ими продуктивности (урожая). Однако, выявляя метод оптимального построения техноценозов, в [4] в дальнейшем принято, что опти мальным является такой техноценоз, который при обеспечении вы полнения требуемой задачи характеризуется максимальной энтро пией, под которой понимается [4, с. 134] «… суммарные энергетиче ские ресурсы, воплощенные в технические изделия при их изготов лении, распределенные равномерно по популяциям видов техники».

При этом учитываются негауссовы распределения этих техноцено зов.

Общеизвестно, что энтропийные показатели и второе начало классической термодинамики в целом невозможно применить к биологическим объектам, в том числе и биологическим ценозам. Об неаддитивности величины энтропии свидетельствует общеизвест ный парадокс Гиббса, сущность которого в том, что при смешива нии одинаковых веществ аддитивность энтропии не соблюдается.

Эта величина не удовлетворяет также транзитивности, дистрибутив ности и др. важным свойствам метрологии физических величин. Са моорганизующиеся природные системы, в том числе и природные ценозы, невозможно полноценно описать на основе второго начала термодинамики (ВНТД). Эти системы подчиняются закону выжива ния (ЗВ), сущность которого противоположна ВНТД.

В связи с этим энтропийный анализ в целом неприменим в биологии. Как известно, и в анализе преобразований энергии техни ческими устройствами с начала 80-х годов ХХ столетия от энтро пийного анализа перешли к более надежному и простому методу эксэргетическому анализу. В связи с этим целесообразно проводить анализ рассмотрения преобразования энергии в агротехноценозах на основе эксэргетического анализа. Важной особенностью такого под хода является установление сущности детерминизма как природных ценозов, так и техноценозов.

Нам представляется, что такой детерминизм выражен одно значно принципом энергетической экстремальность самоорганиза ции и прогрессивной эволюции (ПЭЭС и ПЭ). Из этого принципа видно, что ВНТД не является самодостаточным общим законом природы. Оно является только составной частью (негативной) на званного принципа. Второй частью (позитивной) этого принципа, направляющей прогрессивную эволюцию, является ЗВ, зеркально симметричный ВНТД и противоположный ему по сущности. В са моорганизующихся природных системах энтропия не возрастает, а убывает. В соответствии с ЗВ эти системы в своем развитии (онто генез, филогенез) самопроизвольно устремлены к состоянию наибо лее полного (эффективного) использования доступной свободной энергии (эксэргии) системой трофического уровня, в которую они входят. ВНТД подчиняются только несамоорганизующиеся (равно весные) системы и только для этих систем справедлив закон неубы вания энтропии.

Попытки объяснить функционирование и эволюцию живых систем на основе ВНТД, как известно, не увенчались успехом. Об щеизвестна проблема «вопиющего» [5] противоречия между эволю цией природы по ВНТ в направлении разрушения структур, дегра дации энергии, повсеместному непрерывному росту энтропии, и теорией биологической эволюции, утверждающей развитие и со вершенствование структур и функций живых систем, накопления ими свободной энергии.

Эти и ряд других проблем фундаментальной науки, связан ных с началами термодинамики, удалось разрешить на основе ПЭЭС и ПЭ [2]. Практическим подтверждением этого принципа и ЗВ явля ется создание и широкое использование в практике тепловых насо сов и холодильных машин, где основным рабочим процессом явля ется самоорганизующийся фазовый переход – испарение конденсация теплоносителя. Применение в этих технических уст ройствах высокоэнергоэффективного фазового перехода позволило повысить коэффициент преобразования ими энергии в 10 – 12 раз по сравнению с тепловыми машинами, работающими по термодинами ческому циклу Карно.

Это пример практической важности учета принципа самоор ганизации при решении технических задач. Теоретическое значение данного принципа видно из следующего. В теоретической совре менной физике нельзя не заметить явного парадокса. В классиче ской термодинамике и энергетике главным законом считают ВНТД.

В классической механике второе начало – «инородное тело». В ней главные – это законы Ньютона, уравнения Гамильтона (гамильтони ан) и Лагранжа (лагранжиан). В теории относительности и кванто вой физике (релятивистской, нерелятивистской) по признанию соз дателей этих отраслей – А. Пуанкаре, А. Эйнштейна, М. Планка и др. – главным законом этих более новых отраслей физики считается принцип наименьшего действия в форме Гамильтона. По выраже нию А. Пуанкаре теория относительности – это инвариант принципа наименьшего действия. Ни в квантовой физике, ни в теории относи тельности ВНТД не получило должного отражения. Из-за этого, очевидно, в них возникли проблемы, например, с отрицательной энергией, антивеществом, антиматерией. Нам представляется, что на основе принципа самоорганизации эти проблемы можно разрешить, если учесть, что под отрицательной энергией следует понимать эн тропию - неработоспособную часть энергии, недостающую энергию (аналогия с отрицательными величинами в математике). Энтропия по своей сущности характеризует меру деградированности различ ных видов общей энергии. В большинстве практических случаев при анализе преобразованной энергии возникает необходимость опреде лять потенциальную превратимость (работоспособность) различных видов общей энергии. Для этой цели явное преимущество перед ве личиной энтропии имеет величина эксэргии, тождественная величи не свободной энергии Гиббса.

Наиболее важная термодинамическая величина (функция) – энтропия, полученная из определения ВНТД в классической термо динамике, - не удовлетворяет метрологическим требованиям. Ее оп ределение некорректно [6], так как здесь имеет место «порочный круг». В этом определении энтропия определяется через температу ру, а температура – через энтропию. По этой причине в классиче ской термодинамике, не случайно, сделана попытка ввести нулевое начало, в котором предложено исходное определение температуры.

Корректно рассматриваемую величину можно в физике вы разить через частоту [7]. В этом случае при термодинамическом оп ределении энтропии ее размерность (единица измерения) будет вы ражаться произведением энергии на время (Дж*с.). Эта размерность совпадает с размерностью величины «действия», которую выявил Г.В. Лейбниц в VII веке, и размерностью кванта действия (постоян ной Планка). Лейбниц впервые обосновал аналитическое выражение принципа наименьшего действия и дал определение величины дей ствия, справедливость которых сохраняется до настоящего времени.

Несмотря на более чем 300-летнюю давность обоснования величины действия и ее размерности, она еще не вошла в систему современ ных физических величин и единиц.

В совпадении рассмотренной адекватности размерностей величин «энтропии» и «действия» имеет место метрологическое подтверждение достоверности ПЭЭС и ПЭ. Можно предположить, что необычность этой размерности (энергия * время), скорее всего, отображает прогрессивную ускоренную эволюционную направлен ность самоорганизации природы.

Ускоренная направленность прогрессивной эволюции опре деляется феноменальным принципом Ле Шателье. Сущность этого принципа состоит в следующем: если на систему действуют внеш ние силы, то она вырабатывает такое действие, которое уменьшает внешнее воздействие. Этот принцип по своей основной сущности противоположен сущности ВНТД.

Согласно ВНТД система, выведенная из состояния равнове сия, стремится вернуться в равновесие с окружающей средой [2–7].

Ле Шателье при обосновании своего принципа (по собственному признанию) в качестве аналога использовал закон электромагнитной инерции Ленца, который, как показано в [8], тождествен принципу наименьшего действия: последний минимизирует переход потенци альной энергии в кинетическую и наоборот, первый минимизирует переход магнитной энергии в электрическую и наоборот.

Противодействие внешнему воздействию, согласно принци пу Ле Шателье, происходит на каждом иерархическом уровне орга низации системы. Чем сложнее структура системы (больше иерар хических уровней), тем быстрее система адаптирует к внешнему воздействию, тем быстрее она эволюционирует. В основательном труде В.В. Петрашева с названием «Глаза и мозг эволюции» на ос нове принципа Ле Шателье решена одна из важных проблем эволю ции, состоящая в том, что реальная скорость биологической эволю ции и расчетное значение этой величины в соответствии с дарвинов скими естественными мутациями и отбором различаются на много порядков в сторону реального ускорения биологической эволюции.

Эмпирическое подтверждение этого положения ярко продемонстри ровано в книге Лима де Фариа [9]. В ней приведены многие десятки подобных структур разных иерархических уровней организации.

Высокоэнергоэффективные (энергоэкономные) структуры, возник шие на самых разных этапах эволюции природы (атомарном, моле кулярном), переходят последовательно в структуры более высоких иерархических уровней (биологические, социальные). Примером таких структур являются золотое сечение, фракталы, солитоны.

Возвращаясь к агротехноценозам, напомним, что при их оп тимизации необходимо проводить совместный эксэргетический ана лиз биологических ценозов и технических ценозов, используемых для получения урожая, продуктивности. С начала 80-х гг. XX столе тия промышленная энергетика и агроэнергетика перешли, не слу чайно, от энтропийного анализа к более простому и надежному эк сэргетическому анализу преобразований энергии техническими це нозами. Такой переход, очевидно, неизбежен в экологических, био сферных и других сферах деятельности, где возникает необходи мость анализа преобразований энергии биологическими объектами.

В ГНУ ВИЭСХ проведены обширные исследования по оптимизации агроценозов [2, 3]. Предстоит на основе этих результатов расширить положения оптимизации в целом на агротехноценозы.

1. Кудрин Б.И. Введение в технетику. - Томск: Изд-во Томского Гос. ун 2. Свентицкий И.И. Принципы энергосбережения в АПК и энергетиче ская экстремальность самоорганизации. – М.: ВИЭСХ, 2007. – 466 с.

3. Свентицкий И.И. Энергосбережение в АПК. Естественнонаучная методология. – М.: ВИЭСХ, 2001.

4. Гнатюк В.И. Закон оптимального построения техноценозов. – Выпуск 29. Ценологические исследования. – М.: ТГУ – Центр системных ис следований, 2005. – 384 с.

5. Пригожин И. От существующего к возникающему: время и сложность в физических науках. – М.: Наука, 1985.

Хайтун С.Д. Мои идеи. – М.: Янус 1998. – 65 с.

Иванов Ю.Н. Ритмодинамика. – М.: Новый центр, 1997. – 312 с.

8. Свентицкий И.И. Закон электромагнитной инерции Ленца и феноме нальные принципы физики // Электричество. 2003. № 8.

9. Лима де Фариа. Эволюция без отбора. Автоэволюция формы и функ ции. – М.: «Мир», 1991.

ОЦЕНКА ЭКСЭРГИИ ГЛАВНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

ВХОДА В АГРАРНОЕ ПРОИЗВОДСТВО И БИОСФЕРУ

д-р техн. наук И.И. Свентицкий (ГНУ ВИЭСХ) Главный процесс производства сельскохозяйственной про дукции - энергопреобразующий процесс. Точнее процесс биокон версии природной энергии организмами: растениями - электромаг нитной энергии оптического солнечного излучения (света) в хими ческую энергию созданных в процессе фотосинтеза органических веществ урожая, животными - энергии кормов в энергию продукции животноводства. Основную энергию для питания всех организмов биосферы первично поставляют растения посредством фотосинтеза.

Растения являются первичными преобразователями энергии излуче ния солнца, включающими энергию в виде пищи для всех других обитателей биосферы.

Вначале оптическое излучение (ОИ) Солнца стало известно человеку как средство зрительного восприятия и получило название «свет», или видимое излучение. Нередко эти термины используют как синонимы излучения всего оптического диапазона, включающе го не только видимые, но и ультрафиолетовые и инфракрасные из лучения.

Фотосинтез - уникальный энергопреобразующий природный процесс - избирателен к излучениям различных длин волн. Он мо жет протекать под действием энергии излучений с длинами волн от 300 нм до 750 нм (рис. 1). Но и в этом узком диапазоне энергия раз личных длин волн используется с разной эффективностью на фото синтез. Это различие обусловлено в основном по двум причинам:

законом квантовой эквивалентности фотохимического действия из лучения (фотохимический эффект пропорционален количеству эф фективно поглощенных фотонов, а не общему количеству погло щенной энергии излучения) и избирательностью поглощения излу чения разных длин волн.

Энергию фотона с длиной волны 680 нм наиболее полно по глощает и использует зеленый лист растения на фотосинтез, поэто му на эту длину волны приходится максимум спектральной эффек тивности фотосинтеза. Потенциальная эффективность использова ния на фотосинтез энергии поглощенных фотонов для этой длины волны достигает 94 – 95 %. По мере уменьшения длины волны от 680 нм энергия фотона все больше возрастает и все большая часть его энергии не используется на фотосинтез, поэтому эффективность фотосинтеза в сторону коротких длин волн снижается. В на ибольшей мере лист растения отражает и пропускает в зеленой об ласти, чем и обусловлено уменьшение эффективности фотосинтеза в этой области. Отраженное и пропущенное листом растения излуче ние на фотосинтез не используется.

Рис. 1. Зависимость от длины волны излучения:

1 - эффективности (скорости) фотосинтеза;

В самом начале светофизиологи растений для оценки дейст вия излучения на растения пользовались световыми величинами, которые учитывают чувствительность глаза человека к излучениям разных длин волн в соответствии с «кривой видимости глаза» (ли ния 2 на рисунке 1). Одним из первых на непригодность световых величин для оценки излучения по его действию на растения указал К.А. Тимирязев [1]. Стремясь повысить точность учета действия из лучения на растения, А.А. Ничипорович с соавторами предложил измерять «физиологически активную радиацию» (ФАР) [2], под ко торой понималась общая энергия излучения в диапазоне длин волн 380 - 720 нм. Энергия ФАР в энергии суммарного солнечного излу чения, приходящего на поверхность Земли, составляет примерно 50 %. Однако этот метод оценки излучения не учитывает избира тельность процесса фотосинтеза к излучениям длин волн в области ФАР. Если учесть эту избирательность фотосинтеза растений в со ответствии с кривой 1 на рисунке 1, то можно убедиться, что из всей суммарной энергии солнечного излучения (прямое + рассеянное), поступающей на поверхность Земли, для фотосинтеза растений по тенциально пригодно только 20 %. В современной терминологии эта энергия получила название эксэргии ОИ в растениеводстве [3]. Эту величину (ефр) для суммарного сложного солнечного излучения, а также излучения любого другого спектрального состава в отноше нии фотосинтеза растений можно рассчитать методом графического интегрирования по формуле:

где 0,95 – максимальная спектральная эффективность ОИ с длиной волны 680 нм;

eфр - величина эксэргии;

(,t)си - спектраль ная интенсивность солнечного излучения (значения (,t)си в соот ветствии с рекомендацией Международной комиссии по освещению (МКО) целесообразно принимать [4]);

К()f - относительная спек тральная эффективность фотосинтеза;

t1, t2 - время начала и конца поступления энергии ОИ к растениям. Значения К()f регламентиро ваны отраслевыми стандартами [5;

6].

В последние годы в ВИЭСХ разработан прибор для непо средственного измерения этой величины. Всероссийским научно исследовательским институтом оптико-физических измерений Гос стандарта РФ (ВНИОФИ) совместно с ВИЭСХ разработана первич ная метрология для градуировки и поверки приборов, позволяющих непосредственно измерять как мощности эксэргии, так и суммарную эксэргию ОИ за период вегетации или иной промежуток времени.

Принципиальное отличие измерителя эксэргии ОИ от схожих с ним приборов фотометров и радиометров в том, что он позволяет осуще ствить измерение мощности эксэргии, приходящейся на единицу облучаемой поверхности (эксэргетической облученности), и сум марной эксэргии ОИ в растениеводстве за определенный промежу ток времени – часть энергии ОИ, которая потенциально пригодна для использования растениями на фотосинтез и формирование уро жая. ВНИОФИ выдан ГНУ ВИЭСХ сертификат на прибор как на измерительное устройство. Схема конструкции прибора представле на на рисунке 2.

Прибор состоит из блоков: блока приемника ОИ - I, вклю чающего корпус приемника – 1, косинусную насадку - 2, диафрагму - 3, корригирующий светофильтр - 4, фотоэлемент - 5, предвари тельный усилитель – 6;

блока измерителя мощности эксэргии - II, включающего два светодиода - 7, 8, стрелочный прибор - 9, пере ключатель диапазонов измерения - 10, выключатель питания - 11;

блока интегратора эксэргии - III, включающего разъем подключения к компьютеру – 12, источник питания - 13, клавиатуру управления 14, жидкокристаллическое табло – 15.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина В.А. Марков, Е.С. Иванов, Е.А. Лупанов Биоразнообразие и охрана природы Учебное пособие Рязань 2009 ББК 20.1я73 М26 Печатается по решению учебно-методического совета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина в соответствии с ...»

«МАРЧЕНКОВ С.Я. ЛЮДИ ТОГДА БЫЛИ ДРУГИЕ РОМАН НОРДМЕДИЗДАТ САНКТ ПЕТЕРБУРГ 2010 Г. МАРЧЕНКОВ С.Я. ЛЮДИ ТОГДА БЫЛИ ДРУГИЕ. Санкт Петербург: Нордмедиздат, 2010. С.384. ISBN 978 5 98306 080 7 © МАРЧЕНКОВ С.Я., 2010 Оригинал макет подготовлен издательством НОРДМЕДИЗДАТ medizdat@mail.wplus.net Санкт Петербург, Лиговский пр., д.56/Г, оф.100. (812)764 79 31 Отпечатано с готовых диапозитивов в типографии “Турусел”. Бумага офсетная. Печать офсетная. Подписано в печать 28.05.2010 г. Тираж 50 экз. Объем 24 ...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА Л.М. РЕКС, А.Г. ИБРАГИМОВ МЕНЕДЖМЕНТ ДЕЯТЕЛЬНО-ТЕХНОПРИРОДНОЙ СИСТЕМЫ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Москва 2012 ISBN 978-5-89231-392-6 МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА Л.М. РЕКС, А.Г. ИБРАГИМОВ МЕНЕДЖМЕНТ ДЕЯТЕЛЬНО-ТЕХНОПРИРОДНОЙ СИСТЕМЫ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Рекомендовано ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.