WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский ...»

-- [ Страница 2 ] --

Величина эксэргии ОИ как в тепличном, так и полевом рас тениеводстве является теоретическим пределом как плодородия зе мельного угодия, так и продуктивности растений в заданных эколо гических условиях. В связи с необходимостью разработки высоко эффективных (точных, оптимальных) агротехнологий эксэргия ОИ для растениеводства может быть использована в качестве начала исчисления (точки отсчета) при определении уровня эффективности существующих и вновь создаваемых агротехнологий. Величина эк сэргии ОИ для растениеводства исполняет роль исходной величины для количественного взаимосогласованного определения основных агроэкологических величин: агроклиматического и мелиоративного потенциалов земельного угодия, его плодородия и продуктивности растений в определенных (заданных) экологических условиях. Ис пользование величины эксэргии ОИ для растениеводства позволяет проводить совместный эксэргетический анализ преобразований тех ногенной энергии в растениеводстве и биоконверсии природной энергии ОИ растениями с целью выявления энергоемкости продук ции растениеводства.

С 80-х гг. XX столетия в промышленной энергетике анализ преобразования энергии принято проводить методом эксэргетиче ского анализа [7]. Так как основную часть техногенной энергии сельское хозяйство получает из общей энергетической системы, то это подтверждает целесообразность при создании высокоэффектив ных агротехнологий целесообразно проводить совместный анализ как преобразований техногенной энергии, так и биоконверсии при родной энергии организмами. Этим и обусловлена необходимость применения эксэргетического анализа преобразований всех видов энергии в агротехноценозах. В общем виде эксэргия «е» определяет ся по выражению:

где W - общая энергия;

а – энергия, потенциально не пригод ная для преобразования в требуемый (полезный) вид данным видом преобразователя.

Под сельскохозяйственные угодья освоено более одной тре ти лучших земель всей суши Земли. Россия располагает огромной площадью сельхозугодий - 210,9 млн. га, в том числе 130 млн. паш ни. Однако при современном состоянии отечественного АПК наша страна большую часть продовольствия вынуждена импортировать.

Восстанавливая продовольственную безопасность страны, необ ходимо стремиться наиболее эффективно использовать экологиче ские условия земельных угодий, уменьшать энерго-, ресурсоемкость производства прежде всего продукции растениеводства. Это осо бенно важно для поддержания требуемой рентабельности современ ного тепличного растениеводства. Роль этой отрасли как физиче ской, натуральной модели полевого растениеводства наиболее четко проявляется и в этом отношении. Современное тепличное растение водство свидетельствует о необходимости ускорения разработки теоретических основ аграрно-экологических знаний. Одним из пер вых шагов в создании этих основ можно считать обоснование коли чественного взаимосогласованного определения основных (ключе вых) аграрно-экологических величин и выражения их в одинаковых эксэргетических единицах.

1. Величина эксэргии электромагнитного оптического сол нечного излучения, приходящего на поверхность земли, является началом исчисления (точкой отсчета) в определении потенциально го плодородия земельных угодий и продуктивности различных ви дов растений (сортов, гибридов) в заданных экологических условиях.

2. Величина эксэргии ОИ для растениеводства выполнила роль исходной величины для количественного взаимосогласованно го определения основных агроэкологических величин и выражения их в одинаковых эксэргетических единицах.

3. Использование величины эксэргии ОИ для растениеводст ва позволяет проводить совместный эксэргетический анализ преоб разования техногенной энергии в растениеводстве и биоконверсии природной энергии ОИ растениями с целью выявления энергоемко сти продукции растениеводства и целенаправленного совершенство вания высокоэффективных агротехнологий.

1. Тимирязев К.А. Избранные сочинения в четырех томах. Т. IV. Дарвин и его учение. М.: ОГИЗ–СЕЛЬХОЗГИЗ, 1949.

2. Ничипорович А.А. (под ред.) Решение совещания «Критерии оценки эффективности источников излучения для светокультуры растений».

Пущино: АН СССР, 1980.

3. Свентицкий И.И. Энергосбережение в АПК и энергетическая экстре мальность самоорганизации. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007.

4. Лавёров Н.П. Топливно-энергетические ресурсы: состояние и рацио нальное использование.// Энергетика и перспективы: проблемы и пер спективы: Труды Научной сессии РАН. М.: Наука, 2006, с. 21-29.

5. ОСТ 16.0.689.027–74 Минэлектротехпром СССР. Фотосинтетически эффективные источники излучения. М., 1974.

6. ОСТ 46.140–83 Минсельхоз СССР. Излучение оптическое. Оценка фо тосинтезной эффективности. Термины и определения. М.: МСХ СССР, 7. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалёк К. Эксэргетический метод и его приложения. М.: Энергоатомиздат, 1988.

ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЕ УПРАВЛЕНИЕ

РЕСУРСАМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ АГРОПРОИЗВОДСТВ

Д-р техн. наук А.М. Башилов (ГНУ ВИЭСХ) 1. Невостребованные ресурсы сельскохозяйственных террито рий и возобновляемых агропроизводств.

В последние десятилетия российское сельское хозяйство стало, в одних случаях - высоко индустриализированным и специализирован ным, а в других - оказалось под угрозой забвения, забрасывания и об лесения части сельскохозяйственных угодий. В первом случае возни кают природоохранные проблемы по предотвращению вреда от интен сификации сельскохозяйственного производства. Во втором случае проблемы гармонизированного использования местных ресурсов, соот ветствующих климатическим и географическим особенностям данной местности, а не целям рыночного производства.

Очевидно, что рациональное ведение сельского хозяйства на долговременной основе находится между двумя указанными альтер нативами. Опознание и оценка качества сельскохозяйственных терри торий и производств, с высокой природосообразной ценностью, в конкретных условиях - актуальная, наукоёмкая задача проектирова ния устойчивого, высокоточного, энергоресурсосберегающего спосо ба организации предприятий агропромышленного комплекса.

Поиск, обнаружение, выделение материальных и энергетиче ских ресурсов (потерянных или невостребованных), их виртуализация и визуализация, размножение и распределение, информации специали стам, принимающих решение по их использованию – одна из важных проблем реинновации сельскохозяйственного производства.

Обеспечение компетентности, непрерывности и точности действий, разделение обязанностей, достижение прямоты и кратно сти связей, подача информации туда и тогда, где и когда она требу ется - это основной способ и инструмент извлечения потенциальных энергоресурсосберегающих возможностей.

Опыт применения сортовых, районированных, дифференци рованных технологий производства агропродукции убедительно по казывает существование возможностей по прогрессивной энергоре сурсосберегающей оптимизации агротехнологий и агротехнологиче ских процессов [1]. В соответствии с этой, реально существующей в агротехноценозах (агропроизводствах) закономерности, поиск дру гих вариантов оптимизации не завершён. Должны быть ещё не рас крытые и не использованные возможности! А что же искать? Оче видно, нужно искать многокачественность и разнокачественность (пятнистость, ритмичность, дифференцированность), её зоны и гра ницы (пределы) распространения по количественным уровням, в пространстве и времени.

В решении этой проблемы могут дать ценную информацию геодезическая основа и геофизические данные, рельеф местности, гидрография, размещение населённых пунктов и социальной инфра структуры, производственные объекты и сопутствующие элементы, транспортная инфраструктура, растительность и грунты, лес, пашни и посевы, административно-хозяйственные единицы.

Агроэкологический потенциал должен быть раскрыт в ие рархически дифференцированной форме с учётом пространственно распределённых агропроизводственных зон с возобновляемыми во времени циклами производства агропродукции. На конкретно вы бранной территории выгодно производить то, что наиболее адапти ровано к агроэкологическим условиям или, если в производство во влечены «дармовые» ресурсы, или один и тот же агротехнологиче ский процесс можно реализовать с наименьшими энергоресурсозат ратами [2-3].

Для устранения коллизий при неоднозначном доступе к ис точникам полезной информации различных специалистов, она должна быть представлена и интерпретирована в электронном, на глядно визуализированном виде.

2. Информационно-управляющие технологии мобилизации ресурсов.

При построении современных систем управления сельскохо зяйственными территориями и производствами ключевую роль иг рает применение геоинформационных систем (ГИС), позволяющих оценивать обоснованность принимаемых решений на основе моде лирования технологических процессов, с учётом условий природной и агропроизводственной среды.

Концепция управления распределёнными ГИС, на основе адаптации структуры их мультисервисных сетей связи к структуре агропроизводственных задач, заключается в обеспечении возможно стей быстрого информационного доступа к накопленным и текущим данным о состоянии (поведении) агрообъектов, и их визуализацию по запросу специалистов. Сегодня на современном уровне развития науки и техники мы имеем:

1. Распределённые геоинформационные модели и макеты местно сти.

2. Спутниковые базовые навигационные станции и дистанционное управление пространственно распределёнными объектами.

3. Системы космического, авиационно-воздушного, наземного ви деомониторинга сельскохозяйственных объектов и территорий.

4. Видеоцифровые и мультимедийные способы и средства диспет черизации.

5. Инновационные энергоресурсосберегающие проекты агротехно логий и агропроизводств.

Рис. 1. Организация управления территориально распределённым аг рарным производством с использованием мобильных и дистанционных систем видеонаблюдения:

МСС – мультисервисная сеть связи;

БПЛА – беспилотный летатель ный аппарат;

НКУ – наземный комплекс управления видеоцифровой сьёмкой;

УВК – устройство видеоконтрольное с блоком питания и коммутации;

БПК – бортовой передвижной видеокомплекс;

ВБ – ви деокамера бортовая;

ВБПУ – видеокамера бортовая с поворотным устройством;

КПВ – коммутатор пакетный высокоскоростной;

ККС – контроллер каналов связи;

ПКВН – переносной комплекс видеонаб людения;

МКВН – мобильный комплекс видеонаблюдения;

СПВН – стационарный пункт видеонаблюдения и управления В любой технологии электронно-оптического мониторинга и управления сельскохозяйственным производством одно из основных мест занимает система видеонаблюдения, так как именно она даёт наиболее полную информацию об идентифицируемом объекте и его поведении. На рис. 1 приведена схема организация управления тер риториально распределённым аграрным производством с использо ванием мобильных и дистанционных систем видеонаблюдения.

Видеокамеры (ПКВН, МКВН, СПВН, ВБ, ВБПУ, БПЛА) на правленные на объекты аграрного производства выдают на выходе видеосигнал (видеокадры, видеоряды, видеопотоки). По коаксиаль ным кабелям и беспроводным радиоканалам видеоинформация по ступает на рабочее место оператора и через коммутаторы КПВ и КСС выводятся на экран монитора. Дополнительно могут быть реа лизованы различные автоматизированные режимы: организации и архивации видеоинформации с возможностью повторного просмот ра;

обнаружения траектории движения подвижных объектов;

распо знавания объектов по морфологическим признакам;

концентрирова ния внимания оператора на видеокамерах, зафиксировавших откло нение поведения объектов и агротехнологических параметров.

Видеонаблюдение может осуществляться как с наземных ка мер, расположенных на мобильных транспортных средствах, так и с использованием видеокамер, расположенных на беспилотном лета тельном аппарате [4].

На стационарных пунктах видеонаблюдения и управления собирается видеоинформация с нескольких мобильных комплексов.

Для её отображения используется специализированный монитор, программы анализа и обработки потоков видеоцифровых изображе ний. Монитор позволяет отображать информацию от четырёх и бо лее направлений видеонаблюдения, принимать управляющую ин формацию от видеорегистраторов, сопровождая звуковыми и свето выми сигналами или командами на автоматические исполнительные устройства.

Предлагаемые технические решения позволяют, в общем случае, построить мобильные системы дистанционного наблюдения за объектами аграрного производства и территориями любой протя жённости и размеров.

3. Задачи организации энергосберегающего управления ресур сами сельскохозяйственных территорий и возобновляемых агропроизводств.

Для реализации предложенного проекта управления терри ториально распределённым аграрным производством с использова нием мобильных и дистанционных систем видеонаблюдения требу ются значительные материально-финансовые затраты. Однако если считать неиспользованные возможности, потенциально существую щие, но невостребованные, то мы имеем заведомо залоговую эффек тивность их применения.

Обозначим их в приблизительном варианте их многоцелевой ориентации:

1. Создание, организация и управление генеральными планами раз вития инфраструктуры аграрного предприятия с помощью топо геодезической и картографической информации.

2. Контроль состояния рабочих зон и управление объектами инже нерной инфраструктуры.

3. Оперативное наблюдение подвижных объектов и идентификация транспортных средств.

4. Энергоресурсосберегающая инвентаризация территорий, сель скохозяйственных угодий, объектов недвижимости.

5. Обеспечение безопасности сельскохозяйственных объектов.

6. Анализ местности (поиск, обнаружение, распознавание, опреде ление очагов поражения посевов) и выявление агроэколо-гических ресурсов.

7. Мониторинг и инспекция состояния полей, совместное исполь зование космических снимков и цифровых аэрофотоснимков, полу ченных с ДПЛА.

8. Исключение человеческого фактора, расширение дальности управления территориально рассредоточенными объектами.

9. Сокращение расходов на администрирование, повышение кон курентоспособности.

1. Сельскохозяйственное производство имеет неистощённые, невостребованные ресурсы для развития и совершенствования агро технологических процессов.

2. Для решения проблем энергоресурсосберегающей опти мизации агротехнологических процессов имеется адекватный соци ально-экономическим вызовам, научно-технический инструмента рий достижения актуальных реинновационных целей.

3. Изложенный в статье проект управления ресурсами сель скохозяйственных территорий и возобновляемых агропроизводств с использованием мобильных дистанционных систем видеонаблюде ния является весьма перспективным.

1. Свентицкий И.И. Энергосбережение в АПК и энергетическая экстре мальность самоорганизации. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2007. -468 с.

2. Башилов А.М. Визуализация и наблюдение системной сложности точ ного земледелия. Машинные технологии производства продукции в системе точного земледелия и животноводства. М.: «Издательство ВИМ», 2005, с.207-213.

3. Башилов А.М. Безграничные возможности инновационных технологий видеонаблюдения и видеоадминистрирования // Вестник МГАУ, 2007.

4. Колесников Ю.П., Аванесов М.Ю. Концепция создания геопространст венных систем видеосвязи на базе новых возможностей мультисервис ных сетей обмена информацией // Научно-технический журнал «Ин формация и космос», 2007, №4, с. 56-60.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА

ГРАНУЛИРОВАННОГО БЕЛКОВО-ВИТАМИННОГО КОРМА

1. Листья бобовых трав – богатый источник белка и вита минов. Основным условием высокой продуктивности животноводства является полноценность кормления и прежде всего обеспеченность кормов достаточным количеством белка, что гарантирует не только вы сокую продуктивность, но и экономию использования самих кормов и, в конечном итоге, приводит к снижению себестоимости животноводче ской продукции.

В то же время при дефиците протеина в рационе жвачных живот ных в 20-25% недобор продукции составляет 30-34%, а расход кормов возрастает в 1,3-1,4 раза, себестоимость в 1,5 раза.

Богатым источником белков и витаминов в корме для животных являются травы, особенно их листовая часть, в которых в основном со держится белок, минеральные вещества, витамины.

Так, например, химический состав листьев и стеблей разных видов трав в фазе цветения выглядит следующим образом (табл. 1).

Химический состав листьев и стеблей разных видов трав в фазе цветения Вид трав Части Про- Жир Клетчат- Без азотистые Зола ридная Учитывая высокие кормовые достоинства корма из листьев трав, высушенных в поле, в США, начиная с 1920 года, заготавливали белко во-витаминный корм (БВК) из листьев люцерны, высушенной на солн це, которая размалывалась, просеивалась через сито.

В нашей стране также приготовляли БВК из трав, подвергнутых солнечной сушке. Для этого использовали стационарные и комбайно вые молотилки, в которые подавали сено вручную. Лучшее качество обмолота сена достигалось при использовании бильного барабана при влажности подаваемого на обмолот сена 14-18%.

При обмолоте молотилкой с решета, а если комбайном, то с соло мотряса, сходит листовой ворох, в котором, помимо листьев, еще содер жится 20-30% цветков, мелких обломков черенков и стеблей растений.

Получаемый таким образом листовой ворох имел малую объ емную массу, был мало сыпуч и неудобен при транспортно перевалочных операциях и хранении. Хранили корм из листьев насы пью, в амбарах, плотно утрамбованным или затаренным в мешки.

Использовалась мука из листьев как компонент комбикорма.

Применение муки из листьев, в качестве подкормки овцам и крупному рогатому скоту, резко улучшает использование корма у жи вотных.

В рационе КРС допускается применение корма из листьев люцер ны 5-15%, индейкам - до 25%, кроликам - до 50%. Есть данные, свидетель ствующие о том, что кролики предпочитают листья, высушенные на солн це, а не обезвоженные с помощью искусственной сушки.

Однако, несмотря на острую необходимость в рационе живот ных БВК из листьев бобовых трав, широкого распространения этот способ его приготовления не получил из-за отсутствия каких-либо спе циальных технических средств для поточного его производства.

Для производства БВК из трав, как в нашей стране, так и за ру бежом, распространение получила технология искусственной сушки свежескошенной травы с помощью стационарной высокотемператур ной барабанной сушилки. Однако этот процесс достаточно энергоем кий. Так, для приготовления 1 т высушенной травы требуется 300 кг дизельного топлива, 180-250 кВт электроэнергии, кроме того, необхо дим комплекс машин для заготовки зеленой массы травы в поле и дос тавки ее к сушильному агрегату.

С помощью искусственной сушки травы в 1980-х годах было за готовлено БВК (млн. т): в США – 1,1, во Франции – 0,8, в Англии – 0,3.

В нашей стране в прошлые годы этим способом было заготовлено БВК:

Расчет показывает, что потребность в БВК для животноводства значительно выше, и то незначительное количество заготовляемого БВК объясняется тем, что для его приготовления применяется техноло гия, не соответствующая современным условиям, т.к. для ее осуществ ления требуются значительные энергозатраты, что в конечном итоге приводит к высокой себестоимости приготовляемого продукта.

2. Основа новой технологии производства гранулированного БВК. Новая технология производства гранулированного БВК, предло женная ВИМом, основана на использовании биологических свойств рас тений, возделываемых для производства кормов, особенно таких, как бобовые травы, клевер, люцерна, нашедших широкое применение в по леводстве для приготовления сена во многих природно-климатических зонах.

Заготовка сена бобовых трав сопровождается большими поте рями урожая в основном за счет наиболее ценных частей растений – листьев. Происходит это вследствие того, что структура листьев и стеблей различна, что сказывается при сушке травы: листья отдают влагу приблизительно в 2 раза быстрее, чем стебли. К моменту дости жения кондиционной влажности растения листья имеют влажность наиболее низкую, связь их со стеблями становится непрочной, хрупкой и достаточно незначительного механического воздействия, чтобы про исходило отделение листьев от стеблей. Осыпание листьев происходит как при уборке сена, так и в дальнейшем при транспортно перевалочных операциях и раздаче кормов.

Среднеазиатским институтом механизации и электрификации сельского хозяйства было установлено, что в процессе уборки и транс портировке сена урожайностью 35 ц/га, теряется 9,8 ц листьев, что в перерасчете на питательную ценность составляет 47% всего биологиче ского урожая, т.к. на долю листьев падает 90% каротина и 70% протеи на.

По данным научно-исследовательского центра МСХ США, по тери в среднем по стране за счет осыпания листьев при заготовке сена бобовых трав достигают 38-42%. Данные МИС по потерям листьев при уборке сена уборочными машинами приведены в таблице 2.

Потери листьев люцерны при уборке ее из валка Сеноуборочные машины Потери листьев Источник Подборщик-копнитель ПК-1,6 6,8-12,4 Таджикская МИС Пресс-подборщик ПСЕ-1,6 17,6-33,1 Таджикская МИС Рулонный пресс-подборщик 16,4-28,3 Калининская МИС 3. Машина для осуществления технологии производства гранулированного белково-витаминного корма в полевых услови ях. Машина состоит из следующих рабочих органов: подборщика, транспортера-сепаратора, гранулятора и прессовальной камеры, фор мирующей рулон.

Машина. Прицепная агрегатируется с трактором МТЗ-1221 с приводом рабочих органов от ВОМ.

Взаимодействие рабочих органов при работе машины осущест вляется следующим образом: сено подбирается с поверхности поля подборщиком,затем подхватывается пальцами транспортера, которые при поступательном продвижении производят колебательные движе ния, создавая в слое сена скваженность, что обеспечивает сепарацию листьев из всех слоев транспортируемого сена. Листья, проходя через решетчатое днище попадают на ленточный транспортер, который за гружает ими гранулятор. Гранулы из листьев элеватором подаются в бункер, откуда по мере заполнения, выгружаются в транспортное сред ство. Сено, продвигаясь далее транспортером, попадает в прессоваль ную камеру, где из него формируется рулон.

Анализ результатов работы транспортера с криволинейным дви жением пальцев, полученных при лабораторно-полевых исследованиях, подтвердил предположение, что движение пальцев транспортера по кри волинейным и наклонным участкам способствует образованию скважно сти в перемещаемом потоке сена, чем объясняется интенсивная сепара ция листьев и соцветий.

При подаче сена 2-3 кг/с (люцерна первого укоса, влажностью – 27-35%) и скорости цепи транспортера 1,94 м/с, угле размаха пальцев 20о обеспечивается выделение листьев из вороха сена – 20%. При этом, как показала скоростная киносъемка, сепарация листьев происходит по всей толщине перемещаемого потока листостебельного вороха (рис. 1).

Рис. 1. Количество выделенных листьев Q в зависимости 4. Гранулирование листьев. Для повышения рентабельности технологического процесса приготовления БВК из листовой массы при заготовке сена в полевых условиях была введена операция гранулиро вания, позволившая увеличить насыпную массу приготовляемого кор ма с 83 кг/м3 – листья до 700 кг/м3 – гранулы из листьев.

Эта операция, помимо улучшения использования транспортных и складских средств, сокращает дальнейшие потери этого высокопита тельного корма как при транспортно-перевалочных операциях, так и при скармливании его.

Если гранулирование комбикормов и листостебельных мате риалов, доведенных до фракции муки, производили на прессах грануляторах, выпускаемых серийно промышленностью, и этот про цесс был изучен многими авторами, то гранулирование листового во роха высушенных трав не изучалось совсем. В то же время физико механические свойства листового вороха значительно отличаются от ранее применяемых для гранулирования материалов, что в значитель ной мере влияет на основные параметры процесса гранулирования.

Для определения энергетических и технологических параметров процесса гранулирования листового вороха бобовых трав, высушенных в поле, использовалась лабораторная установка, осуществляющая про цесс гранулирования с фиксацией энергетических затрат.

Рис. 2. Зависимость общей энергоемкости N процесса прессования, удельного давления P, плотности гранул,крошимости гранул К от дли ны пресс-каналов l и температурного режима t Прессовальные, матричные каналы, цилиндрической формы, раз личной длины, в лабораторной установке были размещены в матрице, имеющей подогрев. Результаты лабораторных исследований по опре делению энергоемкости процесса гранулирования листового вороха, приведены в графике (рис. 2).

Полученные параметры процесса гранулирования листового во роха были использованы при создании гранулятора для мобильной се ноуборочной машины, осуществляющей гранулирование листовой мас сы, выделенной из вороха сена в процессе его подбора из валка.

5. Качественные показатели БВК, приготовленного по новой технологии, осуществляемой с помощью рабочих органов, сепарирую щих и гранулирующих листья бобовых трав, установленных на под борщике-копнителе ПК-1,6, определяли на полях в хозяйственных ус ловиях. Для получения сравнительных показателей приготовляемого БВК использовали технологии, применяемые для приготовления этого корма с помощью искусственной сушки травы на агрегате АВМ-65 и заготовки рассыпного сена с сушкой травы в полевых условиях. Пока затели, характеризующие качество БВК, приготовляемого по разным технологиям, приведены в таблице 3.

Показатели, характеризующие качество БВК, приготовляемого одновре Из полученных данных видно, что по содержанию питательных веществ и каротина гранулы из листовой массы (рис. 3) люцерны соот ветствуют показателям ГОСТ 18691-73 на травяную муку, по некото рым показателям даже превосходят требования, несмотря на то, что сушка материала производилась в полевых условиях.

Согласно ГОСТу, мука 1 сорта должна содержать не менее 20 % протеина и не более 22-35 % клетчатки. В гранулах, приготовленных из листьев, протеина содержится 24-29 %, а клетчатки 12-18 %.

Новая технология, разработанная ВИМом, по сравнению с тра диционной обеспечивает снижение стоимости 1 т приготовления БВК в 8-10 раз, металлоемкости процесса в 4-5 раза, исключает полностью расход топлива на сушку и перевозку сырой массы с поля к агрегату.

Способ признан изобретением (а.с. №13502) и запатентован в Англии, Франции, США.

Рис. 3. Листья, выделенные из вороха сена, и гранулы из листьев Внедрение в сельскохозяйственном производстве новой техноло гии позволит сократить потери урожая бобовых трав, ликвидировать белково-витаминный недостаток в кормовом рационе животных, сокра тить применение топлива и других материальных ресурсов и ежегодно заготавливать гранулированный БВК не менее 5 млн т.

Использование БВК, заготовляемого по новой технологии, в кормовом рационе любого вида сельскохозяйственных животных, по зволит повысить качество приготовляемых кормов, что является необ ходимым условием не только высокой продуктивности, но и экономно го использования самих кормов, получения дешевого мяса, молока и других продуктов, что в конечном итоге становиться решающим фак тором в деле выполнения целевой программы интенсивного развития животноводства.

МАШИННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

МАСЛИЧНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ БИОТОПЛИВ

Канд. техн. наук Н.М. Антышев, канд. техн. наук О.А. Сизов Сельское хозяйство является одним из крупнейших потреби телей энергоресурсов.

Рост цен на горюче-смазочные материалы и тарифов на по требляемые сельским хозяйством электроэнергию и газ на протяже нии последних лет опережал темпы инфляции [ 1 ].

Нивелировать негативные для отрасли сельского хозяйства процессы может увеличение в энергопотреблении доли возобнов ляемых источников энергии (ВИЭ) и биотоплива, произведенного из сельскохозяйственного сырья.

В Российской Федерации развитие биотоплива наиболее це лесообразно по следующим основным направлениям: биотопливо на основе масличных культур;

биотопливо на основе спиртосодержа щих составляющих;

биогаз из растительного сырья и отходов жи вотноводства.

Из видов растительного сырья, являющихся исходным мате риалом для получения биотоплива на основе масличных культур, наиболее перспективным является рапс. Особое внимание к разви тию этой культуры в России обусловлено также потребностью оте чественного животноводства в кормовом белке.

Решая вопросы производства биотоплива можно одновре менно снизить дефицит белковых кормов для животноводства.

Рапс входит в число ведущих масличных культур в мире, его возделывают более чем в 30 странах мира. На долю данной культу ры на конец прошлого столетия приходилось 12 % общей площади возделываемых масличных культур, они уступают только посевам сои и хлопчатника, превосходят посевные площади подсолнечника.

Для России эта культура не новая. В основном посевы рапса сосредоточены в Средне-Волжском, Центральном, Северо Кавказском, Уральском, Западно-Сибирском и Восточно-Сибирском регионах. Более стабильное его производство отмечается в Татар стане, Калининградской области, Ставропольском и Краснодарском краях.

В зависимости от зоны возделывают яровой и озимый сорта рапса.

Сорт, почвенно-климатические и ландшафтные условия зоны накладывают особенности на технологию производства маслосемян рапса.

Сельхозтоваропроизводители освоили производство рапса и в настоящее время изыскивают резервы увеличения урожайности культуры за счет достижения селекции и дальнейшей интенсифика ции технологии.

Разработаны [2, стр. 45] адаптивные технологии возделыва ния ярового рапса на основе рационального использования техно генных и биологических факторов для основных рапсосеющих ре гионов России (Центрального, Центрально-Черноземного, Поволж ского и других). Они обеспечивают получение от 15 до 25 ц/га мас лосемян высокого качества.

В этих технологиях решены основные требования культуры:

определено место рапса в севообороте, установлены оптимальные дозы минеральных удобрений;

отработаны системы основной и предпосевной подготовки почвы;

выявлены оптимальные сроки по сева и нормы высева;

разработаны системы защиты рапса от сорня ков, вредителей и болезней;

определены оптимальные сроки и спо собы уборки урожая.

Для Центрально-Черноземной зоны рекомендуются интен сивная технология, нормальная технология и низкозатратная техно логия.

Интенсивная технология рассчитана на получение урожай ности семян 20-25 ц/га. Применение ее возможно при наличии рай онированных сортов, оптимальных доз удобрений, средств защиты от сорняков, вредителей и болезней, соблюдение полного комплекта агротехнических приемов.

Нормальная технология рассчитана на получение семян 18– 20 ц/га.

Низкозатратная технология позволяет получить семена рапса 15-18 ц/га.

В Федеральном регистре технологий производства продук ции растениеводства отражены две технологии возделывания рапса в качестве базовых – нормальная и интенсивная [3, стр. 87].

Эффективность технологий возделывания рапса зависит от различных факторов и в значительной мере определяется техниче ским уровнем средств производства. Применение современных сельскохозяйственных машин способствует повышению произво дительности труда, снижению затрат на возделывание рапса и со кращения его потерь, улучшению условий работы механизаторов.

Для возделывания рапса по интенсивной технологии ре комендован [2, стр. 61] современный технологический комплекс машин, позволяющий качественно и в оптимальные сроки прово дить весь объем работ.

Приведены для сравнения примеры технологических опера ций и технологические комплексы машин, использовавшиеся для производства маслосемян рапса в доперестроечные годы на терри тории России [4, стр. 107, 108, 117, 118].

В технологических приемах и способах производства суще ственной разницы не наблюдается, меняются параметры и техниче ский уровень применяемых машин.

В разработанных типовых технологиях и технологических картах отражены перечни операций, необходимая для их выполне ния техника и агротехнические требования.

Вопросу энергосбережения в них уделено много внимания, но экологические требования в них отсутствуют. Но вопросы эколо гии в настоящее время имеют существенное значение.

В особенности этот вопрос обостряется после принятия Фе дерального закона РФ «О техническом регулировании» и разработки специальных технических регламентов [5, 6, 7] и исходных требо ваний на базовые технологические операции в растениеводстве [ 8 ].

Суть экологических требований применительно к машинным технологиям производства масличного рапса заключается в сле дующем.

Есть ряд общих обязательных экономических требований, относящихся практически ко всем основным технологическим опе рациям обработки почвы, посева и ухода за растениями в техноло гии возделывания рапса.

Это в первую очередь требования, ограничивающие вредное воздействие машинно-тракторных агрегатов на почву и окружаю щую среду:

- после рабочих проходов машинно-тракторных агрегатов по полю количество эрозионно-опасных частиц размером менее 1 мм в верхнем слое почвы (0-5 см) не должно возрастать по сравнению с их содержанием до выполнения данной технологической операции;

- давление ходовых систем агрегатов на почву должно соот ветствовать требованиям ГОСТ 26-955-86;

- не допускается подтекание и каплепадание топлива, мотор ного и трансмиссивного масел, смазочных материалов, рабочих жидкостей гидросистем и других технических жидкостей через про кладки, сальники, заливные, контрольные и спускные пробки, в со единениях топливопроводов, шлангов и других соединительных элементов;

- общий процент истирания материала рабочих органов о почву за срок амортизации орудия не должен быть более 10 % их первоначальной массы;

- вредные выбросы отработанных газов энергетического мо дуля агрегата не должен превышать норм в соответствии с ГОСТ 1722.02-98, уровень звука внешнего шума не более 85 дБА;

- запыленность и вредные выбросы при работе агрегата на рабочем месте оператора должны соответствовать нормам для среды размещения оператора.

Кроме этих экологических требований при проведении тех нологических операций по уходу за растениями рапса необходимо соблюдать дополнительные экологические требования:

- с целью уменьшения загрязнения почвы гербицидами включение подачи их к рабочим органам необходимо производить синхронно с началом движения машинного агрегата;

- для уменьшения загрязнения почвы пестицидами, рабочие органы опрыскивателей должны быть снабжены отсекателями. Про капывание жидкости после срабатывания отсекателя устанавливает ся в соответствии с требованиями национальных и гармонизирован ных международных стандартов.

Следует отметить, что рапс является культурой, требующий особо тщательного отношения к проведению многократных довсхо довых и послевсходовых обработок посевов различными препарата ми по борьбе с сорняками, вредителями и болезнями, к подкормке растений удобрениями. Химические препараты вносят опрыскива телями тщательно отрегулируемыми, на заданную норму расхода и равномерность распыла рабочей жидкости каждым распылителем в отдельности и всей штангой.

С точки зрения экологии и энергосбережения количество та ких обработок и норм внесения препаратов должны быть минималь ными. Достигнуть этого можно за счет повышения качества основ ной и предпосевной обработок почвы и качественной подготовки семян. Особенно высока роль качества основной обработки почвы, поскольку она является наиболее эффективным агротехническим приемом борьбы с многолетними сорняками, гербициды эффектив ны в подавлении однолетних сорняков.

Почва должна быть тщательно выровнена с прикатанной хо рошо разрыхленной поверхностью, семена инкрустированы.

На хорошо обработанной почве также резко повышается энергетическая агротехническая и экологическая эффективность применения пестицидов, инсектицидов и удобрений.

1. О развитии биоэнергетики в сельском хозяйстве: Оперативные мате риалы Минсельхоза России. 2007, январь.

2. Артемов И.В., Карпачев В.В. Рапс – масличная и кормовая культура.

ГНУ ВНИПТИР, Липецк, 2005.

3. Федеральный регистр технологий производства продукции растение водства. Система технологий. М.: Информагротех, 1999.

4. Мартынов Б.П., Коробской Н.Ф. Агрономическая тетрадь. Возделыва ние рапса и сурепицы по интенсивной технологии. М.: Россельхозиз 5. Р.Ф. Федеральный закон. Специальный технический регламент «О безопасности тракторов, сельскохозяйственных машин и машин для лесного хозяйства» (проект), 2005.

6. Р.Ф. Федеральный закон. Специальный технический регламент «О тре бованиях к безопасности технических средств и процессов применения пестицидов» (проект), 2005.

7. Р.Ф. Федеральный закон. Специальный технический регламент «О тре бованиях к безопасности технических средств и процессов применения удобрений» (проект), 2005.

8. Исходные требования на базовые машинные технологические опера ции в растениеводстве. М.: Информагротех, 2005.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

СМЕСЕВОГО БИОТОПЛИВА ДЛЯ ТРАКТОРОВ

В ТЕХНОЛОГИЯХ РАСТЕНИЕВОДСТВА

(НА ПРИМЕРЕ ПРОИЗВОДСТВА СЕМЯН РАПСА)

Канд. техн. наук В.А.Колос, Ю.Н. Сапьян (ГНУ ВИМ), канд. техн. наук В.Б. Ловкис (БГАТУ, г. Минск) В работе [1] определены сравнительные данные энергетиче ской оценки получения смесевого биотоплива (БТ) из рапсового масла (РМ) и дизельного топлива (ДТ) в различных соотношениях от 5% к 95% до 75% к 25% (табл. 1). Для расчетов были использова ны показатели топливно-энергетические показатели производства исходного сырья (рапсовых семян) с применением тракторов на ДТ по двум вариантам – базовому и перспективному с урожайностью соответственно 1,5 и 3,5 т/га [2].

В настоящем докладе представлены методика и результаты топливно-энергетической оценки производства семян по этим же вариантам технологии с тракторами, переведенными на БТ, на осно вании соответствующих данных работ [1-5]. Повышение урожайно сти до 3,5 т/га обеспечивается, как и в [2], за счет более совершен ных МТА и применения массированных доз азотных удобрений.

Таблица 1. Энергетические показатели технологии единица измерения Производство РМ (с учетом затрат на производства семян) Энергоемкость, МДж/т 10911…18849 10757… Энергосодержание, МДж/т 42425…38575 42425… При проведении расчетов энергетических показателей были учтены следующие факторы:

– повышение удельного расхода топлива двигателем тракто ра (г/кВт·ч) при переводе с ДТ на БТ [3];

– увеличение энергоемкости смесевого БТ с долей РМ рм = 5…75% на 9,1…88,5% и 7,5…65,4% соответственно при базо вом и перспективном вариантах производства семян рапса (табл.1) по сравнению с энергоемкостью ДТ;

– уменьшение энергосодержания БТ на 0,6…9,7% по сравне нию с ДТ [1];

– прогнозируемое по данным испытаний на МИС сокраще ние сроков замены моторного масла в 2…4 раза.

Незначительное увеличение массы тракторов (не более чем на 0,5%) в расчет не принимали.

Расход БТ тракторами на тонну продукции определили по формуле:

где g дт расход ДТ при работе тракторов до перевода на БТ, рас считанный по данным технологической карты, кг/т;

бт коэффициент увеличения расхода БТ по сравнению с ДТ, рассчитанный по данным [3].

Расход ДТ, содержащегося в смесевом БТ тракторов, равен:

где g дт расход ДТ на получение БТ с учетом затрат на производ ство рапсовых семян, кг/т (табл.1).

Полную энергоемкость производства семян рапса при пере воде тракторов на БТ определяли по соотношению:

где Эбт, Эдт, Э j составляющие энергоемкости от технологиче ского расхода БТ тракторами, ДТ прочей техникой, остальных ре сурсов j -го вида (автобензина, электроэнергии, средств химизации, семян, материалов, овеществленных во всей технике), МДж/т.

Составляющую от расхода БТ рассчитали по формуле:

eбт энергосодержание БТ, МДж/т (табл. 1);

бт = Эбт энергетический эквивалент БТ, МДж/т (табл.1);

мс = 0,05…0,20 – расчетный коэффициент расхода смазочных моторных масел для трактора МТЗ, работающего на смесевом БТ с рм = 5…75%;

мс = 36300 МДж/т – энергетический эквивалент автотрактор ных смазочных масел [4].

Поскольку остальные составляющие энергоемкости технологии производства рапсовых семян при переводе тракторов на БТ оста ются практически постоянными, их значения были взяты из [2].

Ожидаемую экономию ДТ тракторами (%) при работе на БТ рассчитали по выражению:

Экономию остальных производственных ресурсов определя ли аналогичным образом.

Индекс уровня интенсификации производства перспективного варианта технологии (%) вычислили по соотношению [5]:

где ЭБ энергоемкость базового варианта технологии, МДж/т.

При оценке энергетической эффективности технологии с тракторами, переведенными на БТ, базовыми являлись ее варианты с тракторами, работающими на ДТ.

Результаты расчетов показывают (табл. 2), что применение смесевого БТ в обоих рассмотренных вариантах производства семян рапса с урожайностью соответственно 1,5 и 3,5 т/га значи тельно снижает потребность в ДТ. При составе БТ с 5%-ным содер жанием РМ расход топлива тракторами снижается по вариантам со ответственно на 4,1 и 4,4%, а с 75%-ным долей - на 62,9 и 68,0%.

Таблица 2. Сравнительные показатели энергооценки технологии производства рапса на семена по вариантам прочей техникой 20,27 20,27 20,27 20,27 20, Энергоемкость продукции (технологии), МДж/т топливо для прочей техники 1101 1101 1101 1101 остальные ресурсы Энергетическая эффективность перспективного варианта Экономия топлива, %:

Индекс уровня интенсифика ции производства Энергетическая эффективность использования БТ Экономия ДТ, %:

ции производства *С учетом ДТ в составе БТ Для перспективного варианта технологии в рассматриваемом диапазоне составов БТ расход ДТ тракторами меньше на 62,2%, а общий расход - на 47,7…41,9%. Индекс уровня интенсификации перспективного варианта при увеличении доли РМ в БТ возрастает незначительно - с 21,9 до 26,6%.

Ожидаемая экономия ДТ тракторами (по сравнению с тради ционной технологией) варьирует при этом в пределах 4,1…62,9% в базовом варианте и 4,4…68,0% в перспективном. Общая экономия ДТ в БТ возрастает по вариантам на 2,3…36,1% и 1,7…26,2%, одна ко индекс уровня интенсификации производства повышается крайне мало - от 0,5 до 6,2% и от 0,2 до 2,1% соответственно.

1. С позиции энергообеспечения и энергосбережения ис пользование в двигателях тракторов смесевых БТ с 5 - 10%-ной до лей РМ, обеспечивающей приемлемые показатели рабочего процес са дизеля, при существующем уровне энергетической эффективно сти отечественных технологий представляется нецелесообразным.

2. Перевод тракторов на БТ характеризуется существенным улучшением показателей энергетической эффективности рассмот ренной технологии лишь при значительных количествах РМ, сме шиваемого с ДТ (порядка 50…75%). При этом более предпочти тельным по энергосбережению (также как и при работе тракторов на ДТ) является перспективный вариант технологии с повышенной в 2,33 раза урожайностью.

3. Использование тракторами БТ с 5 – 75%-ным содержани ем РМ обеспечивает в технологии замещение не 5…75% ДТ, а толь ко 2,7…42,2% или 2,0…30,4% в зависимости от урожайности семян рапса – 1,5 или 3,5 т/га. Это объясняется расходом ДТ средствами механизации на стадиях, предшествующих приготовлению (смеши ванию) БТ, начиная с возделывания и уборки исходного сырья.

3. Небольшие значения и малосущественная зависимость индексов уровня интенсификации от количества РМ в БТ по вариан там технологии свидетельствуют об их невысокой энергетической эффективности. Необходима дальнейшая минимизация операцион ных энергозатрат, как прямых, так и косвенных.

1. Колос В.А., Сапьян Ю.Н., Пугачев П.М., Ловкис В.Б. Априорная энер гетическая оценка производства смесевого биотоплива // Стратегия машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйст венной продукции России на период 2008-2012 гг. Труды Всероссий ской научно-практической конференции. – М.: ГАО ВВС, ВИМ, 2007.

2. Колос В.А., Сапьян Ю.Н. Топливно-энергетическая оценка производ ства семян рапса для получения растительного масла как компонента биотоплива // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хо зяйстве. Труды 5-й Международной научно-технической конференции.

Ч. 4. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006.

3. Савельев Г.С., Краснощеков Н.В. Биологическое моторное топливо для дизелей на основе рапсового масла // Тракторы и сельхозмашины, №10, 4. Методика энергетического анализа технологических процессов в сель скохозяйственном производстве. – М.: ВИМ, ЦНИИМЭСХ, ВИЭСХ, 5. Методика сравнительной энергетической оценки технологий растение водства // Ресурсосберегающие технологии в с.-х. производстве. Сб.

статей Международной научно-производственной конференции. Т.1. Мн.: РУНИП ИМСХ НАНБ, 2004.

К СИСТЕМЕ ИМПЕДАНСНОГО КОНТРОЛЯ РАСТЕНИЙ

И ПОЧВЫ. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Тенденцией развития современных агротехнологий является продвижение в эту сферу электронной, информационной и электро технологий, повышение надежности и технологичности оборудова ния при уменьшение веса и габаритов, рост требований к уровню преобразуемой мощности. Этому способствует прогресс твердо тельной технологии, который привел к созданию новых типов элек тронных приборов и к возможности проектирования схем и систем в полупроводниковом и гибридно-интегральном исполнении. При этом анализ и синтез разрабатываемых электротехнологий, а также устройств и систем на их основе (электротехнологических установок - ЭТУ), должны быть более детальными и точными. Необходимость учета большого числа факторов обусловленных спецификой элек тротехнологий и большая сложность ЭТУ (рис. 1) порождают про блему разработки методологической, математической и программ ной основы их эффективного и качественного проектирования.

Система управле ния ДВС Рис. 1. Структурная схема мобильной ЭТУ: ДВС - двигатель внутрен него сгорания;

ИЭЭ - источник электрической энергии;

ЭГ - электри ческий генератор;

ЭП - электропреобразователь;

БСДУ - бортовая сис тема диагностики и управления;

ОЭМ - отбор электрической мощно В системе "ИЭЭ-нагрузка" ЭТУ используются устройства различного функционального назначения (согласующие, корректи рующие, частотно-разделительные, фильтрующие и др.), которые наряду с выполнением своих функций должны обеспечивать пере дачу максимальной мощности PS, PV, PQ в объект обработки - расти тельные ткани. В имеющихся публикациях рассматриваются методы синтеза этих устройств, нагруженных на чисто активные сопротив ления rЭС. Кроме того, анализ публикаций показывает, что, несмотря на большие усилия, прилагавшиеся во второй половине прошлого столетия, а также успехи практического применения электротехно логий, проектирование ЭТУ в самой общей постановке все еще ос тается без должного теоретического обоснования и соответствую щих методов синтеза. В большинстве случаев основное внимание уделялось разработке методов синтеза устройств, согласующих ИЭЭ с активным внутренним сопротивлением rЭП и произвольные rЭС, xЭС сосредоточенной нагрузки (элементном базисе).

Однако во многих приложениях согласуемые rЭП, xЭП ИЭЭ и rЭС, xЭС нагрузки имеют сложные эквивалентные схемы с частотно зависимыми активными сопротивлениями, а получаемые в сосредо точенном элементном базисе решения несовместимы с возможно стями их реализации, в связи с чем возникает необходимость в раз работке адекватных методов синтеза. Кроме того, к устройствам, выполняющим одновременно несколько функций, можно отнести и согласующие цепи ЭП (умножителей, делителей и т.д.) на силовых полупроводниковых приборах, которые используются при создании источников электромагнитного поля (ЭМП), способных работать с достаточно высокими коэффициентами преобразования мощности в нижней части диапазона частот, и существенно влияют на парамет ры систем и ЭТУ в целом. Поэтому важной частью создания ЭТУ является проблема согласования произвольных rЭП, xЭП и rЭС, xЭС в произвольном электрическом элементном базисе, а развитие теории согласования в направлениях определения собственных параметров согласующих четырехполюсников в реактивном элементном базисе и элементном базисе общего вида при произвольных rЭП, xЭП ИЭЭ и rЭС, xЭС нагрузки, разработки методов синтеза согласующих уст ройств в произвольном элементном базисе, разработки моделей си ловых полупроводниковых приборов и соответствующих методов синтеза согласующих цепей ЭП (преобразователей напряжения и частоты) представляет собой актуальную проблему.

В [1-4] приведен ряд сведений по исследованию электриче ских свойств растений без должной характеристики электрической и магнитной индукции - физических величин, характеризующих, на ряду с напряжённостями электрического и магнитного полей, ЭМП.

Вектор электрической индукции D, называемый электрическим смещением, является суммой двух векторов различной природы: на пряженности электрического поля Е и поляризации Р, которая опре деляет электрическое состояние вещества, в нашем случае расти тельной ткани и почвы в этом поле. В системе Гаусса D=E+4P ( постоянный коэффициент), в системе СИ D=0E+P (0 - электриче ская постоянная или диэлектрическая проницаемость вакуума). Век тор Р представляет собой электрический дипольный момент едини цы объёма ткани и почвы в поле Е, т.е. сумму электрических ди польных моментов pi отдельных молекул внутри малого объёма V, деленную на величину этого объёма Р=pi/V.

В изотропном веществе, не обладающем сегнетоэлектриче скими свойствами, при слабых ЭМП вектор P прямо пропорциона лен Е. В системе Гаусса P=еЕ, где е - безразмерная величина, на зываемая коэффициентом поляризации или диэлектрической вос приимчивостью. Именно она характеризует электрические свойства растительной ткани и почвы. Подставляя последнее выражение в D=E+4P получают D=(1+4е)Е=Е. Величина =1+4е также ха рактеризующая электрические свойства вещества, называется ди электрической проницаемостью. В системе СИ Р=е0E и, соответ ственно, D=0Е, =1+е.

Вектор напряженности магнитного поля H является разно стью двух векторов различной природы: магнитной индукции В и намагниченности I. Вектор В представляет собой среднее значение суммарной напряжённости микроскопических магнитных полей, созданных отдельными электронами и другими элементарными час тицами. В системе Гаусса Н=В-4I или В=Н+4I. В нашем случае намагниченность представляет собой магнитный момент единицы объёма и характеризует магнитное состояние растительной ткани и почвы. В изотропной среде при слабых полях намагниченность пря мо пропорциональна Н, к примеру, I=mH, где m - магнитная вос приимчивость, характеризующая магнитные свойства растительной ткани. Подставляя I=mH в В=Н+4I, получают В=(1+4m)H=Н.

Величина =1+4m также характеризующая магнитные свойства растительной ткани, называется магнитной проницаемостью. В сис теме СИ В=0H+I, I=0mH, В=0Н, =1+m (0 - магнитная посто янная или магнитная проницаемость вакуума).

По современным представлениям, любые структурно функциональные изменения в биологических объектах (растениях, почвенной микрофлоре и др.) носят, прежде всего, компенсаторно приспособительный характер и направлены на поддержание гомео стаза. Поэтому расчеты параметров ЭТУ связаны с исследованием ЭМП в объеме между электродами с учетом специфики геометрии и физических свойств межэлектродного промежутка (МЭП) и для описания ЭМП необходимо представление о нем и всех компонен тах МЭП. Свойства этих компонентов являются их важнейшими ха рактеристиками, определяются внешними воздействующими факто рами, структурой, химическим составом и связанными с ними элек трофизическими процессами и определяют возможность воздейст вия ЭМП на биологические объекты с целью изменения их свойств.

Известно, что биологический организм характеризуется значитель ной неоднородностью пассивных электрических характеристик [1-4] на всех структурных уровнях - клеточном (микроскопическом) и тканевом (макроскопическом), а также на уровнях отдельных орга нов и организма в целом, причем некоторые ткани обладают явно выраженной анизотропией.

Исследованием электрических свойств растений и электри ческих процессов, сопровождающих активность живых структур, занимается электрофизиология, где и определились отдельные на правления по изучению электрических процессов в различных тка нях, органах и системах. В прикладном значении наиболее часто ис пользуются следующие параметры растительной ткани и почвы [ 5]: диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери, элек трическая проводимость и электрическая прочность и др., а под электрическими свойствами растительных организмов понимают совокупность параметров, характеризующих поведение биоматериа лов в электрической составляющей ЭМП. Итак, электрические свой ства растительных тканей - это свойства живых структур осуществ лять и проявлять электромагнитные процессы, т.к. строение атом ных оболочек, сцепление атомов в молекулы (химические силы) и образование конденсированного вещества определяются электро магнитным взаимодействием. Электрические свойства обнаружива ются у растений от субклеточных структур до целого организма.

Электрическая проводимость растительных тканей т и поч вы п обусловлена движением заряженных частиц и зависит от ко личества носителей заряда и их подвижности. Величины т и п близки к электропроводности типичных электролитов, зависят от структуры, температуры и определяются, в первую очередь, разме рами катионов, анионов и силами взаимодействия между ними. По вышение температуры увеличивает т и п, но температурная зави симость не подчиняется закону для металлов. Их ионная структура определяет преимущественно ионную проводимость (у растений в живом состоянии). Это является одним из доказательств ионной теории строения растительных тканей и почвы. Основной констан той, характеризующей электрические свойства растительной ткани и почвы, является удельное электрическое сопротивление, зависящее от природы ткани и структуры почвы. Согласно закону Ома удель ное электрическое сопротивление, к примеру ткани т=Rт·S/l (Rт электрическое сопротивление ткани;

S - площадь поперечного сече ния;

l - длина). Структурно-функциональные изменения раститель ной ткани сопровождаются изменениями электрических свойств: в ходе развития растения т возрастает;

при повреждении - снижается.

Известно [3-5], что пассивные электрические свойства рас тительных тканей и почвы характеризуются полным сопротивлени ем (импедансом) или комплексной проводимостью (иммитансом), величина которой определяется емкостной и активной проводимо стью с соответствующей индуктивностью тканей и почвы. В расти тельных тканях активная составляющая электропроводности на низ ких частотах обусловлена в основном количеством и электролитным составом межклеточной жидкости, а на высоких частотах дополни тельный вклад вносит электропроводность клеток. Так как рези стивное сопротивление клеток включено последовательно с емко стью клеточной мембраны, то наблюдается явление частотной дис персии электропроводности биологических тканей. Обладая диэлек трическими свойствами и малой толщиной, клеточные (бислойные липидные) мембраны характеризуются высокой удельной емкостью.

Большая величина емкости мембран, следовательно, и емкостные свойства биологических тканей обусловлены поляризационной спо собностью мембран, зависящей от ее относительной диэлектриче ской проницаемости. В области низких частот импеданс тканей оп ределяется, в основном, их резистивными свойствами (проводящие ткани);

в области средних частот - и резистивными и емкостными свойствами (паренхиматозные ткани);

в области высоких частот электрические свойства тканей носят емкостной характер (мембра ны, липиды). На высоких частотах выключаются механизмы поля ризации с замедлением времени релаксации, поэтому с повышением частоты емкость тканей должна уменьшаться, так же как и при по вышении диэлектрической проницаемости. Замедленные механизмы поляризации в этой области частот могут приводить к значительным диэлектрическим потерям в тканях - нагреванию. Это является дока зательством представления живой ткани и клетки в виде контура с емкостью и сопротивлением, причем емкость (мембрана) определя ется свободно радикальными реакциями и системой антиоксидант ной защиты, а сопротивление - ферментативным окислением.

Важной частью создания ЭТУ является проблема согласова ния ИЭЭ и нагрузки, ЭП и объекта обработки в ЭМП ЭС. Она явля ется сложной в теоретическом плане, но ее решение представляет большую практическую значимость, так как позволяет обеспечить оптимальное согласование ЭП и ЭС на этапе проектирования, т.е. с минимальными затратами, за счет наилучшего построения и исполь зования внутренней структуры электрооборудования и электронных устройств ЭТУ. Основной задачей работы при продвижении в АПК электронной, информационной и электротехнологий является разра ботка системы импедансного контроля растительных и почвенных материалов: в агротехнологиях - для диагностики растений и почвы;

в лабораторных условиях - как среды для разработки и исследования новых методик анализа и обработки информационных сигналов.

1. Физиология растений: Учебник для студентов вузов/Н.Д. Алехина, Ю.В. Бал нокин, В.Ф. Гавриленко и др.;

под ред. И.П. Ермакова. – 2-е изд. испр. – М.:

Издательский центр «Академия», 2007. – 640 с.

2. Медведев С.С. Электрофизиология растений: Учебное пособие. – СПб.: Изд-во С.-Петербург. ун-та, 1998. – 184 с.

3. Структурно-функциональные изменения сорных растений при их повреждении электрическим током / В.Г. Ляпин, А.В. Боженков, В.Ф. Котяшкина. Под общ.

ред. В.Г. Ляпина / Новосиб. гос. аграр. ун-т. – Новосибирск, 2001. - 127 с.

4. Ляпин В.Г. Исследование электрических свойств растений // Инженерно техническое обеспечение технологических процессов в агропромышленном комплексе Сибири: сб. науч. тр./РАСХН. Сиб. отд-ние. ГНУ СибИМЭ. - Ново сибирск, 2007. С. 126-136.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.