Agricultural machinery and technologies (E-Journal) / Сельскохозяйственные машины и технологии
Not a member yet
446 research outputs found
Sort by
История развития систем управления беспилотных воздушных судов
Get PDFUnmanned aircraft find successful applications across various fields and continue to see increasing demand in numerous sectors. Modern flight control systems empower the creation and programming of unmanned vehicles for a diverse range of tasks.(Research purpose) This study aims to retrospectively analyze the evolution of drone control systems, tracing their development from the early unmanned aerial vehicles to the flight controllers of modern multifunctional drones. (Materials and methods) The study employs the historical-analytical method for data collection and processing. This encompasses a thorough examination of original works by both domestic and foreign authors, including literary references, scientific journal articles, monographs, conference materials, museum exhibitions, photographic archives, and open-access software source code. (Results and discussion) The historical process of unmanned aerial vehicle development has led to the emergence of many types of designs that provide better flight performance and new functions through the creation of flight control systems. Designers integrated worldwide aviation expertise and the latest advancements in science, engineering, and technology to enhance unmanned systems. The miniaturization of flight control systems has facilitated the widespread adoption and application of unmanned aerial vehicle in many domains. The introduction of intelligent flight control modes has ensured a high level of autonomy in drone operations. (Conclusions) In the course of the research into the historical development of control systems for unmanned aerial vehicles, block diagrams illustrating these control systems were created. Additionally, a block diagram was constructed outlining the evolution of these systems, with a periodization of individual stages. The block diagram includes nine stages; with the current emphasis primarily directed towards the advancement of intelligent control systems. The findings confirm that the extensive diversification of unmanned aerial vehicle applications and functionalities is closely linked to the continuous development and enhancement of micro-electromechanical systems technologies. The study identifies the key flight controllers that have significantly influenced the enhancement of unmanned aircraft and have outlined potential directions for the future development of flight controllers.Беспилотные воздушные суда успешно применяются и все более востребованы во многих сферах. Современные системы управления полетом позволяют создавать и программировать беспилотные аппараты для выполнения различных задач. (Цель исследования) Провести ретроспективный анализ развития систем управления с времен появления первых беспилотных летательных аппаратов до полетных контроллеров современных многофункциональных дронов. (Материалы и методы) Выполнили сбор и обработку данных с использованием историко-аналитического метода. Исследовали оригинальные работы отечественных и зарубежных авторов по литературным источникам, статьям в научных журналах, монографиям, материалам конференций, экспозиции музеев, фотоматериалов, а также исходного кода программного обеспечения, размещенного в открытом доступе. (Результаты и обсуждение) Исторический процесс развития беспилотных летательных аппаратов привел к появлению множества типов конструкций, обеспечивающих лучшие полетные характеристики и новые функции благодаря созданию систем управления полетом. В конструкцию беспилотных систем внедрялись передовые достижения науки, техники и технологий, использовался мировой опыт в области теории и практики авиации. Миниатюризация систем управления полетом способствовала массовому распространению беспилотных аппаратов. Появление интеллектуальных режимов управления полетом обеспечило высокую автономность действий беспилотников. (Выводы) В рамках исследования составлены блок-схемы систем управления беспилотными воздушными судами по мере их развития, также составлена блок-схема, обобщающая эволюцию таких систем с периодизацией отдельных этапов. Выявлены девять таких этапов, в текущий момент основным направлением является разработка систем интеллектуального управления. Установили, что активное расширение областей применения и функций беспилотных летательных аппаратов связано с развитием и улучшением технологий микроэлектромеханических систем. Отметили основные полетные контроллеры, оказавшие большое влияние на усовершенствование беспилотных воздушных судов, спрогнозировали возможные перспективы развития полетных контроллеров
Историко-аналитическая оценка развития процессов автоматизации и роботизации в молочном животноводстве
Get PDFThe paper shows the main ways of machine technology development from manual milking to robotic and notes the ambiguity of expert assessments regarding the introduction of robotic milking. (Research purpose) To conduct historical, analytical and feasibility studies of various options for automating cow milking on dairy farms, to determine the overall capital intensity of various options for the transition from manual to automated and robotic cow milking technologies, as well as the capital intensity of individual transition stages such as mechanized bucket milking, pipeline milking, automated milking in milking parlors, robotic milking in individual boxes and milking parlors. (Materials and methods) The paper analyzes the revolutionary transitions associated with a drastic change in technology, a change in the way of keeping cows and a change in the organizational and economic forms of operations; the modernization transitions, those with a complete or partial replacement of equipment but without a fundamental change in technology; and the reverse transfer transitions - a forced return to the previous more economical technology. (Results and discussion) We considered 7 main ways of developing machine milking over 100-110 years from the manual milking method to the automated and robotic ones. It is determined that their total estimated capital intensity for a hypothetical reference farm per 1000 heads accounts for 78.0-474.5 million rubles in modern figures. The concept of a standardized unit is introduced, that is equal to the price of the DAS-2V milking unit, that is, approximately 0.2 million rubles at the moment. (Conclusions) The research reveals the most costly transition ways, the optimal least capital-intensive way of transition from traditional milking to automated quarter-by-quarter milking in parlors, whose functionality is up to the robotic milking.The modernization transition to robotic milking in parlors is proved to be possible by gradual replacement of the automated milking manipulators controlled by an operator with the robotic unmanned manipulators and without any changes in technology.Показали основные пути развития машинных технологий от ручного способа доения до роботизированного. Отметили неоднозначность экспертных оценок по поводу внедрения роботизации доения. (Цель исследования) Провести историко-аналитическую и технико-экономическую оценки различных вариантов автоматизации доения коров на молочных фермах, определить общую капиталоемкость различных вариантов перехода от ручного способа к автоматизированным и роботизированным технологиям доения коров, а также капиталоемкость отдельных этапов перехода к механизированному доению в ведра, в молокопровод, к автоматизированному доению в залах, роботизированному доению в индивидуальных боксах и доильных залах. (Материалы и методы) Проанализировали революционные переходы, связанные с кардинальной сменой технологий, изменением способа содержания и организационно-экономических форм ведения производства, модернизационные переходы – с полной или частичной заменой оборудования без принципиальной смены технологии, а также реверсные обратные переходы – с вынужденным возвратом к прежней более экономичной технологии. (Результаты и обсуждение) Рассмотрели 7 основных путей развития машинного доения – от ручного способа до автоматизированного и роботизированного доения коров продолжительностью 100-110 лет. Определили, что их суммарная оценочная капиталоемкость для условной эталонной фермы на 1000 голов составляет 78,0-474,5 миллионов рублей в современных цифрах. Ввели понятие условной единицы, равной стоимости доильного агрегата ДАС-2В, то есть примерно 0,2 миллиона рублей на текущий момент. (Выводы) Установили наиболее затратные пути, а также предложили оптимальный наименее капиталоемкий путь перехода от традиционного доения к автоматизированному почетвертному доению в залах, по функциональности не уступающему доению в роботах. Выявили возможность модернизационного перехода на роботизированное доение в залах путем поэтапной замены автоматизированных манипуляторов доения, управляемых оператором, на роботизированные манипуляторы без участия человека и без смены технологии
Повышение эффективности ирригации путем подбора конструкции дождевальных машин
Get PDFThe expansion of agricultural production implies an accelerated pace of development of water supply systems in agricultural areas. Water is consumed during animal breeding, primary processing of raw materials, preparation of liquid fertilizers, for household and other needs. Large volumes of water are spent on preparing liquid fertilizers when growing crops and irrigating fields. To increase moisture reserves in the root layer of the soil and increase land fertility, it is necessary to carry out irrigation measures. Sprinkling is one of the most common methods of irrigation. Taking into account the characteristics of the terrain, the type of agricultural products grown, as well as the security of a particular farm, you should choose certain sprinkler machines that will ensure high irrigation efficiency. Sprinklers can be classified according to their principle of operation, type and type, as well as according to the transformation of water flow. (Research purpose) Improving irrigation efficiency by selecting the optimal parameters of sprinklers based on local conditions. (Materials and methods) The object of the study was sprinkling machines, their performance and technical characteristics, as well as the features of the relief. The following research methods were used: analysis of literary sources; logical analysis of existing experimental data on irrigation processes; evaluation of the effectiveness of the use of specific machines and equipment; statistical data processing. (Results and discussion) The paper describes the design and operation of various sprinklers, provides irrigation schemes and calculations of its intensity. Shortcomings of specific irrigation schemes and types of sprinklers were identified, and ways to eliminate them were proposed. (Conclusions) The choice of irrigation scheme depends on the area of the site and its topography. Depending on the budget of the farm, you can choose the most optimal type of sprinkler.Расширение аграрного производства предполагает ускоренные темпы развития систем водоснабжения на сельскохозяйственных территориях. Вода потребляется при разведении животных, первичной обработке сырья, приготовлении жидких удобрений, на хозяйственно-бытовые и другие нужды. Большие объемы воды расходуются на приготовление жидких подкормок при выращивании культур, орошении полей. Для увеличения запасов влаги в корнеобитаемом слое почвы и повышения плодородия земель необходимо проводить ирригационные мероприятия. Дождевание относится к наиболее распространенным способам ирригации. Учитывая особенности рельефа местности, тип выращиваемой сельскохозяйственной продукции, а также обеспеченность конкретного хозяйства, следует выбирать определенные дождевальные машины, которые будут обеспечивать высокую эффективность полива. Дождевальные машины могут классифицироваться по принципу действия, по виду и типу, а также по преобразованию потока воды. (Цель исследования) Повысить эффективность ирригации путем подбора оптимальных параметров дождевальных машин с учетом условий местности. (Материалы и методы) Исследовали дождевальные машины, их производительность и технические характеристики, а также особенности рельефа. Проведен анализ литературных источников, экспериментальных данных о процессах ирригации; дана оценка эффективности использования конкретных машин и оборудования. (Результаты и обсуждение) Рассмотрели конструкции и принцип работы различных типов дождевальных машин, схемы и расчет интенсивности полива. Выявили недостатки конкретных схем орошения и типов дождевальных машин, предложили пути их устранения. (Выводы) Выбор схемы полива зависит от площади и рельефа орошаемого участка. В зависимости от финансовых возможностей хозяйства можно выбрать наиболее оптимальный тип дождевальный машины
Механизация, автоматизация, роботизация, цифровизация: уточнение и систематизация понятий
Get PDFThe paper highlights the importance of clarifying scientific terminology to delineate the exclusion of humans from technical systems, in particular the concepts such as «mechanization,» «automation,» «robotization,» and «digitalization» that are commonly used in scientific literature without a precise definition of their essence and distinctions. (Research purpose) The paper aims to provide clarity and systematic categorization of terms employed to describe the exclusion of humans from agricultural technical systems. (Materials and methods) The paper employs the Theory of Inventive Problem Solving (TRIZ), the Theory of Decision Making, and the System Method as theoretical frameworks. (Results and discussion) The paper provides a comprehensive clarification of the conceptual meanings attributed to terms such as mechanization, automation, robotization, and digitalization. It outlines their classical (Aristotelian) definitions and systematically categorizes a broad spectrum of related concepts, including mechanization, automation, robotization, intellectualization, digitalization, cyber-physical system, precision agriculture, digital agriculture, and smart (intelligent) agriculture. The obtained results are compared utilizing the approach of the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). (Conclusions) It is concluded that the concept of mechanization, in contrast to the FAO approach, does not encompass farming reliant on manual labor and animal traction. It is determined that robotization necessitates intellectualization, whereas automation does not necessarily require it. Furthermore, digitalization is demonstrated as a means of implementing automation, robotization, intellectualization, and optimizing the operation of technical systems.Поставили проблему о необходимости уточнения научной терминологии для обозначения вытеснения человека из технической системы: таких понятий, как «механизация», «автоматизация», «роботизация», «цифровизация», которые используются в научной литературе без четкого установления их сущности и различий. (Цель исследования) Уточнить и систематизировать термины, используемые для описания вытеснения человека из технических систем сельскохозяйственного назначения. (Материалы и методы) Применили теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ), теорию принятия решений, системный метод. (Результаты и обсуждение) Уточнили значения понятий механизации, автоматизации, роботизации, цифровизации. Разработали их классические (аристотелевские) определения. Систематизировали широкий круг понятий: механизация, автоматизация, роботизация, интеллектуализация, цифровизация, киберфизическая система, точное сельское хозяйство, цифровое сельское хозяйство, умное (интеллектуальное) сельское хозяйство. Сравнили полученные результаты с подходом Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН. (Выводы) Исключили из понятия механизации ведение сельского хозяйства на основе ручных средств труда и тягловой силы животных (в отличие от подхода ФАО). Установили, что роботизация требует интеллектуализации, а автоматизация – нет. Показали, что цифровизация является средством реализации автоматизации, роботизации, интеллектуализации, оптимизации работы технических систем
Теоретические предпосылки интенсификации уборки лука-севка
Get PDFThe paper shows that upgrading the design of onion harvesting machines through the integration of diverse separation intensifiers demonstrates limited efficacy in improving the quality of cleaning commercial produce. They noted the need to comply with strict technological parameters for setting up separating systems (feeding bulbs to a straight section of the pin web surface in the absence of losses, reducing the maximum speed of collision of the bulbs with the working elements of the cleaning unit to reduce damage, as well as improving the completeness of cleaning). The study reveals that one of the options for intensifying the process of onion set cleaning from soil and soil clods can be ultrasonic-assisted heap moistening during separation. (Research purpose) The research aims to determine theoretical principles driving the intensification of onion set cleaning from mechanical impurities. (Materials and methods) The research employed system analysis and synthesis methods, physical modeling based on probability theory and mathematical statistics, numerical techniques for solving analytical dependencies, classical mechanics methods - fundamental principles of fracture theory, soil mechanics. (Results and discussion) The paper justifies the necessary optimum regime for intensifying onion set harvesting and cleansing them from mechanical impurities. It substantiates the functional diagram of a digging-type onion harvester featuring an ultrasonic cleaning module, taking into account the functions of the state, external and control actions, as well as performance indicators. (Conclusions) The research resulted in developing a design concept for an ultrasonic-equipped separating module of a harvester to improve the onion set cleaning process. This design conforms to the agrotechnical requirements, ensuring maximum soil and impurity sieving (at least 98 percent), minimizing losses (not exceeding 2 percent) and bulb damage (not exceeding 2 percent).Показали, что совершенствование конструкции сепарирующих устройств машин для уборки лука путем установки различных типов интенсификаторов сепарации не в полной мере повышает качество очистки товарной продукции. Отметили необходимость соблюдения жестких технологических параметров настройки сепарирующих систем (подача луковиц на штифтовое полотно без потерь, снижение максимальной скорости соударения с рабочими элементами установки , улучшение полноты очистки). Показали, что одним из вариантов интенсификации очистки лука-севка от почвы и соизмеримых с ним почвенных комков может стать увлажнение вороха при сепарации с ультразвуковым воздействием. (Цель исследования) Определить теоретические закономерности интенсификации очистки лука-севка от механических примесей. (Материалы и методы) Использовали методы системного анализа и синтеза, физического моделирования, основанные на теории вероятности и принципах математической статистики, численные методы решения аналитических зависимостей, методы классической механики – основные положения теории разрушения, механики грунтов. (Результаты и обсуждение) Обосновали необходимый рациональный режим интенсификации уборки лука-севка и очистки его от механических примесей, функциональную схему машины для уборки лука выкапывающего типа с модулем ультразвуковой очистки, учитывающую функции состояния, внешнего и управляющего воздействий, а также показателей качества работы. (Выводы) Разработали конструктивную схему сепарирующего модуля уборочной машины с ультразвуковым воздействием для совершенствования процесса очистки лука-севка, исходя из условий максимального просеивания почвенных и других примесей в пределах агротехнических требований (не менее 98 процентов), а также сокращения до минимума потерь (не более 2 процентов) и повреждений луковиц (не более 2 процентов)
Моделирование трибологических процессов абразивного износа почворежущих деталей
Get PDFAbstract. It is shown that simulation modeling of physical processes makes it possible to study the interaction of soil-cutting parts with soil during the observation period of 2-6 hours, when it is required to compress the time scale for creating a new design. (Research purpose) To develop models of the tribological process for abrasive wear of soil-cutting parts based on the combination of simulated loading of friction surfaces with the parameters of the real soil force equivalents. (Materials and methods) This study is based on the simulated loading method and the method of comparing the force equivalents of simulated and real loadings of the friction surfaces of soil-cutting parts using the example of loading flat diagrams. The paper describes the features of non-standard laboratory equipment that facilitates the construction of normal stress diagrams on friction surfaces. As a prototype, a straight wedge opener was investigated. (Results and discussion) As a result the friction surface loading diagrams were obtained with a change in the loosening angles and the range of the stress diagram area from 2,000 to 12,000 square millimeters. The values of force equivalents acting from the real soils of the proposed operating areas were determined. It was noted that combining the characteristics of simulated loading of working parts with the parameters of real soil force equivalents makes it possible to predict the reliability and service life of the created structures of soil-cutting parts. (Conclusions) It has been established that the obtained model of the tribolithic process for abrasive wear of soil-cutting part ensures the superposition of simulated loading results with the values of real soil force equivalents, thus providing a 0.5-1 year reduction in the terms of creating new parts and maintaining the normative indices of technological process reliability and quality.Реферат. Показали, что имитационное моделирование физических процессов дает возможность изучить взаимодействие почворежущих деталей с почвой в течении 2-6 часов наблюдений, когда требуется сжатие временной шкалы на создание новой конструкции. (Цель исследования) Разработать модели трибологического процесса абразивного износа почворежущих деталей на основе совмещения имитационного нагружения поверхностей трения с параметрами силовых эквивалентов реальных почв при последующей эксплуатации. (Материалы и методы) Применили метод имитационного нагружения. На примере плоских эпюр нагружения использовали метод сопоставления силовых эквивалентов имитационного и реального нагружения поверхностей трения почворежущей детали. Описали особенности нестандартного лабораторного оборудования, обеспечивающего построение эпюр нормальных давлений по поверхностям трения. В качестве опытного образца исследовали прямой клин-рыхлитель. (Результаты и обсуждение) Установили эпюры нагружения поверхности трения при изменении углов рыхления, при этом площадь эпюры давления изменялась от 2000 до 12 000 квадратных миллиметров. Определили величины силовых эквивалентов, действующих со стороны реальных почв предполагаемых зон эксплуатации. Отметили, что совмещение характеристик имитационного нагружения рабочих органов с параметрами силовых эквивалентов реальных почв позволяет прогнозировать надежность и срок службы создаваемых конструкций почворежущих деталей. (Выводы) Установили, что полученная модель триболотического процесса абразивного износа почворежущих деталей обеспечивает совмещение результатов имитационного нагружения с величинами силовых эквивалентов реальных почв, позволяющее при этом сократить сроки создания новых конструкций деталей в пределах 0,5-1 года и с нормативными показателями надежности и качества выполнения технологического процесса
Генератор пара для гидротермообработки сельскохозяйственного оборудования
Get PDFThe paper highlights the importance of keeping the working surfaces of agricultural machinery clean and describes the existing modern equipment for its cleaning. (Research purpose) To develop a biofuel system for cleaning machines, equipment and tools in the field. It is proposed to apply a mobile steam generator using wood, chocks, straw and other agricultural waste as a fuel and capable of providing pressure of 5 kilograms per square centimeter and a temperature of 150 degrees Celsius. (Materials and methods) The paper describes the algorithm of the steam generator operation and presents its main technical characteristics and the design diagram. Theoretical calculations of the air consumption for the constant and adjustable air supply systems are provided. (Results and discussion) It has been established that one load of 8 kilograms of biofuel and 6 liters of water ensures 20-25 minutes of intense steam production. The steam generator was equipped with two systems for supplying air to the furnace, a safety valve for dumping steam at excess pressure. The boiler has a built-in superheater that ensures the necessary steam characteristics at the boiler outlet. (Conclusions) The developed steam generator reveals the following advantages: mobility, use of biofuel, a 20-25 minutes continuous supply of superheated steam at one load. The new unit is designed for long-term operation and it is capable of not only defrosting and cleaning a frozen manure conveyor, a manure trolley, a spreader, and loader working bodies, but also warming up larger agricultural machinery. It is also suitable for sanitizing seed harvesting and livestock equipment in the field.Реферат. Отметили негативные стороны загрязнения рабочих поверхностей сельскохозяйственной техники. Описали существующее современное оборудование для ее очистки. (Цель исследования) Разработать систему очистки машин, оборудования и инструмента в полевых условиях с помощью мобильного генератора пара, способного обеспечить давление 5 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 150 градусов Цельсия и работать на биотопливе (дровах, чурках, соломе и других отходах сельскохозяйственного производства). (Материалы и методы) Описали алгоритм работы парогенератора. Представили его основные технические характеристики, схему устройства. Теоретически рассчитали расход воздуха для систем постоянной и регулируемой подачи воздуха. (Результаты и обсуждение) Установили, что при одной загрузке 8 килограммов биотоплива и 6 литров воды время активной выработки пара составляет 20-25 минут. Генератор пара оснастили двумя системами подачи воздуха в топку, предохранительным клапаном сброса пара при избыточном давлении. В котел встроили пароперегреватель, обеспечивающий необходимые характеристики пара на выходе из котла. (Выводы) Выявили преимущества разработанного генератора пара: мобильность, использование биотоплива, непрерывная подача перегретого пара на одной загрузке в течение 20-25 минут. Заключили, что новая установка предназначена для продолжительной работы и способна не только разморозить и обработать примерзший навозоуборочный транспортер, тележку и разбрасыватель навоза, рабочие органы погрузчиков, но и разогреть более крупную сельхозтехнику. Она пригодна также для санобработки посевного уборочного и животноводческого оборудования в полевых условиях
Алгоритм расчета времени полета беспилотного воздушного судна для проведения аэросъемки
Get PDFThe paper shows the possibility of using unmanned aerial vehicles with additional outboard equipment for aerial photography. It is noted that some parameters of the drone and additional suspension equipment are not taken into account by the software when calculating the drone flight time for one battery charge. (Research purpose) To develop an algorithm for calculating the flight time of an unmanned aerial vehicle with installed outboard equipment. (Materials and methods) The technical characteristics of DJI Phantom 4 pro and DJI Matrice 200v2 were studied, as well as the specifications of Parrot Sequoia, MicaSense Altum multispectral cameras mounted on the drone. The existing research results are used to calculate the flight mission time depending on the route length and the battery capacity. (Results and discussion) It is found that the maximum flight time of a drone with additional outboard equipment is reduced due to the additional equipment mass, increased power consumption, the preflight preparation time, the need to return to the take-off point and the necessity to preserve the battery life and save the flight load. The maximum flight time calculated for DJI Phantom 4 pro and DJI Matrice 200v2 with multispectral cameras Parrot Sequoia, MicaSense Altum is 8 minutes and 18 minutes, respectively, with a minimum flight load. A method for calculating the number of batteries for aerial photography with additional outboard equipment is determined. (Conclusions) An algorithm for calculating the flight time of an unmanned aerial vehicle with additional outboard equipment is developed, the parameters ignored by the standard software in the flight time calculation are taken into account.Показали возможность использования дополнительного подвесного оборудования для проведения аэросъемки с помощью беспилотного воздушного судна. Отметили, что ряд параметров беспилотника и дополнительного подвесного оборудования не учитывается программным обеспечением при расчете времени полета дрона на одном заряде аккумуляторной батареи. (Цель исследования) Разработать алгоритм для расчета времени полета беспилотного воздушного судна с установленным подвесным оборудованием. (Материалы и методы) Изучили технические характеристики DJI Phantom 4 pro и DJI Matrice 200v2, а также спецификации мультиспектральных камер Parrot Sequoia, MicaSense Altum, устанавливаемых на беспилотник. Использовали результаты научных исследований по расчету времени полетного задания в зависимости от длины маршрута и емкости аккумуляторной батареи. (Результаты и обсуждение) Установили, что максимальное время полета беспилотника с дополнительным подвесным оборудованием сокращается из-за повышенной массы, потребляемой ими мощности, времени предполетной подготовки, полетной нагрузки, необходимости возврата в точку взлета и сохранения ресурса аккумуляторной батареи. Рассчитали максимальное время полета DJI Phantom 4 pro и DJI Matrice 200v2 с мультиспектральными камерами Parrot Sequoia, MicaSense Altum - 8 и 18 минут соответственно, при минимальной полетной нагрузке. Определили метод расчета количества аккумуляторных батарей для проведения аэросъемки с дополнительным подвесным оборудованием. (Выводы) Разработали алгоритм для расчета времени полета беспилотника с дополнительным подвесным оборудованием, учитывающий параметры, не включенные в расчет времени полета стандартным программным обеспечением
Обоснование конструктивно-технологических параметров модуля мультивентиляторного опрыскивателя
Get PDFCurrently, precision gardening necessitates the use of robotic universal platforms featuring modular multi-fan sprayers, typically equipped with 4-6 fans. As new technologies emerge, the demands placed on spraying ventilation systems are also evolving. (Research purpose) The objective of this research is to establish the design and technological specifications of the multi-fan sprayer module. (Materials and methods) The research is grounded on fundamental equations of energy and mass conservation in the field of applied gas dynamics, specifically the Bernoulli equation and the flow continuity equation. To analyze the pressure distribution within the fan duct and calculate the gas jet, a specific methodology was employed in this research. Additionally, the research utilizes analytical expressions and industry standards to determine universal parameters and dimensions of fans and liquid atomizers. (Results and discussion) Theoretical calculations were performed to determine the main parameters. The results are as follows: the air consumption required to cover a given crown volume is 11.28 cubic meters per second; the air consumption by one fan is 1.88 cubic meters per second; the air flow rate at the fan outlet reaches 17.9 meters per second; pressure generated by the fan is 192.25 pascals; power required to drive one fan is 0.170 kilowatts; the installed power of the fan motor is 0.204 kilowatts; the jet initial section length is 1.53 meters; the axial jet velocity is 13.6 meters per second; the air consumption is 12.84 cubic meters per second; the round jet diameter is 1.58 meters. (Conclusions) The technological scheme of a multi-fan sprayer has been developed and justified. Calculation equations have been proposed to determine the distribution of static, dynamic, and total pressure in different sections of the sprayer fan. An algorithm for calculating the parameters of the sprayer module has been presented. The numerical values of the parameters for the multi-fan sprayer module have been determined for specific operating conditions.В настоящее время для точного садоводства перспективны роботизированные универсальные платформы, оснащаемые модульными мультивентиляторными опрыскивателями, включающими 4-6 вентиляторов и работающими в точном садоводстве. С появлением новых технологий меняются и требования к вентиляционным системам опрыскивания. (Цель исследования) Обосновать конструктивно-технологические параметры модуля мультивентиляторного опрыскивателя. (Материалы и методы) Провели исследования, опираясь на основные уравнения сохранении энергии и массы в прикладной газовой динамике: уравнение Бернулли, уравнение неразрывности потока. Использовали методику оценки распределения давлений в воздуховоде вентиляторов и аналитические выражения расчета газовой струи, а также стандарты для установления универсальных параметров и размеров вентиляторов и распылителей жидкости. (Результаты и обсуждение) Теоретически рассчитали основные параметры: расход воздуха для покрытия заданного объема кроны – 11,28 метра кубического в секунду; расход воздуха одним вентилятором – 1,88 метра кубического в секунду; скорость потока воздуха при выходе из вентилятора – 17,9 метра в секунду; полное давление, развиваемое вентилятором – 192,25 паскаля; мощность, необходимая для привода одного вентилятора – 0,170 киловатта; установочная мощность двигателя вентилятора – 0,204 киловатта; длину начального участка струи – 1,53 метров; осевую скорость струи – 13,6 метра в секунду, расход воздуха – 12,84 метра кубического в секунду, диаметр круглой струи 1,58 метра. (Выводы) Обосновали технологическую схему мультивентиляторного опрыскивателя. Предложили расчетные уравнения, устанавливающие характер распределения статического, динамического и полного давления в различных сечениях вентилятора опрыскивателя. Представили алгоритм расчета параметров модуля опрыскивателя. Установили для конкретных условий численные значения параметров модуля мультивентиляторного опрыскивателя
Сравнение внутрирубцовых систем мониторинга физиологического состояния крупного рогатого скота
Get PDFThis paper explores a method for the early detection of subacute rumen acidosis through continuous monitoring of rumen content acidity using wireless pH sensors. The study emphasizes the importance of reliable device operation and measurement accuracy as primary requirements for such devices. (Research purpose) This study aims to evaluate the functionality and accuracy of the eBolus (USA) and BoviSan (Russia, FSBSI FSAC VIM) sensors throughout their declared service life of 150 days. (Materials and methods) Three dairy cows with a rumen fistula were administered two boluses from each manufacturer during a period of 154 days. In order to ensure accurate measurements, the boluses were activated and calibrated prior to use. On the first day of data collection, the activated and calibrated boluses were sequentially immersed in buffer solutions with a pH of 4 and pH of 7. The buffer solutions were maintained at a controlled temperature of 39 degrees Celsius for a minimum of 2 hours. At 14-day intervals, the boluses were extracted from the rumen and subjected to retesting in buffer solutions. (Results and discussion) For BoviSan, the confidence interval for the mean difference suggests a systematic negative pH bias (– 0.33 to – 0.25). The average lifespan of the eBolus was determined to be 82 days, with a range of 28 to 126 days. In contrast, BoviSan boluses consistently recorded pH levels throughout their announced lifespan. Statistical analysis of the data revealed a 95% confidence interval for the mean pH difference of the eBolus boluses (– 0.02 to 0.19), indicating no significant bias. Conversely, the confidence interval for the mean difference in pH for BoviSan suggested a consistent negative bias (– 0.33 to – 0.25). (Conclusions) In practical applications, it is essential to ensure enhanced reliability of eBolus boluses, while prioritizing higher measurement accuracy with BoviSan boluses.Отметили, что для раннего выявления подострого ацидоза рубца может использоваться метод, основанный на постоянном контроле за уровнем кислотности рубцового содержимого с помощью беспроводных датчиков pH. Основными требованиями к таким устройствам являются надежная работа и точность измерения. (Цель исследования) Определить функциональность и точность датчиков eBolus (США) и BoviSan (Россия, ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) в течение заявленного срока службы 150 дней. (Материалы и методы) Трем дойным коровам с фистулой рубца на 154 дня вводили по два болюса от каждого производителя. В первый день измерений болюсы после активации и калибровки выдерживали последовательно в буферных растворах с pH 4 и pH 7 при регулируемой температуре (39 градусов Цельсия) не менее 2 часов. Через каждые 14 дней болюсы извлекались из рубца и повторно тестировались в буферных растворах. (Результаты и обсуждение) Средний срок службы eBolus составил 82 дня (от 28 до 126 дней). В сравнении с ними болюсы BoviSan регистрировали pH в течение всего заявленного срока службы. Доверительный интервал 95% средней разницы рН для болюсов eBolus (от –0,02 до 0,19) не показал систематической ошибки. У BoviSan доверительный интервал средней разницы предполагает систематическое отрицательное смещение pH (от –0,33 до –0,25). (Выводы) Для реального использования болюсы eBolus должны работать более надежно, а болюсы BoviSan должны обеспечивать более высокую точность измерения.