В статье рассмотрена система показателей оценки энергоэффективности машинных технологий производства животноводческой продукции для достижения высокой экологической устойчивости сельских территорий. Данная система показателей позволяет осуществлять анализ текущего состояния энергоэффективности и определить потенциал её развития. В основу анализа положены результаты энергетических обследований 21 хозяйства молочного направления Ленинградской области. Изменения показателей энергоэффективности в течение 10 лет (с 2006 по 2016 годы) определены для одного хозяйства также по данным энергоаудита. Проанализирован энергоэкономический уровень технологии, значения удельной энергоемкости продукции, энергооснащенности и электрооснащенности труда. По результатам анализа показателей, применяемых для оценки энергоэффективности животноводческого предприятия, можно определить потенциал энергосбережения, оценить размер финансовой поддержки на энергосберегающие проекты и наметить комплексную политику энергосбережения с учетом изменения объемов производства и ассортимента продукции. Представленные в статье методы можно использовать для расчета основы системы показателей, которую по необходимости можно дополнять другими показателями энергоэффективности.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства
2018. — Выпуск 96
Содержание:
Многие страны мира проводят исследования и разработки в области биоэкономики. Ведущая роль в развитии биоэкономики принадлежит Финляндии с ее богатыми биоресурсами. В основе биоэкономики лежит биомасса - легко возобновляемый растительный материал и животные отходы, которые можно использовать в сельскохозяйственном производстве и промышленности. Биотопливо, получаемое в настоящее время из растительных остатков, животного сырья, органических промышленных отходов и продуктов жизнедеятельности организмов является результатом применения биотехнологий. Твердое биотопливо получают, в основном, из отходов лесозаготовок, жидкое - из различных растений, газообразное - в результате брожения биомассы. В данной работе уделено особое внимание таким видам биотоплива, как биоэтанол, биодизель и биогаз. Эти виды топлива при соответствующей подготовке существенно снижают уровень загрязнения окружающей среды и являются альтернативой дизельному топливу и бензину, широко используемым на транспорте. По материалам энергетических обследований 20 сельхозпредприятий Ленинградской области выявлено, что потребление моторного топлива сельскохозяйственными предприятиями достигает 40% от общего потребления топливно-энергетических ресурсов. Для сельскохозяйственных предприятий наибольший интерес представляет необходимая площадь полей под выращивание сырья для биомассы и возможность замены традиционного моторного топлива на биотопливо. Для полного удовлетворения среднего хозяйства в моторном топливе из рапсового масла потребуется 195 га посевных площадей под культуру рапса. Для удовлетворения потребности в бензине потребуется от 21.1 до 39.5 га посевных площадей в зависимости от выращиваемой культуры в почвенно-климатических условиях Ленинградской области. На примере средних объемов потребления дизельного топлива и бензина хозяйствами Ленинградской области показана возможность использования биотоплива как варианта развития биоэкономики сельских территорий.
Ключевые слова
В настоящее время в системы электроснабжения внедряется технология Smart Grid. Технология Smart Grid - это система, состоящая из «умных» счетчиков, информационно-вычислительного комплекса и блока управления. Она обеспечивает потребителям повышение надежности электроснабжения и высокое качество электроэнергии. Целью исследования было определение ориентировочной структуры технологии и критериев оценки целесообразности внедрения различных генерирующих источников на основании данных о потреблении электроэнергии на сельскохозяйственных предприятиях. Потребителями электроэнергии в сельскохозяйственных предприятиях являются административные здания, мастерские и гаражи, объекты животноводства, растениеводства и кормопроизводства, а также жилой сектор, находящийся на балансе сельскохозяйственного предприятия. К местным источникам генерации электроэнергии условно можно отнести традиционные источники (дизельные генераторные станции и газотурбинные установки), и возобновляемые источники энергии (солнечные электростанции, ветроэнергетические установки, мини гидроэлектростанции, различные типы когенерационных установок - биогазовые, на базе двигателя Стирлинга и т.п.). Сопоставляя требуемые мощности во времени с генерируемыми мощностями от различных источников, можно обосновать алгоритм работы системы электрообеспечения. Этот алгоритм будет основой для программирования информационно-вычислительного комплекса технологии Smart Grid. При разработке технологии Smart Grid важным моментом является выбор местного источника производства электроэнергии. Предложено использовать единый коэффициент «энергоэкологичности», оценивающий как энергетические, так и экологические факторы.
Ключевые слова
Использование энергии солнца для нагрева воды в интенсивных машинных технологиях производства животноводческой продукции и в быту сельских жителей весьма перспективно. Для этих целей целесообразно применять плоские коллекторы солнечной энергии. Суммарный годовой приход солнечной радиации для Северо-Западного региона РФ колеблется от 700 до 1300 кВтч/м2. Наибольшая часовая радиация наблюдается в мае, июне и июле и в полдень достигает 0,45-0,55 кВтч/м2. В августе, сентябре, и октябре радиация снижается в два раза. Солнечные коллекторы могут быть полезны лишь при сезонном их использовании. Поэтому дорогостоящие водонагревательные установки с солнечными коллекторами не получили широкого распространения на территории Северо-Западного региона РФ. В перспективе преимущество получат установки простой конструкции с низкой стоимостью для локальных потребителей. Целью исследований было определение возможностей нагрева воды, пригодной для использования в сельхозпроизводстве и быту сельского населения, с использованием простого гелиоколлектора в реальных условиях летнего периода года в Ленинградской области. Исследования проведены в одноконтурной термосифонной системе солнечного горячего водоснабжения, состоящей из разработанного в институте простого солнечного коллектора и бака аккумулятора. Температура нагрева воды на выходе из коллектора зависит от величины солнечной радиации и достигает 70-80С, бак с водой в течение дня прогревается до 50-65С. Водонагревательную установку с разработанным в институте солнечным коллектором, обеспечивающим указанные параметры нагрева воды, целесообразно использовать в интенсивных машинных технологиях производства животноводческой продукции и в быту сельских жителей.
Ключевые слова
В рамках календарного плана института на 2018 год по теме «Научные принципы и алгоритм формирования рациональной структуры технологических процессов обработки почвы и ухода за растениями в биологизированных (органических) технологиях возделывания сельскохозяйственных культур» была разработана компьютерная программа для сбора, обработки и отображения данных с метеостанции Davis Vantage Pro2 в районе производственной базы института «Красная Славянка». Для разработки программы был использован пакет программ Visual Foxpro 9.0. Преимущество программы - это работа с огромными массивами данных, иерархированных по временным и пространственным масштабам: получение, обмен, обработка и представление накапливаемых данных, превращение наборов данных в информационные ресурсы (данные и их метаданные) и знание. Данная программа реализована и используется с мая 2018 года для получения оперативной информации о метеорологической ситуации в заданном районе, что позволяет проводить обширный анализ многих метеопроцессов, проходящих на территории покрытия метеостанции, и определение закономерностей влияния погодных условий на рост растений.
Ключевые слова
Целью исследований являлось получение коэффициентов аппроксимационных формул динамики основных биометрических показателей растений томата при их выращивании под излучением с различным спектральным составом. Объектом исследования были растения томата (Solanum Lycopersicum L.) сорта Полонез F1, выращиваемые на торфяном субстрате. Сравнительный эксперимент проводили в светоизолированном лабораторном помещении. Использовали облучатель, состоящий из восьми люминесцентных ламп типа OSRAM L58W/840 LUMILUX Cool White и восьми ламп типа OSRAM L58W/77 FLUORA, смонтированных на одном каркасе с чередованием (первый тип спектра) и такой же облучатель с добавлением PCB светодиодов Star с длинами волн 630 и 735 нм (второй тип спектра). Уровень облученности поддерживали равным 140 мкмоль.с-2.м-2, фотопериод - 16 ч. Измерения биометрических параметров проводили на 22-й, 30-й, 38-й и 46-й день. Обоснована необходимость построения эмпирических математических моделей динамики биометрических параметров растения, которые позволяют оптимизировать продукционный процесс путем подбора необходимых сочетаний внешних факторов в целях повышения продуктивности растений. Предложен показатель спектрального состава излучения источников, характеризующий величину доли длинноволнового излучения в общем потоке фотосинтетически активной радиации. Показатель предоставляет возможность охарактеризовать многообразие спектральной информации одним числом. Выявлено существенное различие биометрических параметров растений томата, выращиваемых под излучением с различным значением указанного показателя. У растений, выращиваемых под излучением с большим значением показателя, наблюдались большая высота, диаметр шейки стебля и сырая масса. При этом площадь листьев, их оптическая плотность, содержание хлорофилла и средняя величина флуктуирующей асимметрии у этих растений были меньше. Получены эмпирические модели основных биометрических параметров растения томата.
Ключевые слова
Растение как элемент экологической системы осуществляет свое взаимодействие со средой выращивания через восприятие поступающих сигналов о величинах факторов, характеризующих окружающую среду. Восприятие спектрального состава излучения растением производится благодаря пигментному комплексу, определяющему фотосинтетическую активность растений в различных условиях окружающей среды. Параметры радиационной среды оказывают влияние не только на отдельные биохимические реакции и физиологические процессы, происходящие в растении, но также обеспечивают стабильность развития растения в целом. Целью настоящего исследования являлось: 1) подтверждение гипотезы о том, что в качестве билатеральных признаков для определении величины флуктуирующей асимметрии (ФА), могут быть приняты значения оптической плотности семядолей в отдельных спектральных диапазонах, а также 2) выявление связи ФА с показателями продуктивности растений, выращиваемых при различном спектральном составе излучения. В качестве объекта исследования были взяты растения огурца (Cucumis Sativus L.) среднераннего гибрида огурца Сафаа микс F1 в ювенильном возрастном состоянии. Посев провели 01.10.2017 г. по 36 растений на контейнер. Выращивание завершили 16.10.2017 г., т.е. на 12-е сутки, при появлении второго листочка на всех растениях. В качестве биометрических показателей фиксировали массу растений, содержание сухого вещества, длину жилки настоящего листа и оптическую плотность семядолей в синем, зеленом и красном диапазонах. Стабильность развития оценивали по величине ФА по оптической плотности семядолей. Найдено, что оптическаыя плотность в отдельных спектральных диапазонах семядолей огурца увеличивается с увеличением доли излучения в красном диапазоне. Определено наличие ФА по оптической плотности отдельных семядолей огурца. Выявлено, что меньшим значениям ФА по оптической плот-ности семядолей, т.е. большей стабильности развития растения, соответствует большая про-дуктивность по длине центральной жилки листа. На примере ювенильных растений огурца экспериментально доказано, что показатели ФА по оптической плотности семядолей могут быть использованы для оценки качества спектрального состава излучения как важнейшего фактора среды выращивания растений.
Ключевые слова
Представлены результаты экспериментальных исследований по оценке эффективности технологических процессов обработки почвы и ухода за растениями в биологизированной (органической) технологии возделывания картофеля в зависимости от различного вариантного состава технологических операций с целью разработки научных принципов и алгоритма формирования их рациональной структуры.В качестве критериев эффективности приняты влажность, твердость и температура почвы, а также биологическая урожайность картофеля.Получены экспериментальные данные по указанной номенклатуре критериев в следующие сроки вегетационного периода: до начала полевых работ (14.05.2018г.); после предпосадочной подготовки почвы (28.05.2018 г.); после посадки картофеля (14.06.2018 г.); после смыкания ботвы (27.06.2018 г.); в период цветения картофеля (11.07.2018 г.); в период налива клубней нового урожая (28.07.2018 г.) Измерение параметров почвенного состояния выполнялось в гребне, в зоне клубнеобразования на опытных делянках согласно методики, представленной в СТО АИСТ 4.3 - 2010. В зависимости от используемых операций (приемов) основной обработки почвы и ухода за посадками влажность почвы изменялась от 19 до 31%, твердость - от 1,4 до 3,1 МПа, температура - от 13,3 до 19,6 С°, урожайность картофеля - от 16,5 до 28,8 т/га. Полученные закономерности позволят разработать алгоритм формирования рациональной структуры технологических операций в процессах обработки почвы и ухода за посадками.
Ключевые слова
Актуальность темы исследований связана с проблемой восстановления необрабатываемых (залежных) земель. Цель исследований - разработка рациональной технологии восстановления залежных земель в условиях повышенного увлажнения. Предметом исследований являлись технологические процессы обработки залежных земель, показатели качества работы применяемых технических средств и условия проведения исследований в конкретных условиях их функционирования. Научную новизну работы представляют результаты сравнительной оценки предложенной авторами и применяемой в предприятиях технологий восстановления залежных земель, оценки качества работы технических средств и технико-экономической оценки восстановительных работ в целом. При проведении исследований применялись теоретические и экспериментальные методы, анализ и обобщение опытных данных. В статье изложены результаты исследований по сравнительной оценке технологий восстановления залежных земель в условиях повышенного увлажнения Ленинградской области, проведенных на экспериментальной базе «Красная Славянка» Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства - филиала ФГБНУ ФНАЦ ВИМ в период с 30 мая по 7 июня 2018 года. Изложены особенности технологии восстановления залежных земель в условиях повышенного увлажнения с травостоем 22-40 см со средним количеством растений 756 шт./м2 и агротехнические показатели работы примененных технических средств. Анализ сравниваемых технологий показывает, что рекомендуемая технология (с применением универсального комбинированного почвообрабатывающего агрегата УКПА-2,4 для глубокого рыхления почвы и культиватора КЗН-4 для поверхностной обработки почвы) более эффективна по сравнению с типовой технологией (с применением дисковой бороны). Рекомендуемая технология обеспечивает наиболее полное уничтожение сорных растений, заделки в почву удобрений, растительных остатков, что может быть дополнительным резервом повышения плодородия почвы.
Ключевые слова
Повышение энергетической эффективности технологических процессов обработки почвы является актуальной проблемой, так как в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на обработку почвы в среднем приходится 40 % совокупных затрат энергии на технологии. Целью исследований является обоснование научных принципов, обеспечивающих разработку и создания энергоэффективных почвообрабатывающих агрегатов с улучшенными динамическими показателями. Объектами исследований являлись технологические процессы и технические средства обработки почвы. Предметом исследований являлись методы, способы, методики и принципы разработки новых эффективных технологий, технологических процессов и технических средств обработки почвы. Научную новизну работы представляют разработанные авторами научные принципы максимальной унификации, оригинальности и уникальности конструкции рабочих органов, автономности функционирования и единства автономно функционирующих динамичных почвообрабатывающих рабочих органов. При проведении исследований применялись методы системного анализа, обобщения и оценки соответствующей научной литературы. Принцип максимальной унификации в процессе конструирования почвообрабатывающих агрегатов обеспечит удобство их использования при выполнении различных технологических операций по обработке почвы различными способами и приемами. Принцип оригинальности и уникальности при конструировании рабочих органов, доказывает новизну предложенной разработки. Принцип автономного функционирования динамичного почвообрабатывающего рабочего органа базируется на возможности конструкции, обеспечивающей вариацию конструктивно-технологических параметров в установленных допустимых пределах в зависимости от изменения характеристик почвы. Принцип единства автономно функционирующих динамичных почвообрабатывающих рабочих органов базируется на учёте функциональной связи общей площади фронтальной проекции всех рабочих органов с отдельно взятой площадью фронтальной проекции одного динамичного рабочего органа и других конструктивно-технологических параметров. Применение изложенных научных принципов, наряду с известными научными принципами оптимального проектирования, позволяет разработать почвообрабатывающие агрегаты с улучшенными динамическими показателями, обеспечивающими энергоэффективность технологии обработки почвы.
Ключевые слова
Повышение эффективности технологии обработки почвы неразрывно связано с эксплуатационными качествами почвообрабатывающих агрегатов. Повышение эксплуатационных качеств почвообрабатывающих агрегатов возможно при улучшении их эксплуатационных свойств, такие как производительность, топливная экономичность, маневренность, управляемость, адаптивность, безопасность движения и т.д. Целью исследований являлось разработка математических моделей для определения эксплуатационных качеств почвообрабатывающих агрегатов с динамичными рабочими органами. Объектами исследований являлись закономерности изменения эксплуатационных свойств почвообрабатывающих агрегатов. Предметом исследований являлись технологические процессы обработки почвы. При проведении исследований применялись теоретические методы моделирования, основанные на изучении физических закономерностей, протекающих в процессе обработки почвы; анализ экспериментальных данных, полученных собственными исследованиями и исследованиями других авторов. Научную новизну работы составляют разработанные математические модели для определения и оценки топливной экономичности, производительности и адаптивности почвообрабатывающих агрегатов с динамичными рабочими органами. В статье дан краткий анализ некоторых эксплуатационных свойств почвообрабатывающих агрегатов; предложен новый способ уменьшения тягового сопротивления и его характеристик рассеяния, заключающийся в разработке и использовании динамичных почвообрабатывающих рабочих органов, способных легко адаптироваться к удельному сопротивлению почвы, автоматически изменять угол резания и крошения, ширину захвата в допустимых пределах. Автоматическое изменение конструктивных параметров становится возможным благодаря применению упругих элементов связывающих отдельные составляющие части динамичных рабочих органов. Пределы изменения конструктивных параметров можно заранее устанавливать при проектировании рабочих органов. Адаптация рабочих органов к удельному сопротивлению почвы зависит от величины скорости движения, скорости напора и площади фронтальной проекции динамичных рабочих органов. Автоматические управление параметрами рабочих органов обеспечит снижение дисперсии тягового сопротивления, что в итоге обеспечит повышение эксплуатационных качеств почвообрабатывающих агрегатов. Разработанные математические модели позволяют более широко представлять структуру основных эксплуатационных свойств почвообрабатывающих агрегатов с динамичными рабочими органами, сделать выводы о значимости параметров, раскрывают основные причины появления низкочастотных и высокочастотных колебаний. Разработанные математические модели являются более совершенными, описывающими закономерность изменения эксплуатационных свойств почвообрабатывающих агрегатов с новыми динамическими рабочими органами.
Ключевые слова
В статье представлено устройство с вальцево-щеточными рабочими органами, которое предназначено для отделения почвенных примесей сухим способом в процессе предреализационной доработки клубней картофеля. Обоснована необходимость такого процесса. Приведены результаты экспериментальных исследований и рациональные значения регулируемых параметров устройства. Установлено, что наилучшие показатели по отделению прилипшей почвы от клубней картофеля достигаются при производительности установки от 1,0 до 1,5 т/ч, частоте вращения валов с щеточно-нейлоновым покрытием от 80 до 100 мин-1 и угле наклона рабочей поверхности от 12 до 15 град. Приведены расчеты технико-экономической эффективности применения разработанного устройства. Получены значения годового экономического эффекта, а также рассчитан срок окупаемости капиталовложений.
Ключевые слова
Актуальность темы исследований связана с проблемой снижения затрат энергии на технологические процессы послеуборочной и предреализационной обработки корнеклубнеплодов. Учитывая растущее потребление воды в промышленной сфере, ограниченные запасы пресных вод во многих регионах нашей страны, природно-климатические условия, а также возрастающие экологические требования к технологиям и техническим средствам необходима разработка нового подхода в технологии послеуборочной и предреализационной обработки корнеклубнеплодов. На основе подробного анализа литературы и практики было установлено, что затраты на такую обработку можно существенно снизить путем разработки и внедрения новых технических средств, работающих с учетом комбинации основных законов аэродинамики и механики. В лабораторных условиях были проведены экспериментальные исследования на установке ПОКАС-1 ИАЭП с целью получения данных, позволяющих установить технологические особенности и режимы предреализационной обработки корнеклубнеплодов на примере картофеля аэродинамическим способом. Исследовались различные аэрогидротермодинамические режимы работы установки. При этом варьировались частота вращения барабана, температура подаваемого через форсунки воздуха, а также продолжительность опыта. На основе анализа и обобщения результатов эксперимента были установлены технологические особенности аэродинамического способа, заключающиеся в возможности регулировки температурного режима и частоты вращения барабана в камере; изменения направления, давления и температуры направленного воздушного потока в очистительной камере; высокой степени очистки выходящего из очистительной камеры воздуха водяным фильтром. Кроме того указанный способ обеспечивает существенное снижение удельных затрат энергии на обработку корнеклубнеплодов, экологическую безопасность технологии и улучшение условий труда работников.
Ключевые слова
В Северо-Западном районе России кормовые культуры занимают около 1500 тыс. га и составляют около 70% от объема посевных площадей. Затраты на корма составляют 50-60% и более в структуре затрат на производство животноводческой продукции. Отрасль кормопроизводства представляет собой сложную иерархическую систему. Она сопряжена со многими факторами, которые влияют на эффективность технологических процессов производства кормов из трав. Поэтому оценка эффективности является актуальной задачей. В статье дан анализ методов и критериев оценки технологических процессов, которая возможна на основании комплексной проверки или статистических данных по результатам испытаний машин. Сбор достоверной информации о факторах, которые влияют на эффективность процессов, а также формирование соответствующих массивов данных представляет собой достаточно трудоемкую задачу. При сопоставлении большого числа факторов, влияющих на технологический процесс, необходимо использовать специальные методы поиска рационального решения. Такие методы отличаются от методов решения однокритериальных задач. Предлагается использовать комбинированный метод экспертной оценки с применением обобщения (агрегирование, свертка) на каждом иерархическом уровне.
Ключевые слова
В статье рассмотрена оценка эффективности технологических процессов заготовки кормов из трав с учётом условий протекания технологического процесса. Основной целевой функцией технологического процесса является сохранение в заготавливаемом корме макси-мального объёма питательных веществ и обменной энергии, которые накоплены в траве в период её вегетации. Целевой функцией всего кормозаготовительного процесса является получение высококачественных кормов в достаточном объёме по структуре, позволяющей сформировать сбалансированные рационы кормления для различных видов и групп сельско-хозяйственных животных. При разработке оценки эффективности применялся принцип су-перпозиции. Ввиду наличия большого количества факторов, обуславливающих протекание технологического процесса, и выходных показателей, характеризующих технологию, целе-сообразно осуществлять количественную оценку через комплексный показатель (критерий) - себестоимость единицы обменной энергии корма в 1 кг сухого вещества, который содержит в себе экономическую и энергетическую составляющие. Энергетическая эффективность моделируемых технологических вариантов определяется методом биоэнергетической оценки на основании содержания обменной энергии в заготавливаемом корме и совокупных затрат энергии, связанных с выполнением той или иной операции и технологического процесса в целом. При оценке содержания обменной энергии в заготовленном корме учитывается динамика изменения питательных веществ, на величину которой оказывают влияние погодные условия и интенсивность механических воздействий рабочих органов машин. Экономическая оценка технологической операции осуществляется по показателю себестоимости единицы корма, на заготовку которого были потрачены определённые ресурсы. Сравнительная количественная оценка технологий при различных условиях и объёмах заготовки производится по удельным показателям на тонну заготовленного корма. На основании оценки эффективности смоделированных технологических процессов разрабатывается стратегия заготовки высококачественных кормов из трав в нужном объёме по каждому из видов. При её реализации можно оперативно осуществлять переход с одного технологического процесса на другой в зависимости от динамики изменения влажности скошенной массы и прогноза погодных условий.
Ключевые слова
Теоретические исследования, проведенные в последние годы, и их практические результаты показали, что для снижения механических потерь стебельчатую массу злаковых культур при влажности 25% и выше необходимо прессовать. Чистая пропионовая кислота и препарат AIV-2000 представляют интерес для консервирования сена повышенной влажности. Они обладают сильными фунгицидными свойствами и блокируют деятельность ферментов, регулирующих дыхание клеток растения. Для определения фунгицидного и бактерицидного действия чистой пропионовой кислоты и препарата AIV-2000 были проведены предварительные микробиологические опыты с клеверотимофеечной смесью влажностью 30% и 40%. Для ускорения влагоотдачи растениями и обеспечения равномерного обезвоживания скошенную массу оборачивали граблями ГВР-6. При влажности около 50% массу из прокосов собирали в валки и досушивали до влажности 25-30%. За 1,5-2 часа до прессования валки сдваивали. Для прессования массы применяли пресс-подборщики ПР-145 и Krone KR-130, оборудованные устройством для внесения консервантов НВУ-6. Проведенные опыты показали, что чистая пропионовая кислота обладает более сильным, чем препарат AIV-2000, фунгицидным и бактерицидным действием, но негативно влияет на оператора и уборочную технику. При обработке стебельчатой массы влажностью 25% пропионовой кислотой в дозе 8 л/т отмечалось сильное подавление развития плесневых грибов; на злаковых травах пропионовая кислота достаточно эффективна в дозе 6 л/т. Препарата AIV -2000 требовалось, соответственно, от 8 до 10 л/т. Установленные дозы консервантов были проверены в условиях производства.
Ключевые слова
В статье изложены результаты изучения и отбора сортов смородины черной для регионально-адаптивной механизированной технологии производства ягод. В восстановлении отрасли садоводства в Северо-Западном регионе и создании базы собственного производства ягод смородина черная имеет большое значение в связи с ее высокой технологичностью, позволяющей полностью механизировать весь рабочий процесс ее возделывания, ценностью продукции и необходимостью обеспечения перерабатывающей промышленности сырьем, а населения - свежими ягодами. Первый опыт комбайновой уборки ягод смородины черной на Ленинградской ПООС с использованием отечественных и зарубежных комбайнов определил ключевую роль сорта в этом процессе. Приспособленные к механической уборке урожая сорта прошлых лет утратили практическое значение. В настоящее время ведётся предварительный отбор сортов нового поколения. В результате 6-летних исследований 41 коллекционного образца смородины черной на производственной базе ИАЭП «Красная Славянка» выделены сорта, перспективные для машинной технологии. Они отвечают требованиям рентабельного производства ягод - средняя урожайность не менее 6 т/га ягод с высокими товарными качествами, устойчивость растений к основным вредителям и болезням. По лимитирующим и нелимитирующим признакам пригодности к комбайновой уборке выделены следующие сорта: Велой, Бинар, Петербурженка (ВНИИР им. Н.И. Вавилова); Зелёная Дымка, Багира, Черный Жемчуг (ВНИИС им. И.В. Мичурина); Орловская Серенада (ВНИИСПК); Марго, Элитная форма № 36-29 -II(ЛПООС). Заключительную оценку перечисленные сорта получат после проведения уборки урожая механическими средствами с установлением повреждений ветвей, потери листьев, длительности сохранения растениями способности к плодоношению.
Ключевые слова
Основным интегральным показателем устойчивости агроэкосистемы является эффективность использования питательных веществ на разных уровнях организации пространства. При этом, общая эффективность использования питательных веществ зависит от эффективности обращения с навозом в системе, которая в свою очередь определяется долей потерь на каждой стадии производства. В результате анализа разработано математическое описание взаимосвязи эффективности использования питательных веществ с машинными технологиями и организацией технологического процесса, применяемыми в хозяйстве. С учетом установленных ограничений, обеспечивающих экологическую устойчивость сельских территорий, определены диапазоны изменения потерь питательных веществ на этапах навозоудаления, приготовления и применения на сельскохозяйственных полях органических удобрений при заданном уровне общей эффективности предприятия.
Ключевые слова
Современное, высокоэффективное производство создает серьезную нагрузку на окружающую среду. В таких условиях возникает особая задача оценки негативного воздействия, оказываемого животноводческим предприятием на сельскую территорию. Для решения этой задачи предлагается порядок оценки экологической устойчивости сельскохозяйственных территорий на основе ранее разработанных критериев. Экологическая устойчивость сельской территории - это ее способность восстанавливаться и выполнять свои функциональные задачи при существующем и прогнозируемом уровне негативного воздействия на нее. Разработанный порядок оценки позволяет определить состояние сельских территорий и спрогнозировать его изменение путем выполнения пяти шагов: 1 шаг - оценка территории на макроуровне, установление уровней показателей экологической устойчивости; 2 шаг - оценка территории на локальном уровне; установление локальных территорий с неудовлетворительными уровнями показателей экологической устойчивости; 3 шаг - оценка локальной территории с неудовлетворительными уровнями экологической устойчивости с целью установления на ней конкретных предприятий с неудовлетворительными уровнями показателей экологической устойчивости; 4 шаг - формирование интенсивных машинных технологий на предприятиях с неудовлетворительными показателями экологической устойчивости; 5 шаг - повторение шагов с 1-го по 3-й с целью прогнозной оценки изменения уровней показателей экологической устойчивости сельских территорий.
Ключевые слова
В статье представлена методика и результаты количественной оценки диффузного поступления азота и фосфора в водные объекты рек Казанка, Свияга и Степной Зай при ведении сельскохозяйственной деятельности. Водосборные бассейны этих рек были выбраны в качестве пилотных объектов по проведению исследований в рамках разработки Концепции по снижению поступления загрязняющих веществ в Волгу. Комплексный анализ сельскохозяйственной деятельности в границах пилотных водосборных бассейнов указывал на интенсивное использование природно-ресурсного потенциала данных территорий и высокий уровень развития животноводства. При этом, на рассматриваемой территории значительно развито растениеводство и образуемые органические удобрения могут быть безопасно использованы на имеющих площадях сельскохозяйственных земель. Суммарное поступление азота и фосфора в водные объекты пилотных водосборных бассейнов, рассчитанное с применением методики ИАЭП, адаптированной для природно-климатических условий Средней Волги, составило 6 884 тонны в год по азоту и 500 тонн в год по фосфору. Удельные потери азота и фосфора изменялись в диапазоне от 6 кг/га до 13 кг/га для азота и от 0.54 кг/га до 0.88 кг/га для фосфора. Максимальные значения были характерны для водосборного бассейна реки Свияга.
Ключевые слова
Площадь доильного зала складывается из площадей зоны расположения доильной установки, зоны обслуживания (зона работы операторов), зон, необходимых для входа-выхода и возвращения животных в коровник. Были разработаны планировочные решения доильных залов с установками типа «Ёлочка» и «Параллель» вместимостью от 16 (2х8) до 32 (2х16) постов с различными вариантами выхода животных после доения. Анализ геометрических параметров доильного зала показал наличие зон с постоянной площадью, не зависящей от количества постов на доильной установке, и зон с переменной площадью, зависящей от количества постов на доильной установке. Значение постоянных площадей определялись графическим способом, а переменных - расчетным. Были получены формулы для расчета общей технологической площади доильного зала в зависимости от типа доильной установки и количества постов. Установлено, что с увеличением вместимости доильной установки площадь доильного зала увеличивается, а удельная площадь на один доильный пост уменьшается. Предложенная методика расчета общей технологической площади доильных залов может быть использована для предварительного расчета площадей, необходимых для строительства доильных залов или при их проектировании.
Ключевые слова
В современных условиях переходного периода от пятого к шестому технологическому укладу есть острая необходимость развития сельских территорий, имеющих ограниченные трудовые, энергетические, финансовые ресурсы. Для этих территорий требуется разработка инновационных, интеллектуальных технологий производства молока и говядины, позволяющих значительно сократить затраты и обеспечить экологическую безопасность производства. В предыдущие годы институт разработал энергетический модуль класса 0,6 (6 кН) с комплектом машин 30-и наименований для механизации технологических процессов на фермах до 400 голов крупного рогатого скота. В настоящее время ряд зарубежных фирм разрабатывает и производит роботизированные агрегаты для исключения ручного труда при выполнении отдельных технологических операций на фермах крупного рогатого скота. В частности, фирма Lely (Нидерланды) предлагает систему автоматического кормления Vector, автоматический подравниватель кормов Juno и роботизированное устройство для уборки навоза Discovery. Сегодня имеются все условия для разработки нового роботизированного агрегата модульного типа нескольких модификаций для различных типоразмеров ферм крупного рогатого скота. Предполагается, что преимуществом такого агрегата будет снижение количества приводов на перемещение рабочих машин и наличие одной системы позиционирования агрегата, устанавливаемой на энергомодуле, в сочетании с локальными системами управления рабочими органами. Это должно упростить конструкцию и расширить перечень выполняемых технологических операций.
Ключевые слова
При разработке современных систем управления микроклиматом основной задачей является исследование динамических характеристик температуры и относительной влажности внутри коровника, так как они тесно связаны со всеми процессами на ферме. Наиболее значительно влияют на температуру и относительную влажность внутри коровника такие природно-климатические факторы как температура, влажность наружного воздуха и сила ветра. Исследования, проведенные в коровнике с привязным содержанием животных в апреле-мае 2018 года с использованием автоматической системы мониторинга параметров микроклимата, показали, что изменения значений температуры и относительной влажности внутри помещения существенно зависят от внешних погодных условий и организации воздухообмена с внешней средой. С использованием методов статистической обработки данных построены температурно-влажностные регрессионные модели расчета температуры и относительной влажности воздуха внутри коровника в зависимости от параметров наружного воздуха. Коэффициенты детерминации моделей R2
Ключевые слова
Создание оптимальных показателей микроклимата является одной из важнейших задач на свиноводческих предприятиях любой производственной мощности. Именно от данных показателей зависит полное использование генетического потенциала животных, их физиологическое состояние, сохранность оборудования и, в конечном итоге, получение прибыли от реализации произведенной продукции. На сегодняшний день подавляющая часть свиноводческой продукции, порядка 84%, производится на крупных свинофермах и комплексах. Доля малых свиноводческих хозяйств ежегодно сокращается, составляя в настоящее время не более 16% с прогнозом снижения к 2020 году до 7-8%. Одной из причин наблюдаемого сокращения мелкотоварного производства является отсутствие современных наукоемких технико-технологических и планировочных решений производственных зданий свиноферм. Это приводит к неудовлетворительным санитарно-гигиеническим условиям содержания животных, распространению заболеваний, а, следовательно, к потере продуктивности и дополнительным затратам на ветеринарные услуги. Исходя из обозначенных проблем, разработан ряд проектов технологических модулей для содержания и выращивания свиней, оборудованных современными техническими средствами для кормления и поения животных, утилизации навоза, а также системой естественной приточно-вытяжной вентиляции. Для проведения опытно-производственной проверки данная система вентиляции была установлена в экспериментальный образец технологического модуля для откорма свиней. Проведенные исследования показали, что разработанная система вентиляции позволяет обеспечить показатели температуры и влажности внутреннего воздуха технологического модуля, которые соответствуют нормам технологического проектирования, и показатели содержания вредных газов, не превышающие предельно-допустимую концентрацию. Также определено, что повышение температуры в технологическом модуле ведет к снижению потребления корма на 13%, потребления воды - на 45,7% и ежесуточных привесов - на 280 г/сут.
Ключевые слова
При промышленном содержании скота наиболее остро встает вопрос микроклимата в животноводческом помещении, так как в замкнутом пространстве сосредоточено большое количество животных. Для снижения выбросов в атмосферу необходим строгий контроль над концентрацией вредных газов, который позволит определить напряженные места в помещении содержания животных. Существующие системы контроля параметров микроклимата в большинстве своем управляют температурой и влажностью воздуха внутри помещения. Количество комплектов датчиков, необходимых для установки в помещении для содержания КРС, может доходить до 9 и более точек установки. С целью уменьшения стоимости системы и повышения удобства её эксплуатации предложено мобильное устройство контроля параметров микроклимата для содержания сельскохозяйственных животных с одним комплектом датчиков. Конфигурация системы имеет собственный привод для передвижения по подвесному пути внутри коровника. Представлена блок схема алгоритма управления данной системой регистрации параметров микроклимата. Система осуществляет мониторинг таких параметров микроклимата как температура, влажность, скорость движения воздуха внутри помещения, концентрация углекислого газа и аммиака. Использование мобильного устройства позволяет оптимизировать контроль параметров микроклимата.
Ключевые слова
Доля мяса птицы в общем объеме производства составляет порядка 45% и этот показатель ежегодно увеличивается, что объясняется высоким спросом потребительского рынка на данный вид продукции. Лидирующие позиции в отрасли птицеводства занимает мясо цыплят бройлеров с показателем 97,3%, на втором месте находится мясо индейки -2,8%, а на другие виды мяса приходится 1,9% общего производства. Несмотря на незначительную долю в общем объеме производства мяса птицы, индейководство за последние десять лет увеличило производство в восемь раз, существенно снизилась доля импорта, а за последние три года данный вид продукции поставляется на экспорт. Большая часть производства мяса индейки сосредоточена на крупных птицефермах и комплексах, а доля малых птицеводческих предприятий не превышает 1,5%. Но при учёте сокращения мелкотоварных свиноводческих предприятий в связи с угрозой распространения африканской чумы свиней, индейководство может стать альтернативой для малых сельхозпроизводителей. Малые индейководческие предприятия на сегодняшний день сталкиваются с рядом проблем, таких как отсутствие технико-технологических и планировочных решений для мелкотоварных предприятий, и необходимость первичной переработки получаемой продукции, высокая стоимость, а также сложность обслуживания птицы на начальном этапе ее откорма. Для решения обозначенных проблем в ИАЭП разработан проект технологического модуля для откорма индеек, для которого обоснованы следующие технико-экономические параметры: единовременное содержание 53 голов птицы до шестнадцати недель, расход кормов 1260,4 кг, расход воды 2853,3 л, выход помета 1,68 м3, экономический эффект в теплый период 228518,2 руб., а в холодный период 228857,6 руб.
Ключевые слова
Представлена структура определения способа утилизации навоза, обеспечивающего экологически безопасное обращение с навозом с животноводческих и птицеводческих предприятий с учетом требований экологической устойчивости сельских территорий. Разработан и описан порядок утилизации навоза, включающий четыре этапа: анализ исходных данных животноводческого комплекса; сопоставление полученных данных с требованиями нормативных документов; оценку машинных технологий обращения с навозом; эколого-экономическое обоснование спроектированного варианта машинной технологии. Метод апробирован на типовом свиноводческом комплексе Ленинградской области. При соблюдении норм экологической безопасности спроектированный вариант машинной технологии позволяет снизить капитальные затраты в 1,4 раза, а удельные эксплуатационные затраты - в 1,3 раза; уменьшить объемы навозохранилищ с 30000 м3 до 6900м3; оптимизировать машинно-тракторный парк при работе с органическим удобрением с 10 единиц техники до 3.
Ключевые слова
В животноводческих помещениях одним из значимых факторов, влияющих на продуктивность животных, является микроклимат. Для создания оптимального микроклимата необходима правильная организация воздухообмена животноводческого помещения с наружным воздухом. Повышенная влажность в коровнике является одной из распространенных проблем, которая негативно сказывается не только на физиологическом состоянии и продуктивности коров, но и на сроке службы зданий и используемого оборудования. В лабораторных условиях проведены исследования факторов влияющих на выделение влаги из навоза КРС. Были выделены два наиболее значимых и линейно независимых фактора: площадь загрязненной навозом поверхности и толщина слоя навоза. Для исследований была разработана лабораторная установка, состоящая из корпуса, с установленным в нем вентилятором, и вытяжной трубы. Навоз с относительной влажностью W
Ключевые слова
При реконструкции и новом строительстве свиноводческих предприятий наиболее распространена самотечная система удаления навоза периодического действия. Отличие от ранее разработанной самотечной системы состоит в том, что под каждым навозоприемным каналом проложены пластиковые канализационные трубы. Использование данной системы позволяет практически полностью автоматизировать процесс удаления навоза и при грамотной эксплуатации снизить негативное воздействие свиноводческих предприятий на окружающую среду за счет сокращения годового выхода навоза. Представленный расчет самотечной системы удаления навоза периодического действия позволяет определить такие основные конструктивные параметры как глубина навозоприемных ванн и глубина укладки продольных и поперечных коллекторов. При увеличении влажности навоза с 88% до 90% высота остаточного слоя уменьшается вследствие уменьшения значения предельного напряжения сдвига навоза на данном участке увеличения влажности навозной массы. При относительной влажности больше 91% высота остаточного слоя в ванне интенсивно увеличивается вследствие интенсивного расслоения навоза на фракции. Таким образом, минимальная высота остаточного слоя в ванне достигается при относительной влажности навоза 89-91%. Накопление навоза в ваннах должно производиться на 3/4 или 4/5 высоты (глубины) ванны, а по продолжительности оно должно быть кратно рабочим циклам содержания различных половозрастных групп свиней.
Ключевые слова
Производство свинины в России ежегодно увеличивается и на сегодняшний день составляет 3518 тыс. т в убойном весе. Росту объема производимой продукции способствует реконструкция старых и строительство новых крупных свиноферм и комплексов, доля которых в общем объеме производства составляет порядка 84%. Данный показатель наблюдается наряду со снижением объемов производства на мелкотоварных свинофермах, на которых производится не более 16% свиноводческой продукции. Снижение объемов производства мелкотоварных свиноводческих предприятий объясняется использованием неэффективных технологий содержания и выращивания свиней, высокими трудозатратами, а также плохими санитарно-гигиеническими условиями содержания животных. Независимо от производственной мощности свиноводческого предприятия основной задачей является рентабельное производство продукции. Основными факторами, влияющими на рентабельность свиноводческого предприятия, являются применение наукоёмких технико-технологических решений, рациональное использование производственных ресурсов, высокий генетический потенциал животных и квалификация персонала. Основные затраты, составляющие до 70%, при производстве продукции на свиноводческом предприятии приходятся на кормление животных. Для минимизации потерь корма проведено большое количество исследований технико-технологических решений средств его хранения, транспортировки и раздачи животным. Мало изучена проблема потерь воды на свинофермах, что объясняется невысокой стоимостью данного производственного ресурса. Но помимо прямых затрат перерасход воды несет косвенные затраты, так как вода, попадая в навозоприемные ванны увеличивает общий объем навоза, а, следовательно, и затраты на его утилизацию. Исходя из этого, целью проведенного исследования было определение зависимости изменения объема технологической воды от влажности навоза. В результате проведенных исследований построен интерполяционный многочлен, представляющий зависимость изменения объема технологической воды от увеличения влажности навоза на свиноводческом предприятий. Построен график интерполяционного многочлена, анализ которого показал, что резкое увеличение объема технологической воды наблюдается с достижения навозом влажности равной 93%.
Ключевые слова
В настоящее время промышленное выращивание рыбы в садках развивается в Республике Карелия, в Псковской области, а также в других регионах и странах. С увеличением объемов производства рыбы возрастает актуальность технологических, технических и биологических проблем получения экологически безопасной продукции рыбного хозяйства. В представленной работе рассматриваются технические аспекты совершенствования конструкции садкового модуля для промышленного выращивания рыбы. Цель работы - уменьшение затрат на систему удержания садкового модуля за счет снижения требуемого количества канатов и отказ от использования круглозвенных цепей. Задача, которую необходимо решить для достижения данной цели, заключается в разработке новой системы фиксации садков с учетом их взаимодействия в кластере. Для решения данной задачи использован патентный поиск и анализ сильных и слабых сторон известных технических решений садков и их систем. Разработана система удержания садкового модуля, в которой не подразумевается использование круглозвенных цепей, а натяжение системы обеспечивается балансирами. Кроме того, учет вертикальной составляющей при расчете реакции опоры якоря позволил более точно рассчитать необходимую массу якорей с учетом уменьшения силы трения и архимедовой силы.