Научно-техническое описание и обоснование проекта

Научно-техническое описание и обоснование проекта.

Серьёзным достоинством проекта является то, что команда проекта самостоятельно прошла стадию  НИОКР, и предлагаемый проект не подвержен рискам, характерным для этой стадии. Тем не менее, ретроспектива некоторых вопросов актуальна.

Цель работ состояла в разработке инженерного решения, способного производить стойкое  монодисперсное облака аэрозоля, свойства которого можно регулировать, с размером частиц жидкости в облаке, от 3 мкм до 300 мкм. Обеспечивая при этом огромную экономию ресурса в сравнении с  традиционными способами и высокую производительность не хуже, чем авиационным способом.

Обоснованием НИОКР являются решение четырёх задач.  Первая задача связана со следующим, научно исследуемым обстоятельством. Анализ большого объёма экспериментальных данных и исследовательского материала, связанного с монодисперсным опрыскиванием: (Дунский В.Ф., Никитин Н.В., Соколов М.С. Монодисперсные аэрозоли. М.: Наука, 1975. 191 с.; Соколов М.С., Стрекозов Б.П. Критерии эффективности ультрамалообъёмного опрыскивания гербицидами и требования к аппаратуре. -VIII Междунар. конг. по защите растений. М.: МСХ СССР, 1975, т.2, с. 144-150), а так же некоторых данных взятых из литературных источников ,  (Bengtsson A. Droppstorlekens inflytande po orgasmedlens verkan. – Vaxtodling, 1961, Bd. 17. 149 s.; Behrens R. The effect of herbicide droplet size and other variables on mesquite control. – In: Texas Annu. Agr. Aviat. Conf. Fifth Sect. D, 1956, p. 1-3.; Behrens R. Influence of various components on the effectiveness of 2,4,5-T sprays.- Weeds, 1957, vol. 5, N 3, p. 183-196; Merritt C.R., Taylor W.A. Glasshouse trials witch controlled drop application of some foliage – applied herbicides.- Weed Res., 1977, vol. 17, N 4, p. 241-245) позволяют считать, именно, параметр «степень покрытия», наиболее важным показателем качества опрыскивания, определяющим эффективность любых послевсходовых пестицидов. У каждого плохо смачиваемого растения (коэффициент растекания в пределах 1) есть свой показатель по критической степени покрытия (Pk) для различных групп пестицидов. С учётом этих данных по формуле P=15*K2*G/dk, где G – л/га, dk – мкм, построена номограмма (рис. 1), позволяющая в зависимости от дисперсности (dk)  выбирать оптимальную норму расхода рабочего раствора, при котором будет обеспечена максимальная эффективность пестицидного воздействия. Приведённые данные убедительно свидетельствуют о том, что даже при применении системных пестицидов (распространяющих своё влияние по тканям растения) величину G нельзя уменьшать беспредельно, на что упирают и как это делают современные практики. Более того, величина G, исходя, из этой формулы вторична, по сравнению с dk. Ведь, чем меньше dk, тем меньше G. Поэтому у более «неповоротливой» G есть резерв для снижения за счёт уменьшения более «мобильной» dk. При этом меньшие размеры dk, обеспечивая  лучшую  устойчивость на поверхности и быстродействие проникновения, создают новые ориентиры по использованию меньшей количества яда (кг/га) и уменьшению коэффициента покрытия. Всё это приводит к лучшему адресному воздействию пестицида и существенно меньшей нагрузкой на экосистему и экономией используемых пестицидов и ресурсов по их внесению.


Рисунок 1

ris1

 

Второй задачей в обосновании НИОКР, являлось решение на конструкторском уровне, проблемы обеспечения выхода монодисперсного облака аэрозоля. Проблемой полидисперсного облака аэрозоля, вырабатываемого имеющимися конструкторскими решениями, связана с большим перерасходом химического препарата и сносом мелких частиц, ветром за территорию границ обработки, что не может не загрязнять окружающую среду. Всем существующим конструкторским решениям, присущ один, объединяющий их признак, он же, недостаток. Рабочая жидкость дробится на капли механическим способом, то есть, грубо и непредсказуемо, с отсутствием возможности  управления этим процессом на более тонком уровне.

Третьей задачей в обосновании НИОКР являлось решение вопроса эффективной производительности предложенного конструкторского решения не хуже, чем по аналогичным показателям у сельскохозяйственной авиации, но дешевле в исполнении. Бесплатная для применения энергия ветра должна была служить для этих целей. Хотя это решение само по себе и не новое, но с практической точки зрения оно не получало своего широкого развития, так как все существующие конструкторские решения не обеспечивали создания монодисперсной среды при опрыскивании и по показателям не сильно отличалось от сельскохозяйственной  авиации.

Четвёртой задачей являлось решение локального вопроса об универсальности конструкторского решения в применении его для различных задач, возникающих исходя из требований выращивания многообразия сельскохозяйственных культур.  Это требование заключалось в решении задач по регулированию размера образуемых частиц аэрозоля и норм расхода рабочей жидкости.

Поставленные задачи возникли у команды проекта не случайно. Параллельно, в лабораторных условиях исследовались процессы из других областей физики, в частности, серьёзно рассматривались и процессы эффективного горения (с высоким КПД теплоотдачи) с качественной подготовкой всех компонентов этого процесса. Пришлось разбирать молекулярные (нано) процессы разбиения жидкости, путём её дробления в сверхзвуковом скачке воздуха. Исследовались процессы образования монодисперсной среды воздуха и частиц жидкости. Были получены обнадёживающие результаты в процессах эффективного горения, основным ориентиром которого, являлось повышение КПД теплоотдачи за счёт более полного сжигания жидкого и газообразного топлива. Это только подтвердило нас в правильности выбранного направления, т. е.  в регулировании размеров до мкм. частиц жидкости в воздушном потоке для образования монодисперсного облака аэрозоля. Далее этот опыт команда проекта применила на практике. Была успешно проделана работе по защите леса от листогрызущих вредителей и возбудителей болезней. Здесь на этих работах было предложено и доведено до совершенства конструкторское решение (ГАРД), которое позволило продемонстрировать заказчикам его высокую производительность (лучше, чем у авиационного способа). Дешевизну расходов и высокие показатели эффективности при химической обработке лесного фонда, позволяющие нейтрализовать пагубное воздействие на лес вредителей, на более длительные промежутки времени.  Кроме того, на этом этапе была отработана схема взаимодействия нашей инжиниринговой команды с поставщиками надёжных узлов и агрегатов для аэрозольного генератора. Почти все эти поставщики относятся к предприятиям ВПК и ГК «РОСАТОМ». У команды проекта на этом этапе появилось собственное мелкосерийное сборочное производство на специально оборудованных площадях, и сформировался эффективный производственный коллектив.

Актуальность проекта связана с решением ключевых проблем, возникших в сельскохозяйственной отрасли Российской Федерации:

Развал сельскохозяйственной авиации для производительного опрыскивания, и отсутствие заинтересованности у представителей частного бизнеса в капиталоёмком переоснащении этого сегмента сельскохозяйственной отрасли. Всё это привело к сокращению площадей посевов. К образованию реальной угрозы от вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. Появлению очагов многообразных болезней у растительности на годами заброшенных пашнях. К практическому отсутствию предложений по таким нужным видам агротехнических работ, как десикация и дефолиация, приведших в конечном итоге, к импорту подсолнечного масла и других, жизненно важных и необходимых продуктов питания;

  1. Низкие финансовые показатели частных аграриев, которым становится дорого и не выгодно работать со старыми технологиями, позволяют предлагать им новые и эффективные технологические решения, направленные на материала- и энергоэкономию, обеспечивающие высокие показатели производительности сельскохозяйственной отрасли,  учитывая их текущие финансовые возможности;
  2. У производителей зерна, ориентированных исключительно на экспорт, существует огромная масса неиспользованных возможностей в повышении классности и урожайности, выращиваемых ими, зерновых культур.

Для решения этих поставленных задач существуют несколько методов и подходов, представляющих технологическую основу. Они делятся на экстенсивные и интенсивные методы. Первые связаны с технологическими приёмами, направленными на увеличение производительности, вторые – с технологическими приёмами, направленными на увеличение показателей урожайности. Рассмотрим сначала интенсивные технологические приёмы повышения эффективности химической защиты.

Ретроспектива развития технологий, связанных с интенсивным путём повышения эффективности химического способа защиты, отражено далее. Для уничтожения одной особи вредителя требуется микроскопическая доза токсиканта; для уничтожения целой популяции потребовалось бы весьма малое количество яда, если бы удалось его использовать без потерь, т.е. распределением летальной дозы яда на каждую особь вредного организма. При этом не возникало бы проблемы удорожания химической защиты из-за перерасхода и загрязнения экологической среды остатками пестицида. Лучшим приближением к этой идеализированной схеме является использование протравливания семян. На первом этапе роста растения до его всходов этот метод широко применяется в сельском хозяйстве. На последующих стадиях роста культуры лучшим приближением к этой идеализированной схеме являлось бы использование отравленных приманок. Так же как и метод протравливания семян, он требует относительно малых затрат пестицида и трудовых ресурсов и мало загрязняет среду обитания. Однако метод приманок в химическом способе защиты растений играет вспомогательную роль, т.к. он пригоден лишь для подвижных вредителей, большая часть которых не относится к этой категории (сорные растения и возбудители болезней растений – грибы, так же не подвижны). По этим причинам главным в химическом способе защиты растений являются другие приёмы, требующие затрат относительно большого количества токсиканта и вызывающие в той или иной степени дополнительное загрязнение окружающей среды. Для уничтожения вредных насекомых используют инсектициды контактного, кишечного, внутрирастительного (системного, когда яд проникает в ткани растения и вредитель как-либо соприкасается потом с отравленным растением) и фумигационного (токсичные пары) действия. Для уничтожения сорняков используемые гербициды наносят либо на всходы культур, либо на поверхность почвы до восходов. Фунгициды от болезней растений покрывают после опрыскивания всю листовую поверхность, вновь появляющиеся листья лишены пестицида. При этом внесение фунгицида надо повторять из-за смывания яда дождём, ветром и инсоляции. Системные фунгициды защищают изнутри растения, но у грибов появляются штаммы, резистентные к этим фунгицидам.

Опрыскивание с использованием различных препаратных форм (концентрированные растворы, смачивающиеся порошки, концентраты эмульсий) являются основными способами применения пестицидов. Эффект, получаемый от опрыскивания, существенно зависит от размера частиц пестицида. Полидисперсные препаратные формы состоят из частиц с широким диапазоном размеров. Препаратные формы, имеющие одинаковые или близкие размеры, именуют монодисперсными. По размеру капель (в скобках- dk размер капель, мкм.) опрыскивание классифицируется как термические аэрозоли (менее 20), механические аэрозоли (20-50), мелкокапельное опрыскивание (51-150), средне капельное (151-300), крупнокапельное (более 300).  В зависимости от нормы расходуемой жидкости (в скобках- G, л/га) опрыскивание характеризуется как высокообъёмное (ВО, более 400-500), среднеобъёмное (СО, 50-400), малообъёмное (МО, 10-50), ультра малообъёмное (УМО, менее 10).

На самых ранних этапах химической защиты использовали высокообъёмное опрыскивание. При высокообъёмном опрыскивании на растения наносили столько жидкости, что лишние капли препарата, попавшие на поверхность листьев, сливались; происходило смачивание всей поверхности листьев, т.е. образование на них сплошной жидкой плёнки. Известно, что толщина такой плёнки определяется физико-химическими свойствами и конфигурацией обрабатываемой поверхности, а также свойствами самой жидкости. Избыточное количество жидкости стекает с верхнего яруса листьев на нижний ярус, а далее с нижних листьев уже попадает в почву. Таким образом, при тщательно проведённом высокообъёмном опрыскивании автоматически достигается покрытие всей листовой поверхности, плёнкой пестицида одинаковой


Группа компаний

ООО «ГАРД-Хайбулла» 

450105 Россия,Республика Башкортостан,г.Уфа, ул.Самаркандская, д.1 корпус 2

ООО Центр Новых Технологий  "Техарсенал"

"Остерегайтесь подделок

оборудования ГАРД!!!"


Контактное лицо:

Абдразяков Олег Наилевич

Моб. тел.: +7 (917) 373-18-83

E-mail: oleg-abdrazyakov@yandex.ru 

             gard-ufa@mail.ru

Рейтинг@Mail.ru