vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2024-18-1-89-95PYXGPSvimjour-566Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTРезервуар на БПЛА для обработки сельскохозяйственных угодий жидкими агрохимикатамиUAV-Mounted Tank for Processing Agricultural Land with Liquid AgrochemicalsМагдинА. Г.MagdinA. G.

Магдин Александр Геннадьевич - кандидат технических наук, доцент.

Оренбург

Alexander G. Magdin - Ph.D.(Eng.), associate professor.

Orenburg

magdin.sasha@yandex.ruПрипадчевА. Д.PripadchevA. D.

Припадчев Алексей Дмитриевич - доктор технических наук, профессор.

Оренбург

Alexey D. Pripadchev - Dr.Sc.(Eng.), professor.

Orenburg

apripadchev@mail.ruГорбуновА. А.GorbunovA. A.

Горбунов Александр Алексеевич - кандидат технических наук, доцент.

Оренбург

Alexander A. Gorbunov - Ph.D.(Eng.), associate professor.

Orenburg

gorbynovaleks@mail.ruДомовецкихД. В.DomovetskikhD. V.

Домовецких Даниил Викторович – студент.

Оренбург

Daniil V. Domovetskikh – student.

Orenburg

danya.domovetskikh@bk.ruОренбургский государственный университетРоссияOrenburg State UniversityRussian Federation2024240320241818995Copyright © Магдин А.Г., Припадчев А.Д., Горбунов А.А., Домовецких Д.В., 20242024Магдин А.Г., Припадчев А.Д., Горбунов А.А., Домовецких Д.В.Magdin A.G., Pripadchev A.D., Gorbunov A.A., Domovetskikh D.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/566

Для обработки сельскохозяйственных посевов используются беспилотные летательные аппараты, несущие резервуары с жидкими химическими веществами. Отметили, что по прочности, термостабильности, устойчивости к ультрафиолетовым лучам, сроку эксплуатации емкости из полипропилена и полиэтилена уступают резервуарам из стеклопластика. (Цель исследования) Спроектировать конструкцию и изготовить резервуар из композиционного стеклопластикового материала с системой гашения гидравлического удара. (Материалы и методы) Для резервуара выбраны S-стекло и эпоксивинилэфирная смола, которые наиболее устойчивы к химическим воздействиям. Для выполнения элементов резервуара использованы методы напыления, пропитки стекловолокнистого наполнителя в замкнутой форме, намотки. (Результаты и обсуждение) Провели сравнительный анализ моделей резервуаров с системой гашения гидравлического удара и без такой системы. Эффективность предлагаемого решения подтверждена в программном обеспечении KOMPAS-3D в приложении KompasFlow, где гидравлический удар будет распространяться внутри резервуара, отражаясь от стенок и постепенно затухая. Проведены расчеты нагрузок и прочности стеклопластикового резервуара, основанные на параметрах стекловолокна, в приложении APM FEM. (Выводы) Разработали модель резервуара для жидких химических веществ для опрыскивания посадок с беспилотных летательных аппаратов. Применили инновационные методы при изготовлении элементов резервуара. Кроме того, рассмотрели возможность сервисного обслуживания и ремонтопригодности. Объем резервуара (экспериментального образца) 0,0158 метра кубического, длина 480 миллиметров, ширина 216 миллиметров, толщина 3,6 миллиметра, масса около 4 килограммов. Конструкция крепления резервуара из композиционного материала к беспилотному летательному аппарату смоделирована таким образом, что вес беспилотного летательного аппарата не оказывает влияния на резервуар.

To process agricultural crops, unmanned aerial vehicles carrying tanks with liquid chemicals are used. The paper highlights that containers made of polypropylene and polyethylene exhibit inferior qualities compared to those made of fiberglass, specifically, in terms of strength, thermal stability, resistance to ultraviolet rays, and service life. (Research purpose) To design and manufacture a tank made of composite fiberglass material with a water hammer damper. (Materials and methods) S-glass and epoxy vinyl ester resin were selected for the tank, as they exhibit superior resistance to chemical influences. To construct the tank elements, spray application, impregnation of glass fiber filler in a closed form, and winding were used. (Results and discussion) A comparative analysis was conducted on tank models, assessing their performance with and without a water hammer damper. The effectiveness of the suggested solution has been substantiated through the utilization of KOMPAS-3D software in the KompasFlow application, Within this software, the hydraulic shock is simulated to propagate inside the tank, reflecting off the walls, and gradually diminishing. Load and strength calculations for the fiberglass tank were performed by considering fiberglass parameters using the APM FEM application. (Conclusions) A tank model designed for application of liquid chemical substances in crop spraying from unmanned aerial vehicles has been developed. Innovative methods were employed in the manufacturing of the tank components. Additionally, careful consideration was given to the feasibility of maintenance and reparability. The tank’s volume (experimental sample) measures 0.0158 cubic meters, with a length of 480 millimeters, a width of 216 millimeters, a thickness of 3.6 millimeters, and a weight of approximately 4 kilograms. The design for mounting the composite tank on the unmanned aerial vehicle ensures that the weight of the unmanned aerial vehicle does not impact the tank.

стеклопластикрезервуаркомпозиционный материалвнедрениежидкие химические веществабеспилотные летательные аппаратызащита растенийfiberglasstankcomposite materialimplementationliquid chemicalsunmanned aerial vehiclesplant protectionReferencesПодтелкина О.А. Применение композиционных материалов при конструировании беспилотных летательных аппаратов // Современные научные исследования и инновации. 2018. N11(91). C. 21-22. EDN: YRXJNR.Podtelkina O.A. The use of composite materials in the design of unmanned aerial vehicles. Modern scientific researches and innovations. 2018. N11(91). 21-22 (In Russian). EDN: YRXJNR.Зубарев Ю.Н., Фомин Д.С., Чащин А.Н., Заболотов М.В. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019. N2. C. 47-51. DOI: 10.7242/2658-705X/2019.2.5. EDN: TITLEP.Zubarev Yu.N., Fomin D.S., Chashchin A.N., Zabolotnova M.V. Use of uncleaned aircraft in agriculture. Perm Federal Research Centre Journal. 2019. N2. 47-51 (In Russian). DOI: 10.7242/2658-705X/2019.2.5. EDN: TITLEP.Almtteri N., Birch R., Guan Zh. Manufacturing process of S-glass fiber reinforced PEKK prepregs: World Academy of Science, Engineering and Technology International. Journal of Aerospace and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 12. N10. 943-947.Almtteri N., Birch R., Guan Zh. Manufacturing process of S-glass fiber reinforced PEKK prepregs: World Academy of Science, Engineering and Technology International. Journal of Aerospace and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 12. N10. 943-947 (In English).Мухаметов Р.Р., Петрова А.П. Термореактивные связующие для полимерных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2019. N3 (56). C. 48-58. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-3-48-58.Mukhametov R.R., Petrova A.P. Thermosetting binders for polymer composite materials. Aviation materials and technologies. 2019. N3(56). 48-58 (In Russian). DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-3-48-58.Terekhov I.V., Chistyakov E.M. Binders used for the manufacturing of composite materials by liquid composite molding. Polymers. 2021. N14(1). 87. 1-30. DOI: 10.3390/polym14010087.Terekhov I.V., Chistyakov E.M. Binders used for the manufacturing of composite materials by liquid composite molding. Polymers. 2021. N14(1). 87. 1-30 (In English). DOI: 10.3390/polym14010087.Uday M., Kiran Kumar P. Heat transfer studies for infrared radiation assisted curing in polymer composites. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1473. DOI: 10.1088/1742-6596/1473/1/012027.Uday M., Kiran Kumar P. Heat transfer studies for infrared radiation assisted curing in polymer composites. Journal of Physics. 2020. Vol. 1473 (In English). DOI: 10.1088/1742-6596/1473/1/012027.Shaheen W.H.A., Kanapathipillai S., Mathew Ph., Prusty G. Optimization of compound die piercing punches and double cutting process parameters using finite element analysis. Journal of Engineering Manufacture. 2020. Vol. 234(1-2). 3-13. DOI: 10.1177/0954405419855507.Shaheen W.H.A., Kanapathipillai S., Mathew Ph., Prusty G. Optimization of compound die piercing punches and double cutting process parameters using finite element analysis. Journal of Engineering Manufacture. 2020. Vol. 234(1 2). 3-13 (In English). DOI: 10.1177/0954405419855507.Klosterman D., Browning C., Hakim I., Lach K. Investigation of various techniques for controlled void formation in fiberglass/epoxy composites. Journal of Composite Materials. 2020. N55(4). DOI:10.1177/0021998320952517.Klosterman D., Browning C., Hakim I., Lach K. Investigation of various techniques for controlled void formation in fiberglass/epoxy composites. Journal of Composite Materials. 2020. N55(4) (In English). DOI:10.1177/0021998320952517.Уразбахтин Ф.А., Харинова Ю.Ю., Болонкин В.А. Предельные состояния в процессе отверждения волокнистых стеклопластиков // Известия вузов. Авиационная техника. 2015. N3. С. 79-85. EDN: VCORXH.Urazbakhtin F.A., Kharinova Y.Y., Bolonkin V.A. Limi­ting states at curing of fibrous composite materials. Russian Aeronautic. 2015. N5. 79-85 (In Russian). EDN: VCORXH.Негматов С.С., Тухлиев Г.А., Негматова К.С., Бабаханова М.Г. Исследование эксплуатационных свойств композиционных полимерных клеев // Universum: технические науки. 2021. N8(89). C. 73-75.Negmatov S., Tukhliev G., Negmatova K., Babakhanova M. Study of performance properties of composite polymer adhesives]. Universum. 2021. N8(89). 73-75 (In Russian).Galimov M., Fedorenko R., Klimchik A. UAV Positioning mechanisms in landing stations: classification and engineering design review. Sensors. 2020. Vol. N234(1-2). C. 3-13. DOI:10.3390/s20133648. EDN: KPJBFC.Galimov M., Fedorenko R., Klimchik A. UAV Positioning mechanisms in landing stations: classification and engineering design review. Sensors. 2020. Vol. N234(1-2). 3-13 (In English). DOI: 10.3390/s20133648. EDN: KPJBFC.Мельников Д.А., Ильичев А.В., Вавилова М.И. Сравнение стандартов для проведения механических испытаний стеклопластиков на сжатие // Труды ВИАМ. 2017. N3(51). C. 55-64. DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-3-6-6.Melnikov D.A., Il’ichev A.V., Vavilova M.I. Comparison of standards for mechanical testing of fiberglass for compression. Proceedings of VIAM. 2017. N3(51). 55-64 (In Russian). DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-3-6-6.Бородулин А.С. Свойства и особенности структур стеклянных волокон, используемых для изготовления стеклопластиков // Материаловедение. 2012. N7. C. 34 37.Borodulin A.S. Properties and features of glass fiber structures used for the manufacture of fiberglass plastics. Materialovedenie.2012. N7. 34-37 (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.