Интеграция в производственные цепочки животноводческих предприятий технологии анаэробного сбраживания сталкивается с проблемой утилизации органогенных сточных вод (эффлюента). Существующие способы утилизации могут сопровождаться побочными выбросами нежелательных веществ, что требует значительных затрат на материалы и оборудование. Альтернативной технологией ограничения выбросов является обработка стока плазмой, при которой возникает ряд нерешенных проблем. (Цель исследования) Изучение влияния плазмы разрядов на эффлюент. (Материалы и методы) Использовалась лабораторная установка с гибридной плазмой надводных коронных и подводных искровых разрядов. В качестве субстрата использовался мезофильный эффлюент свиноводческого предприятия. (Результаты и обсуждение) Применение гибридной плазмы приводило к снижению водородного показателя с 9 до 6, увеличению электропроводности с 1 до 2 миллисименсов на сантиметр и окислительно-восстановительного потенциала с 300 до 600 милливольт, что коррелировало со смягчающим выбросы газов эффектом. Наблюдалась прямая корреляция между снижением водородного показателя и повышением содержания нитратов с 0 до 600 миллиграммов на литр, что связано с их стабильностью и низкой реакционной активностью. Обратная взаимосвязь изменения показателя кислотности и двуокиси азота обусловлена ее участием в реакциях с кислородом с образованием пероксинитрита. Увеличение окислительно-восстановительного потенциала смещает химическое равновесие аммиак-аммоний в нелетучую форму, что приводит к снижению выбросов аммиака в окружающий воздух. Искровые разряды оказывали малое влияние на эффлюент, однако в составе гибридной плазмы их вклад был более значимым как в изменении электрохимических свойств (3-20 процентов), так и в приросте активных форм кислорода и азота на 7-9 процентов в сравнении с коронными разрядами. (Выводы) Повышенная экологичность, отсутствие образования побочных вредных химических соединений, сокращение выбросов газов, предотвращение пенообразования, масштабируемость являются преимуществами обработки гибридной плазмой разрядов в сравнении с существующими способами утилизации сточных вод.

Отметили, что используемые в настоящее время очесывающие устройства должны обеспечивать выполнение агротехнических требований в отношении полноты отделения коробочек, отхода стеблей в путанину и повреждения стеблей. Применяемые очесывающие устройства не отвечают этим требованиям из-за большого количества образующейся путанины и наносят повреждения стеблям льна при входе зубьев в ленту. (Цель исследования) Разработка нового устройства машины для очеса стеблей на льноперерабатывающем предприятии. Обоснование рациональных параметров и режимов работы машины. (Материалы и методы) Разработана и изготовлена стационарная экспериментальная установка с транспортером подачи лент льна для очеса, которая позволяет смоделировать процесс отделения семенных коробочек от стеблей льна-долгунца при очесе. В качестве исходного растительного материала в опытах использовали лен-долгунец сорта Визит. Для проведения эксперимента применялись очесывающие гребенки с разным профилем зубьев. (Результаты и обсуждение) Исследования проводили по методике математического планирования многофакторного эксперимента, с применением плана второго порядка Бокса – Бенкина. Наиболее оптимальным профилем оказался зуб в форме окружности. (Выводы) Чистота очеса ленты льна долгунца не менее 98,5 процентов достигается при использовании очесывающей гребенки с круглым сечением зуба, скорости транспортера ленты льна 1,25 метра в секунду и частоте вращения очесывающей гребенки 2,8 оборота в секунду. Полученные данные могут быть применены для изготовления серийных очесывающих установок в линии по переработке льна. Установка адаптирована для встраивания в отечественные линии получения длинного и короткого волокна.

Развитие электрифицированного транспорта сдерживается отсутствием унифицированных методик и стендов для оценки характеристик мотор-колес в условиях, приближенных к реальным. Существенное ограничение аналогов – невозможность синхронной регистрации электрических и механических параметров при совместном действии вертикальной нагрузки и горизонтального тягового сопротивления. (Цель исследования) Разработка динамометрического стенда с комбинированной системой нагружения и методики комплексных испытаний. (Материалы и методы) Стенд включает раму в виде подвижной платформы с мотор-колесом и площадками для грузов, создающих вертикальную нагрузку, и платформу имитации нагрузки, создающую регулируемое тяговое сопротивление. Задняя часть через силоизмерительный узел гибко соединена с платформой имитации нагрузки. Микроконтроллерный блок синхронно регистрирует силу тока, напряжение, частоту вращения, температуру и время. (Результаты и обсуждение) Испытания проведены на асфальтобетоне при нагрузке на колесо 300 ньютонов, базе модуля 0,6 метра, радиусе колеса 0,125 метра, начальном показании вертикального динамометра 50 ньютонов, коэффициентах сопротивления качению 0,02 и сцепления 0,7. Варьировали нагрузку на платформу (50-400 ньютонов), мощность (50-600 ватт). Выведены кинематические зависимости. При нагрузке 100 ньютонов и мощности 50-350 ватт касательная сила составила 58,7 ньютона, тяговое усилие – 52,7 ньютона, показание вертикального датчика – 37,8 ньютона, сопротивление качению – 6,0 ньютонов, крутящий момент – 7,3 ньютона на метр. При 350 ньютонах касательная сила возросла до 192 ньютонов, тяговое усилие – до 186 ньютонов, вертикальное уменьшилось до 10 ньютонов, сопротивление качению – 6,0 ньютонов, момент – 24 ньютонов на метр. Момент изменялся за счет нагрузки платформы и почти не зависел от мощности. При нагрузке выше 384 ньютона зафиксировано буксование. (Выводы) Стенд позволяет синхронно получать временные зависимости электрических и механических параметров для оценки коэффициента полезного действия мотор-колеса, определения сопротивления качению, валидации математических моделей и обоснования алгоритмов управления тяговым электроприводом в диапазоне эксплуатационных нагрузок.

Содержание телят в индивидуальных пластиковых домиках на открытых площадках помимо положительных сторон имеет и риски. При заморозках отмечены случаи обморожения, заболеваний и гибели животных. Для регионов с длительным холодным периодом (4-6 месяцев) актуальна задача обеспечения обогрева индивидуальных домиков. (Цель исследования) Разработка рациональной конструкции и обоснование параметров электрического инфракрасного обогревателя. (Материалы и методы) Для обогрева телят предпочтительно с теплоэнергетической точки зрения использовать «темные» инфракрасные излучатели с длиной волны 2-5 микрометров с возможностью регулирования теплового потока в зависимости от положения животного в домике. Установлена расчетная зависимость величины теплового потока от обогревателя к теленку от температуры ограждающих конструкций домика и нормируемой температуры воздуха окружающей среды. (Результаты и обсуждение) Предложена функционально-технологическая схема установки для обогрева телят в индивидуальных домиках. Обоснованы теплоэнергетические и конструкционные параметры электрического инфракрасного обогревателя линейного типа на основе расчетной модели теплообмена теленка в системе изотермических диффузно поглощающих и излучающих поверхностей. Представлены результаты физического моделирования процесса обогрева теленка при различных режимах. Разработан действующий образец обогревателя. (Выводы) С применением физического моделирования обоснованы параметры, режимы работы, предложена функциональная схема, изготовлен экспериментальный образец электрического инфракрасного обогревателя при содержании телят в индивидуальном домике на открытом воздухе в холодный период года.

Отметили, что перевод микрорастений из стерильной среды in vitro в нестерильную среду ex vitro сопряжен с резким изменением микроклиматических параметров, прежде всего влажности и газообмена. Разработана климатическая камера для адаптации растений, полученных методом микроклонального размножения, к условиям ex vitro. (Цель исследования) Экспериментальная верификация камеры, оснащенной программируемыми светодиодными фитосветильниками и системой прецизионного контроля микроклимата. (Материалы и методы) Адаптация проведена на растениях- регенерантах красной смородины (Ribes rubrum L.) в кассетах с субстратом. Параметры микроклимата и спектрального состава излучения измеряли по стандартизованным методикам. (Результаты и обсуждение) Камера обеспечивает поддержание температуры от 10 до 35 градусов Цельсия, относительной влажности от 40 до 95 процентов, скорость изменения температуры при нагреве 0,9 градуса Цельсия в минуту, при охлаждении 0,4 градуса Цельсия в минуту, амплитуду колебаний температуры ±0,6 градуса Цельсия, влажности ±3 процента. Освещение реализовано на базе светодиодных фитосветильников с независимым управлением по четырем спектральным каналам (синий 460 нанометров, красный 660 нанометров, дальний красный 720 нанометров, белый широкополосный 400-700 нанометров, опционально ультрафиолетовый 380-400 нанометров). Плотность фотосинтетического фотонного потока регулируется от 34 до 805,7 микромоля на квадратный метр в секунду. Управление осуществляется через сенсорный интерфейс с ручным и автоматическим режимами, программированием уставок, плавным изменением интенсивности освещения и сохранением шаблонов. Предусмотрена интеграция с системами интернета вещей. (Выводы) Подтвержденные характеристики соответствуют заявленным, что обеспечивает эффективную адаптацию микроклонов растений к условиям ex vitro.

Отметили, что при соприкосновении с рабочими элементами молотильного аппарата физические и механические характеристики обрабатываемого материала изменяются. Проведенный анализ выявил, что не было уделено должного внимания влиянию этих изменений на условия захвата и удержания материала в процессе обмолота. Как показали исследования, для успешной обработки материал должен был захвачен и удержан. При обмолоте кукурузных початков ключевым фактором, определяющим эти условия и обеспечивающим эффективность процесса, является связь основных параметров комбайна с производительностью и требуемой мощностью с учетом физико-механических свойств обмолачиваемого материала. (Цель исследования) Выявить зависимость скорости перемещения продуктов обмолота от мощностных характеристик комбайна при уборке кукурузы на зерно. (Материалы и методы) На практике при обработке початков кукурузы оптимальный диапазон значений максимального угла захвата определяется опытным путем и зависит от влажности початков, а также от частоты вращения рабочих органов. Изучили факторы, влияющие на эффективность процесса обмолота кукурузы на зерно молотильно-сепарирующим аппаратом комбайна. Использовали статистические методы метаисследования. (Результаты и обсуждение) Захватывающая способность молотильного барабана увеличивается с повышением коэффициента трения между початком и поверхностью бича и с уменьшением коэффициента трения между початком и подбарабаньем. Показана зависимость скорости молотильного барабана при обмолоте от влажности материала. Установлена зависимость качества обмолота от параметров молотильных зазоров на входе в подбарабанье и выходе из него. Выявлена потребная мощность с учетом всех процессов при обмолоте. (Выводы) Проведенный анализ позволил определить зависимость скорости перемещения продуктов обмолота молотильным бильным барабаном, которым оснащен комбайн для уборки кукурузы, от мощности.

В условиях цифровизации агропромышленного комплекса и роста объемов данных, формируемых при эксплуатации сельскохозяйственных машин и технологического оборудования, возрастает потребность в интеллектуальных методах анализа, способных учитывать нелинейную динамику и адаптироваться к изменяющимся режимам работы оборудования. Особый интерес представляют методы прогнозирования временных рядов технологических параметров, обеспечивающие повышение точности мониторинга и переход к предиктивным стратегиям управления и обслуживания. (Цель исследования) Изучение возможностей рекуррентных нейронных сетей типа LSTM для краткосрочного прогнозирования временных рядов технологических параметров сельскохозяйственных машин и оборудования с учетом длительных временных зависимостей и нестационарного характера данных. (Материалы и методы) В качестве исходных данных использовались телеметрические временные ряды, полученные в процессе эксплуатации промышленного оборудования. Применен подход к формированию обучающих последовательностей, ориентированный на сохранение временного контекста. Для моделирования использовалась рекуррентная нейронная сеть архитектуры LSTM, обеспечивающая учет долгосрочных зависимостей. Качество прогнозирования оценивалось с использованием показателей MAE, MSE и RMSE. Для сравнения применялись модели ARIMA и полносвязная нейронная сеть. (Результаты и обсуждение) Разработанная LSTM-модель продемонстрировала высокую точность прогнозирования, эффективно воспроизводя как стационарные, так и переходные участки временных рядов. В ходе эксперимента получены значения MAE = 0,0094, MSE = 0,00014 и RMSE = 0,0119, превосходящие результаты моделей сравнения. (Выводы) Подтверждены эффективность применения LSTM-моделей для анализа и прогнозирования технологических процессов, а также перспективность их использования в системах промышленного мониторинга и предиктивного управления.

Характерными для органического производства технологическими процессами и операциями наряду с обработкой посадок биологическими защитными препаратами и локальным внесением органических удобрений следует считать борьбу с сорняками. Доступные на рынке механизированные технические средства для возделывания пропашных культур удаляют сорную растительность в междурядье, при этом в рядах между культурными растениями остается до 15-20% сорняков. (Цель исследования) Разработать конструктивно-технологическую схему и алгоритм действия автоматизированного секционного рабочего органа для удаления сорной растительностью в рядах картофеля с применением цифровых решений в виде машинного обучения и компьютерного зрения. (Материалы и методы) Особенность борьбы с сорняками заключается в необходимости постоянного захода прополочного ножа в гребень и выхода из него. Соответственно прополочный нож должен иметь определенные конструкцию, геометрические параметры и привод. Также необходима система контроля глубины хода ножа, обеспечивающую стабильную работу при переменном контакте с почвой. (Результаты и обсуждение) Предложена информационная модель процесса удаления сорной растительности, которая показывает влияние конструктивных, технологических, технических параметров, а также параметров среды на эффективность удаления сорняков, повреждаемость культур и энергоемкость операций. Сформирована конструктивно-технологическая схема, составлен алгоритм действия автоматизированного секционного рабочего органа. (Выводы) Выявлена зависимость усилия, возникающего на боковых кромках прополочного ножа при изменении угла наклона боковых лезвий и глубины хода при заходе в гребень и выхода из него. При оптимальных параметрах прополочного ножа это усилие не должно превышать 38,2 Н. Данная модель процесса позволит правильно оценивать нагрузки на привод прополочного ножа и рационально выбирать параметры его работы.

Беспилотные авиационные системы становятся одной из ключевых технологий в реализации цифровой трансформации агропромышленного комплекса, позволяя оперативно получать актуальную информацию о состоянии сельскохозяйственных угодий. (Цель исследования) Выполнить ретроспективный анализ для выявления основных тенденций в развитии системы управления полетом беспилотных воздушных судов и средств аэрофотосъемки сельскохозяйственных угодий. (Материалы и методы) Проведен ретроспективный анализ на основе систематического обзора литературы, изучены оригинальные труды отечественных и зарубежных авторов, а также монографии, материалы конференций, музейные экспозиции, фотодокументы и открытый исходный код программного обеспечения. (Результаты и обсуждение) Выделено шесть этапов в развитии систем управления полетом беспилотных воздушных судов и средств аэрофотосъемки сельскохозяйственных угодий. Периодизация основана на изменении типа собираемых фотоматериалов, камер и летательных аппаратов, на которые они устанавливались. Определены основные тенденции развития систем управления полетом беспилотных воздушных судов и средств аэрофотосъемки на каждом этапе, включая тип беспилотных летательных аппаратов, дальность и продолжительность полета, систему управления полетом, средства аэрофотосъемки, тип и количество получаемых изображений, летательный аппарат для их сбора. На основе проведенного анализа определены дальнейшие направления развития беспилотных авиационных систем. (Выводы) Процессы разработки систем управления полетом беспилотных воздушных судов и средств аэрофотосъемки происходили параллельно до интеграции камер на борт. Установлено, что ключевую роль в развитии сыграли миниатюризация камер и совершенствование полетных контроллеров, что обеспечило высокую точность данных аэрофотосъемки и оперативность мониторинга сельскохозяйственных угодий. Предположили, что дальнейшее развитие бортовых интеллектуальных систем и средств аэрофотосъемки приведет к полной автоматизации сбора и обработки информации, что позволит осуществлять мониторинг с высокой точностью в реальном времени.

Отметили, что расширение производства черной смородины ограничивалось отсутствием технических средств возделывания этой культуры. В статье представлена информация о развитии механизации уборки ягод черной смородины в России с 1960-х годов. (Цель исследования) Проанализировать основные исторические этапы создания отечественных ягодоуборочных машин позиционного и непрерывного действия и обобщить результаты их испытаний для определения параметров комбайна МПЯ-1. (Материалы и методы) Работа выполнена на основе анализа научно-технической литературы и отчетной документации по механизации уборки ягодных культур в СССР во второй половине XX века с использованием историко-аналитического и сравнительно-сопоставительного методов. (Результаты и обсуждение) Описаны технические особенности рабочих органов лабораторных установок для выявления оптимальных режимов съема ягод черной смородины, что позволило научно обосновать параметры будущих машин. Проанализированы конструкции опытных моделей МЯГ-000, ПЯМ-000, ПЯМ-71–73 и первого серийного комбайна МПЯ-1. Представлены результаты государственных и сравнительных испытаний. Проведен сравнительный анализ показателей комбайна МПЯ-1 с аналогами КК-1 (Болгария) и Pattenden (Великобритания) на сортах черной смородины Голубка, Богатырь, Победа. Установлено, что ягодоуборочный комбайн МПЯ-1 обеспечивает полноту съема 95,8-97,9 процента и улавливания ягод до 88,4 процента. Содержание примесей (0,68-2,1 процента) значительно ниже показателей британского аналога (9,2 процента), что свидетельствует о более совершенной системе сепарации. Производительность труда возрастает в 73 раза по сравнению с ручным сбором. Определены оптимальные параметры вибрации частотой 15-17 герц и амплитудой 20-25 миллиметров, при которых достигается щадящий режим отделения плодов. (Выводы) Результаты испытаний подтверждают высокую эффективность ягодоуборочного комбайна МПЯ-1 и целесообразность его серийного производства для плантаций с междурядьями 2,5-3 метра, демонстрируя успешность системного подхода к решению проблемы механизации в отрасли садоводства.

В статье рассмотрена деятельность Агрофизического научно-исследовательского института в первое десятилетия с момента его создания. (Цель исследования) Впервые изучены и обобщены архивные материалы о работе Агрофизического института в период блокады Ленинграда с осени 1941 года по 1944 год. (Материалы и методы). Историко-научное исследование основано на отчетах о работе Агрофизического института, которые хранятся в Центральном государственном архиве научно-технической документации (ЦГАНТД СПб), а также на опубликованных монографиях и статьях, связанных с работой отечественных ученых в условиях блокады Ленинграда. (Результаты и обсуждения) Систематизированы сведения о ключевых ученых института и их вкладе в развитие агрофизической науки, указаны научные группы по тематике задач, ведущие ученые. Сотрудники института вели самоотверженную работу по решению практических задач сельского хозяйства и обороны города. (Выводы) Институт не только продолжал разработки по гидрофобной земле и теории водно-тепловых процессов в почве, но и в условиях Предуралья успешно проводил производственные испытания ранее созданных агротехнических решений. Существенным показателем нормализации научной жизни стало завершение подготовки кандидатских и докторских диссертаций, а также издание обобщающих монографий, в которых были подведены итоги довоенных исследований.