Внедрение технологий управляемого земледелия в сельхозпроизводство обеспечит качественный высокотехнологичный прорыв аграрного сектора экономики и востребованности системы и средств ГЛОНАСС в сельском хозяйстве. Отметили основные направления применения системы ГЛОНАСС в российском АПК. Определили перечень приоритетных технологических операций, требующих применения специализированного аппаратно-программного обеспечения и ГЛОНАСС. Дали описание основных результатов НИОКР, полученных ВИМ в области методов и средств диагностики, математического и программного обеспечения в создании автоматизированных машин для точного земледелия, а также в части нормативного обеспечения применения технологий управляемого земледелия. Установили основные направления исследований по применению ГЛОНАСС в сельском хозяйстве, из которых наиболее актуальны разработка требований к точности позиционирования, внедрение инновационных технологий управляемого земледелия и специализированных технических средств и оборудования для использования ГЛОНАСС. Предложили программу НИР по созданию технических средств производства продукции растениеводства в системе точного земледелия под управлением ГЛОНАСС. Переход к оснащенным ГЛОНАСС/GPS технологиям точного земледелия и технике нового поколения позволит решить задачу повышения эффективности производства сельхозпродукции.

В настоящее время в связи с растущим диспаритетом цен на топливо и сельхозпродукцию весьма актуальной задачей для сельхозтехники является поиск более дешевого альтернативного моторного топлива. Наиболее реальной альтернативой нефтяным моторным топливам выступает газомоторное топливо (ГМТ). Целесообразность и эффективность использования газомоторного топлива для мобильной сельхозтехники определили на основе вариантных расчетов коммерческой эффективности применения компримированного природного газа (КПГ), сжиженного природного газа (СПГ) и сжиженного углеводородного газа (СУГ) в крупном сельхозпредприятии «Казьминское», площадью пашни более 30 тыс. га, его автотракторный парк включает 365 ед., в том числе 279 тракторов, из них 32 мощных трактора «Кировец», затраты на топливо по автотракторной технике составляют 222,5 млн руб. в год. При расчетах учитывали специфику применения моторного топлива для мобильной сельхозтехники, для которой необходима полевая заправка тракторов и комбайнов. Для оценки вида ГМТ и влияния стоимости заправочного комплекса на коммерческую эффективность выполнили сравнительные расчеты технико-экономической эффективности применения КПГ, СПГ и СУГ с учетом и без учета заправочного комплекса. Исходные данные расчетов определяли по результатам приемочных испытаний сельхозтехники на машинно-испытательных станциях. Расчеты по технико-экономическому обоснованию целесообразности использования ГМТ потвердели высокую экономическую эффективность их применения. Показали высокую эффективность применения ГМТ: затраты на топливо снижаются в 1,7 раза, срок окупаемости капитальных вложений: 0,4-4,2 года. Лучшие результаты получены при использовании СУГ, суммарные затраты на переоборудование и заправочный комплекс в варианте с СУГ в 3,5 раза меньше, чем с КПГ, и в 6 раз меньше чем с СПГ. Срок окупаемости капиталовложений на переоборудование техники без заправочного комплекса составляет 0,4; 0,8 и 2,4 года соответственно для СУГ, КПГ и СПГ, с учетом заправочных средств он возрастает до 0,9; 2,4 и 4,2 лет. Чистый дисконтированный доход за 10 лет от переоборудования парка с учетом заправочных средств составляет для СУГ, КПГ и СПГ соответственно 276,7 млн; 289,9 млн; 206,8 млн рублей.

Основной источник энергии на стационарных установках и мобильных средствах передвижения - поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Среди требований, предъявляемых к нему, - ограничение по токсическим выбросам в атмосферу и повышение экономических показателей, в том числе коэффициента полезного действия. Для решения этих ключевых проблем еще в 60-е годы была предложена система для подачи воды вместе с топливом в камеру сгорания ДВС. Такая система обеспечивает процесс горения смеси при более низкой температуре, что в первую очередь влечет за собой уменьшение выброса оксидов азота и активизирует химические процессы, приводящие к увеличению энергии, полученной при сгорании смеси. Исследовали методы подачи воды, сравнили их между собой. Показали, что существует несколько базовых способов добавки воды к топливу, которые необходимо исследовать для комплексной оценки текущей ситуации. Выявили, что каждый метод отличается своими особенностями, которые включают в себя не только конструктивную составляющую, но и множество физико-химических процессов, значительно влияющих на процесс горения смеси. Данное исследование станет фундаментом для получения эмпирических показателей при проведении эксперимента.

Выбор наиболее экономичных, ресурсосберегающих технологических схем состава технических средств во время уборочных работ в основном осуществляется проведением многовариантных дорогостоящих экспериментальных исследований. Альтернатива им - моделирование технологии транспортирования сельхозпродуктов от уборочных комбайнов. Для обоснования перспективных технологий и транспортных средств при работе с высокопроизводительными комбайнами исследовали прямоточную и перевалочную технологии перевозки измельченной силосной массы кукурузы от комбайна до силосохранилища. Представили материалы компьютерного эксперимента, моделирующего две альтернативные схемы перевозки силосной массы от уборочных комбайнов разной производительности. На основе анализа данных эксперимента (производительности, расхода топлива, трудоемкости, эксплуатационных затрат), выраженных функцией желательности Харрингтона, дали рекомендации предпочтительности состава технических средств для уборки кукурузы и технологических схем транспортирования силосной массы. Компьютерный эксперимент позволил провести многовариантные исследования, выполнить анализ результатов и дать рекомендации для практической реализации экспериментального исследования на технике, выбор которой обоснован моделированием. Предложили один из вариантов решения проблемы перевозок урожая от комбайнов - использование перевалочных технологий и транспортных средств со сменными кузовами. Смоделировали технологии транспортирования силосной массы от уборочных комбайнов в прямоточной и перевалочной схемах с использованием сменных кузовов и обосновали их рациональное сочетание. В процессе компьютерного моделирования варьировали урожайность в пределах 30-50 т/га и скорость транспортировки автомобилями в интервале 40-55 км/ч. Для каждого варианта технологического комплекса определили потребное количество уборочной и транспортной техники и технико-экономические показатели: производительность, расход топлива, энерго- и трудозатраты, прямые эксплуатационные и приведенные затраты на уборочный и транспортный процесс в пересчете как на единицу массы урожая, так и в целом.

Расстил стеблей льна-долгунца в ленту - одна из важнейших технологических операций, оказывающая большое влияние на качество и количество волокна. Применяемый в настоящее время в серийных льнокомбайнах расстилочный щит пассивного типа, по которому лента стеблей движется свободно (под собственным весом), имеет целый ряд недостатков. Например, при скорости ветра 5 м/с значительно снижается качество разостланной ленты. Изменение угла наклона расстилочного щита к горизонту возможно только в очень узком диапазоне, и в случае выхода за его пределы технологический процесс расстила нарушается. Проанализировали конструкции расстилочных устройств, а также способы расстила стеблей в ленту. Установили, что на льноуборочных комбайнах и подборщиках-очесывателях целесообразно применение расстилочного устройств активного типа. Они принудительно перемещают стебли льна на всей длине ручья до самой зоны расстила, исключают их перекос в ленте, сгруживание и обеспечивают надежность и качество выполнения технологического процесса расстила ленты. Однако применение расстилочных устройств активного типа для расстила стеблей в ленту мало изучено. Для получения качественной тресты (волокна) были проведены научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по разработке конструктивно-технологической схемы расстилочного устройства, математической модели движения стеблей по столу расстилочного устройства. Обосновали конструктивно-технологические параметры и разработали новую конструкцию активного расстилочного устройства. Внедрили его на серийных льноуборочных комбайнах. Предложили методику расчета рациональных параметров. Определили необходимую мощность для перемещения стеблей.

Отвальная обработка почвы остается самой энергоемкой операцией в производстве сельскохозяйственных культур. Снижение энергоемкости вспашки плужным корпусом возможно изменением наклона режущей кромки ко дну борозды. При этом резание режущей кромкой осуществляется непосредственно за счет лезвия и части фаски. Лезвие создает максимальное главное напряжение, часть фаски - минимальное главное напряжение. Угол наклона режущей кромки ко дну борозды должен быть таким, чтобы при воздействии части фаски преобладали упругие деформации, исключающие разрушение почвенных частиц. Получили выражение, связывающее угол наклона режущей кромки ко дну борозды с упругой составляющей относительной деформации графика сжатия, глубиной вспашки, длиной фрагментированной части режущей кромки. Показали, что возрастание величины упругой составляющей и глубины вспашки увеличивает угол наклона. Упругую составляющую относительной деформации почвы определили из анализа кривой сжатия, полученной при разрушении образцов цилиндрической формы на разрывной машине РМ-0,5. Установили, что с повышением значения абсолютной влажности суглинистой почвы упругая составляющая относительной деформации изменяется по параболической зависимости, принимая максимум при абсолютной влажности почвы 24 процента. Получили, что для всех величин глубины вспашки с возрастанием абсолютной влажности угол наклона увеличивается. Минимальное значение угла соответствует вспашке на глубину 0,2 м, максимальное - на глубину 0,25 м. При абсолютной влажности 25 процентов и глубине вспашки 0,2 м угол наклона составляет 2,8 градуса, при вспашке на глубину 0,25 м - 3,52 градуса. Установили, что для суглинистой почвы в состоянии физической спелости максимальное значение угла наклона режущей кромки лемеха ко дну борозды не должно превышать 4 градуса.

Современный отечественный рынок технических средств для посева зерновых культур отличается многообразием марок и типов машин. Все большее применение находит использование технологий интенсивного типа, совмещающих технологические операции почвообработки и посева зерновых культур за один проход. Установили, что в новом парке машин однооперационные агрегаты должны быть заменены многофункциональными, универсально-комбинированными. Такой подход сократит количество машин в производстве зерна с 20-30 до 5-6 наименований. Проанализировали технологические возможности многофункциональных посевных агрегатов для внесения удобрений, обработки почвы и уничтожения сорняков одновременно. Отметили, что в настоящее время существует несколько вариантов технологий по выполнению работ - с совмещением двух, четырех и шести технологических операций. Изучили эксплуатационные показатели, технологическую и экономическую эффективность лучших многофункциональных посевных агрегатов, а также исследовали эффективность совмещения технологических операций при возделывании зерновых культур в условиях их реальной работы и при закладке опытов в Кубанском научно-исследовательском институте информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса. Определили, что применение многофункциональных посевных агрегатов снижает эксплуатационные затраты на 48-71 процент, расход топлива - на 41-76 процентов и сокращает затраты труда на 72-80 процентов, позволяет проводить посев зерновых колосовых культур в оптимальные агросроки за счет совмещения 4-6 технологических операций за один проход.

Для повышения эффективности растениеводства необходимо внедрять принципиально новые отечественные энерго- и ресурсосберегающие конкурентоспособные технологии и комплексы машин. Энергосбережение предусматривает существенное снижение затрат мощности и расхода топлива на выполнение полевых работ, резкое сокращение агросроков благодаря применению комбинированных широкозахватных блочно-модульных машин. Энерго- и ресурсосбережение обеспечивается тремя типами технологий: классической, минимальной и нулевой. В настоящее время в большинстве регионов России наиболее часто используют минимальную технологию обработки почвы и посева. Разработали уникальный способ противозасушливой влагоаккумулирующей экологической обработки почвы и оптимальный комплекс почвообрабатывающей техники для реализации этой технологии. Его внедрение в производство снизит затраты труда и энергии на обработку почвы, сохранит ее плодородие и экологическое состояние окружающей среды, сократит затраты при производстве зерновых культур до 50 процентов. Для различных зональных условий и всех этапов технологии разработали разнообразную блочно-модульную технику, агрегатируемую с тракторами всех тяговых классов. Эту технику производят заводы Республики Татарстан, Ярославской, Челябинской и Ивановской областей. Экономическая эффективность технологии выражается в снижении металлоемкости, потребляемой мощности, расхода топлива. При этом стоимость культиватора окупается за год дважды, существенно возрастает урожайность, снижаются удельная металлоемкость и энергозатраты. Технология с комплексом машин внедрена в 56 регионах России.

Качество сухой очистки нативной овечьей шерсти от механических и технологических загрязнений напрямую влияет на эффективность технологий ее первичной переработки. Однако имеющиеся рыхлильно-трепальные машины не обеспечивают необходимую степень сухой очистки (36-40 процентов), соответствующую нормам технологических требований (не менее 40 процентов). Институт механизации животноводства национальной академии аграрных наук Украины совместно с ООО «Прокс» разработали конструкцию и создали опытный образец трепальной машины МТ-001А-12.В частном предприятии «Романцов И.М.» провели исследования эффективности его использования в составе технологического модуля первичной обработки шерсти ТМ ПОВ-8,0. Образец имеет хорошие эксплуатационно-технологические показатели, качественно выполняет процесс разрыхления и трепания грязной шерсти. Степень удаления грязи составляет 41,9-43,2 процента. Улучшилось качество сухой очистки грязной овечьей шерсти. Срок окупаемости технологического модуля не превышает один год. Полученные результаты исследований свидетельствуют о высокой эффективности и перспективности применения МТ-001А-12 в составе линий первичной обработки шерсти.