Показали, что для оптимизации светокультуры необходим удобный, точный и быстрый способ оценки степени влияния факторов окружающей среды на растения. Подчеркнули важность неразрушающего мониторинга физиологического  состояния сельхозкультур, для чего привлекают технологии феномики, например дистанционное зондирование при помощи гиперспектральных камер.

(Цель исследования) Выявить возможности применения гиперспектральной сьемки для определения стабильности развития растений.

(Материалы и методы) В качестве меры благоприятности воздействия факторов окружающей среды на рост и развитие растений приняли стабильность их развития, численно характеризуемая величиной флуктуирующей асимметрии. Предложили использовать в качестве билатерального признака вегетационные индексы, определяемые по спектрам отражения листа. Объектом исследований в лабораторных условиях стали ювенильные растения огурца. Спектральные характеристики листьев огурца, выращенных под различным спектральным составом излучения, определяли с помощью гиперспектральной камеры Specim IQ. Информацию о спектральных коэффициентах отражения извлекали из полученного гиперкуба данных. Для примера вычисления вели для Normalized Difference Vegetation Index.

(Результаты и обсуждение) Выявили различия в показателях продуктивности растений, выращиваемых под различными спектрами. Отметили существенную частоту встречаемости асимметрии Normalized Difference Vegetation Index по двум половинам поверхности листа огурца. Подтвердили флуктуирующий характер этой асимметрии. Нашли, что при спектре, обеспечивающем большую продуктивность растений, наблюдаются меньшие значения величины флуктуирующей асимметрии, что свидетельствует о большей стабильности развития растений.

(Выводы) Предложили способ определения стабильности развития растения с помощью гиперспектральной камеры. Показали, что он основан на оценке флуктуирующей асимметрии вегетационных индексов, вычисляемых для точек поверхности листа, расположенных в одинаковых условиях относительно границы его левой и правой половин. Согласно предварительной оценке возможности определения стабильности развития по результатам фенотипирования на примере растений огурца показали реализуемость способа и его практическую применимость.

Показали, что переход на технологии массового получения безвирусных мини-клубней меняет требования к машинам для посадки оригинального семенного картофеля.

(Цель исследования) Разработать технологическую схему и обосновать конструктивные параметры высаживающего аппарата автоматической сажалки мини-клубней картофеля.

(Материалы и методы) За основу разработки взяли высаживающий аппарат элеваторного типа. Решили создать конструкцию ложечки с возможностью захвата и перемещения в направляющий кожух по одному мини-клубню в каждой ложечке, исключив перескакивание мини-клубней с одной ложечки на другую или защемление их при перемещении по направляющему кожуху на дно борозды. Теоретически обосновали диаметры нижнего направляющего и верхнего ведущего роликов, чтобы исключить влияние разницы в размерах посадочных клубней на равномерность подачи их в борозду.

(Результаты и обсуждение) Определили минимально допустимую скорость ленты элеватора, которая зависит от расстояния между ложечками на ленте элеватора и скорости посадочного агрегата. Размер диаметра верхнего ведущего барабана обосновали из условия разворачивания ложечки на 180 градусов не менее чем за 1,5 секунды, что обеспечивает плавный переход клубня на обратную сторону ложечки.

Выводы. Разработали технологическую схему автоматического высаживающего аппарата элеваторного типа для сажалки мини-клубней картофеля с рабочей скоростью 6-9 километров в час. Выявили, что диаметр верхнего ведущего барабана не меньше 44 сантиметров, нижнего направляющего ролика – не более 12 сантиметров. Показали, что двусторонняя конструкция вычерпывающих ложечек с возможностью установки в них сменных чаш обеспечит качественную посадку не только мини-клубней, но и последующих репродукций семенного, а также продовольственного картофеля при массе клубней 5-80 граммов.

Обосновали необходимость гносеологического подхода к определению основных посылов в применении цифровизации сельхозтоваропроизводителями с учетом природно-климатических, товарно-производственых и социальных факторов.

(Цель исследования) Сформулировать основные посылы при применении цифровых технологий в сельскохозяйственном производстве, которые определяют гносеологические подходы к их системному использованию и позволяют увеличить производство зерновых в 2-3 раза на примере ЗАО «Соколово».

(Материалы и методы) Применили системный анализ к объектам в сельскохозяйственного производства как к информационным средам при их описании в информационном пространстве.

(Результаты и обсуждение) Установили, что объекты сельхозпроизводства находятся в объективной мультипликативной взаимосвязи. По результатам разработали схему связи объектов в агропромышленном производстве, отражающую их диалектическую общность. Представили объекты производства как ресурс, характеризующийся некой совокупностью параметров и значений. Показали мультипликативный характер взаимосвязи ресурсов, описав характер зависимости методом предельного перехода. Выявили общие требования к информации для решения задач земледелия, производства растениеводческой продукции и к средствам обработки этой информации в объеме более 2 петафлопсов. Установили необходимую разрешающую способность при управлении техпроцессами – менее 3 сантиметров.

(Выводы) Предложили парадигму информационного обеспечения технологических процессов сельскохозяйственного производства. Подтвердили правомерность такого подхода к формированию парадигмы созданием более 20 баз данных и знаний. Привели примеры роста эффективности производства зерна в Новосибирской области.  В основу гносеологических принципов положили сформулированные шесть посылов информационных цифровых технологий, позволяющих использовать их более чем в 247 520 различных комбинациях и применять для всего многообразия хозяйств в зависимости от их возможностей и желаний.

Определили, что в развитии технического обеспечения зернопроизводства основную роль сыграл такой системообразующий фактор, как переход зерновых предприятий страны в частную собственность. За последние 30 лет владельцами зерна (за исключением небольшой его доли) стали частные компании и физические лица. Обосновали потребность развития зерно-семяочистительной техники в России. Показали актуальность выработки новой научно-технической политики в сфере развития машинного обеспечения зернопроизводства и его оптимального функционирования. 

(Цель исследования) Провести эволюционный анализ развития и функционирования зерно- и семяочистительной техники, определить основные периоды и системообразующие факторы ее развития.

(Материалы и методы) Применили историко-аналитический метод в приложении к техническим системам. В качестве объектов исследования изучили оригинальные работы отечественных и зарубежных авторов более чем за 100 лет: монографии, диссертации, отчеты научно-исследовательских учреждений, протоколы машиноиспытательных станций, научные журналы, материалы конференций, а также описания к отечественной и зарубежной патентной документации.

(Результаты и обсуждение) Описали эволюцию развития зерно-семяочистительной техники в течение последних 150 лет: от простейших орудий до сложных машинных систем индустриальных поточных технологий. Представили основные характеристики зерно-семяочистительных машин и показатели процессов сепарирования зерновых смесей решетами на различных этапах.

(Выводы) Выявили основные системообразующие факторы, влияющие на техническое обеспечение зернопроизводства: социально-экономические условия; почвенно-климатические условия; научно-техническая политика; организационные факторы. Обосновали четыре этапа ее развития: первый (1870-1930 годы) – применение простейших ручных машин зарубежного производства; второй (1930-1950 годы) – зарождение отечественного производства зерно-семяочистительной техники; третий (1950-1991 годы) – переход от использования отдельных машин к индустриальным поточным технологиям; четвертый (с 1991 по настоящее время) – переход от традиционной поточной технологии к многообразию технологий и машин.

Показали, что на севере Казахстана зерноуборочные комбайны 4, 5 и 6 классов не обеспечивают требуемого уровня производительности из-за низкой урожайности. Растягивание периода уборки повышает потери продукции. Установили, что уборочные машины работают в режиме неполной загрузки молотилки. Выявили несоответствие типоразмеров применяемых жатвенных машин зональным особенностям региона.

(Цель исследования) Обосновать параметры хедеров и жаток-хедеров к зерноуборочным комбайнам в режиме неполной загрузки молотилки.

(Материалы и методы) Выполнили технико-экономические расчеты по критерию эксплуатационных затрат на прямом комбайнировании при урожайности от 0,5 до 2,5 тонны на гектар. Расчет проводили по зерноуборочным комбайнам Vector-410 (4 класс), Acros-550 (5 класс), Essil-760 (6 класс), агрегатируемым с жатками различной ширины захвата.

(Результаты и обсуждение) Определили, что для комбайна Vector-410 в диапазоне урожайности 0,5-1,5 тонны на гектар рациональная ширина захвата хедера составляет 9 метров, а при урожайности 2,0-2,5 тонны на гектар – 7-9  метров. Для комбайна Acros-550 при урожайности 0,5-1,0 тонны на гектар рациональная ширина захвата жатки-хедера равна 16 метров, при 1,5 тонны на гектар – 9-12 метров, а при 2,0-2,5 тонны на гектар – 7-9 метров. Для комбайна Essil-760 этот показатель составляет 16; 12 и 9 метров соответственно.

(Выводы) Установили, что при урожайности 0,5-2,0 тонны на гектар из сравниваемых зерноуборочных комбайнов 4, 5 и 6 классов наиболее низкие эксплуатационные затраты обеспечивают Acros-550 и Essil-760; при урожайности 2,0 тонны на гектар – Vector-410; при урожайности 2,5 тонны на гектар эффективнее Acros-550.

Отметили недостатки 3-колесного универсально-пропашного трактора. Для их устранения в ООО «Конструкторско-технологический центр сельскохозяйственного машиностроения» разработали 4-колесный универсально-пропашной трактор с изменяемым клиренсом.

(Цель исследования) Определить изменение давления в гидросистеме и время перевода заднего моста из одного вида клиренса на другой.

(Материалы и методы) Показали, что клиренс заднего моста можно изменить с помощью специального механизма – с минимальными затратами труда, без применения подъемных средств и монтажно-демонтажных работ. Пояснили, что механизм приводится в действие рабочим гидроцилиндром. Эксперименты проводили на опытном образце трактора с регулируемым клиренсом, снабженной раздельно-агрегатной навесной системой при частоте вращения двигателя 1200-2000 оборотов в минуту. В гидросистеме использовали масло М10Г2К, подогрев его до 65 градусов Цельсия (при температуре окружающей среды 33-35 градусов Цельсия).

(Результаты и обсуждение) Гидросистема состоит из гидронасоса НШ-32, гидрораспределителя Р80, двух рабочих гидроцилиндров Ц50-200, гидрозамка двусторонного действия, гидробака, фильтров, шлангов и труб высокого давления. У входного и выходного канала рабочих гидроцилиндров, приводящих в действие механизма изменения клиренса заднего моста, установили гидрозамки, а по гидролинии, связывающей гидрозамки с гидрораспределителем, разместили диафрагменные датчики давления модели SS302 фирмы Sendor Sensor с диапазоном измерения от 0 до 40 мегапаскалей.

(Выводы) Определили, что при частоте вращения коленчатого вала двигателя 1300-2000 оборотов в минуту время перевода заднего моста с низкого клиренса на высокий составляет 2,2-4,4 секунды, а давление в гидросистеме равно 3,8-16,4 мегапаскаля. Выявили, что при переводе с высокого на низкий клиренс эти показатели, соответственно, составили 1,0-1,4 секунды и 0,99-9,90 мегапаскаля.

Показали, что нормы Европейского союза на токсичность отработанных газов (Евро 1 – Евро 5) способствовали снижению выбросов основных вредных компонентов в несколько раз. В зарубежных странах на тракторную технику распространяются нормы Stage и Tier, которые также на законодательном уровне ограничивают содержание токсичных компонентов.

(Цель исследования) Снизить содержание оксидов азота в отработанных газах посредством более эффективного регулирования распределения топливного заряда в цилиндре газодизельного двигателя, изменения в отдельных зонах концентрации дизельного и газового топлива, а также использования рециркуляции отработанных газов.

(Материалы и методы) Проанализировали результаты моделирования образования оксидов азота посредством управления рабочим процессом в газодизельной модификации дизельного двигателя. В расчетах применяли геометрические параметры двигателя Д-120, работающего в режиме 2000 оборотов в минуту, при наполнении 0,6-0,9 объема, средний по заряду коэффициент избытка воздуха равен 1,2-3,0, а коэффициенты избытка воздуха по газовоздушной смеси не превышают 1,2-2,5.

(Результаты и обсуждение) С помощью расчетной модели оценили параметры при различном давлении на впуске двигателя в пределах 0,05-0,09 мегапаскаля, а также при увеличении коэффициента остаточных газов в диапазоне 5-15 процентов с уменьшением концентрации оксидов азота с 2500 до 1100 частиц на миллион соответственно. Экспериментальным путем показали, что при изменении мощности от 100 до 20 процентов концентрация оксидов азота снижается с 1940 до 800 частиц на миллион.

(Выводы) Подтвердили адекватность работы расчетной модели. Определили, что уменьшение концентрации окиси азота в отработанных газах на 40-50 процентов достигается при различных схемах расслоения заряда в камере сгорания. Выявили, что обеспечение норм по угарному газу, углеводородам и оксидам азота потребует смешанного регулирования двигателя. Доказали, что рециркуляция 15 процентов отработанных газов позволяет снизить выброс оксидов азота еще на 50 процентов.

Представили технологию и средства механизации для восстановления деградированных горных участков с крутизной склона до 15 градусов.

(Цель исследования) Определить оптимальное расстояние между пружинистыми стойками щелерезов чизельного культиватора КЧГ-2,4; дать характеристику разрабатываемому блок-модулю многофункционального агрегата КЧГ-2,4, выполняющего после процесса щелевания три операции: подсев трав, внесение минеральных удобрений и прикатывание высеянных семян и гранулированных удобрений в почву; определить эффективность разработанных агроприемов, повышающих продуктивность и средообразующую роль горных фитоценозов.

(Материалы и методы) Испытания проводили в горной зоне РСО – Алания на высоте 1540 метров над уровнем моря с крутизной склона до 15 градусов. Опытный участок разделили на три повторности. Ширина каждой повторности 2,4 метра, длина – 10 метров, разделительные полосы – 1 метр, боковые полосы – 2,4 метра. Общая площадь опытного участка, расположенного поперек склона, – 184,2 квадратного метра.

(Результаты и обсуждение) Для щелевания горных склонов использовали пружинистую стойку Väderstad агрегата КЧГ-2,4. Для подсева предложили трехкомпонентную травосмесь из Phleum pratense L., Dactylis glomerata L. и Trifolium pratense L. при норме высева 15 килограммо на гектар. При внесении минерального удобрения использовали состав (в действующем веществе): аммиачная селитра – 35 процентов; суперфосфат – 20; калийная соль – 40 процентов, всего 445 килограммов на гектар. Получили прибавку сухой надземной массы 3,02-4,19 тонны на гектар и накопление подземной растительной массы в пределах 1,84-12,62 тонны на гектар в зависимости от варианта опыта.

(Выводы) Установили, что за 3 года наблюдений более высокий урожай получен при расстоянии между щелями 1,5 метра. Выявили, что применение агрегата увеличило сбор кормовых единиц с 0,81-1,68 до 4,06-4,98 тысячи на гектар. С учетом всех затрат стоимость одной кормовой единицы составила 8,76 рубля.

Показали, что роторный плуг углубляет пахотный слой и разрушает плужную подошву, одновременно измельчает растительные остатки, сидеральные культуры и заделывает их в верхний, активный для корней культурных растений и микроорганизмов, слой почвы, что позволяет обеспечивать их доступными питательными веществами, поддерживать плодородие и повышать урожайность сои.

(Цель исследования) Определить агротехнические параметры почвоуглубителя и ротора плуга при работе после различных предшественников, установить динамику питательных веществ, урожайности сои и сравнить технические показатели различных почвообрабатывающих орудий.

(Материалы и методы) Изучили показатели роторного плуга при обработке почвы после сидерального пара, пшеницы и сои: глубину обработки почвоуглубителем и линейную скорость зуба, частоту вращения и глубину обработки ротором, крошение, твердость и гребнистость поверхности почвы, наличие растительных остатков, удельный расход топлива, производительность. Провели сравнительный полевой эксперимент, лугово-черноземовидную почву обрабатывали орудиями: дисками БДТ-3,0 – контроль; лемешным плугом ПЛН-3-35 и роторным плугом ПРН-2,5 М.

(Результаты и обсуждение) Определили, что глубина обработки ротором составляет 0,143-0,149 метра, почвоуглубителем — 0,25 метра, на поверхности почвы остается 25-27 процентов пожнивных остатков. Выявили, что органы роторного плуга обеспечивали хорошую обработку почвы, в результате заделки стерни и сидератов способствовали повышению содержания в ней фосфора на 11,8-13,3 процента, калия – на 18-21,8, азота – на 48,1-48,9 процента, что положительно сказалось на урожайности сои.

(Выводы) Выявили закономерное повышение урожайности сои при обработке почвы роторным плугом на 0,32 тонны на гектар по сравнению с дисками и на 0,06 тонны на гектар – по сравнению с лемешным плугом. Предложили для обработки почвы под сою в условиях Приамурья использовать роторный плуг ПРН-2,5 М. Провели расчет экономической и энергетической целесообразности обработки почвы роторным плугом в органическом растениеводстве.

Исследовали термодинамические характеристики теплоносителей и конструктивные компоненты энергоустановки, обеспечивающие эффективное преобразование тепловой энергии в механическую и электрическую.

(Цель исследования) Провести моделирование для расчета технологии изготовления конструкции и исследования характеристик энергоустановки на базе парового двигателя с заданными энергетическими параметрами.

(Материалы и методы) Осуществили математическое моделирование на основе законов тепло- и массообмена. Для создания модели опытного образца парового двигателя использовали принцип рекуперации на основе цикла «жидкость – пар – жидкость» с применением низкотемпературных теплоносителей.

(Результаты и обсуждение) Показали, что двойное преобразование агрегатного состояния рабочего тела гораздо производительнее его нагрева. Вычислили характеристики, связующие энергетические процессы парообразования низкотемпературного теплоносителя (фреона R-134а) в радиаторе и двигателе. Выявили зависимости: времени нагрева радиатора от 30 градусов Цельсия (температуры окружающей среды) до 100 градусов (предельной рабочей температуры) при различных мощностях источника нагрева (3; 4; 5 киловатт); плотности и средней плотности пара в радиаторе от температуры; мощности парового двигателя и расхода пара фреона от давления 0-3,97 мегапаскаля.

(Выводы) Определили, что количество рабочего пара, пропорционального его плотности при температуре 90 градусов и давлении 3,6 мегапаскаля, в 4,75 раз меньше количества жидкого фреона, пропорционального его плотности, а при 100 градусах Цельсия и давлении 3,97 мегапаскаля количество рабочего пара в 2 раза меньше, чем жидкого фреона. Выявили лимитированный интервал рабочих температур в паровом двигателе. Доказали, что приведенные методы расчета и характеристики определяют конструкционные и энергетические параметры разрабатываемых энергоустановок на основе парового двигателя.

Показали, что большая восковая моль (Galleria mellonella) наносит вред пчелиным семьям, уничтожая до 30 процентов меда в улье. Изучили результаты экспериментов по управлению ее поведением с помощью разработанной автоматизированной микропроцессорной системы, поддерживающей продолжительность работы источников оптического излучения.

(Цель исследования) Разработать световые технологии с применением микропроцессорной автоматизированной системы, позволяющей управлять поведением бабочек большой восковой моли путем реализации привлекательных характеристик оптического излучения.

(Материалы и методы) Управление поведением большой восковой моли осуществляли с помощью разработанной нами автоматизированной системы поддержания требуемой продолжительности опыта и параметров оптического излучения. Главным элементом разработанной микропроцессорной автоматизированной системы выбрали микроконтроллер ATmega328. Написали для него программу, используя визуальное программирование FLProg версии 5.3.0.

(Результаты и обсуждение) Выявили, что вне зависимости от длительности опыта бабочки Galleria mellonella отдают предпочтение излучению с длиной волны 400 нанометров.

(Выводы) Определили, что привлекательным оказалось излучение с длиной волны 400 нанометров продолжительностью 10 минут. Показали возможность управлять поведением Galleria mellonella, заманивая бабочек в определенное место в улье, где заданы комфортные параметры спектра. На микроконтроллере ATmega328 разработали автоматизированную систему управления поведением бабочек большой восковой моли путем реализации привлекательных характеристик оптического излучения.