Отметили трансграничный характер антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе на водные объекты, который необходимо исследовать в международном формате. (Цель исследования) Определить состояние воды реки Урполанйоки в районе города Миккели в Финляндии и реки Луга в России для подготовки предложений по улучшению их состояния. (Материалы и методы) Качество воды определяли по 11 параметрам путем отбора проб воды и их анализа в лаборатории. Дополнительно Университет прикладных наук Юго-Восточной Финляндии осуществлял онлайн-мониторинг с помощью непрерывно действующего водного зонда YSI 6920-V2. Применяли стандартные методы обработки статистических, натурных данных. (Результаты и обсуждение) Выявили хорошее качество воды в реке Урполанйоки, стабильное в течение всего периода мониторинга. Показали, что качество воды в реке Луга ухудшается в направлении ниже по течению, в частности из-за деятельности земледельческих и животноводческих хозяйств вблизи бассейна реки. Так, содержание азота по Кьельдалю и общего фосфора в точке выше по течению составляет 10,8 миллиграммов и 119 микрограммов на литр соответственно, а в точке вниз по течению – только 1,6 миллиграмма и 28 микрограммов соответственно. (Выводы) Определили, что анализируемые показатели соответствуют категории хорошего качества: уровень насыщения воды кислородом за период мониторинга колебался в пределах 88,76-117,83 процента; цветность составила 30 миллиграммов на литр по платиново-кобальтовой шкале, что означает небольшое содержание гумуса в воде; наличие твердых веществ в воде варьировалось от 1,1 до 2,4 миллиграмма на литр; общее содержание фосфора в воде – ниже 9,2 микрограмма на литр, то есть в пределах нормы. В ходе мониторинга реки Луга установили отчетливое влияние близлежащих сельхозпредприятий и населенных пунктов. 

Показали, что несовершенство методов точного земледелия, способов передачи энергии от двигателя трактора к рабочим органам требуют разработки новых методов достоверной и точной идентификации почвы и ее свойств, а также состояния машинно-тракторных агрегатов. (Цель исследований) Достоверно и оперативно в эксплуатационных условиях сельскохозяйственного производства определить фактические энергетические и экономические показатели рабочей машины и агрегата по параметрам, тесно связанным с энергетическими показателями двигателя внутреннего сгорания,  измерение которых не требует больших затрат. (Материалы и методы) Для оперативной оценки использовали 24 косвенных параметра, отражающих мощность и степень нагрузки двигателя. При этом учитывали угловые ускорения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания и ротора турбокомпрессора, в том числе вызванные работой отдельных цилиндров, рабочие процессы генератора (их средние и экстремальные значения), а также амплитудно-частотные спектры этих процессов, скоростные характеристики. Для повышения точности и достоверности оценки энергетических показателей провели селекцию процессов в частотной и фазовой  областях. (Результаты и обсуждение) Рассмотренные методы апробировали в производственных условиях при основной обработке солонцово-черноземных комплексов Чулымского района Новосибирской области. Выявили, что применение гибкого машинно-тракторного агрегата на базе энергонасыщенного трактора улучшило качество обработки почвы: доля почвенных комков размером менее 5 сантиметров составила 73-80 процентов; производительность почвообрабатывающего агрегата увеличилась на 15-20 процентов. (Выводы) Доказали, что с помощью косвенно определяемых показателей мощности и степени нагрузки можно оценить фактические значения энергетических и технико-экономических показателей рабочей машины и агрегата, качество комплектования агрегата, неоднородность почвы значительно проще и дешевле, чем посредством известных силоизмерительных методов. Выявили, что применение цифровых систем автоматического управления агрегатом с  использованием указанных параметров позволяет достаточно просто обеспечить задание оптимальной зоны энергетических режимов.

Отметили, что для повышения технической готовности энергонасыщенной техники, снижения затрат на ее эксплуатацию и полного использования ресурса необходимо оперативно оценивать текущее техническое состояние. Создали опытные образцы счетчиков-индикаторов для высокоточного контроля технического состояния коробки перемены передач. (Цель исследования) Разработать предложения для формирования системы дистанционного контроля технического состояния узлов коробки перемены передач тракторов семейства «Кировец». (Материалы и методы) Для повышения уровня контролепригодности и определения технического состояния предложили систему диагностических средств на основе разработанных счетчиков-индикаторов, которые учитывают конструктивные особенности при определении диагностических параметров. (Результаты и обсуждение) Показали, что для оценки технического состояния коробки передач следует применять дополнительные системы контроля, получать информацию для расчета остаточного ресурса при проведении прямых измерений и возможности непрерывного наблюдения за фактическим изменением диагностических параметров узлов коробки перемены передач. Изучили варианты использования счетчиков-индикаторов для минимизации  отказов II и III группы в процессе эксплуатации. (Выводы) Определили, что для повышения уровня эксплуатационной надежности коробки передач необходимо внедрить систему счетчиков-индикаторов. Выявили возможность контроля технического состояния отдельных узлов по соответствию с регламентированными показателями, а также в целях недопущения эксплуатации на аварийных (аномальных) режимах  работы.   

Отметили, что правильно подобранное освещение животноводческих ферм обеспечивает оптимальную производительность животных и птицы и приносит прибыль предприятию. (Цель исследования) Обосновать параметры энергосберегающего освещения сельскохозяйственных помещений и разработать методики его расчета. (Материалы и методы) Показали, что в тепличных хозяйствах для освещения чаще всего используют натриевые лампы высокого и низкого давления, однако их спектр лишь частично заменяет естественный спектр. Предположили, что расширение спектра и приближение его к солнечному позволит повысить качество продукции и урожайность. Констатировали, что для освещения животноводческих и птицеводческих помещений традиционно применяются лампы накаливания и люминесцентные лампы, но они не имеют возможности создать систему освещения с функцией «рассвет – закат», а их спектр не соответствует полному диапазону, воспринимаемому животными и птицей. Отметили, что работа светодиодных источников света имеет особенности, из-за которых нельзя применять стандартные методики расчета. Разработали формулы для вычисления освещенности и потока фотонов. (Результаты и обсуждение) Привели примеры реализации разработанных нами энергосберегающих систем освещения в птичниках с напольным содержанием, коровниках с привязным содержанием и в экспериментальной фитолаборатории для выращивания рассады. Выявили, что после замены системы освещения на основе ламп ДРЛ-125 на новую, с 36 светодиодными светильниками мощностью по 9 ватт, потребляемая мощность снизилась с 2250 до 336 ватт, средний уровень освещенности увеличился и составил 90 люкс, при этом улучшилась равномерность освещения и цветопередача. Разработали резонансную систему питания светодиодов для создания систем освещения с функцией «рассвет – закат». (Выводы) Показали возможность и привели примеры внедрения разработанных нами энергосберегающих регулируемых систем освещения на основе светодиодных источников света. 

Рассмотрели технологические аспекты возделывания льна-долгунца в различных условиях. При избыточной влажности и нарушении аэрации в пахотном слое предложили использовать кротование. Показали, что эту операцию можно выполнять одновременно со вспашкой при использовании приспособления к плугам общего назначения. Обосновали целесообразность использования комбинированных рабочих органов и агрегатов для качественного выполнения работ. (Цель исследования) Оценить качество работы комбинированных рабочих органов и агрегатов, выполняющих за один проход несколько операций. (Материалы и методы) Изучили процессы и технические средства для возделывания льна. Использовали такие документы, как ГОСТ 20915-2011 и ГОСТ 33687-2015. (Результаты и обсуждение) При испытании игольчатого рабочего органа на почвенном канале выявили различия в размерах отпечатков игл при изменении скорости диска. Отметили, что ширина отпечатков практически не менялась, в отличие от их длины. Выявили, что расстояние между соседними отпечатками игл в почве значительно снижалось при повышении скорости от 0,4 до 2,8 метра в секунду. Заключили, что более интенсивное воздействие на почву возможно при достижении скорости 2,8-3,0 метра в секунду. В ходе полевых испытаний игольчатой бороны выявили зависимость показателей качества работы от скоростных характеристик. Установили, что с увеличением рабочей скорости агротехнические показатели заметно улучшаются. При скорости агрегата 3,0-3,5 метра в секунду получили допустимые показатели: гребнистость – менее 15 миллиметров, крошение почвы – около 95 процентов. (Выводы) Установили, что при возделывании льна-долгунца эффективны игольчатые бороны бесприводного типа, их использование позволяет выполнять операцию на повышенных скоростях.

Предложили методический подход, применяемый для расчета планетарного початкоотделяющего аппарата, используемого в кукурузоуборочных комбайнах и специализированных жатках. Исследовали динамические характеристики работы планетарного початкоотделяющего аппарата. Выявили, что задачи исследования динамики машин весьма разнообразны из-за сложности происходящих в них динамических процессов. Особое значение приобретают теоретические методы исследования, позволяющие установить закономерности движения машинного агрегата еще в процессе проектирования. (Цель исследования) Предложить методику определения основных кинематических и динамических параметров работы вертикального початкоотделяющего аппарата. (Материалы и методы) Изучили методические подходы и применяемые математические аппараты для определения основных кинематических и динамических параметров работы вертикального початкоотделяющего аппарата, рассмотрели схему однобарабанного планетарного початкоотделяющего аппарата кукурузоуборочного комбайна и составили дифференциальное уравнение движения. (Результаты и обсуждение) После поэтапного математического расчета с применением предложенного методического подхода для исследования динамических характеристик, происходящих в процессе работы планетарного початкоотделяющего аппарата, получили уравнения: запуска аппарата на холостом ходу; запуска аппарата с нагрузкой; подачи стеблей после запуска аппарата; внезапного прекращения подачи. В ходе лабораторных исследований определили, что початкоотделяющий аппарат показал наибольший эффект при угловой скорости барабана в пределах 52,1-62,2 радиана в секунду. (Выводы) Рассмотрели четыре режима работы початкоотделяющего аппарата кукурузоуборочного комбайна и получили их уравнения. Построили схему вертикального початкоотделяющего аппарата. Предложили методический подход и алгоритм расчета основных динамических и кинематических показателей работы вертикального початкоотделяющего аппарата.

Показали актуальность создания сельскохозяйственных машин с применением электропривода. (Цель исследования) Разработать экспериментальный образец транспортного средства с использованием электрической принципиальной схемы управления зарядом и электроприводом. (Материалы и методы) В качестве экспериментального образца транспортного средства с электроприводом выбрали автомобиль «ВАЗ 111 Ока», так как он имеет небольшую массу – 645 килограммов, простую конструкцию и невысокую стоимость. Рассчитали механические характеристики электродвигателя и выбрали частотный преобразователь для управления электроприводом. Провели испытания на лабораторном стенде. (Результаты и обсуждение) Установили аккумуляторные батареи для питания электропривода и разработали электрическую принципиальную систему заряда от стандартной сети переменного напряжения 220 вольт. Получили графики разряда источника питания, состоящего из 40 аккумуляторных батарей. (Выводы) Разработали электрическую принципиальную схему управления зарядом и электроприводом и реализовали ее на экспериментальном образце транспортного средства. Определили, что с током нагрузки 1 ампер аккумуляторные батареи разряжаются в течение 104 минут, с током 2 ампера – 83 минуты, 3 ампера – 65 минут, а с током 5 ампер – 50 минут, при постоянной работе электродвигателя, что достаточно для езды по ферме. Графически изобразили зависимости уровня доступной емкости от напряжения, а также разряда аккумуляторных батарей от времени при различных токах нагрузки. Провели два экспериментальных исследования по заряду аккумуляторных батарей от переменного напряжения с током 2 и 3 ампера: в первом случае время зарядки составило 350 минут, во втором – 310 минут. Выяснили, что при использовании разработанной схемы аккумуляторные батареи заряжаются равномерно.

Рассмотрели использование беспилотных воздушных судов как одно из перспективных инновационных направлений развития отраслей экономики и социальной сферы. Показали перспективы их применения в сельском хозяйстве, особенно для внесения пестицидов и агрохимикатов, где важны точность, качество и своевременность. Отметили актуальность оценки работы мультикоптеров. (Цель исследований) Разработать и апробировать методику оценки показателей выполнения мультикоптерами работы по внесению пестицидов и агрохимикатов в сельскохозяйственном производстве. (Материалы и методы) Использовали научно-техническую информацию и экспериментальные материалы, а также методы системного, статистического и функционально-стоимостного анализа, математического моделирования и оптимизации параметров объектов и процессов, применяя отработанные ранее методические подходы изучения авиационного распределения веществ. (Результаты и обсуждение) Представили общее описание и содержание разработанной методики и средств оценки показателей мультикоптеров при внесении рабочих растворов, обеспечивающих погрешность оценки до 7 процентов. Выделили типовые варианты участков и выполнения их обработки. Изучили результаты апробации методики и программных средств для характерного гексакоптера с полезной нагрузкой до 10 килограммов. Проанализировали влияние на производительность и себестоимость обработок мультикоптером рабочей скорости до 10 метров в секунду, норм внесения 2-30 литров на гектар, размеров и параметров участка до 200 гектаров, схем движения и других факторов. (Выводы) Подтвердили работоспособность методики комплексной многофакторной оценки показателей работ мультикоптеров по внесению рабочих жидкостей в сельскохозяйственном производстве. Определили рациональную область применения мультикоптеров с полезной нагрузкой до 10 килограммов на участках до 50-60 гектаров при длине гона до 800-900 метров при различной производительности обработок: летной – до 10,5 гектара в летный час, рабочей – до 7,5 гектара в час, дневной – до 55 гектаров. Сформулировали предложения и рекомендации по обеспечению, организации и выполнению этих работ.

Отметили, что при формировании технического облика беспилотной авиационной системы для внесения пестицидов и удобрений необходимо учитывать взаимосвязь беспилотного и наземного авиационных комплексов. (Цель исследований) Разработать технический облик беспилотной авиационной системы для внесения пестицидов и удобрений. (Материалы и методы) Использовали Методические рекомендации по применению средств химизации в системе точного земледелия (ВИМ), нормативно-техническую документацию на беспилотные авиационные системы. (Результаты и обсуждение) Разработали блок-схему алгоритма формирования облика беспилотной авиационной системы вертолетного типа для внесения удобрений и пестицидов, включающую разработку как беспилотного, так и наземного авиационных комплексов. Рассчитали аэродинамические характеристики беспилотного воздушного судна с соосной схемой несущих винтов, при взлетной массе 280 килограммов и полезной нагрузке 100 килограммов. Предложили  опрыскиватель в виде модульной конструкции. Обосновали структуру наземного авиационного комплекса в виде мобильного транспортировщика-заправщика с базовой транспортной платформой, подъемно-транспортным и заправочным модулями, универсальным  наземным пультом управления пилота-оператора. (Выводы) Сформировали рациональный технический облик беспилотной авиационной системы вертолетного типа для дифференцированного внесения пестицидов и удобрений в системе точного земледелия. Определили летно-технические ограничения при внесении удобрений и пестицидов беспилотным воздушным судном вертолетного типа: полезная нагрузка не менее 100 килограммов, рабочая высота полета 1,0-1,5 метра с огибанием рельефа сельскохозяйственного поля и уходом от возможных препятствий, рабочая скорость полета не выше 60 километров в час, автоматические взлет и посадка на ограниченную площадку, автоматический полет на скорости 60 километров в час на высоте 1 метр в режиме галсирования. Показали, что запас по статическому потолку без влияния земли при полетной массе 280 килограммов составляет 1300 метров, что позволяет летать в горных районах, например для обработки виноградников пестицидами. 

Изучили научно-техническую литературу, посвященную влиянию микроклимата на продуктивность молочного скота. Установили, что отклонение параметров микроклимата в зданиях от определенных предельных значений снижает надои на 10-20 процентов, уменьшает прирост живой массы на 20-30 процентов, увеличивает падеж молодняка на 5-40 процентов, сокращает количество лактаций на 15-20 процентов по стаду. (Цель исследования) Провести обзор современных систем микроклимата и их технической реализации для животноводческих помещений, предложив оптимальный вариант при снижении энергозатрат. (Материалы и методы) Привели схему классификации систем микроклимата. Представили в одном рисунке факторы, влияющие на микроклимат животноводческих помещений. Определили основные функции систем вентиляции в животноводстве. Описали условия применения естественной и принудительной (тоннельной) систем вентиляции. Представили устройства для изменения микроклимата в помещениях. Рассмотрели возможность использования перекрытого гребня в зоне конька крыши для увеличения воздушного потока и минимизации проникновения влаги. (Результаты и обсуждение) Для экономии энергопотребления предложили вместо системы приточной вентиляции перейти на естественно-гибридную, которая содержит систему удаления воздуха, осветительное оборудование, нагревательные элементы, датчики, вентиляторы с распылительными форсунками, створки. (Выводы) Установили, что естественная вентиляция летом не способна предотвратить тепловой стресс от коров. Определили, что при тепловом стрессе в течение 60 дней убытки могут составить 4,2 миллиона рублей. Для обеспечения оптимальных условий микроклимата и снижения затрат от теплового стресса предложили использовать инновационную естественно-гибридную систему вентиляции. В ходе расчетов выявили, что энергопотребление предлагаемой системы в течение 60 дней равно 264 тысячам рублей.