С реализацией плана ГОЭЛРО в конце 1920-х-начале 1930-х годов применение электроэнергии стремились распространить на земледельческие работы в поле, создавая специальные машины и механизмы. Усилия были направлены на поиск возможностей по электрификации энергоемких работ в земледелии. Стали появляться различные конструкции электроплугов и электротракторов. (Цель исследования) Провести анализ работ по созданию электротрактора в СССР в период с 1930 по 1956 год. (Материалы и методы) В работе использован хронологический метод исследований. Изучались научно-технические публикации и другие источники, в которых отражены вопросы изготовления и испытания электротракторов. На основе анализа и обобщения рассмотренных материалов формировались выводы. (Результаты и обсуждение) Начальный этап электрификации операций обработки почвы ознаменовался созданием плугов, приводимых в действие электрическими лебедками. В начале 1930-х годов стали появляться тракторы, в которых тепловой двигатель (внутреннего сгорания) заменяли электрическим. Совершенствование электротракторов привело к созданию гусеничных моделей ХТЗ-15 (Харьков) и ЭТ-5-ЭНИН-ВИЭСХ (Москва). Однако всесторонняя проверка выявила, что не только по техническим, но и экономическим показателям применение электротракторов в полеводстве нецелесообразно. (Выводы) С 1930 по 1956 год в Советском союзе были построены не менее 15 типов колесных и гусеничных электротракторов. Их испытания показали положительные и отрицательные стороны электрифицированной тяговой техники. Технические проблемы, возникшие на пути внедрения электротрактора, не смогли преодолеть инженеры середины ХХ века. Тематика по этому направлению была закрыта в 1956 году.

Опыт технологического становления нашей страны является важным источником идей и подходов к дальнейшему развитию сельского хозяйства на основе отечественной техники и технологий. Исследование эволюции техники и технологий предполагает введение периодизации, которая применительно к химизации сельского хозяйства на данный момент разработана минимально, чаще подменяясь набором ключевых дат и биографий. В этой связи представляется актуальным разработать целостный вариант структурирования истории химизации с четко определенными этапами. (Цель исследования) Предложить и обосновать авторский вариант периодизации истории химизации сельского хозяйства России. (Материалы и методы) Изучили монографии, нормативно-правовые акты, собрания сочинений, работы выдающихся ученых с использованием хронологического, генетического методов и периодизации. (Результаты и обсуждение) Предлагаемая периодизация интегрирует ранее высказываемые историко-научные идеи и гипотезы. Развитие технологий и технических средств для внесения удобрений и защиты растений в России насчитывает более чем 250-летнюю историю, которую можно разделить на шесть этапов: подготовительный, формирующий, экстенсивный, стабилизационный, интенсивный и децентрализованный. Началом отсчета выбрано опубликование А.Т. Болотовым труда «Об удобрении земель» в 1770 году. В настоящее время складываются предпосылки нового этапа развития химизации, характерной чертой которого станет цифровизация, сопряженная с механизацией, роботизацией и биологизацией высшей степени. (Выводы) Предложенный подход к структурированию истории химизации сельского хозяйства России полезен как исследователям данной проблемы, так и в деле подготовки инженерных кадров для агропромышленного комплекса. Наличие четких ориентиров повышает эффективность изучения исторических аспектов сельского хозяйства, науки и техники, необходимых для профессионального становления будущих агрономов и инженеров.

Эффективность машинно-тракторного парка во многом зависит от условий эксплуатации. Чем жестче условия (в основном климатические), тем больше отказов, что приводит к снижению долговечности и эффективности использования техники. Уменьшить количество отказов и потери мощности в моторно-трансмиссионной установке, а также повысить топливную экономичность возможно за счет использования бросовой теплоты двигателя внутреннего сгорания. Это позволяет обеспечить оптимальный температурный режим в основных узлах машин при отрицательной температуре окружающей среды. (Цель исследования) Разработать технологическую схему применения бросовой теплоты двигателя внутреннего сгорания в виде теплоты отработавших газов для поддержания оптимальной температуры в основных узлах машинно-тракторного агрегата. (Материалы и методы) Изучили и оценили потенциальную возможность использования теплоты отработавших газов в разрабатываемой схеме. Исследования проводили на экспериментальной установке. При обработке результатов применен эксергетический метод исследования. (Результаты и обсуждение) Установлено, что величина мощности теплового потока отработавших газов на различных режимах работы двигателя создает благоприятные условия для его использования в предлагаемой схеме. Разработана и запатентована система поддержания заданного температурного режима в основных узлах и прицепном агрегате самоходной машины. (Выводы) Наличие в отработавших газах существенной по величине кинетической и тепловой энергии создает возможность ее вторичного использования. Составлена технологическая схема использования теплоты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания в виде системы поддержания заданного температурного режима в основных узлах и прицепном агрегате самоходной машины. Применение разработанной системы позволит максимально повысить коэффициент полезного использования теплоты, выделившейся при сгорании в двигателе топлива.

Условия криволинейного движения сельскохозяйственных мобильных энергетических средств значительно зависят от эксплуатационных режимов работы высокоэластичных шин. Описание и моделирование этого процесса позволит улучшить эксплуатационные показатели мобильных энергетических средств на этапах исследования и проектирования. (Цель исследования) Оценить влияние параметров шин сверхнизкого давления на курсовую устойчивость мобильных энергетических средств при криволинейном движении. (Материалы и методы) Движение мобильного энергетического средства на разворотной полосе рассматривается при различных скоростях движения, внутришинном давлении и с учетом изменения массы технологического материала в баке. Характеристика бокового увода шин сверхнизкого давления представлена зависимостью, основанной на эмпирическом определении угла увода шины в лабораторных условиях. (Результаты и обсуждение) Получены зависимости, описывающие изменение величины бокового смещения центра масс мобильного 
энергетического средства при различном давлении воздуха в шинах передней и задней осей. Проведено сравнение результатов математического моделирования с результатами полевого эксперимента. Анализ характеристик криволинейного движения мобильного энергетического средства указывает на смену типа поворачиваемости при изменении объема технологической жидкости в баке. Применение системы децентрализованного регулирования давления воздуха в шинах в зависимости от нагрузки на колеса позволяет достичь недостаточной поворачиваемости мобильного энергетического средства во всем диапазоне рабочих скоростей, а максимальное отклонен от планируемой траектории движения на поворотной полосе не превышает 8,5 процента. (Выводы) Установили, что предложенная модель криволинейного движения мобильного энергетического средства, учитывающая зависимости бокового увода шины сверхнизкого давления от давления воздуха в шине и воздействующих на нее сил, позволяет получить траекторию поворота с высокой степенью адекватности. 

Закономерный переход к новой стратегии земледелия – к рационализации использования доступных природных ресурсов характеризуется экономичными способами обработки почвы. Инновационные тенденции в растениеводстве предусматривают, в том числе, частичный или полный отказ от технологии отвальной вспашки, отсутствие вертикального перемешивания пахотного слоя, минимальное нарушение почвенного покрова сельскохозяйственными машинами, уменьшение деградации и эрозии почвы. (Цель исследования) Применение технологических подходов, процессов и технических систем, разработанных в соответствии с современными представлениями о продукционных процессах в растениеводстве. (Материалы и методы) Развитие технологий обработки почвы связано с переходом от экстенсивного земледелия к системам управления природными ресурсами, которые основаны на естественных или близких к ним процессах и обеспечивают меньшее производство энтропии, чем техногенные технологии. Новые подходы, в частности системы нулевой обработки почвы (no-till), должны базироваться на концепции симбиоза растений и почвенных микроорганизмов и их взаимодействии с условиями и факторами окружающей среды. (Результаты и обсуждение) Для обеспечения оптимальных условий сохранения и развития биоценозов в корнеобитаемых слоях почвы предлагается использовать погружаемые пневмогидробуры с возможностью внутрипочвенной обработки, рыхления и аэрации импульсами сжатого воздуха с последующими орошением, внесением удобрений и гидрогеля. Представляются наиболее перспективными и целесообразными агротехнологии, технические системы и средства, формирующие условия для максимальной реализации генетического потенциала продуктивности растений, формирования механизмов взаимодействия биомашинных систем и процессов живой природы для получения максимального и рационального синергетического эффекта. (Выводы) В соответствии с современными представлениями о продукционных процессах в растениеводстве обоснованы и разработаны технологические процессы и технические системы. Предлагаемые решения базируются на концепции симбиоза растений и почвенных микроорганизмов за счет внутрипочвенной обработки, рыхления и аэрации импульсами сжатого воздуха.

При математическом моделировании процесса сепарации в гравитационной колонке зачастую не учитывается коэффициент вибрации прутков при движении семян и примеси по криволинейной поверхности гравитационной гребенки. Это, в свою очередь, влияет на качество разделения. Важно отметить, что коэффициент вибрации напрямую зависит от конструктивных параметров прутков гребенки в гравитационной колонке. (Цель исследования) Экспериментальное подтверждение теоретических результатов вероятностной математической модели процесса сепарации семян сои в гравитационной колонке. (Материалы и методы) Для лабораторных исследований разработан макетный образец гравитационной колонки с единичной гребенкой. Определяли эффективную длину прутков гребенки, диаметр сечения прутка, угол наклона гребенки. (Результаты и обсуждение) Установили, что из условия самоочищаемости гребенок коэффициент сепарации составляет μ = 3,6 метра в минус первой степени. При вибрации прутков функции изгибающего момента со значениями вертикальных и горизонтальных коэффициентов а = –30, b = –31,9 и a ̃ = – 0,58, b ̃ = –1,47 паскаля в минус первой степени на метр в минус первой степени достигается довольно высокая статистическая корреляция между разработанной математической моделью и экспериментальными значениями (коэффициент детерминации 0,96). Определены эффективная длина прутков в диапазоне от 125 до 150 миллиметров гребенки, диаметр сечения прутков 1,5 миллиметра. (Выводы) Экспериментально подтверждены результаты вероятностной математической модели процесса сепарации семян сои в гравитационной колонке. Дальнейшие пути интенсификации процесса сепарации направлены на поиск нового конструктивного решения формы прутков гребенки.

Отметили преимущества посева семян в ленте (жгуте): точное соблюдение заданной нормы высева, оптимизация внесения удобрений и химических веществ, быстрый переход при высеве от культуры к культуре (от сорта к сорту). Положительный эффект технологии наблюдается в отношении практически всех сельскохозяйственных культур. (Цель исследования) Проследить историю появления и применения семенных лент (жгутов), их конструктивные особенности и технологии производства. (Материалы и методы) Работа выполнена на основе историконалитического метода. Исследовались публикации в научных журналах, документы патентных баз Espacenet и Федерального института промышленной собственности, фотоматериалы. (Результаты и обсуждение) Приведена информация о появлении первых носителей семян в виде жгутов, разработке и развитии данной технологии посева, использовании семенных лент, наиболее популярных в настоящее время. Универсальные или комбинированные ленты и жгуты могут быть носителями наряду с семенами удобрений, пестицидов, гербицидов, других веществ в разных сочетаниях. Рассмотрены изобретения за период 1898-2023 годов, относящиеся к видам и способам изготовления семенных лент и жгутов, предложенные в разных странах. (Выводы) Отличия семенных лент и жгутов заключаются главным образом в механизации их изготовления. Носителем семян может быть практически любой биоразлагаемый материал – бумага, полотно из растительных волокон, полимеры или другие. При изготовлении лент необходимо обеспечивать минимальное травмирование семян. Проведенный авторами анализ позволил сформулировать принципы подбора биодеградируемых полимерных материалов для технологии проращивания семян в семенной ленте (жгуте). Это высокие диффузионные параметры, набухаемость, обеспечение баланса между реакциями биоразложения лент и биохимическими реакциями в клетках растений.

Показали общие перспективы использования беспилотных воздушных судов для внесения пестицидов и агрохимикатов. Отметили актуальные проблемы внедрения таких воздушных судов, в том числе создание и использование средств адекватного моделирования процессов и показателей внесения препаратов мультикоптерами, а также особенности выполненных исследований в этой области. (Цель исследований) Разработать и апробировать прикладные программные средства численного моделирования процессов и показателей защитного опрыскивания мультикоптерами сельскохозяйственных объектов. (Материалы и методы) Использовали научно-техническую информацию, экспериментальные данные, методы системного анализа, прикладной статистики, математического моделирования физических объектов и процессов, решения дифференциальных и интегральных уравнений для описания процессов с применением отработанных ранее методических подходов к изучению авиационного распределения веществ. (Результаты и обсуждение) Разработан расчетно-программный комплекс моделирования процессов и показателей опрыскивания мультикоптерами, представлена его укрупненная функциональная блок-схема. Показали особенности реализации основных блоков и модулей комплекса по моделированию индуктивного следа мультикоптера, осаждению капель, показателей внесения рабочих жидкостей и сплошной обработки участков. Подтвердили адекватность, достоверность и приемлемую точность результатов моделирования в сравнении с экспериментальными данными. Представили данные корреляционного и множественного регрессионного анализа полученного массива результатов многовариантного численного моделирования защитного опрыскивания на примере гексакоптера DJI Agras T20. (Выводы) Подтвердили работоспособность и возможность использования разработанного и апробированного расчетно-программного комплекса численного моделирования защитного опрыскивания для решения научно-практических задач, связанных с внедрением мультикоптеров в агропроизводстве. Определили качественные и количественные соотношения между отдельными параметрами и целевыми показателями защитного опрыскивания с мультикоптеров, а также значимые многопараметрические степенные регрессий для оценки целевых показателей опрыскивания.

Повышение средней температуры окружающей среды в глобальном масштабе связано с выделением парниковых газов в результате хозяйственной деятельности человека, включая производство продукции растениеводства. Выявлено, что на данный момент отсутствуют системный подход и инструменты, позволяющие комплексно оценить уровень выбросов парниковых газов от растениеводства. (Цель исследования) Разработка математических моделей и методики оценки уровня выбросов парниковых газов при производстве сельскохозяйственной продукции. (Материалы и методы) Работа выполнена на основании анализа опубликованных данных отечественных и зарубежных ученых. (Результаты и обсуждение) Обоснован перечень показателей для оценки уровня выделения парниковых газов при производстве сельскохозяйственной продукции. Новизна методики заключается в синтезе многочисленных показателей и параметров сложного процесса выделения парниковых газов с учетом случайных возмущающих факторов. При этом приемы обработки почвы, расход топлива на единицу выполненной работы, доза, способ и соотношение вносимых удобрений, содержание растительных остатков, гранулометрический состав почвы, другие показатели рассматриваются как случайные величины. В отличие от методики, предложенной в Руководящих принципах МГЭИК, 2006 г. (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) для расчета эмиссии парниковых газов в растениеводстве, разработанная методика позволяет решать более сложные задачи, связанные с процессами, содержащими одновременно элементы как непрерывного, так и дискретного характера. В качестве примера в статье приведены результаты расчетов оценки выделения парниковых газов с использованием предложенной методики для технологии возделывания картофеля. (Выводы) Рассчитанное значение вероятностного коэффициента, учитывающего уровень выделяемых парниковых газов 2,21>1, свидетельствует о несоответствии применяемой технологии экологическим требованиям. Для снижения уровня выброса парниковых газов требуется разработать технико-технологические решения по оптимизации показателей, используемых при расчетах в предлагаемой методике.

При интеграции объектов распределенной генерации в системы электроснабжения сельских потребителей до 1000 вольт возникает проблема управления конфигурацией соответствующих электрических сетей. Для управления конигурацией систем электроснабжения сельских потребителей до 1000 вольт предлагается использовать мультиконтактные коммутационные системы. При этом отсутствуют методики и критерии выбора рациональных мест размещения мультиконтактных коммутационных систем в системах электроснабжения сельских потребителей до 1000 вольт, содержащих объекты распределенной генерации. (Цель исследования) Разработка методики определения рационального размещения мультиконтактных коммутационных систем в сельских электрических сетях до 1000 вольт, содержащих объекты распределенной генерации. (Материалы и методы) Выполнен анализ применения устройств управления конфигурацией в исследуемых системах электроснабжения. Определены эффекты от установки мультиконтактных коммутационных систем и основные виды ущерба от перерыва электроснабжения для сельскохозяйственных потребителей. Разработана методика определения рационального места размещения мультиконтактных коммутационных систем. (Результаты и обсуждение) Предложено практическое применение разработанной методики на примере реконструкции сельской электрической сети, содержащей объекты распределенной генерации. Из предложенных вариантов выбрано рациональное место размещения мультиконтактных коммутационных систем. (Выводы) Установка мультиконтактных коммутационных систем позволяет сократить ущерб от перерывов электроснабжения для сельских потребителей. На выбор рациональной локализации мультиконтактных коммутационных систем влияют различные факторы, каждый из них может быть определяющими, в зависимости от ситуации. Разработанная методика позволяет оценить совокупность всех факторов и сделать наиболее целесообразный выбор с точки зрения максимальной эффективности системы электроснабжения в целом. Определенное на основе методики рациональное место размещения мультиконтактных коммутационных систем позволяет сократить на 55 процентов ущерб от перерывов электроснабжения потребителям сельской электрической сети.

Развитие кормовой базы основано на технологиях выращивании культур, обеспечивающих высокую продуктивность и удовлетворяющих потребности внутреннего рынка в качественных кормах, снижение затрат труда и повышение энергоэффективности при заготовке и хранении кормов. (Цель исследования) Провести сравнительную оценку технико-экономических показателей традиционной, интенсивной, высокой технологий и комплексов машин для производства кормовых культур. (Материалы и методы) Исследования проведены на основе научных публикаций по улучшению естественных угодий для производства кормовых культур, аналитических, информационных материалов и других доступных источников за 2011-2022 годы. Для обобщенной технико-экономической оценки традиционной, интенсивной и высокоинтенсивной технологий и комплексов машин для производства кормовых культур выбраны следующие показатели: затраты труда, топлива, металлоемкость, удельные энергозатраты. (Результаты и обсуждение) Исследование проведено на основе методики ВИМ. Для оценки технико-экономических показателей различных типов сельскохозяйственной техники предложен классификатор сельскохозяйственных технологий. Составлены схемы технологий освоения закустаренных угодий, коренного и поверхностного улучшения видового состава травостоя и коренного улучшения видового состава травостоя культурных и естественных кормовых угодий. Рассчитан коэффициент эффективности энергозатрат сравниваемых технологий в различных почвенно-климатических зонах. (Выводы) Сравнительный анализ технико-экономических показателей комплексов машин, а также их комбинированных вариантов с применением как традиционных, так и перспективных многофункциональных комплексов, позволяет рекомендовать оптимальные решения для производства кормов с учетом продуктивности угодий. Наименьшее количество ресурсов на производство единицы продукции потребуется при реализации варианта высокой технологии улучшения кормовых угодий.