THE RESULTS LABORATORY-FIELD STUDIES OF THE SPRAYER WITH PNEUMO-HYDRAULIC DEVICES FOR HIGHPERFORMANCE COSTEFFECTIVE AND ENVIRONMENTALLY FRIENDLY TECHNOLOGIES THE USE OF PESTICIDES IN CROP PRODUCTION

Research article

Koval, Z.M.

Issue: № 8 (39), 2015

Published:

2015/09/15

PDF

Коваль З.М

Кандидат технических наук

(Новокубанский филиал ФГБНУ «Росинформагротех» (КубНИИТиМ) zinakoval@mail.ru

РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНО-ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОПРЫСКИВАТЕЛЯ С ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИМИ УСТРОЙСТВАМИ ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ЭКОНОМИЧНЫХ И ЭКОЛОГИЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

Аннотация

Результатами лабораторно-полевых исследований опытного образца опрыскивателя с воздушным рукавом и пневмогидравлическими устройствами установлена возможность снижения расхода рабочей жидкости при выполнении требований международного стандарта ISO (например, для гербицидов) по плотности покрытия обрабатываемой поверхности и лучшая равномерность распределения мелких и средних капель по ширине опрыскивания в сравнении с крупными размерами. Разрабатываемый способ опрыскивания имеет основание к его оценке на реальных культурах по уничтожению сорняков, вредителей и болезней.

Ключевые слова Опрыскиватель, устройство, капли, конструкция, испытание, объект осаждения капель.

Koval Z.M.

Candidate of technical Sciences

Novokubansky branch FGBNU "Rosinformagrotekh" (KubNIITiM) zinakoval@mail.ru

THE RESULTS LABORATORY-FIELD STUDIES OF THE SPRAYER WITH PNEUMO-HYDRAULIC DEVICES FOR HIGHPERFORMANCE COSTEFFECTIVE AND ENVIRONMENTALLY FRIENDLY TECHNOLOGIES THE USE OF PESTICIDES IN CROP PRODUCTION

Abstract

On the results of laboratory-field studies of a prototype sprayer with air distribution system and pneumo-hydraulic devices installed the possibility of reducing the consumption of working fluid at fulfilling the requirements of international standard ISO (e.g., herbicides) on distribution density of coating the treated surface and the best uniformity of distribution of small and medium drops on to the width of spraying in comparison with large size. Developing a method of spraying has reason to its evaluation on real cultures for the destruction of weeds, pests and diseases.

Keywords: Sprayer, device, drops, design, test, the object of droplet deposition

Общеизвестно, что одним из важных приемов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является регламентированная борьба с сорняками с использованием химического метода, основанного на применении гербицидных препаратов. Однако химический метод регулирования уровня засоренности посевов, реализуемый преимущественно способом опрыскивания вегетирующих растений водными растворами гербицидов с расходами более 200 дм³/га, наряду с общепризнанным положительным эффектом, нарушает экологическое равновесие. Основным препятствием для улучшения процесса эффективного опрыскивания является проблема сноса пестицидов ветром, которая до настоящего времени остается одной из главных и не решенных проблем химической защиты растений [1].

Для решения существующей проблемы и исключения сноса ветром капель факелов распыла распылителей опрыскивателя и снижения нормы расхода жидкости в штанговом опрыскивателе с воздушным рукавом для воздушного сопровождения капель к объектам обработки предложено использовать пневмогидравлические устройства [2], общий вид которого показан на рисунке 1

В конструкции пневмогидравлического устройства (Рисунок 1) усеченный сходящийся конический насадок воздуховода в виде конусообразного диффузора 2 и конусообразный рассекатель воздушного потока 3 выполнены усеченными секущей плоскостью 4 проходящей через точку на окружности основания диффузора, боковые поверхности диффузора и конусообразного рассекателя, а примененные щелевые распылители жидкости 7 в устройстве соединены с кронштейном 6. таким образом, что капли факелов распыла жидкости инжектируются воздушным потоком, выходящим из сопла устройства в форме дуги для последующего транспортирования воздушно-капельного потока к растениям.

Рис. 1 - Общий вид пневмогидравлического устройства.

а) - вид спереди; б) - вид сбоку; в) - вид сверху; г) - вид снизу с расположенными под углом двумя щелевыми распылителями для горизонтальной подачи плоских факелов распыла во внутреннюю область воздушной струи, инжектирования и распространения капель к объектам обработки с увеличенной шириной захвата. 1 – патрубок; 2 – усеченный сходящийся конический насадок; 3 – конусообразный рассекатель воздушного потока; 4 – секущая плоскость; 5 – перемычки для обеспечения постоянного сечения плоского сопла; 6 – кронштейн для крепления распылителя. 7 – щелевой распылитель

Сравнительные показатели агротехнической оценки по уничтожению сорняков методом опрыскивания почвы сниженными расходами жидкости и гербицида сплошного действия «Спрут - Экстра» при исследовании экспериментального образца опрыскивателя, оснащенными пневмогидравлическими распылителями жидкости, в сравнении с опрыскивателем ОП 2000+МТЗ-80/82, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнительные показатели агротехнической оценки по уничтожению сорняков методом опрыскивания почвы сниженными расходами жидкости и гербицида сплошного действия «Спрут - Экстра» при исследовании экспериментального образца опрыскивателя в сравнении с опрыскивателем ОП 2000+МТЗ-80/82

При давлении жидкости 4 Бар и объемном потоке 1,80 дм³/мин на сопло, расход рабочего раствора при опрыскивании сорняков опрыскивателем ОП 2000+МТЗ-80/82 равнялся 197,80 дм³/га. При опрыскивании сорняков с применением МТА экспериментального образца опрыскивателя и объемном потоке 1,56 дм³/мин через два сопла пневмогидравлического устройства (шириной опрыскивания 400 см одним устройством), создаваемом давлении рабочей жидкости 3 Бар, расход рабочего раствора составил 30,91 дм³/га.

Расход гербицида сплошного действия «Спрут - Экстра» в базовом варианте находился в пределах нормы от 3,2 до 3,3 дм³/га, а в разработанном образце - 2,44 дм³/га, что в 1,33 раза меньше по сравнению с нормой.

Приведенные выше результаты исследований послужили основанием к лабораторной проверке опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами по выполнению требований по плотности (густоте) покрытия каплями обрабатываемой горизонтальной поверхности согласно международным стандартам ISO для гербицидов N=20-30 капель/ см² при повышенной скорости движения экспериментального образца опрыскивателя.

Общий вид опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами (шириной опрыскивания 300 см одним устройством) при проведении лабораторных исследований показан на рисунке 2.

Рис. 2 − Общий вид опытного образца опрыскивателя, оснащенного пневмогидравлическими устройствами при прохождении лабораторных

испытаний в составе МТЗ–82

Опрыскивание карточек осуществлялось подкрашенной жидкостью в соотношении красителя для принтера 1,5 л и воды 13,5 л. При проведении испытаний опрыскивателя метеоусловия определялись поверенной метеостанцией МЭС–200, а скорость движения опрыскивателя, при прохождении над учетными карточками определялась GPS «Garmin etrex».

После опыта осуществлялись сбор карточек с каплями подкрашенной жидкости и раскладывание их в ячейки картотеки. Количество капель, капель/см² и их размер на карточках определялись с помощью компьютерной программы RO-3.

Расход рабочей жидкости G, дм³/га, определялся по формуле:

, (1)

где Q – расход рабочей жидкости, дм³/мин;

υ – скорость движения МТА, км/ч;

Ш – ширина захвата пневмогидравлического распылителя, см.

При средней скорости движения МТА в опытах 18,8 км/ч, производительности двух насадок в пневмогидравлическом устройстве 1,3 дм³/мин, создаваемом давлении жидкости 2 Бар и ширине захвата одним пневмогидравлическим устройством 300 см, расход рабочего раствора составил 13,83 дм³/га. При традиционном варианте расположения распылителей на штанге опрыскивателя через 50 см, скорости движения МТА 19,1 км/ч и производительности насадки 0,65 дм³/мин, расход рабочего раствора составляет

40,83 дм³/га, что в 2,95 раза больше, чем в разрабатываемом варианте (уравнение 1).

Распределение густоты покрытия капель на карточках (капель/10^-4м²) по ширине захвата опрыскивания разработанным способом с пневмогидравлическими устройствами при оснащении их соплами LU – 02 AD – 02 (код цвета – желтый) (при средней скорости движения агрегата 18,8 км/ч (5,2 м/с) приведены на рисунке 3.

Рис. 3 – Распределение густоты покрытия капель на карточках (капель/10^-4м²) по ширине захвата опрыскивания разработанным способом с пневмогидравлическими устройствами при оснащении их соплами LU – 02 AD – 02 (код цвета – желтый) (при средней скорости движения агрегата.

18,8 км/ч (5,2 м/с)

На рисунке 3 представлены данные по распределению капель, капель/см², усредненных трехкратной повторностью по ширине захвата опрыскивания пневмогидравлическими устройствами при оснащении их соплами LU – 02 AD – 02 (код цвета – желтый). Полиноминальные ряды 1, 2, и 3 показаны данными суммарного количества капель, капель/см², накопленных на карточках и включают соответствующие диапазоны распределения капель: от 0 до 100 мкм; от 100 мкм до 350 мкм и от 350 мкм и крупнее [3]. Приведенные на рисунке 3 данные свидетельствуют о том, что примерно 50 % капель от суммарного количества, размером до 350 мкм осядут на растения. Распределение капель, капель/см², характеризуется удовлетворительной величиной достоверности аппроксимации.

Общие статистические характеристики показателей нанесения капель на предметные карточки при лабораторных испытаниях опытного образца опрыскивателя с воздушным рукавом и пневмогидравлическими устройствами приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Общие статистические характеристики показателей нанесения капель на предметные карточки при лабораторных испытаниях опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами

Наименование статистических характеристик выборки	Значение показателя
	Диаметр следов капель, мкм
	От 0 до 150	От 150 до 300	Более 300
Среднее арифметическое	14,2	15,61	22,61
Медиана	13,1	15,40	21,1
Дисперсия (выборочная)	9,5	11,37	38,69
Среднее квадратическое отклонение	3,08	3,37	6,22
Коэффициент вариации, %	21,69	21,59	27,51
Межквартильный размах	5,05	4,65	8,2
Критерий Стьюдента, %	95
Доверительный интервал	13,23-15,18	14,55-16,68	20,64-24,57

Приведенные в таблице 2 статистические характеристики показателей нанесения капель на предметные карточки при лабораторных испытаниях опытного образца опрыскивателя с пневмогидравлическими устройствами свидетельствуют о лучшей равномерности распределения по ширине опрыскивания диаметров следов капель от 0 до 300 мкм по сравнению с каплями диаметрами следов более 300 мкм.

Таким образом, разрабатываемый способ нанесения капель на объекты обработки с применением пневмогидравлических устройств в штанговом опрыскивателе с воздушным рукавом удовлетворяет требованиям международным стандартам ISO (например для гербицидов) по плотности покрытия N = 20-30 капель/см² при расходе рабочей жидкости 13,83 дм³/га, что в 2,95 раза меньшем традиционного 40,83 дм³/га.

Преимущество разрабатываемого способа нанесения капель на объекты обработки с применением пневмогидравлических устройств состоит и в том, что, выходящий из сопла пневмогидравлического устройства воздушный поток препятствует уносу капель во внешнюю среду.

Результаты проведенных испытаний свидетельствуют о том, что опрыскиватель с воздушным рукавом и пневмогидравлическими устройствами может быть рекомендован для экономичных и экологичных технологий применения пестицидов в растениеводстве по защите растений от вредителей, болезней и сорняков.

Литература

1 Никитин Н.В., Спиридонов Ю.Я., Шестаков В.Г. Научно-практические аспекты технологии применения современных гербицидов в растениеводстве. М.: РАСХН. ВНИИФ. 2010. 189 с. 2 Патент на полезную модель 138902, МПК Пневмогидравлический распылитель растворов пестицидов [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М.; заявители и патентообладатели Киреев И.М. (RU), Коваль З.М. (RU). – № 2013107260; заявл. 19.02.2013; опубл. 27.03.2014, Бюл. № 9. – 3 с.: ил. 3 ГОСТ Р53053 – 2008. Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний. [Текст]. – Введ. 2009–01–01. . –М.:ФГУП «Стандартинформ»., 2009. – 41 с.

References

1 Nikitin N. In., Spiridonov, Y. Y., Shestakov V. G. Scientific and practical aspects of technology the use of modern herbicides in crop production. M.: the RAAS. Vniif. 2010. 189 C. 2 The Patent for useful model 138902, IPC Pneumatic nebuliser solutions of pesticides [Text] / I. Kireev M., Koval Z. M.; applicants and patentees Kireev I. M. (RU), Koval Z. M. (RU). – No. 2013107260; Appl. 19.02.2013; publ. 27.03.2014, bull. No. 9. – 3 p.: ill. 3 GOST R 53053 – 2008. Machines for plant protection. Sprayers. Test methods. [Text]. – Introductio. 2009-01-01. . –Moscow:FSUE "standartenfuhrer"., 2009. – 41 S.