Медведка против культиватора: бионические технологии КФУ в области обработки почвы

Медведка против культиватора: бионические технологии КФУ в области обработки почвы
Фото: the-1.ru

Эйфелева башня по типу берцовой кости человека, охлаждение процессоров по принципу кровеносной системы, моноласта для плавания, схожая с хвостовым плавником дельфина, застежка «липучка», копирующая колючки репейника – всё это стало возможным благодаря бионике, науке о технических решениях на основе строения живых организмов. Примеры бионического подхода можно увидеть в архитектуре, медицине, дизайне, в оборонной промышленности и у роботов-манипуляторов. На кафедре механизации и технического сервиса в АПК Академии биоресурсов и природопользования Крымского федерального университета им. В.И. Вернадского по бионическому принципу создается сельскохозяйственная техника, обеспечивающая сохранение экологии, экономию энергоресурсов и улучшение качества обработки почвы.

Изначально земледельческие орудия делались крестьянскими умельцами просто по наитию. Только в начале XX века академик В.П. Горячкин впервые применил законы механики к анализу рабочих органов сельскохозяйственных машин. С середины ХХ века к механике присоединилась биология. Ученые КФУ впервые предложили и уже развивают новое направление в земледельческой механике на основе принципов и методов бионики.
Первые зубчатые почвообрабатывающие рыхлители в КФУ создали после изучения роющих конечностей медведки и жука-носорога. По прототипу лобовой поверхности донной рыбы ската-рогача разработали виброударные плоскорезы для предпосевной обработки почвы. Строение щетинок дождевого червя положено в основу создания новой гибкоударной бороны. Изобретатели не просто копируют то, что создала природа. Тщательно изучается каждый миллиметр расстановки зубцов на ноге медведки, каждый градус изгиба при проникновении дождевого червя в почву, каждое колебание тела дельфина. Затем ученые решают, что можно было бы улучшить – ускорить или усилить. Так появляется, например, борона, у которой помимо роющего эффекта есть еще и ударный.

«При СССР для промышленности сталь не жалели, закладывали большой запас прочности, техника получалась очень громоздкой и тяжелой. А в природе все устроено оптимально, и мы стараемся этому следовать. Сначала мы наблюдаем и анализируем биологические прототипы, а затем конструируем бионически подобные рабочие органы сельскохозяйственных машин. Полученные экспериментальные образцы мы испытываем в нашей лаборатории, где есть почвенный канал и измерительное оборудование», – рассказал заведующий кафедрой механизации и технического сервиса в АПК АБиП КФУ Леонид Бабицкий.
Новизна разработок по бионическому направлению защищена более чем 120 авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.
Одним из основных недостатков традиционного метода вспашки почвы является уничтожение верхнего плодородного слоя, а также переуплотнение земли после многократного прохождения многотонной сельскохозяйственной техники. Наука нашла решение в новом методе обработки почвы – чизельном (безотвальном) рыхлении, которое, кроме того, предотвращает ветровую эрозию почвы, что особенно важно в зонах рискованного земледелия, к которым относится и Крым.
Исследования научной школы на базе кафедры КФУ доказали, что конструкция почвообрабатывающих машин по бионическому подобию позволяет уменьшить развальную борозду и высоту гребней, снизить тяговое сопротивление, улучшить крошение почвы, увеличить ее воздухопроницаемость и влагонакопление за счет образования лунок на поверхности.

При обработке влажной почвы большинство сельскохозяйственной техники сталкивается с проблемой налипания земли, что значительно снижает производительность. Новые разработки ученых КФУ помогают решить эту проблему, используя принцип самоочистки дождевого червя, с особой формой щетинок и гибкостью. Одна из труднорешаемых задач при эксплуатации любой техники – частые поломки. Режущие кромки теряют остроту, металл быстро изнашивается и требует замены. У животных природа позаботилась о самостоятельном поддержании правильной формы и баланса рабочих конечностей.
«У биологического объекта (медведки, дождевого червя и др.) коэффициент адаптационной надежности = 1, у них ничего не ломается. А классическая почвообрабатывающая техника имеет небольшой ресурс активных рабочих элементов. Мы создаем более надежные и функциональные машины, адаптируем их под биологическую экосистему «почва-растение-атмосфера». Коэффициент надежности наших машин достигает 0,9, а это много по сравнению с 0,4 у традиционной техники. Для повышения долговечности машин производится прерывистая наплавка износостойкого металла на режущие поверхности, что обеспечивает эффект самозатачивания», – отметил доцент кафедры механизации и технического сервиса АБиП КФУ Иван Соболевский.
В мае 2018 года президент Российской академии наук Александр Сергееев дал положительную оценку этим разработкам. Изобретениями ученых КФУ заинтересовались и в ЮАР, Сербии, Китае, Германии, Казахстане. Изобретатели получили грант Российского фонда фундаментальных исследований на 500 тыс рублей, а также 8 млн рублей по программе развития КФУ на создание научно-исследовательской лаборатории бионической инженерии. Это позволило приобрести необходимые для продолжения исследований оборудование и приборы: термоизмерительную станцию, приборы для определения влажности и твердости почвы, передвижной агрегат технического обслуживания и ремонта ПАРМ, электронный микроскоп… В настоящее время коллектив научной школы работает над использованием новых бионических принципов воздействия на почву, а также на растения и семена. По прототипу донной рыбы – электрического ската – разрабатываются методы электромеханического, электромагнитного и ультразвукового воздействия на почву, а также на растения и семена, с целью улучшения их качества и повышения продуктивности.

Некоторые разработки ученых КФУ уже успешно применяются в сельском хозяйстве. На полях учебно-научно-технологического комплекса в 2016-2017 годах использовались культиватор-плоскорез и гибко-ударная ротационная борона. Виноградарское хозяйство в Угловом (Бахчисарайский район) использует культиватор с гибкоударной бороной для обработки междурядий виноградников. На симферопольском машиностроительном заводе внедрили технологию упрочнения лезвий почвообрабатывающих машин. При достаточном финансировании инновационную технику, разработанную в КФУ, можно запустить в серийное производство, и она постепенно заменит устаревшее «традиционное» оборудование.

Крым, Симферополь, Галина Усольцева

Ещё новости о событии:

Эйфелева башня по типу берцовой кости человека, охлаждение процессоров по принципу кровеносной системы, моноласта для плавания, схожая с хвостовым плавником дельфина, застежка «липучка»,
14:32 12.12.2018 Ua-01.Com - Симферополь
Эйфелева башня по типу берцовой кости человека, охлаждение процессоров по принципу кровеносной системы, моноласта для плавания, схожая с хвостовым плавником дельфина, застежка «липучка»,
14:23 12.12.2018 Новый Крым - Симферополь
Медведка против культиватора: бионические технологии КФУ в области обработки почвы - Первый Крымский
Эйфелева башня по типу берцовой кости человека, охлаждение процессоров по принципу кровеносной системы, моноласта для плавания, схожая с хвостовым плавником дельфина, застежка «липучка»,
13:51 12.12.2018 Первый Крымский - Симферополь
 
По теме
Источник фото: Фото редакции "Установлено, что молодой человек приобрел через сеть Интернет наркотическое средство каннабис массой порядка 100 г, которое в последующем намеревался сбыть.
Под Судаком заблудилась группа туристов - Крымское информационное агентство В службу спасения позвонили и сообщили, что в районе села Солнечная Долина (Судак) группа туристов вышла на прогулку и заблудились.
Крымское информационное агентство
В Керчи и Ленинском районе обезвредили 13 боеприпасов - Крымское информационное агентство В восточной части Крыма пиротехники Специального морского отряда Главного управления МЧС России по Республике Крым обезвредили взрывоопасные предметы времён Великой Отечественной войны.
Крымское информационное агентство
По состоянию на 18.03.2024г. новой коронавирусной инфекцией на территории Республики Крым зарегистрировано   за истекшую неделю 186 случаев, что на 60 % выше чем на предыдущей неделе.
Роспотребнадзор по Республике Крым