Медведка против культиватора: бионические технологии КФУ в области обработки почвы

Медведка против культиватора: бионические технологии КФУ в области обработки почвы
Фото: ua-01.com


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:

Медведка против культиватора: бионические технологии КФУ в области обработки почвы - Ua-01.Com
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
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
Кировский районный суд Республики Крым признал виновной местную религиозную организацию мусульманской общины и привлек её к административной ответственности за производство и распространение экстремистских материалов,
Алуштинский городской суд Республики Крым удовлетворено постановление следователя СО ОМВД России по г. Алуште о продлении срока заключения под стражей в отношении гражданина М., обвиняемого в совершении преступления,
Когда школьницы попадают в неприятности, всегда есть воп­росы к их родителям. - Крымская правда Когда школьницы попадают в неприятности, всегда есть воп­росы к их родителям.
Крымская правда
Межрегиональное управление Роспотребнадзора по Республике Крым и г.Севастополю с начала сезона активности клещей проводит мониторинг за клещевым вирусным энцефалитом и другими инфекциями, передающихся клещами.
Роспотребнадзор по Республике Крым
«От медиков Крыма – медикам фронта!» - Государственный Совет   Председатель Комитета по здравоохранению и социальной политике Анна Рубель в рамках акции «От медиков Крыма – медикам фронта!», которая проводится по инициативе Комитета при содействии Министерства здравоохранения Крыма,
Государственный Совет
Позабыт, позаброшен... - Крымская правда Позабыт, позаброшен... Фото автора. Дворец графини Ольги Паниной в Гаспре - один из самых старинных замков Крыма.
Крымская правда
Профильный Комитет обсудил состояние крымских памятников Великой Отечественной войны - Государственный Совет Комитет по культуре и вопросам охраны культурного наследия на своем заседании, которое провел его председатель Николай Волков, обсудил вопрос о состоянии памятников,
Государственный Совет