Що нового на ринку обприскувачів (нотатки для роздумів українським сільгоспвиробникам)

Істотним рушієм прогресу сільськогосподарської техніки за значної хімізації сільського господарства поряд із підвищенням продуктивності стала вимога забезпечення екологічної безпеки. Це стає зрозумілим, якщо проаналізувати сучасні технології вирощування основних сільськогосподарських культур, наприклад, зернових, де для забезпечення пристойного врожаю (50 ц/га) потрібно провести щонайменше п’ять обприскувань гербіцидами та засобами хімічного захисту рослин на загальну суму щонайменше $ 75/га. З іншого боку, внесення таких значних кількостей екологічно агресивних хімікатів не тільки морально, а й фізично застарілою технікою беззаперечно призведе до екологічних катастроф.

Природно, що насамперед це стосується обприскувачів. Це давно зрозуміли в країнах Європейського союзу, де вимоги до обприскувачів регламентують близько 30 загальних та 10 спеціальних Європейських норм (EN) і міжнародних стандартів (ISO), які вимагають не тільки високої якості та технологічності від виробника, а й відповідної їх експлуатації у господарстві. Якщо говорити конкретно, то в Європі введено обов’язкову перевірку якості роботи й технічного стану обприскувачів подібно техогляду транспортних засобів в Україні.
Високий технічний рівень обприскувачів було продемонстровано на найбільшій в Європі виставці сільськогосподарської техніки Agritechnika’2001 у Ганновері, де близько 20 фірм представляли великий спектр машин для захисту рослин та комплектуючих, серед яких найвідомішими є HARDI (Данія), Techoma (Франція), RAU (Німеччина), Amazonen-Werke (Німеччина), Schmotzer (Німеччина) тощо.
Їх можна класифікувати, насамперед, за типом агрегатування на навісні, причіпні та самохідні. У таблиці 1 наведено головні конструктивні характеристики обприскувачів основних типорозмірів, що пропонуються на ринку Європи. Назви фірм тут виконують суто символічну роль, тому що основні виробники пропонують практично весь спектр обприскувачів, типорозміри яких здебільшого збігаються.
Із наведених даних можна зробити висновок про тенденції у розвитку обприскувачів — це збільшення місткості бака для робочої рідини до 1200—1500 л у навісних обприскувачів і до 5000 (Albatros RTS) — 7000 л (серія 200 Dammann).
Це висуває додаткові вимоги до ходових систем, які підресорюються, обладнуються пневмо-гальмами, системами регулювання та вирівнювання тиску в шинах, інколи (серія2000 Dammann) застосовуються тандемічні ходові системи. Усе це дає можливість таким ходовим системам гарантувати безпеку руху за швидкості 40—50 км/год. Простежується загальна тенденція до застосування бака ускладненої конфігурації, заокруглення його кутів, дообладнання його великооб’ємним (до 500 л) баком для чистої води, розміщеним всередині основного бака, та різного роду розпилювачами, розміщеними також усередині основного бака, що дає можливість проводити промивання бака безпосередньо на полі.
Отже, за таких об’ємів бака та швидкісних ходових систем практично відпадає потреба додаткових місткостей для підвезення води до поля та змішування гербіцидів. Нагадаємо, що обладнання для заливання хімічних засобів та їх гідравлічного змішування давно стало стандартною комплектацією всіх обприскувачів.
Ще однією тенденцією є збільшення ширини захвата штанги польових обприскувачів до 36—42 м. За цим стоїть розробка систем багатоступінчастого механічного та гідравлічного гасіння коливань гідравлічних систем, що дають змогу з кабіни регулювати нахил штанги та систем автоматичного копіювання нахилу поля.
Слід відзначити бурхливий розвиток автоматичних систем регулювання всіх без винятку сільськогосподарських машин (навіть плугів), особливо обприскувачів. На особливу увагу заслуговує система підтримання постійної норми виливу залежно від швидкості руху, яка містить датчики, що вимірюють норму виливу та швидкість руху агрегату, процесор, що взаємоузгоджує виміряні величини та виконавчий механізм (кран із змінним отвором). Для українських господарств така система, можливо, відома , позаяк була встановлена на обприскувачах S-200 (BBG), що постачалися в Україну в рамках проекту Інтерцукор. Новим елементом у цьому плані, якого було пошановано на виставці Agritechnika’2001 Золотою медаллю, є мультифункціональна система включення форсунок для систем точного землеробства (Dammann, Lechler), яка для забезпечення змінної норми внесення із збереженням стабільної якості розпилу містить комбінацію з чотирьох форсунок, розміщених групами на штанзі. Кожна з форсунок орієнтована на певну норму виливу.
Поряд з цим йде дальше удосконалення інших систем обприскувача. Наприклад, фірма Amazonen-Werke застосувала на своїх обприскувачах нову т. зв. систему DUS, яка забезпечує тиск (близько 0,8 атм) чергового режиму в штангах за вимкнутих форсунок. Так забезпечується постійне перемішування робочої рідини та усунення інерційності спрацювання системи завдяки миттєвому потраплянню робочої рідини до форсунок зі створенням робочого тиску (4—20 атм).Слід відзначити застосоване на одиничних екземплярах обприскувачів, що були представлені на виставці Agritechnika’2001, нове рішення змішування хімікатів із водою. При цьому хімікати та вода перебувають в окремих місткостях і змішуються безпосередньо на форсунці перед обприскуванням. Це справді революційне технічне рішення, яке розв’язує багато питань і відкриває нові можливості в створенні екологічно безпечніших обприскувачів.
Упродовж останніх трьох десятиріч на ринках Західної Європи для підприємств типу МТС пропонують самохідні обприскувачі, в яких інтегровано всі передові досягнення в галузі розвитку техніки: сучасний дизайн, ходові системи з приводом усіх осей і навіть окремих коліс (Тechoma), системи вирівнювання тиску в колесах, автоматичні системи контролю та регулювання.
Новим у розвитку самохідних обприскувачів є модульно-блочний принцип їх побудови. На виставці Agritechnika’2001 відразу три фірми Dammann, RAU та Schmotzer — пропонували практично ідентичні конструкції, що монтуються на шасі Xilon: обприскувачі модульно-блочної конструкції з двома місткостями, розміщеними спереду у вигляді капота трактора класичної схеми та позаду загальною місткістю 4000 л (2000+2000). Подібні системи розробляє John Deere для свого шасі Xerion. Задня місткість може монтуватись і на тракторах типу Trac (наш Т-150К). Компонування таких високопотужних мобільних агрегатів блочно-модульної конструкції дає змогу ефективніше використовувати енергозасоби та створити рівноцінну заміну вузькоспеціалізованим самохідним машинам, у тому числі й самохідним обприскувачам.
Можна ще далі аналізувати сучасні тенденції розвитку компонувальних схем і засобів автоматизації. Проте, на наш погляд, нині основну увагу як виробників, так і користувачів техніки, слід загострити на елементній базі обприскувачів, а саме: міцних і стійких проти корозій пластикових баках, форсунках, вузько спеціалізованих до умов застосування, надійних (гарантія до двох років) поршнево-мембранних насосах високої продуктивності, багатоступінчастих системах фільтрів, (у деяких передбачено самоочищення), надійних системах трубопроводів.Зупинимося грунтовніше на деяких елементах. Штангові обприскувачі мають високий кліренс, що забезпечується відповідним розміром коліс. Бак виконується із стійкого проти корозії та механічних пошкоджень матеріалу. Зазвичай це місткість складної конфігурації, чим досягається компактність машин. Місткість бака коливається від кількох до 5000 літрів.
Основними вимогами до баків із робочим розчином (р.р.) є такі: повне зливання р.р. (досягається нахилом днища та заглибленням на місці зливного крана); якісне перемішування р.р. (досягається формою бака та застосуванням високоефективних мішалок різних типів — гідравлічних, механічних тощо); контроль рівня рідини (досягається показниками наочної і точної інформації); обмеження розгойдування р.р. під час руху (досягається формою бака та наявністю в ньому перегородок і демпферів); статична і динамічна стійкість (досягається низьким розміщенням центра ваги та формою бака); надійність, ремонтопридатність, дизайн, ергономічність.
В обприскувачах бак забезпечує стабільність і рівномірність динамічних навантажень на ходову систему, підтримання однорідності та якості перемішування робочої рідини, швидке випорожнення навіть із нахилом 15° (наприклад, Hardi 463).
Найбільшого поширення набули насоси мембранно-поршневого типу. Кількість поршнів у насосі може коливатись: один, три, чотири, шість. Крім того, технічне виконання насоса може бути багатоступеневим.
Насоси мають продуктивність 100—500 л/хв, дають змогу створювати робочий тиск у межах 0—20 атм. Їх виконують із некородуючих матеріалів, що робить їх довговічними.
Основними вимогами до насосів є такі: достатня продуктивність для забезпечення основних функцій та використання додаткових елементів — гідромішалок, миючих вузлів, системи відсмоктування та інших; здатність забезпечувати потрібні тиск і вакуум; корозійна стійкість, герметичність; невеликі габарити; зручність монтажу та агрегатування; надійність, ремонтопридатність, дизайн, ергономічність. Штанга — один із відповідальніших вузлів обприскувача, що утримує елементи подачі та внесення робочої рідини. Розміри штанги в розкладеному стані визначають робочу ширину захвата обприскувача і можуть коливатись від 12 до 46 м. Основною вимогою до штанги є потреба у копіюванні рельєфу, для чого використовують різноманітні механізми стабілізації та можливого корегування трактористом її положення. За конструкцією штанги виконані у вигляді ферми з профілю різного перерізу (наприклад, труби). Важливою вимогою до штанги є здатність переведення її з транспортного положення в робоче і навпаки.
Основними вимогами до штанг є: невеликі транспортні габарити; горизонтальна і вертикальна стабільність; копіювання рельєфу, зміна кута нахилу кожної секції; незалежне подавання робочого розчину на кожну секцію; здатність регулювання нахилу розпилювачів до горизонту. Для порівняння слід зазначити, що в Україні розроблено модель обприскувача ОСШ-2500 (виробник ВАТ “Завод Фрегат”), положення штанги якого відносно оброблюваної поверхні, окрім автоматичної установки, за допомогою важільної системи може з кабіни трактора додатково корегуватися на невеликий кут за допомогою спеціального пристрою (електромеханічного толорету). Є модель (Hardi 463), коли права і ліва частини штанги можуть незалежно підніматися (за командою з кабіни трактора) на кут до 18°.
Форсунки є дуже відповідальним елементом обприскувача. Фірми Nozal, Hardi, Agrotop, Teejet пропонують великий їх спектр, який різниться за матеріалом (метал, пластик, кераміка), робочим тиском (1—20 атм), якістю розпилення, кутом обприскування (40—95°), формою струменя (смуга, повний конус, порожнистий конус тощо).
Наведемо короткі характеристики деяких форсунок. Форсунки різновиду DG Teejet E-TYP є ідеальними для стрічкового обприскування в рядах і міжряддях, забезпечують кут розпилення 95°, утворюють великі краплі, стійкі до знесення вітром, працюють за робочого тиску 1,5—3 атм (бар).
Форсунки різновиду Teejet E-TYP є ідеальними для обробки в рядках і міжряддях, забезпечують рівномірне покриття рослин завдяки дрібнодисперсному розпилюванню, працюють за тиску 1,5—3 атм.
Форсунки типу Twinjet утворюють подвійну смугу розпилу робочої рідини, вони є ідеальними для смугової обробки рядків і міжрядь, утворюють дрібні краплі для якісного покриття оброблюваної поверхні та проникають у рослинні рештки. Забезпечують кут обробки 40° або 80°, розраховані на робочий тиск 2—4 атм.
Різновид форсунки Conejet є ідеальним для смужкового внесення гербіцидів та інсектицидів при їх зблокуванні в трійну секцію, забезпечують дрібне розпилювання, працюють за робочого тиску 3—4 атм.
Різновид форсунок TG Full Cone забезпечує утворення великих крапель, із факелом розпилу в формі порожнистого конуса, є ефективним для використання регуляторів росту, вони типово використовуються зблокованими в секцію з трьох одиниць, працюють за робочого тиску 3—5,5 атм.
Форсунки Dise-Core можуть утворювати розпилювану поверхню в формі повного або порожнистого конуса, дуже стійкі до використання абразивних матеріалів, утворюють дрібні краплини, розраховані на тиск 3—20 атм.
Teejet UB — форсунки утворюють ексцентричну поверхню розпилу, забезпечують кут розпилу 85°, працюють за тиску 1,5—4 атм, є ідеальними для смугового обприскування, використовуються як торцеві форсунки.
Різновид форсунок AI Teejet дає змогу одержувати краплини, насичені повітрям (бульбашки); основним моментом використання цієї форсунки є винесення великих бульбашок на оброблювану поверхню, розрив їх після контакту на дрібні краплини, чим досягається якісніша обробка поверхні; рекомендована віддаль між форсунками — 50 см, забезпечується якісна робота за тиску 3—8 атм.
Форсунки Turbo Floodjet забезпечують мінімальне забивання, високу якість, розраховані на тиск 1—6 атм.
Форсунки Quick Teejet використовують для розбризкування добрив, розраховані на робочий тиск 1—3 атм.
Кожен різновид означених форсунок має свою номенклатуру, наприклад, різновид Teejet E-TYP має 8 підтипів, які різняться матеріалом виготовлення: нержавіюча сталь, легована нержавіюча сталь, латунь.
Форсунки можуть виконуватися одинарними у вигляді обертових головок чи замість форсунок можуть монтуватися добривні трубки.
Обертові головки вже стали стандартним обладнанням, що дає можливість легко і швидко змінювати норму впливу.
Останнім часом багатодіапазонні форсунки дедалі більше замінюються на інжекторні, в яких розчин впорскується і дробиться через бічний отвір потоком повітря, що засмоктується. Щодо переваг у біологічній ефективності таких розпилювачів порівняно з іншими, то їх виявлено не було, але зменшення непродуктивного впливу хімічних розчинів може сягати 75%.
Трубопроводи обприскувачів та інші елементи комунікацій обприскувача є, незважаючи на простоту їх конструкції, дуже важливими з точки зору забезпечення подання чистої технологічної рідини до форсунок, розпилювачів та інших робочих органів. Основними вимогами до них є корозійна стійкість, міцність при забезпеченні тиску в системі, технологічність монтажу (швидке та зручне поєднання форсунок, надійне стикування між собою окремих секцій тощо). Провідні фірми-виробники обприскувачів та їх елементів використовують для виготовлення нержавіючі сталі, полімерні матеріали.
Сучасний обприскувач виробництва провідних фірм, який застосовують як стандартне обладнання, забезпечується спрей-контролером, який може визначати швидкість руху обприскувача і залежно від цього тиск у системі, норми виливання, оброблену площу, залишок рідини в баку, робочу ширину тощо.
Важливу роль мають клапани управління, запірна апаратура та інші елементи обприскувача, виконані з нейлону, тефлону, поліпропілену та інших стійких матеріалів.
Принципово новим напрямом обприскування є впровадження систем із примусовим осадженням краплин. Так, система Twin Force, яку фірма Hardi запровадила серед перших, передбачає нагнітання повітрям крапель робочої рідини в середовище рослин. Через велику кінетичну енергію крапель вони, незалежно від швидкості вітру, дуже добре покривають листочки з обох боків. У цьому обприскувачі два вентилятори діаметром по 630 мм створюють струмінь повітря із швидкістю 35 м/с і витратою 2000 м3/год/м. Унікальна можливість управління струменем повітря (відхиленням його разом із розпилювачами на 40° уперед і 30° назад).
Перевагами обприскування з примусовим осаджуванням крапель порівняно із звичайним гідравлічним розпилом, є: зниження витрат хімікатів; зменшення витрат води; збільшення продуктивності (середня швидкість розпилювача може бути збільшена до 50%); збільшення кількості днів для обробки рослин; обприскування в оптимальний час; зростання економічної ефективності; можливість нанесення робочої рідини на нижню поверхню листя.
Останнім часом дедалі більше застосовують форсунки (Airtec, Airjet), що забезпечують краплинно-бульбашкову консистенцію струменя робочої рідини.
На відміну від інжекторних форсунок, тут повітря і рідина — під тиском, що сприяє мінімізації витрат робочої рідини.
Основним моментом цієї ідеї є винесення великих бульбашок робочої рідини на оброблювану поверхню, розрив їх після контакту на дрібні краплі, чим досягається якісніша обробка поверхні. Перевагами цього методу є більш стійке проти знесення внесення робочої рідини, більш однорідне і стійке розпилювання, зменшена до 50% і ефективна норма внесення препарату, можливість обробки нижніх листків і зворотного їх боку, що неможливо при застосуванні традиційних систем обприскування.
Розпилення цими форсунками, за даними зарубіжних досліджень, утроє-вдесятеро краще розпилення традиційними форсуноками. Система (тобто поєднання форсунки з пневматикою) забезпечує контроль тиску рідини та повітря, до того ж підтримується постійна якість розпилення незалежно від швидкості подання рідини, що неприйнятно для традиційних пристроїв. Норма розпилення таких систем, порівняно з іншими, зменшена до 70 л/га (проти 200 л/га). Така система дає змогу оператору “змінити форсунки” натисканням кнопки на панелі управління, комбінуючи тиск повітря та рідини для досягнення жаданої якості розпилу.
Як видно з проведеного аналізу, за кордоном створено високоякісну елементну базу. Звісно, налагодити її виробництво в Україні у стислий термін неможливо, а може, й не потрібно. На наш погляд, нині пріоритетною є схема комплектації польових обприскувачів, якою скористалися наше провідне підприємство в галузі виробництва обприскувачів різних типів “Львівсільмаш” і “Львівагромашпроект”. Тут освоєно власне виробництво поліетиленових баків і на цій базі — моделі ОП-200-2-16/17 та ОПШ-2000, які комплектуються мембранно-поршневими насосами італійської фірми “Komet”, пультом управління, системою комунікацій, відсічними пристроями, полімерними кранами, фільтрами, розпилювачами американської фірми “Spraying System”. За такої комплектації обприскувача можна розраховувати на якісну та, головне, надійну роботу.
Проте, щоб забезпечити надалі конкурентоспроможність цієї продукції (бодай на внутрішньому ринку), потрібно постійне вдосконалення польових обприскувачів, яке, враховуючи проведений аналіз основних тенденцій розвитку елементної бази польових обприскувачів, має концентруватися на таких напрямах:
v Перехід до малооб’ємного та ультраоб’ємного обприскування малими дозами внесення робочої рідини з використанням інжекторних і гідропневматичних форсунок.
v Використання бортових комп’ютерів з автоматичним регулюванням витрати робочої рідини та обліком основних параметрів роботи обприскувача (швидкості, площі, норми внесення) та можливістю корегування нахилу штанги.
v Впровадження вдосконалених вузлів і систем внесення препаратів (пристроїв примусового осаджування у гідропневматичних форсунках), які гарантують суцільну обробку рослин (зверху та знизу листків), що забезпечить можливість роботи незалежно від вітру.
v Впровадження на вітчизняних обприскувачах обладнання для стикування із системами точного землеробства.

С. Коваль,
канд. техн. наук, заст. директора,
Л. Шустік,
канд. техн. наук,
зав.відділенням “Рослинництво”,
Ю. Погорілий,
ст. наук. співробітник,
Т. Цема,
ст. наук. співробітник, УкрЦВТ