Эврика!
научно-популярный сайт
  Главная Идеи Поиски Решения Карта сайта Контакты  
Решения
Поиск по сайту
искать:
расширенный поиск
Самая детальная информация все для кондитера на нашем сайте.

Консервы для коров

«Станция отправления» кормов — поле, место назначения — кормушки животных. На этом веками повторяющемся пути не осталось теперь ни одной не механизированной операции. Начало было положено в незапамятные времена, когда земледельцы стали пользоваться серпами — костяными, деревянными и даже глиняными. С тех пор пытливый человеческий ум неустанно искал пути совершенствования орудий для срезания растений.

Важно не только заготовить корм, но и сохранить его на зиму. Много питательных веществ, особенно белка, содержится в травах. Однако традиционная заготовка их на сено при высушивании в поле ведет к большим потерям ценных элементов. А ведь еще в XVIII веке был изобретен более эффективный способ сохранения растительных материалов — силосование.

Увы, травы относятся к трудносилосуемым растениям. Сейчас, правда, удалось разработать технологию консервирования. Питательные вещества сохраняются в новом виде корма из трав — сенаже, или, иначе говоря, сеносилосе. Для его заготовки, хранения и раздачи созданы в последние годы различные машины. А начинается заготовка сенажа с кошения.

Пословица подсказывает, что даже при пользовании немудреной косой возможны неприятности. А сколько их пришлось преодолеть, прежде чем была создана техника, вытеснившая серпы, косы и столетиями господствовавший ручной труд!

Теперь машинами косят не только траву и тонкостебельные растения, но и толстостебельные (кукурузу, подсолнечник, тростник, камыш и др.)- Но даже если говорить о заготовке только трав, то они бывают суходольные, заливные, горные или альпийские, лесные, степные, болотные, а также сеяные. А это значит, что необходимы средства механизации, приспособленные для работы и в горных условиях, и в лесу, и в заболоченной местности. Потому-то современные косилки столь многообразны: прицепные, полунавесные, полностью навешиваемые на трактор и даже плавучие (известна, например, косилка самоходная плавучая КСП-2,7, предназначенная для скашивания тростника, камыша и другой водной растительности с одновременной переработкой ее на силосную массу). Ширина прокоса за один проход колеблется от 0,5 (косилки для подстригания газонов) до 14 метров (широкозахватные агрегаты из навесных косилок для работы в степных районах с ровным рельефом).

Главное в этих машинах — режущий аппарат. Скосить растение можно лишь при достаточной скорости резания. Например, впервые появившаяся в Риме коса, которая почти повсеместно вытеснила серпы, обеспечивает скашивание травы при скорости 3— 5 метров в секунду. Интересно, что создание первых режущих аппаратов было начато с попыток механизировать привод ручных орудий (серпа и косы). Стремились придать им вращательное движение. Однако технический уровень тех времен не позволял сообщить вращающимся лезвиям необходимую скорость. Поэтому появились (начало XIX века) режущие аппараты с возвратно-поступательным движением ножа и неподвижной подпорной (противорежущей) пластиной. Введение противорежущей части позволило срезать растения при сравнительно малых скоростях до 3 метров в секунду. В современных косилках, жатках, силосоуборочных и зерноуборочных комбайнах применяются режущие аппараты подобного типа. Они долго и верно несут свою службу. Однако к ним можно предъявить довольно серьезные претензии.

Природа не терпит неповоротливости при уборке. Чтобы избежать потерь, травы и зерновые необходимо скосить в сжатый срок и с огромных площадей. Значит, надо повышать рабочую скорость перемещения машин по полю. Но это требует и увеличения скорости срезания растений. Тут-то и выявилась слабая сторона режущих аппаратов. Каждый нож (сегмент) в них движется (со скоростью не менее 2,15 метра в секунду для косилок и 1,5 метра в секунду для жатвенных машин) возвратно-поступательно (с частотой до 15 и более раз в секунду) на коротком пути (76,2 или 152,4 миллиметра). При столь быстрой смене направления движения возникают значительные силы инерции. Это ограничивает возможность увеличения скорости резания, что не позволяет заметно увеличить и скорость перемещения агрегата. Вот почему наряду с исследованиями традиционных механизмов с целью приспособления их для работы на повышенных скоростях специалисты конструируют принципиально новые режущие аппараты. Скажем, ротационные отдаленно напоминают самые первые конструкции. Ножи устанавливаются на барабане или диске и вращаются в вертикальной или горизонтальной плоскости с окружной скоростью 40—50 метров в секунду.

Конечно, не одним лишь режущим аппаратом исчерпываются проблемы, связанные с кошением. Косилки должны, например, копировать поверхность поля, чтобы тщательно выбрать травостой при неровном рельефе. Надо также обеспечить срезание стеблей на определенной высоте (при высоком срезе не добирают растительную массу в возможном количестве, при низком — повреждается иногда корневая система, что ослабляет отрастание трав и снижает их урожай в последующие годы). Важно не пропустить оптимальные сроки косьбы. Они всегда сжаты, так как растения достигают «наилучшей формы» в определенной фазе своего развития. Поэтому требуется высокая надежность машин (устранение поломок связано с потерей драгоценного времени). Тут многое зависит и от умения механизатора. Казалось бы, что может быть слабее травинки? Однако, если, после вынужденной остановки агрегата резко включить режущий аппарат, не очистив его от стеблей, может случиться разрыв металлической спинки ножа.

И вот после тщательных испытаний, когда все предвиденное учтено, а непредвиденное выявлено,/ создаются серийные машины. Легко перемещаются они по полю, и трава послушно ложится в прокосы ровными рядами. Теперь ее нужно убрать. Все машины на уборке силосуемых кормов водит человек.

Какие же это машины?

Их конструкция зависит от технологии уборки и вида убираемой культуры. Если убираются на силос толстостебельные растения (например, куку--руза), то используют силосоуборочные комбайны: стебли срезаются, направляются в измельчающий аппарат, а оттуда в движущийся рядом с комбайном тракторный прицеп или грузовой автомобиль. Как только кузов заполнится, машина отъезжает, отвозит зеленую массу к месту силосования, а под загрузку подается порожняя. Так происходит поточная уборка. Она наиболее эффективна и стала традиционной. Надо сказать, общая тенденция повышения скоростей сельскохозяйственных машин коснулась и силосоуборочных комбайнов. Например, прошел испытания комбайн «Богатырь», рабочая скорость и производительность которого примерно в 2—3 раза больше, чем у его предшественника.

Но вернемся к заготовке сенажа. Скошенная трава провяливается (подсушивается) до нужной влажности (45—55 процентов) в поле. Чтобы ускорить просушивание, целесообразно траву плющить. Для этого созданы специальные машины — плющилки. Между прочим, они могут служить иллюстрацией характерной особенности многих представителей сельскохозяйственной техники: рабочие органы машин при обращении с растениями должны обладать определенной «чуткостью». Вальцы плющилки, например, сжимают проходящий через них стебель ровно с такой силой, чтобы он слегка надтреснул, но не размялся. Стебли, получившие продольные трещины, просыхают в полтора раза быстрее. Для окончательного провяливания траву сгребают в валки граблями. Не ручными, конечно, а специальными машинами с гидравлическим управлением и сложным движением рабочих органов. Эта сложность обусловлена опять-таки задачей придать рабочим органам «чуткость»: они не должны обламывать со стебля листья и соцветия (именно в них сосредоточены наиболее ценные питательные вещества). Кстати, тут в полную меру проявляется одно из преимуществ заготовки сенажа — траву убирают такой влажности, при которой листья и соцветия еще достаточно крепко держатся на стебле и не осыпаются (при уборке сена потери за счет осыпания весьма заметны).

Из валков трава собирается подборщиком-измельчителем и подается (задувается) в измельченном виде в саморазгружающийся кузов, прицепленный сразу за подборщиком. Наполненный прицеп транспортируется к силосохранилищам, а на его место присоединяется порожний. Здесь тоже поточный метод.

Подбор валков — заключительная работа в поле. После этого приступают к приготовлению собственно сенажа.

Вспомните волнения Робинзона Крузо, которому негде было хранить спасенные им с корабля скромные припасы. Что, куда и в каком количестве заложить — вопрос не праздный. Ныне ежегодно закладывают на зиму миллионы тонн силосованных кормов. Силосохранилища... Какими же должны быть эти «амбары», чтобы корм сохранялся в первозданном виде многие месяцы?

Первое силосохранилище было построено в штате Мэриленд (США) в 1876 году. А спустя восемь лет можно было прочитать специальную литературу о силосных башнях. Сейчас в разных странах разработано множество типоразмеров силосохранилищ. Хранить корма можно не только в башнях, но и в траншеях. Однако герметические механизированные силосные башни наиболее совершенны в техническом отношении. Они пригодны для хранения любых силосуемых кормов, а для приготовления сенажа просто необходимы.

Сенаж получают в них самого высокого качества и с минимальными потерями. И башни созданы в основном именно для этого корма, их зачастую так и называют — сенажные.

Герметические башни можно уподобить гигантским консервным банкам диаметром от 6 до 9 метров и высотой примерно с восьмиэтажный дом. Каждая башня — своеобразное сооружение, механизм, в котором конструктивно объединены строительная часть и технические средства загрузки корма, его равномерного распределения, уплотнения и выгрузки.

Строят башни сборными, как правило, из металлических листов или бетонных секций (раньше у нас сооружали преимущественно кирпичные), а за рубежом — еще из пластмассы, дерева и других материалов.

Из доставленного с поля саморазгружающегося прицепа корм подается в приемную часть пневмотранспортера. Его вентилятор придает воздуху почти ураганную скорость. Воздушный поток подхватывает зеленую массу и швыряет ее по трубопроводу в башню, загружая таким образом 8—12 тонн в час сенажа и до 30 тонн в час — силоса.

Если просто задувать корм в башню, он слишком неравномерно распределяется в ней. Этим даже пытались объяснить имевшие место случаи опрокидывания (падения) башен. Потому-то на входе стали ставить распределители для равномерного рассеивания в башне поступающего в нее корма.

А как быть с уплотнением зеленой массы? Тут мнения разделились. Одни считали, что при большой высоте столба корма в башне он достаточно самоуплотняется под собственным весом (используй даровую силу тяжести — и вопрос решен). Другие упорно настаивали на уплотнении. Но как его осуществить? Для траншей этот вопрос решается просто — разъезжает трактор по силосу и утрамбовывает его. Увы, в башню на тракторе не заедешь. Вот и разрабатываются самые разнообразные технические приемы. Наиболее удачным можно считать виброуплотнение. Использование отечественных опытных виброкатков позволяло загружать в башню примерно на одну треть корма больше. И все же специалисты допускают: хорошо измельченную массу в герметических башнях можно не уплотнять, учитывая все-таки сложность применения в них уплотняющих приспособлений.

Итак, зеленый корм заложен в хранилище. Через две-три недели, в течение которых протекают процессы ферментации, он превращается в сенаж, и его можно выгружать для скармливания животным.

Обычное дело для конструктора сельскохозяйственных машин — решать множество сложных технических вопросов. Есть среди них и свои «закорюки». Вот, например, проблема создания выгрузчиков для силосохранилищ любого типа, в особенности для башен. В мире запатентовано свыше 30 нижних выгрузчиков для башен и более 50 верхних. Такое изобилие решений отражает скорее напряженность, чем удачливость поисков.

Поражает иногда длительность срока между рождением идеи и ее реализацией. Так, первый нижний выгрузчик запатентован за рубежом в 1915 году, а производство этих устройств было освоено только через 37 лет1

От первых конструкций трудно ожидать гармоничной законченности. Старые недостатки «выкорчевывают» до сих пор; во многих странах продолжаются поиски новых, более эффективных решений.

Достичь абсолютного совершенства в чем-либо трудно, если вообще возможно. Естественно, есть недостатки и у верхнего и у нижнего способов выгрузки. Но каждому из них присущи и весьма существенные положительные стороны, благодаря чему один способ навряд ли исключает другой. Иное дело — надежность конструкций. В Англии, например, в свое время фермеры отказались от башен только из-за выгрузчика невысокого качества, а с появлением его более надежной модели снова возвратились к ним. Это еще раз подтверждает, что на судьбу башенных силосохранилищ прежде всего влияет решение «гвоздевого» вопроса — выгрузки корма.

Принцип работы самих выгрузчиков довольно прост. Рабочие органы — как правило, шнековые — верхних выгрузчиков сгребают круг за кругом слой корма определенной толщины. Он подается шнеками к центру башни, подхватывается лопастями вентилятора и по воздуховоду забрасывается в сбросную шахту, в которой падает вниз, на транспортер. Нижний выгружающий орган — обычно в виде цепи с резцами — также совершает круговые движения. Корм выбирается и направляется к центру дна башни. Здесь он падает на транспортер и выдается наружу (есть конструкции башен с воронкообразным «полом», в которых подаваемый к центру корм сразу выпадает наружу через центральный люк в дне). И если верхний выгрузчик «идет на корм», опускаясь вслед за поверхностью зеленой массы по мере ее выгрузки, то на нижний корм оседает сам.

Ясно, из единственной башни не прокормить всех животных на ферме. Да и производительность одного выгрузчика может оказаться недостаточной. Поэтому известен зарубежный опыт блокировки нескольких башен, что дало возможность эффективно использовать их на крупных фермах с поголовьем до двух тысяч коров.

После выгрузки остается немногое: корм транспортерами или системой «транспортер — шнек» подается животным. Основная цель достигнута. Но конечная ли?

Многие вопросы земледельческой механики, и уже решенные и те, что еще предстоит решать, уникальны. Обилие и разнообразие задач порождает здесь то, что неживая природа — техника имеет объектом своего воздействия живую материю — растения и организм животного. Эта отличительная особенность Делает земледельческую механику не похожей ни на какую другую. На службу этой механике поставлены основные достижения как техники, так и биологии, а успехи самой этой механики вносят весомый вклад в общее развитие науки.

Даже в том узком вопросе, который затронут в этой статье, фронт наступления широк. В мировой практике уже имеются фермы с программным управлением — выгрузка корма из башен и его раздача производятся автоматически, без участия человека. Отечественные исследования оптимальных параметров рабочих органов выгрузчиков ведутся с применением математических методов планирования экспериментов и электронно-вычислительных машин для обработки опытных данных. Используется также арсенал других современных средств разработки, исследования, испытания и производства машин.

И что важно — необходимость обеспечивать продуктами питания растущее народонаселение оставляет будущее за теми машинами и технологиями, которые дадут возможность получить наибольшую выгоду с единицы земельных угодий. В этом отношении, например, заготовка сенажа позволяет не только свести к минимуму потери как при уборке их в поле, так и при хранении, но и организовать все работы на основе экономичных поточных методов.

СССР, 1974 г.

Реклама:
 
 
© 1975 ЦК ВЛКСМ Изд. «Молодая гвардия»
© 2009 «Эврика!»