Работа на высоте в случае полевого опрыскивателя – фигура далеко не высокого пилотажа (уж простите мне тавтологию). Какие проблемы несет с собой размещение штанги выше положенного и почему полметра «под крылом» предпочтительнее метра?
С Калашниковым за плечом
От редакции
Эту подрубрику мы решили создать вместе со специалистом по опрыскивателям и электронике российского представительства компании Amazone Алексеем Калашниковым, чтобы периодически рассказывать вам о способностях современных сельхозмашин. Электроника существенно упрощает реализацию задач в полеводстве, а мы порой не знаем о ее возможностях или не умеем ими воспользоваться. Алексей обещает помочь разобраться с тем, что кажется сложным, подскажет, как облегчить выполнение рабочих процессов в поле и как сделать это с большей эффективностью. В общем, готов стать своего рода профильным ангелом-хранителем за вашим плечом.
Процесс опрыскивания всегда напоминал мне противостояние добра и зла: есть герой положительный, и есть злодей, с которым постоянно приходится бороться. Правда, в нашем деле и положительные герои нередко встают на темную сторону – вот как скорость, о которой мы говорили в предыдущий раз (НСХ 6 / 21, с. 36). Существуют «злодеи», побороть которых невозможно, и с ними приходится мириться, но есть и такие, с которыми совладать в наших силах. Интересно, что, не уделяя внимания определенным аспектам, мы сами способны сыграть в пользу темных сил. Конкретно в случае работы с полевым опрыскивателем, помимо жажды скорости, нами может овладеть и «страсть к высоте». Поверьте, видеть штангу, поднятую для внесения рабочего раствора в поле на 60 – 100 см, мне доводилось очень часто. Но почему так делают и чем плоха работа на неверной (произвольной) высоте?
Причины у каждого свои. В частности, хотя бы для того, чтобы при работе на высоких скоростях не сломать штангу, не отличающуюся стабильностью.
Впрочем, причины тут не столь важны, ведь бывает и такое, что операторы вообще не знают, на какой высоте работают, и не придают этому особого значения. А вот последствия… Неверный выбор высоты для внесения рабочего раствора означает потери. Увязанный с другими, данный фактор всецело влияет на эффективность выполняемой операции.
Зависимость высоты
Обоснование должного положения штанги базируется на геометрии и соответствующих расчетах. Форсунки, или распылители, – кому как нравится – размещены на штанге таким образом, что факелы их распыла, достигая целевой поверхности, в значительной степени пересекаются. Но в какой степени они должны пересекаться и от чего это зависит?
Одна из самых главных задач при опрыскивании – получить картину равномерного распределения препарата по площади. Причем нужно побеспокоиться о равномерности как вдоль траектории движения опрыскивателя, так и поперек. Равномерность вдоль будет зависеть от выдерживания нормы внесения на различных скоростях. Здесь за выполнение задачи отвечают насос и система регулирования потока. А вот для обеспечения равномерности поперечного распределения необходимо правильно организовать пересечение факелов распыла.
Поскольку раствор форсункой распыляется неравномерно (доказано опытами), то в отсутствие пересечений факелов распределение вдоль штанги было бы крайне далеким от требуемого: каждое из обработанных растений получало бы свою «эксклюзивную» порцию вносимого препарата, о плачевных последствиях такого внесения догадаться несложно.
Чтобы скомпенсировать этот эффект, целесообразно подобрать расстояние между форсунками и угол распыла таким образом, чтобы факелы заходили друг на друга и перекрывали обрабатываемые зоны. Да, это очень похоже на формирование равномерного поперечного распределения на центробежных машинах для внесения удобрений.
Самые популярные форсунки из используемых характеризуются углом распыла 110 – 120 градусов. Каждая из них, установленная на высоте примерно 53 см, будет обрабатывать поверхность полосой, ширина которой составит 150 см. Поскольку на большинстве опрыскивателей форсунки на штанге расставлены через 50 см, то в рассматриваемом случае будет достигаться 200 %-ное перекрытие факелов распыла от соседствующих форсунок, иногда называемое тройным наложением (рис. 1, все таблицы и изображения представлены в печатной версии журнала).
В мире, далеком от идеалов
Но сам распыл несмотря на приписываемую ему треугольную форму, таковой в реальной жизни не обладает. К тому же и размер капель раствора вдоль штанги будет разным: посередине, то есть под самой форсункой, капли, падающие на обрабатываемую поверхность, окажутся чуть меньшего размера, а по краям – чуть большего. Наложением факелов друг на друга данная проблема решается: подфорсуночный «концентрат» разбавляем каплями от краевых зон факелов распыла соседних форсунок.
Есть еще один момент, требующий принятия ко вниманию. Мы склонны исходить из того, что угол распыла, указанный производителем форсунок, всегда один и тот же. Но он существенно меняется при изменении давления. Когда машина только разгоняется с места, то на какой-то скорости нарастающее давление заставит форсунку открыться, и при этом факел распыла 110-градусной форсунки поначалу может составлять всего 80 – 90 градусов. Лишь по мере нарастания давления угол дойдет до положенных 110 градусов, а в области высоких давлений он может и превышать заявленное значение, достигая 130 – 140 градусов. Более того, у разных производителей форсунок эти показатели будут разными. Однако чем меньше угол распыла форсунки склонен к изменению с переменой давления, тем лучше она сконструирована. Сей факт в очередной раз дает понять, что выбор форсунки – дело важное, несмотря на затраты.
Ниже-выше
Давайте опустим штангу с 50 на 40 см. Картина распределения рабочего раствора по целевой поверхности изменится (рис. 2, все таблицы и изображения представлены в печатной версии журнала). Смена высоты всего на 10 см приведет к тому, что ширина распыла по нижней части со 150 сократится до 120 см, а перекрытие факелов составит 146 %. Все это приведет к возникновению существенной неравномерности вдоль штанги: разница будет достигать 30%.
Если опустить штангу еще ниже, то на высоте 35 см будет достигнуто 100 %-ное перекрытие, а примерно на 25 см – 50 %-ное.
Но и поднятие штанги до 60 см приведет к росту неравномерности. Здесь добавятся к тому же и потери от сноса и испарения. Кстати, в этом, как многие знают, и состоит объяснение, почему опасно иметь нестабильную (раскачивающуюся) штангу: возникают сразу две проблемы – неравномерность внесения вдоль штанги, а по той стороне, где высота возрастает, – дополнительные потери рабочего раствора.
Вывод, следующий из всего этого, простой: влияние высоты размещения штанги на поперечное распределение препарата куда больше, чем может показаться на первый взгляд. «Безобидные» 10 см вверх или вниз в данном случае играют значимую роль. Именно поэтому необходимо, на мой взгляд, лишить человека возможности самостоятельно устанавливать высоту и делегировать сию миссию автоматике. Система автоматического удержания штанги над обрабатываемой поверхностью – обязательное условие для современной машины, иначе придется мириться с последствиями в виде финансовых потерь.
Иная расстановка
Но как быть, если ветер требует снижения штанги до 25 – 30 см? Добиться оптимального перекрытия, тех же 200 %, при форсунках на 110 градусов в данных условиях можно, сократив расстояние между форсунками на штанге вдвое. Такую возможность предоставляет, например, система Amaselect. Можно поставить специальные выносы и в кабине выбирать, какими форсунками работать – с расстановкой через 50 или через 25 см.
При работе с форсунками с расстановкой 25 см для сохранения той же нормы внесения, что в варианте для 50-сантиметрового интервала, потребуются форсунки размером в 2 раза меньше, что нужно взять в расчет при оснащении опрыскивателя. Если вы собираетесь работать малыми нормами, то наверняка сделаете выбор в пользу форсунок очень маленького калибра. В этом случае придется еще более тщательно подходить к вопросу подготовки воды и взять под контроль подбор и своевременное обслуживание фильтров.
И еще об особенностях
Если вы используете форсунки, у которых факел расположен под углом к вертикали, наклонен вперед или назад, то за счет более длинного пути, который проделывает капля, раскрытие факела получается больше. Если, к примеру, взять форсунку с углом распыла 110 градусов и наклоном к вертикали 30 градусов, чтобы получить трехкратное перекрытие или, другими словами, перекрытие в 200 %, являющееся целевым, придется опустить штангу до 45 см. А если форсунка наклонена на 60 градусов к вертикали, то требуется еще более низкое положение штанги. Но возможно ли сие реализовать с вашей машиной? Учтите этот момент.
В настоящее время в России появились машины с системой ШИМ, где норма вылива регулируется при помощи изменения времени закрытия / открытия форсунки. Для соблюдения нормы внесения в таких системах может быть предусмотрен вариант включения соседних форсунок с временным сдвигом (когда одни форсунки включены, соседние выключены). Однако выходит, что при расстоянии между форсунками в 50 см и высотой подвеса 50 см вместо 200 % перекрытия получается всего 50 %-ное, что не соответствует поставленной задаче.
И главное
Учитывая, что форсунка – главный рабочий орган опрыскивателя, стоит не бояться инвестировать в качественный продукт и с тем – в возможности машины, которые позволят выполнять работу именно так, как нужно, а не так, как получается.
Ваш Калашников