RU2754999C1

RU2754999C1 - Bridge automated complex of precision agriculture

Info

Publication number: RU2754999C1
Application number: RU2020132946A
Authority: RU
Inventors: Николай Ильич Чернышев; Олег Евгеньевич Сысоев; Михаил Сергеевич Есипов
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2021-09-08

Abstract

FIELD: agriculture.SUBSTANCE: invention relates to the field of agricultural production. The precision robotic site specific farming bridge complex includes three blocks: the first is a polygon in the form of a crop rotation area with a field of perennial grasses and a track for moving the complex, the second block is represented by a self-moving platform with a moving system and power equipment, and the third block is in the form of an automated technological module that performs specified operations. The ruts are made in the form of crops of perennial grasses that form tear-resistant turf with a high load-bearing capacity. Step-by-step movement is carried out along the ruts with the help of retractable rails-movers of the bridge platform, on which working bodies are mounted, made with the possibility of performing technological operations in two directions and providing checkrow placement of crops in a robotic mode according to a computer program.EFFECT: provided are increased cross-country ability due to the rigidity of the support, possibility of normalized provision of plant life support elements, reduced negative effects of mechanisms used in agriculture on soil fertility, as well as increased labor productivity.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области прецизионного земледелия назначением которого является выполнение комплекса технологических операций, специализированного по возделыванию пропашных культур (картофель, овощи и др.) квадратно-гнездовым способом в автоматизированном режиме с учетом почвенных разностей в пределах малых площадей и требованиий отдельно взятых растений за счет мостового принципа устройства земледельческого комплекса, обеспечивающего значительное снижение непроизводительных энергозатрат (на перемещение агрегата), высокой экологичности использования почв как биологической среды для жизнедеятельности почвенных биоорганизмов, участвующих в формировании плодородия почв, роста и развития корневых систем растений, формирования устойчивой, качественной и высокой урожайности возделываемых культур.The invention relates to the field of precision farming, the purpose of which is to perform a complex of technological operations specialized in the cultivation of row crops (potatoes, vegetables, etc.) by the square-nest method in an automated mode, taking into account soil differences within small areas and the requirements of individual plants due to the bridge the principle of the design of the agricultural complex, which provides a significant reduction in unproductive energy consumption (for moving the unit), high environmental friendliness of the use of soils as a biological environment for the life of soil bioorganisms involved in the formation of soil fertility, growth and development of plant root systems, the formation of stable, high-quality and high yields of cultivated crops ...

Аналоги мостового автоматизированного комплекса прецизионного земледелия это ряд мостовых биотехнологических систем прецизионного земледелия, энергетических машин и технологических усовершенствований, целью которых является решение проблем автоматизации земледелия, повышения проходимости, снижения разрушительного воздействия движителей машин и механизмов на почву. В целом решение этих и других проблем совершенствования механизации современного земледелия просматривается в трех направлениях: первое - за счет создания постоянной колеи и увеличения ширины тракторов и агрегатов, второе - это снижение уплотнения почвы и повышении проходимости путем увеличения опорной площади движителей и третье, наиболее радикальное решение, это различного рода мостовые системы.Analogs of the bridge automated complex of precision farming are a number of bridge biotechnological systems for precision farming, power machines and technological improvements, the purpose of which is to solve the problems of automation of agriculture, increase cross-country ability, and reduce the destructive effect of propellers of machines and mechanisms on the soil. In general, the solution to these and other problems of improving the mechanization of modern agriculture can be seen in three directions: first, by creating a constant track and increasing the width of tractors and aggregates, the second is to reduce soil compaction and increase cross-country ability by increasing the support area of the propellers, and the third, the most radical solution , these are various kinds of bridge systems.

Широкозахватные машины в виде трактора с межколесными осями длиной 5,8 метров предлагаются израильскими специалистами (1), существенными недостатками этих машин являются широкие разворотные полосы, недостаточная проходимость, сложность выполнения точности технологических параметров. Постоянная колея - труднореализуемая проблема по причине широкого конструктивного набора различных по мощности и предназначению машин, применяемых в земледелии (трактора типа МТЗ, К-700, Д-74 и др.) имеющих различные межколесные (гесеничные) расстояния. Наиболее радикально проблема прецизионного земледелия и снижения уплотнения почвы решается мостовыми устройствами. Это мостовые комплексы в основе перемещения которых лежит железнодорожное полотно (2) и некоторые другие решения в виде мостовых систем на тросовых подвесках (3), воздушных, типа дирижаблей, и другие агрегаты (4, 5, 6).Large-scale machines in the form of a tractor with an interwheel axle of 5.8 meters long are offered by Israeli specialists (1), the significant disadvantages of these machines are wide headlands, insufficient maneuverability, and the difficulty of fulfilling the accuracy of technological parameters. A constant track is a difficult problem to implement due to a wide design set of machines, different in power and purpose, used in agriculture (tractors such as MTZ, K-700, D-74, etc.) with different interwheel (track) distances. The most radical problem of precision farming and reduction of soil compaction is solved by bridge devices. These are bridge complexes, the movement of which is based on a railway bed (2) and some other solutions in the form of bridge systems on cable suspensions (3), air, such as airships, and other units (4, 5, 6).

В большей степени близкими к заявленному изобретению по эффективности решения в области экологичности, техническому устройству, качеству выполнения требований технологий, решению условий автоматизации и цифровизации агротехнологических процессов относятся следующие агротехнические комплексы: автоматизированный мостовой комплекс АМАК, автоматизированная агротехническая самодвижущаяся платформа ААСП (7) и мостовой робото-комплекс точного земледелия МРКТЗ (8). Основой последних двух комплексов является платформа, на которой смонтированы автоматизированные технологические модули, энергетические и обеспечивающие агрегаты. Перемещение платформы осуществляется за счет пошагового выдвижения рельс-движителей, по которым в свою очередь перемещается платформа, выполняя технологические операции.To a greater extent, the following agrotechnical complexes are related to the claimed invention in terms of the efficiency of solutions in the field of environmental friendliness, technical arrangement, quality of meeting technology requirements, solution of the conditions for automation and digitalization of agro-technological processes: automated bridge complex AMAK, automated agrotechnical self-propelled platform AASP (7) and bridge robot -precision farming complex MRKTZ (8). The basis of the last two complexes is a platform on which automated technological modules, power and supply units are mounted. Moving the platform is carried out due to the step-by-step extension of the propulsion rails, along which, in turn, the platform moves, performing technological operations.

Комплекс АМАК представлен в виде земледельческого завода, перемещающегося по железнодорожным путям. В комплексе ААСП для устойчивости передвижения платформы по полю используются специально оборудованные опорные точки в виде бетонных блоков, размещенных на гравийно-галичных подушках, по которым пошагово перемещаются блок-рельсы. В третьем варианте при некоторых изменениях в опорных устройствах платформы принципиально иной принцип обустройства полигона. Практически этот вариант мостовой агротехники предназначен для работ на мелиоративных земледельческих участках, оборудованных галично-гравийными дренажом, которые в данном случае выполняют функцию постоянной жестко-фиксированной колеи, обеспечивая устойчивую работу мостового комплекса.The AMAK complex is presented in the form of an agricultural plant moving along the railway tracks. In the AASP complex, for the stability of the platform movement across the field, specially equipped support points are used in the form of concrete blocks placed on gravel-pebble cushions, along which block rails move step by step. In the third version, with some changes in the platform support devices, a fundamentally different principle of arranging the landfill. In practice, this version of bridge agricultural technology is intended for work on reclamation agricultural areas equipped with pebble and gravel drainage, which in this case perform the function of a permanent rigidly fixed track, ensuring the stable operation of the bridge complex.

К основным признакам аналогов мостовых систем мостовых самодвижущихся платформ ААСП и МРКТЗ являются особенности оборудования полигона (обрабатываемых земельных участков) в первом случае путем устройства постоянной колеи площадками с бетонными блоками, расположенными через 10 м на гравийно-галичных подушках и другой вариант мостовой системы предназначен для работы на мелиоративных массивах, где гравийно-галичные дрены одновременно с функциями регулирования водного режима выполняют роль постоянной колеи, обеспечивающей устойчивое жесткофиксированное перемещение мостовой системы. В обоих системах агротехнические операции выполняются технологическими модулями путем поперечного (по отношению к обрабатываемого участка - клетки поля) передвижения, в целях экономии средств и материалов на обустройство постоянные колеи на них располагаются на значительном удалении через 30 м. Принцип перемещения этих мостовых систем заключается в пошаговом выдвижении и укладке на жестко оборудованные колеи рельс-балок, по которым двигается платформа. Аналоги - мостовые системы за счет жесткости конструкций и колеи обеспечивают возможность для внедрения робото-техники, прецизионного земледелия и связанных с этим возможностей компьютеризации производства, обеспечивающее высокую производительность труда, экономичность, экологичность и привлекательность земледелия.The main features of the analogs of bridge systems of self-propelled bridge platforms AASP and MRKTZ are the features of the landfill equipment (cultivated land plots) in the first case by arranging a constant track with platforms with concrete blocks located 10 m apart on gravel-pebble cushions and another version of the bridge system is designed for operation on reclamation areas, where gravel-pebble drains, simultaneously with the functions of regulating the water regime, play the role of a constant track, providing a stable rigidly fixed movement of the bridge system. In both systems, agrotechnical operations are performed by technological modules by transverse (in relation to the cultivated area - field cages) movement, in order to save money and materials for the arrangement, permanent tracks on them are located at a considerable distance after 30 m. The principle of moving these bridge systems is step-by-step extension and laying on rigidly equipped tracks of rail-beams along which the platform moves. Analogs - bridge systems, due to the rigidity of structures and tracks, provide an opportunity for the introduction of robotic technology, precision farming and related capabilities of computerization of production, ensuring high labor productivity, efficiency, environmental friendliness and attractiveness of agriculture.

Недостатки комплексов АМАК, в основе которого положена металлоемкая и дорогостоящая система перемещения в виде железнодорожной колеи, а так же комплекса ААСП требующего относительно материалоемкого оборудования полигона в виде бетонных блоков и комплекса МРКТЗ ограниченного использования в виде полей капитально мелиорированных гравийно-дренажными системами и будут решены в предлагаемом варианте унифицированного мостового земледельческого автоматизированного комплекса МАКПЗ.The disadvantages of AMAK complexes, which are based on a metal-intensive and expensive movement system in the form of a railway track, as well as an AASP complex requiring relatively material-intensive equipment, a landfill in the form of concrete blocks and an MRKTZ complex of limited use in the form of fields capitally reclaimed by gravel-drainage systems and will be solved in the proposed version of the unified agricultural automated bridge complex MAKPZ.

Задачей предлагаемого изобретения является реализация возделывания пропашных сельскохозяйственных культур по квадратно-гнездовой технологии в автоматизированном режиме согласно заданной цифровой (компьютерной) программы на высоком экологическом уровне.The objective of the present invention is to implement the cultivation of row crops using square-nest technology in an automated mode according to a given digital (computer) program at a high environmental level.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность внедрения компьютеризации технологических процессов, повышение проходимости за счет жесткости опоры, возможность нормированного обеспечения элементами жизнеобеспечения растений с учетом пестроты уровня агрохимической характеристики на малых площадях и отдельных растений, исключение перенасыщения химическими средствами, используемыми в растенееводстве, снижение негативных воздействий используемых в земледелии механизмов на почвенное плодородие (уплотнение почвы, разрушение структуры, ухудшение водного и пищевого режимов почвы и др.), сохранение и повышение плодородия почв устойчиво высокой урожайности и высокого качества сельскохозяйственной продукции, повышение производительности труда, снижение энергозатрат и повышение привлекательности земледельческого труда.The technical result of the claimed invention is the possibility of introducing computerization of technological processes, increasing the permeability due to the rigidity of the support, the possibility of normalized provision of life support elements for plants, taking into account the variegated level of agrochemical characteristics in small areas and individual plants, eliminating oversaturation with chemical agents used in plant growing, reducing the negative impacts of those used in agriculture, mechanisms for soil fertility (soil compaction, destruction of the structure, deterioration of the water and nutritional regimes of the soil, etc.), the preservation and increase of soil fertility with a consistently high yield and high quality of agricultural products, an increase in labor productivity, a decrease in energy consumption and an increase in the attractiveness of agricultural labor.

Выполнение намеченных задач комплексом МАКПЗ предполагается за счет ряда новаций и технических решений по совершенствованию конструкций аналогичных мостовых комплексов (АМАК, ААСП, МРКТЗ), принципа их работы, принципиально новом решении устройства постоянной колеи в виде дернины многолетних трав, отличающихся устойчивостью на разрыв и высокой несущей способностью, по которым перемещается мостовой комплекс.The implementation of the planned tasks by the MAKPZ complex is assumed due to a number of innovations and technical solutions to improve the structures of similar bridge complexes (AMAK, AASP, MRKTZ), the principle of their operation, a fundamentally new solution to the device of a constant track in the form of sod of perennial grasses, characterized by tear resistance and high load-bearing the ability along which the bridge complex moves.

Оригинальность конструктивных решений заключается в пошаговом перемещении комплекса за счет периодически выдвигающихся опорных систем в виде рельс-движителей, по которым перемещается мостовая платформа, выполняя заданные операции в двух направлениях. По ходу движения платформы рабочими органами проводится обработка почвы (вспашка, нарезка гряд), уборка высокостебельных культур (подсолнечник, кукуруза и др.), после выхода на конец рельс-движителей и остановки платформы технологический модуль, продвигаясь поперек делянки по боковым балкам платформы, выполняет посев (посадку) семян (рассады, саженцев), внесение удобрений, размещая их по заданной компьютерной программе квадратно-гнездовым способом. В процессе вегетации растений обработка проводится таким же образом в двух направлениях. Квадратно-гнездовой способ посева имел широкое распространение в середине 50-х годов (9, 10) прошлого столетия. По данным Карпенко A.M., Кречетова (9), Беликова (10) при квадратно-гнездовом посеве на 40-60% меньше требуется семян, при этом урожайность по сравнению с обычным широкорядным посевом повышается на 30 и более процентов. В настоящее время этому способу посадки проявляется повышенное внимание по причине высокой его эффективности и новых возможностей его механизации.The originality of the design solutions lies in the step-by-step movement of the complex due to periodically extending support systems in the form of propulsion rails, along which the bridge platform moves, performing specified operations in two directions. In the course of the platform movement, the working bodies carry out soil cultivation (plowing, cutting ridges), harvesting high-stemmed crops (sunflower, corn, etc.), after reaching the end of the propulsion rails and stopping the platform, the technological module, moving across the plot along the side beams of the platform, performs sowing (planting) seeds (seedlings, seedlings), applying fertilizers, placing them according to a given computer program in a square-nested way. During the growing season of plants, processing is carried out in the same way in two directions. The square-nested method of sowing was widespread in the mid-50s (9, 10) of the last century. According to A.M. Karpenko, Krechetov (9), Belikov (10), with square-nest sowing, 40-60% less seeds are required, while the yield increases by 30 percent or more compared to conventional wide-row sowing. At present, this planting method is receiving increased attention due to its high efficiency and new possibilities for its mechanization.

Комплекс МАКПЗ включает 3 блока: первый - полигон в виде участка поля с постоянной колеей для перемещения комплекса, второй блок представлен самодвижущейся платформой с системой перемещения и энергетическим оборудованием и третий блок в виде автоматизированного технологического модуля выполняющего заданные операции.The MAKPZ complex includes 3 blocks: the first is a polygon in the form of a section of a field with a constant gauge for moving the complex, the second block is a self-propelled platform with a movement system and power equipment, and the third block is an automated technological module that performs specified operations.

Принципиальная схема обустройства работы комплекса выглядит следующим образом. Первый блок в виде полигона представляющего собой массив севооборота в котором каждый участок поля шириной примерно 10-15 м (на ширину мостового комплекса) ограничен на всю длину полосами шириной порядка 3 м засеянными видами многолетних трав, характеризующихся корневой системой, образующей плотную устойчивую к механическому воздействию дернину, выполняющую в данном случае роль постоянной колеи для перемещения мостового комплекса. Поскольку воздействие опорных рельс-балок, обеспечивающих пошаговое перемещение комплекса на многолетние травы в данном случае носит кратковременный характер особо негативных последствий на рост, развитие, а так же формирование урожая травы и повышения плодородия это не будет оказывать существенного влияния. Такие постоянные колеи обеспечат устойчивое всепогодное перемещение мостового комплекса, одновременно выполняя роль поля севооборота как эффективного предшественника сельскохозяйственных культур. Второй технологический блок - это конструкция в виде платформы шириной и длиной примерно 10-15 м. В продольных балках размещаются 20-30 - метровые рельс-движители, по которым за счет пошагового перемещения при их укладке на дерновую поверхность колеи осуществляется передвижение платформы по полю.The schematic diagram of the arrangement of the complex operation is as follows. The first block in the form of a polygon, which is an array of crop rotation in which each section of the field with a width of about 10-15 m (for the width of the bridge complex) is limited to the entire length by strips about 3 m wide with sown perennial grasses characterized by a root system forming a dense resistant to mechanical stress sod, which in this case plays the role of a constant track for moving the bridge complex. Since the impact of the supporting rails-beams, providing a step-by-step movement of the complex on perennial grasses, in this case is of a short-term nature, especially negative consequences on the growth, development, as well as the formation of the grass yield and increasing fertility, this will not have a significant effect. These permanent tracks will provide stable all-weather movement of the bridge complex, while simultaneously serving as a crop rotation field as an effective precursor to crops. The second technological block is a structure in the form of a platform with a width and length of about 10-15 m. In the longitudinal beams there are 20-30 meter rails, along which, due to step-by-step movement, when they are laid on the sod surface of the track, the platform moves across the field.

На платформе монтируется третий блок - система для обработки поля в двух направлениях, а так же энергетические и обслуживающие агрегаты. Первая группа рабочих органов, выполняющая основную обработку почвы, смонтирована по краям двух сторон платформы с учетом перехода платформы на следующее поле полигона и для удобства уборки высокостебельных культур (кукуруза, подсолнечник и др.). Вторая группа технологических механизмов выполняет работы по внесению удобрений и других средств жизнеобеспечения растений, а так же квадратно-гнездового высева семян и рассады овощных культур. Эти рабочие органы перемещаются по поперечным балкам платформы, выполняя перечисленный комплекс операций, а так же проводит поперечную обработку посевов в процессе вегетации растений. Весь технологический комплекс работает в активном, роботизированном по заданной компьютерной программе режимах. Набор обеспечивающих механизмов (энергетических, нормирующих и др.) располагается на втором ярусе платформы.The third block is mounted on the platform - a system for processing the field in two directions, as well as power and service units. The first group of working bodies, performing the main tillage, is mounted on the edges of both sides of the platform, taking into account the transition of the platform to the next field of the landfill and for the convenience of harvesting tall crops (corn, sunflower, etc.). The second group of technological mechanisms performs work on the application of fertilizers and other means of plant life support, as well as square-nested seeding of seeds and seedlings of vegetable crops. These working bodies move along the transverse beams of the platform, performing the listed complex of operations, and also carries out transverse processing of crops during the growing season of plants. The entire technological complex operates in an active, robotic mode according to a given computer program. A set of supporting mechanisms (energy, normalizing, etc.) is located on the second tier of the platform.

Мостовой комплекс действует по принципу четкого разделения функции почвенной поверхности как среды обитания культивируемых растений и почвенной биоты и как несущей поверхности для перемещения агротехнических механизмов.The bridge complex operates on the principle of a clear separation of the function of the soil surface as a habitat for cultivated plants and soil biota and as a bearing surface for moving agrotechnical mechanisms.

Несущая поверхность в рассматриваемом комплексе представляется в виде постоянной колеи шириной порядка 3 м, засеянной многолетними травами, образующими плотную дернину устойчивую к механическим нагрузкам. К видам таких многолетних трав относятся, например, кострец безостый (Bromus Leves), овсяница красная (Festuca rubra L.). Наибольшую прочность дернина этих видов трав приобретает на третий год вегетации. Таким образом, колея в первый год засевается на трехкратную ширину опорных балок в 3 м и далее каждый год перемещается на 1 м рабочей ширины колеи. Прежде используемая часть колеи в 1 м перепахивается, эта площадь засевается соответствующей культурой севооборота, а система использует под колею следующую часть дернины достигшей трехлетнего возраста, вегетативная масса многолетних трав с колеи используется на корм скоту или как сидеральное удобрение.The bearing surface in the complex under consideration is represented in the form of a constant track about 3 m wide, sown with perennial grasses that form a dense sod resistant to mechanical stress. The types of such perennial grasses include, for example, awnless rump (Bromus Leves), red fescue (Festuca rubra L.). The sod of these types of grasses acquires the greatest strength in the third year of the growing season. Thus, in the first year, the track is sown at three times the width of the support beams of 3 m, and then every year it is moved by 1 m of the working track width. The previously used part of the 1 m track is plowed, this area is sown with the appropriate crop rotation, and the system uses under the track the next part of the sod that has reached three years of age, the vegetative mass of perennial grasses from the track is used for livestock feed or as green manure.

По технологическому качеству дернина этих трав относится к группе «отличных» с показателями соответствия на разрыв у овсяницы красной 18 кг на площадь сечения дернины 100 см², у костреца до 8 кг. Хорошо развитая дернина из овсяницы красной с травостоем в пределах 450 побегов на 400 см² при влажности 80% полной полевой влажности, имеет несущую способность 22 кг/см², у костреца безостого несущая способность так же достаточно высокая, порядка 10,7 кг/см² (12, 13, 14). Эти два вида трав отличаются высокими показателями дернинообразования, так кострец безостый по характеристикам показателей корневой системы (долговечности, зимостойкости) характеризуется как «отличный» вид и только по засухостойчивости с оценкой «хорошо», кострец безостый отлично переносит длительное затопление, отличается высокой осемяняемостью до 5-7 ц семян с 1 га (15), что очень важно для условий муссонного климата Дальнего Востока.In terms of technological quality, the sod of these grasses belongs to the group of "excellent" ones, with 18 kg for red fescue for a cross-sectional area of 100 cm ^{2 for} sod, and up to 8 kg for rump. A well-developed sod from red fescue with grass stands within 450 shoots per 400 cm ² at a moisture content of 80% of total field moisture, has a bearing capacity of 22 kg / cm ² , the bearing capacity of an awnless rump is also quite high, about 10.7 kg / cm ² (12, 13, 14). These two types of grasses are distinguished by high indices of sod formation, so awnless rump according to the characteristics of the root system (longevity, winter hardiness) is characterized as "excellent" and only by drought resistance with a rating of "good", awnless rump perfectly tolerates prolonged flooding, has a high seed rate of up to 5 -7 centners of seeds per hectare (15), which is very important for the monsoon climate of the Far East.

Технологический блок-комплекс представляет собой мостовую платформу 10-15 м, выполненную из металлических конструкций. Платформа включает собой систему перемещения в виде рельс-движителей, размещенных внутри полых балок платформы длиной по 20-30 м. Перемещение осуществляется путем пошагового выдвижения рельс-движителей с последующим укладыванием их на колею, по которым перемещается платформа. Переход мостовой платформы на последующую клетку (участок поля) происходит по дорогам, ограничивающим полигон, эта операция осуществляется с помощью двухколесных движителей, размещенных на торцевых частях платформы.The technological block-complex is a 10-15 m bridge platform made of metal structures. The platform includes a movement system in the form of rails-propellers, placed inside hollow beams of the platform 20-30 m long. The movement is carried out by step-by-step extension of the rails-propellers, followed by placing them on the track along which the platform moves. The transition of the bridge platform to the next cell (section of the field) takes place along the roads that limit the polygon, this operation is carried out using two-wheeled propellers located on the end parts of the platform.

Система, осуществляющая выполнение агротехнических операций, состоит из технологического модуля и обеспечивающих служб в виде энергетических, управляющих механизмов, а так же емкостей обеспечивающих материалов (семена, удобрения, химические средства и др.) и части урожая, собранного с очередного участка поля.The system that performs agrotechnical operations consists of a technological module and providing services in the form of energy, control mechanisms, as well as containers of supplying materials (seeds, fertilizers, chemicals, etc.) and a part of the crop collected from the next section of the field.

Рабочие органы обеспечивают выполнение квадратно-гнездовой технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Реализация этой технологии выполняется двумя комплексами рабочих органов. Первый комплекс размещен на двух сторонах платформы, который выполняет работы по основной обработке почвы (рыхление, нарезка гряд и др.) в двух направлениях. Эта работа выполняется в процессе перемещения платформы по балка-опорам, лежащим на задерненных колеях. При выходе платформы на конец блок-балок и ее остановки поперек клетки по поперечным балкам платформы перемещается каретка с набором рабочих органов, выполняющих внесение удобрений, высев семян, высадку рассады овощных культур квадратно-гнездовым способом.The working bodies ensure the implementation of the square-nest technology for the cultivation of agricultural crops. The implementation of this technology is carried out by two complexes of working bodies. The first complex is located on two sides of the platform, which performs work on the main soil cultivation (loosening, cutting ridges, etc.) in two directions. This work is carried out in the process of moving the platform along the support beam lying on the soddy tracks. When the platform exits to the end of the block beams and stops across the cage along the cross beams of the platform, a carriage moves with a set of working bodies that apply fertilizers, sow seeds, plant seedlings of vegetable crops in a square-nested way.

В целях достижения технического результата в предлагаемом комплексе при условии сохранения основных технических и технологических новаций (ААСП и МРКТЗ), таких как, высокой экологичности земледелия за счет мостового принципа устройства земледельческого комплекса и создания постоянной колеи, возможности внедрения робототехники и компьютеризации производств, высокой производительности и привлекательности труда, предлагается ряд принципиально новых решений.In order to achieve a technical result in the proposed complex, provided that the main technical and technological innovations (AASP and MRKTZ) are preserved, such as high environmental friendliness of agriculture due to the bridge principle of an agricultural complex and the creation of a constant track, the possibility of introducing robotics and computerization of production, high productivity and attractiveness of labor, a number of fundamentally new solutions are proposed.

К решающим отличительным характеристикам в предлагаемом комплексе относятся устройство постоянной колеи путем посева многолетних трав, формирующих плотную дернину, способную выдержать создаваемую платформой нагрузку без разрушения колеи как несущей поверхности. При этом колеи из многолетних трав шириной до 3 м являются своего рода одним из полей севооборота, около 1 м которой последовательно перепахивается для размещения предусмотренных ротацией севооборота культур. Взамен этого ежегодно засевается 1 м многолетних трав под будущую колею. Вегетативная масса многолетних трав испытывает при перемещении платформы кратковременное за летний период одно-двухразовое уплотнение рельс-балок без значительного ущерба на урожайность травы, которая и используется на корм скоту или как сидерат на удобрение. Практически беззатратное создание постоянной колеи для работы мостовой системы обуславливают экономические и материальные предпосылки для конструкции малогабаритных мостовых систем шириной 10-15 м для использования их в малых сельскохозяйственных (фермерских) хозяйствах. Относительно небольшие габариты МАКПЗ обеспечивают возможность изменить принцип выполнения технологических операций, в частности создаются условия для квадратно-гнездовой технологии возделывания культур за счет обработки почвы и формировании гряд в процессе передвижения платформы по рельс-балкам вдоль поля, другая часть работ, таких как внесение удобрений и химико-биологических препаратов, а так же посев семян и высадка рассады выполняется технологическим модулем при передвижении его по боковым балкам платформы поперек поля. При переходе платформы на следующее поле для продольной его обработки предусмотрен дублирующий вариант рабочих органов, смонтированных на другой стороне платформы.The decisive distinctive characteristics in the proposed complex include the device of a constant track by sowing perennial grasses that form a dense sod that can withstand the load created by the platform without destroying the track as a bearing surface. At the same time, the tracks of perennial grasses up to 3 m wide are a kind of one of the crop rotation fields, about 1 m of which is successively plowed to accommodate the crops provided for in the rotation. Instead, 1 m of perennial grasses are sown annually under the future track. When moving the platform, the vegetative mass of perennial grasses experiences a short-term one-two-time compaction of rails-beams during the summer period without significant damage to the yield of grass, which is used for livestock feed or as green manure for fertilization. The almost costless creation of a permanent track for the operation of the bridge system determines the economic and material prerequisites for the construction of small-sized bridge systems 10-15 m wide for their use in small agricultural (farm) farms. The relatively small dimensions of the MAKPZ provide an opportunity to change the principle of performing technological operations, in particular, conditions are created for the square-nested technology of cultivating crops by cultivating the soil and forming ridges in the process of moving the platform along rails along the field, another part of the work, such as the application of fertilizers and chemical and biological preparations, as well as sowing seeds and planting seedlings are performed by the technological module when it moves along the side beams of the platform across the field. When the platform moves to the next field for its longitudinal processing, a duplicate version of the working bodies mounted on the other side of the platform is provided.

Схема устройства и принцип работы предоставлены на фигурах.The diagram of the device and the principle of operation are provided in the figures.

На фиг. 1 представлена схема обустройства земельного участка. Земельный участок состоит из делянок I шириной 10-15 м, длиной в зависимости от площади участка. Между делянками проложены колеи, а по краям массива проходит благоустроенная дорога II, по которой осуществляется переход платформы IV на очередную делянку, обеспечение необходимыми материалами и оборудованием. Колеи III по которым осуществляется перемещение мостовой платформы IV засеваются в первый год до начала эксплуатации массива многолетними травами на ширину около 3 м, на третий год вегетации при достижении максимальной плотности дернины 1 м ее ширины используется как колея. В последующие годы колея проходит по оставшейся части посева многолетних трав, использованная часть колеи распахивается и засевается планируемыми культурами, очередной участок делянки шириной около 1 м засевается многолетними травами, по истечении трех лет он становится очередной колеей.FIG. 1 shows a diagram of the arrangement of a land plot. The land plot consists of plots I with a width of 10-15 m, length depending on the area of the plot. Ruts are laid between the plots, and along the edges of the massif there is a well-maintained road II, along which platform IV is transferred to the next plot, providing the necessary materials and equipment. Tracks III along which the bridge platform IV is moved are sown in the first year before the start of exploitation of the massif with perennial grasses to a width of about 3 m, in the third year of the growing season, when the maximum density of sod reaches 1 m, its width is used as a track. In subsequent years, the track runs along the rest of the sowing of perennial grasses, the used part of the track is plowed up and sown with planned crops, the next section of the plot with a width of about 1 m is sown with perennial grasses, after three years it becomes another track.

На фиг. 2 и фиг. 3 предоставлено устройство мостовой платформы, схема перемещения и принципы выполнения квадратно-гнездовой технологии возделывания сельскохозяйственных культур.FIG. 2 and FIG. 3, the device of the bridge platform, the movement diagram and the principles of implementation of the square-nest technology for the cultivation of agricultural crops are provided.

Фиг. 2 мостовой платформы 1 представляет собой конструкцию из металлических тавров шириной и длиной 10-15 м, боковые тавры 2 полые, в них размещаются и передвигаются по порожкам 3 боковых тавров опорные рельс-движители 4 с помощью роликов 5 и горизонтальных гидроцилиндров 6. Рабочие органы 7, расположенные по обеим бокам платформы осуществляют выполнение первой части технологического процесса - подготовительную основную обработку почвы (нарезку гряд и др.). Перемещение платформы вдоль делянки осуществляется с помощью гидроцилиндров 6. Двустороннее размещение рабочих органов 7 предусматривает обработку поля при переходе платформы на следующую клетку с осуществлением обратного движения. Поперечная обработка и формирование квадратно расположенных гнезд осуществляется рабочими органами, смонтированными на подвижном технологическом модуле 8. Подъем платформы для перемещения балок-движителей на новую позицию осуществляется во время остановки платформы с помощью гидроцилиндров 9 и опорных пластин 10. Перемещение платформы по дороге на следующую клетку поля осуществляется с помощью колес-движителей 11, постоянной колеей 12 служит дернина многолетних трав.FIG. 2 bridge platform 1 is a structure of metal T-bars 10-15 m wide and long, side T-bars 2 are hollow, in which support rails-propellers 4 are placed and moved along the sills of 3 side T-bars with the help of rollers 5 and horizontal hydraulic cylinders 6. Working bodies 7 located on both sides of the platform carry out the first part of the technological process - preparatory basic tillage (cutting ridges, etc.). Moving the platform along the plot is carried out with the help of hydraulic cylinders 6. Bilateral placement of the working bodies 7 provides for the processing of the field when the platform moves to the next cell with the implementation of the reverse movement. Transverse processing and the formation of square-located nests is carried out by working bodies mounted on a mobile technological module 8. The platform is lifted to move the propeller beams to a new position while the platform is stopped using hydraulic cylinders 9 and support plates 10. Moving the platform along the road to the next cell of the field is carried out with the help of propeller wheels 11, the constant track 12 is the sod of perennial grasses.

Схема перемещения и продольной обработки почвы предоставлены на фиг. 3. Процесс осуществляется следующим образом: гидроцилиндры 9 расслабляются и вся платформа 1 ложится на ролики 5 рельс-движителей 4, которые под весом платформы укладываются на дерновую дорожку 12, платформа с помощью горизонтальных гидроцилиндров 6 по рельс-движителям 4 перемещается на всю длину балок, выполняя при этом рабочими органами 7 первую часть квадратно-гнездовой технологии (основную обработку почвы, нарезку продольных гряд и др.). При выходе на следующую клетку эта операция выполняется рабочими органами, расположенными на обратной стороне платформы. При выходе платформы на конец балки-движителей 4 технологический модуль 8 передвигаясь по поперечным балкам выполняет вторую часть квадратно-гнездовой технологии, размещая гнезда семян в почву по схеме заложенной в компьютерной программе с одновременным внесением удобрений и других предусмотренных препаратов. После завершения работы процесс повторяется по схеме фиг. 2.A diagram of the movement and longitudinal tillage is shown in FIG. 3. The process is carried out as follows: the hydraulic cylinders 9 relax and the entire platform 1 rests on the rollers 5 of the propulsion rails 4, which, under the weight of the platform, are placed on the sod track 12, the platform with the help of horizontal hydraulic cylinders 6 along the propulsion rails 4 moves along the entire length of the beams, while carrying out the first part of the square-nesting technology with the working bodies 7 (main tillage, cutting of longitudinal ridges, etc.). When entering the next cell, this operation is performed by working bodies located on the back of the platform. When the platform leaves the end of the propulsion beam 4, the technological module 8, moving along the transverse beams, performs the second part of the square-nesting technology, placing the seed nests in the soil according to the scheme laid down in the computer program with the simultaneous introduction of fertilizers and other prescribed preparations. After completion of the work, the process is repeated as shown in FIG. 2.

Техника перехода комплекса на очередное поле выполняется по принципу, изложенному в патенте RU №2694974 (8) следующим образом.The technique of transition of the complex to the next field is performed according to the principle set forth in patent RU No. 2694974 (8) as follows.

Платформа при выходе на дорогу, ограничивающую поле, с помощью колес-движетелей 11 (фиг. 3) перемещается до следующего участка поля. Далее гидроцилиндры 9 приподнимают всю конструкцию платформы, балки-движетели 4 проталкиваются на колеи следующей делянки, вертикальные гидроцилиндры расслабляются, платформа опускается на рельсы 5 балок-движетелей, технологический процесс повторяется.The platform, when entering the road, limiting the field, with the help of the propeller wheels 11 (Fig. 3) moves to the next section of the field. Further, the hydraulic cylinders 9 raise the entire structure of the platform, the propeller beams 4 are pushed onto the tracks of the next plot, the vertical hydraulic cylinders relax, the platform is lowered onto the rails 5 of the propeller beams, the technological process is repeated.

Обработка посевов выполняется так же в двух направлениях, что обеспечивает отдельные растения (или гнезда из группы растений) комфортными условиями вегетации (оптимальные режимы освещения, обеспечения влагой и другими факторами жизни, воздушный режим) и эффективной борьбой с сорняками. Таким образом, робототехнический прецизионный мостовой земледельческий комплекс включает массив, поделенный на земельные участки шириной порядка 15 м, по краям которых располагаются полосы шириной около 3 м, засеянные многолетними травами (кострец безостый, овсяница красная), отличающимися образованием плотной дернины с несущей способностью до 22 кг/см², служащей постоянной колеей по которой перемещается земледельческая платформа путем пошагового выдвижения рельс-движителей. Робот-комплекс способен обрабатывать почву в двух направлениях с квадратно-гнездовым размещением растений, обеспечивающим значительную прибавку урожая по сравнению с классическими технологиями. Мостовое устройство с жесткофиксированной постоянной колеей обеспечивает возможность внедрения робототехнических принципов перемещения, работы технологического модуля в заданной компьютерной программой режиме, обеспечивая строго нормированные требования научно-обоснованных технологией земледелия. Мостовое устройство обеспечивает высокую экологичность использования почвенного покрова как жизнеобеспечивающей среды растений и почвенной биоты за счет использования постоянной колеи, радикально снижаются воздействия земледельческих энергетических и технологических механизмов на уплотнение и структуру почвы, обеспечивая сохранение и повышение плодородия. При средней рабочей скорости 5 км/час как у современных сельскохозяйственных машин, суточная производительность комплекса составляет порядка 50 га, что в условиях Приморья и Приамурья на Дальнем Востоке при возделывании сельскохозяйственных культур в севообороте зерновые, соя, картофель, овощи, кормовые 1 платформа способна обеспечить возделывание этих культур на площади 2,5 тыс.га.The cultivation of crops is also carried out in two directions, which provides individual plants (or nests from a group of plants) with comfortable growing conditions (optimal lighting regimes, provision of moisture and other life factors, air regime) and effective weed control. Thus, a robotic precision bridge agricultural complex includes an array divided into land plots with a width of about 15 m, along the edges of which there are strips about 3 m wide, sown with perennial grasses (awnless rump, red fescue), characterized by the formation of dense turf with a bearing capacity of up to 22 kg / cm ² , serving as a constant track along which the agricultural platform moves by step-by-step extension of the propulsion rails. The robot complex is capable of working the soil in two directions with a square-nested arrangement of plants, which provides a significant increase in yield compared to classical technologies. The bridge device with a rigidly fixed constant track provides the possibility of introducing robotic principles of movement, the operation of a technological module in a mode specified by a computer program, providing strictly standardized requirements scientifically grounded in farming technology. The bridge device provides high environmental friendliness of the use of the soil cover as a life-supporting environment for plants and soil biota due to the use of a constant track, the impact of agricultural energy and technological mechanisms on the compaction and structure of the soil is radically reduced, ensuring the preservation and increase of fertility. With an average working speed of 5 km / h, as in modern agricultural machines, the daily productivity of the complex is about 50 hectares, which in the conditions of Primorye and Priamurye in the Far East, when cultivating crops in crop rotation, grain, soybeans, potatoes, vegetables, fodder 1 platform is able to provide cultivation of these crops on an area of 2.5 thousand hectares.

Список использованных источниковList of sources used

1. Скуратович, А. Не давите мужики! Не давите / А. Скуратович // Триз-профи: Эффективные решения. - 2006. - №2.1. Skuratovich, A. Don't push men! Don't push / A. Skuratovich // Triz-pro: Effective solutions. - 2006. - No. 2.

2. Жуков, Ю.Н. Автоматизированный мостовой агротехнический комплекс - АМАК. «Сеятели и хранители». Книга 2 / Ю.Н. Жуков. - М.: Современник, 1992.2. Zhukov, Yu.N. Automated bridge agricultural complex - AMAK. "Sowers and Keepers". Book 2 / Yu.N. Zhukov. - M .: Contemporary, 1992.

3. В чем главный недостаток Струнного Транспорта Юницкого? http://www.membrana.ru/particle/24863. What is the main disadvantage of Yunitskiy String Transport? http://www.membrana.ru/particle/2486

4. Зайцев, С.Д. Энергосредство на шинах сверхнизкого давления / С.Д. зайцев, В.И. Прядкин, Л.С. Стребличенко // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2006. - №10.4. Zaitsev, S. D. Energy facility on ultra-low pressure tires / S.D. Zaytsev, V.I. Pryadkin, L.S. Streblichenko // Tractors and agricultural machines. - 2006. - No. 10.

5. Пневмотрак гусеницы транспортного средства. Авторское свидетельство СССР №965869, http://patentdb.su/3-965869-pnevmotrak-gusenicy-transportnogo-sredstva.html5. Pneumatic track of a vehicle caterpillar. USSR author's certificate No. 965869, http://patentdb.su/3-965869-pnevmotrak-gusenicy-transportnogo-sredstva.html

6. Tramline Farming Systems. Technical manual. Department of Agriculture Western Australia, GRDC project DAW 718. Bulletin 4607. Feb. 2004.6. Tramline Farming Systems. Technical manual. Department of Agriculture Western Australia, GRDC project DAW 718. Bulletin 4607. Feb. 2004.

7. Чернышев H.И. Автоматизированная агротехническая самодвижущаяся платформа (ААСП) Патент на изобретение №№2636472 от 23.11.2017 / Чернышев Н.И., Сысоев О.Е., Есипов М.С. // Заявка 2016149701 Приоритет от 16.12.2016 (РОСПАТЕНТ) - 35 с. 7. Chernyshev H.I. Automated agrotechnical self-propelled platform (AASP) Patent for invention No. 2636472 dated 23.11.2017 / Chernyshev N.I., Sysoev O.E., Esipov M.S. // Application 2016149701 Priority of 12/16/2016 (ROSPATENT) - 35 p.

8. Чернышев Н.И., Мостовой робот-комплекс точного земледелия Патент на изобретение №2694974 от 26.06.2019/ Чернышев Н.И., Сысоев О.Е., Есипов М.С. // Заявка 2018123250 Приоритет от 18.07.2019 (РОСПАТЕНТ) - 35 с. 8. Chernyshev N.I., Bridge robot-complex of precision farming Patent for invention No. 2694974 dated 26.06.2019 / Chernyshev N.I., Sysoev O.E., Esipov M.S. // Application 2018123250 Priority of 07/18/2019 (ROSPATENT) - 35 p.

9. Карпенко А.Н., Кречетков М.В., Посев пропашных культур квадратно-гнездовым способом, «Достижения науки и передового опыта в сельском хозяйстве», 1951, №2.9. Karpenko AN, Krechetkov MV, Sowing row crops by the square-nesting method, "Achievements of science and advanced experience in agriculture", 1951, No. 2.

10. Беликов В., Квадратно-гнездовая посадка обощных и ягодных культур, М., 1952.10. Belikov V., Square-nesting planting of common and berry crops, M., 1952.

11. Попов А.Ю., Воропаев Д.А.11. Popov A.Yu., Voropaev D.A.

12. Значение трав в улучшении эксплуатационных качеств автомобильных дорог https://sdelaemsami.ru/landdiz04.html Чернышев Н.И., Есипов М.С., Некраев Ш.Х.12. The value of grasses in improving the performance of highways https://sdelaemsami.ru/landdiz04.html Chernyshev N.I., Esipov M.S., Nekraev Sh.Kh.

13. Использование дернины как экологически чистую поверхность при дорожном строительстве. Сб. Архитектура, строительство, землеустройство и кадастры на Дальнем Востоке в XXI веке: материалы Междунар. науч.-практ.конф., Комсомольск-на-Амуре, 24-26 апреля 2018 года. / редкол.: О.Е. Сысоев (отв. ред.) [и др.]. - Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВО «КнАГУ», 2018. - 288 с. 13. Using turf as an environmentally friendly surface in road construction. Sat. Architecture, construction, land management and cadastres in the Far East in the XXI century: materials of the Intern. scientific-practical conference, Komsomolsk-on-Amur, April 24-26, 2018. / editorial board: O.E. Sysoev (editor-in-chief) [and others]. - Komsomolsk-on-Amur: FGBOU VO "KnAGU", 2018. - 288 p.

14. Шаин С.С. Укрепление откосов железнодорожного земляного полотна травосеянием ВНИИ транспортного строительства 1956 вып.1814. Shahin S.S. Strengthening the slopes of the railway roadbed by grass sowing VNII transport construction 1956 issue 18

15. http://www.tehlit.ru/llib_nonma_doc/52/52597/index.htm Автомобильные дороги и мосты. Биологические методы укрепления откосов и рекультивация земель, нарушаемых при строительстве автомобильных дорог. Обзорная информация. Выпуск 5. Москва 2007.15.http: //www.tehlit.ru/llib_nonma_doc/52/52597/index.htm Highways and bridges. Biological methods of strengthening slopes and reclamation of lands disturbed during the construction of highways. Survey information. Issue 5.Moscow 2007.

Claims

1. A bridge precision robotic complex for precision farming, including sections of the field with three-meter tracks in the form of crops of perennial grasses, forming a tear-resistant sod with a high bearing capacity, along which step-by-step movement is carried out with the help of retractable rails-propellers of the bridge platform on which the working bodies are mounted , made with the possibility of performing technological operations in two directions and providing square-nested placement of crops in a robotic mode according to a computer program, while ensuring the principle of precision high-ecological farming.

2. The complex according to claim 1, characterized in that the tracks are made with the possibility of their annual movement at a distance that ensures the crop rotation of perennial grasses that form a sod.