RU2659243C1 - Method of grain crops harvesting - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to the field of agriculture and can be used in non-combine technologies for harvesting grain crops with ripening grain or drying the plant mass in a hospital. Task is achieved by the fact that the electronic means determine the optimal length of the bar part, position the cutting device relative to each plant individually and cut the ear, they store it in the unmanned vehicle storage and are delivered by air to the place of threshing and storage, and the non-voice part of the plant is also mowed individually, positioning the cutting device with respect to each plant and the field surface to ensure a given stubble length. Thus, it is possible to create a method for harvesting grain, leading to a result in complex natural and climatic conditions and regardless of the terrain with minimal crop losses.

EFFECT: intensification of the process of harvesting grain crops and minimizing crop losses by creating a technical possibility of harvesting the grain part individually for each plant and carrying out work in conditions of wetland soils and in fields with a difficult terrain.

1 cl

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в бескомбайновых технологиях уборки зерновых культур с дозреванием зерна или подсушкой растительной массы на стационаре.The invention relates to the field of agriculture and can be used in beskombaynnyh technologies for harvesting grain crops with the ripening of grain or drying of plant mass in a hospital.

Совершенствование технологий получения товарного зерна требует разработки новых технических решений и способов уборки урожая. В настоящее время интенсификация процесса обмолота достигается за счет повышения пропускной способности молотильного аппарата или за счет снижения удельной доли соломы в обмолачиваемой растительной массе, что также приводит к усложнению конструкции и росту металлоемкости машин.Improving the technology for obtaining marketable grain requires the development of new technical solutions and methods of harvesting. At present, the intensification of the threshing process is achieved by increasing the throughput of the threshing apparatus or by reducing the specific proportion of straw in the threshed plant mass, which also leads to a complication of the design and an increase in the metal consumption of machines.

Современные машины значительно уплотняют плодородный слой почвы, что приводит к снижению плодородия. Часто уборочные машины имеют ограничения при использовании, например после выпавших осадков растительная часть высыхает быстрее, чем почва, комбайны простаивают, что влечет за собой увеличение сроков уборки, а значит - потери урожая.Modern machines significantly compact the fertile soil layer, which leads to a decrease in fertility. Often, harvesting machines have restrictions on use, for example, after precipitation, the plant part dries faster than the soil, the harvesters are idle, which entails an increase in harvesting time, which means loss of crop.

В настоящее время известно несколько способов и устройств для их реализации, обеспечивающих повышение эффективности уборки урожая.Currently, there are several methods and devices for their implementation, providing increased efficiency of harvesting.

Известен способ уборки урожая зерновых культур и утилизации незерновой части урожая и устройство для его осуществления по патенту РФ [1]. Способ включает уборку зерновой части урожая очесом на корню. Очесанный стеблестой обрабатывают по всей высоте раствором азотного удобрения, измельчают и вносят в почву одновременно с ее обработкой. Изобретение обеспечивает комплексную технологию уборки зерна и утилизацию незерновой части урожая. Возможность отделения зерновой части культуры при ее последующем обмолоте сокращает затраты энергии на обмолот.A known method of harvesting crops and recycling non-cereal parts of the crop and a device for its implementation according to the patent of the Russian Federation [1]. The method includes harvesting the grain part of the crop with a tow on the vine. Combed with a stalk is treated along the entire height with a solution of nitrogen fertilizer, crushed and applied to the soil simultaneously with its processing. The invention provides a comprehensive technology for harvesting grain and utilizing the non-cereal portion of the crop. The possibility of separating the grain part of the culture during its subsequent threshing reduces the energy consumption for threshing.

В качестве недостатков данного способа можно отметить необходимость в повышении энергонасыщенности комбайна для выполнения технологических операций по утилизации незерновой части урожая, повышении прочности конструкции комбайна, что неизбежно приведет к ее усложнению и увеличению массы. К тому же повышенная масса комбайна негативно скажется на плодородии почв вследствие ее уплотнения, а использование данного устройства на полях со сложным рельефом и большим уклоном местности затруднительно.The disadvantages of this method can be noted the need to increase the energy saturation of the harvester to perform technological operations for the disposal of the non-grain part of the crop, to increase the strength of the design of the harvester, which will inevitably lead to its complexity and weight gain. In addition, the increased mass of the combine will negatively affect soil fertility due to its compaction, and the use of this device in fields with a difficult topography and a large slope of the terrain is difficult.

Существует способ уборки зерновых культур [2], включающий скашивание убираемой культуры на двух уровнях с получением колосовой и стеблевой частей, обмолот колосовой части и очистку зерна от длинных примесей, которые брикетируют и собирают в контейнер. Стеблевую часть собирают и укладывают в валок одновременно с обмолотом, очисткой и брикетированием. Комбайн имеет жатку с двухъярусным режущим аппаратом, молотильный аппарат и очистку в виде цилиндрического решета. Под очисткой эквидистантно установлена выполненная в виде полуцилиндра скатная доска. Под брикетировщиком длинных примесей установлен контейнер для брикетов. Для сбора очищенного зерна имеется выполненный из двух частей бункер. Между двумя режущими аппаратами расположена труба с вентилятором и валкообразующим устройством, установленным между колесами комбайна.There is a method of harvesting grain crops [2], including mowing the harvested crop at two levels to obtain an ear and stem parts, threshing the ear part and cleaning the grain from long impurities that are briquetted and collected in a container. The stem part is collected and laid in a roll simultaneously with threshing, cleaning and briquetting. The harvester has a header with a two-tier cutting apparatus, a threshing apparatus and cleaning in the form of a cylindrical sieve. Under cleaning, a pitched board made in the form of a half-cylinder is equidistantly installed. A container for briquettes is installed under the briquetter of long impurities. To collect the refined grain there is a hopper made of two parts. Between the two cutting devices there is a pipe with a fan and a swath-forming device installed between the wheels of the combine.

Несмотря на достоинства способа, он имеет существенные недостатки: подобная схема разделения частей зерновой культуры требует значительного усложнения конструкции как жатки, так и комбайна в целом, к тому же, сохраненная мощность энергетической установки за счет отсутствия необходимости воздействовать молотильным устройством на неколосовую часть, расходуется на брикетирование и сбор в контейнер длинных примесей,Despite the advantages of the method, it has significant drawbacks: a similar scheme for separating parts of the grain crop requires a significant complication of the design of both the header and the harvester as a whole, moreover, the saved power of the power plant due to the absence of the need to act on the non-striking part with a threshing device is Briquetting and collecting long impurities into a container

Наиболее близким по технической сущности предлагаемого способа является способ уборки зерновых культур [3], взятый за прототип, реализация которого осуществляется следующим образом: срезанные растения укладывают с двух сторон с перекрытием колосовой части в центре валка, равным двойной длине колоса, и прессуют с обвязкой в призматический тюк. Вырезают среднюю колосовую часть тюка и транспортируют на стационар для обмолота. Непрерывный поток тюков в молотильное устройство после сушки обеспечивает питатель-дозатор. Неколосовую часть растений разбрасывают по полю или транспортируют на корм животным. Интенсификация процесса обмолота обеспечивается за счет снижения удельной доли соломы в обмалачиваемой растительной массе.The closest in technical essence of the proposed method is the method of harvesting crops [3], taken as a prototype, the implementation of which is as follows: cut plants are laid on both sides with an overlap of the spike in the center of the roll equal to double the length of the spike and pressed with strapping in prismatic bale. The middle spike part of the bale is cut out and transported to a hospital for threshing. The continuous flow of bales into the threshing device after drying is provided by a metering feeder. The non-hairy part of the plants is scattered across the field or transported to animal feed. The intensification of the threshing process is ensured by reducing the specific proportion of straw in the threshed plant mass.

Недостатками данного способа являются сложность технологической схемы жатки, что повышает трудоемкость ее технического обслуживания и ремонта, а также необходимость осуществления транспортных работ заполненного накопителя, усложняющую технологию уборки зерновых.The disadvantages of this method are the complexity of the technological scheme of the header, which increases the complexity of its maintenance and repair, as well as the need for transport work of the filled drive, complicating the technology of harvesting grain.

Общим недостатком указанных способов является отсутствие возможности обмолота зерновых культур в условиях переувлажненности почв, на участках полей с большим уклоном и сложным рельефом местности, а также значительное силовое воздействие на почву, приводящее к ее переуплотнению.A common drawback of these methods is the lack of the possibility of threshing grain crops in conditions of waterlogged soils, in areas of fields with a large slope and complex terrain, as well as a significant force effect on the soil, leading to its compaction.

Принципиально новым направлением в растениеводстве является использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) [4]. Однако уровень использования БПЛА в современных технологиях возделывания зерновых культур ограничивается контролем и мониторингом состояния посевов и хода уборки урожая.A fundamentally new direction in crop production is the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) [4]. However, the level of UAV use in modern technologies of grain cultivation is limited by the control and monitoring of the state of crops and the course of harvesting.

Техническая задача - интенсификация процесса уборки зерновых культур и минимизация потерь урожая за счет создания технической возможности сбора зерновой части индивидуально для каждого растения и проведения работ в условиях переувлажненности почв и на полях со сложным рельефом местности.The technical task is to intensify the process of harvesting grain crops and minimizing crop losses by creating the technical ability to collect the grain part individually for each plant and to carry out work in conditions of waterlogged soils and in fields with difficult terrain.

Поставленная задача достигается тем, что электронными средствами определяют оптимальную длину колосовой части, позиционируют режущий аппарат относительно каждого растения индивидуально и осуществляют срез колоса, складируют его в накопитель беспилотного аппарата и по воздуху доставляют к месту обмолота и хранения, а неколосовую часть растения скашивают также индивидуально, позиционируя режущий аппарат относительно каждого растения и поверхности поля для обеспечения заданной длины стерни. Таким образом, возможно создать способ уборки зерновых, приводящий к достижению результата в сложных природно-климатических условиях и независимо от рельефа местности с минимальными потерями урожая.The problem is achieved by the fact that by electronic means they determine the optimal length of the spike part, position the cutting apparatus relative to each plant individually and cut the spike, store it in the UAV drive and deliver it to the place of threshing and storage by air, and the non-hair part of the plant is also mowed individually. positioning the cutting device relative to each plant and the field surface to ensure a given stubble length. Thus, it is possible to create a method of harvesting grain, leading to the achievement of results in difficult climatic conditions and regardless of the terrain with minimal crop losses.

На фиг. 1 представлен общий вид БПЛА с бункером и режущим аппаратом; на фиг. 2 - схема сбора колосовой части зерновых культур; на фиг. 3 - схема скашивания не колосовой части зерновых культур; на фиг. 4 - общий вид режущего аппарата; на фиг. 5 - блок-схема уборки зерновых БПЛА; 6 - блок-схема уборки зерновых группой БПЛА.In FIG. 1 shows a general view of a UAV with a hopper and a cutting apparatus; in FIG. 2 is a diagram of the collection of the ears of cereals; in FIG. 3 is a diagram of mowing non-spike portion of crops; in FIG. 4 - general view of the cutting apparatus; in FIG. 5 is a block diagram of a grain UAV harvesting; 6 is a block diagram of a grain harvesting by a UAV group.

Практически предложенный способ может быть реализован следующим образом.Practically the proposed method can be implemented as follows.

На беспилотный летательный аппарат 1 устанавливается накопитель 2 для сбора зерновой части растений, срез которой осуществляется режущим аппаратом 3, имеющим привод 4 от трансмиссии БПЛА. Позиционирование конструкции относительно расположения колосовой части зерновых культур происходит при помощи датчиков 5, например электронно-оптических, связанных непосредственно с бортовым компьютером (не указан) беспилотного летательного аппарата. Для разгрузки накопителя 2 предусмотрен люк, состоящий из двух створок 6, шарнирно прикрепленных к бункеру. Фиксация створок происходит при помощи магнитного замка 7, управляемым бортовым компьютером БПЛА. Для предотвращения воздействия ветровой нагрузки от двигателей на срезаемую колосовую часть предусмотрены ветровые щиты 8, прикрепленные шарнирно к основанию БПЛА с одной стороны и через опоры 9, жестко прикрепленные к створкам 6 и рычаги 10, с другой стороны. Подача электрической энергии для заряда аккумуляторной батареи БПЛА происходит при помощи штепсельного разъема 11.On the unmanned aerial vehicle 1, a drive 2 is installed to collect the grain part of the plants, the cut of which is carried out by the cutting device 3, which has a drive 4 from the UAV transmission. The positioning of the structure relative to the location of the spike of grain crops occurs using sensors 5, for example, electron-optical, connected directly to the on-board computer (not specified) of the unmanned aerial vehicle. To unload the drive 2, a hatch is provided, consisting of two leaves 6, pivotally attached to the hopper. The shutters are fixed using a magnetic lock 7, controlled by the onboard computer of the UAV. To prevent the influence of the wind load from the engines on the cut ear part, wind shields 8 are provided pivotally attached to the base of the UAV on the one hand and through supports 9, rigidly attached to the leaves 6 and levers 10, on the other hand. The supply of electric energy to charge the UAV battery is via plug 11.

Режущий аппарат 3 состоит из двух зубчатых дисков - двойного 12 и одинарного 13, расположенных на приводных валах 14 таким образом, что зубья одинарного диска полностью входят в канавку двойного, при этом вращение дисков происходит в противоположные стороны с одинаковой частотой, тем самым обеспечивая гарантированный срез колосовой части растений и ее подачи в бункер.The cutting apparatus 3 consists of two gear discs - double 12 and single 13, located on the drive shafts 14 so that the teeth of the single disc completely enter the groove of the double, while the rotation of the discs occurs in opposite directions with the same frequency, thereby ensuring a guaranteed cut ears of plants and its supply to the hopper.

Предлагаемый способ уборки зерновых культур осуществляется следующим образом.The proposed method of harvesting crops is as follows.

Движущийся над поверхностью поля БПЛА 1 по заданной программе вдоль направления сева при помощи датчиков 5 и бортового компьютера определяет оптимальную длину колосовой части и, соответственно, высоту среза, позиционирует режущий аппарат 3 относительно каждого растения индивидуально, осуществляет срез колоса и складирует его в накопитель 2. После заполнения накопителя 2 колосовая часть растений по воздуху доставляется на пункт обмолота 15 или пункт хранения 16.UAV 1 moving above the surface of the field according to a given program along the sowing direction using sensors 5 and the on-board computer determines the optimal length of the spike part and, accordingly, the cutting height, positions the cutting apparatus 3 relative to each plant individually, performs the spike cut and stores it in the accumulator 2. After filling drive 2, the ear of plants is delivered by air to the threshing station 15 or storage point 16.

Разгрузка накопителя 2 осуществляется путем открытия сворок 6 люка и магнитного замка 7. При этом створки 6 через опоры 9 и рычаги 10 воздействуют на ветровые щиты 8, уменьшая угол их наклона. Закрытие створок 6 люка осуществляется под воздействием силы воздушного потока (F_w) двигателей БПЛА, возрастающей во время набора высоты и скорости при движении к месту сбора зерновой части культуры и действующей на ветровые щиты 8, опоры 9 и рычаги 10.Unloading the drive 2 is carried out by opening the flap 6 of the hatch and the magnetic lock 7. In this case, the flaps 6 through the supports 9 and levers 10 act on the windshields 8, reducing the angle of inclination. The closing of the hatch leaves 6 is carried out under the influence of the airflow force (F _w ) of the UAV engines, which increases during climb and speed when moving to the place of collection of the grain part of the culture and acting on wind shields 8, supports 9 and levers 10.

На пункте обмолота 15 колосовая часть подвергается обработке и, при необходимости, сушке. В пункте хранения 16 колосовая часть складируется для дозревания зерна или обеспечения равномерной загрузки пункта обмолота.At the threshing point 15, the spike portion is processed and, if necessary, dried. In storage point 16, the spike portion is stored for ripening grain or to ensure uniform loading of the threshing point.

Скашивание незерновой части растений происходит следующим образом. Движущийся над поверхностью поля БПЛА 1 определяет индивидуально высоту среза каждого растения относительно поверхности поля при помощи датчиков 5 и бортового компьютера, позиционирует режущий аппарат относительно каждого растения и поверхности поля и производит скашивание. Срезанные растения поступают в накопитель или распределяются по полям, минуя накопитель. Во втором случае неколосовая часть растений может быть собрана известными средствами механизации на корм животным в благоприятных природно-климатических условиях.Mowing the non-cereal part of plants is as follows. The UAV 1 moving above the field surface individually determines the cutting height of each plant relative to the field surface using sensors 5 and the on-board computer, positions the cutting device relative to each plant and the field surface and performs mowing. Cut plants enter the drive or are distributed across the fields, bypassing the drive. In the second case, the non-hair part of plants can be collected by known means of mechanization for animal feed in favorable climatic conditions.

Сбор зерновых группой БПЛА осуществляется следующим образом.The collection of grain UAV group is as follows.

Группа БПЛА 1, оснащенных бункерами с режущими аппаратами, проводят сбор зерновой части растений по заранее заданной программе. Количество БПЛА определяется исходя из размеров поля и урожайности культуры. Корректирование позиционирования БПЛА на поле происходит за счет передвижного пункта управления 17, включающего в себя и станцию заряда аккумуляторных батарей беспилотных летательных аппаратов. Собранную зерновую часть растений в накопителях 2 БПЛА доставляет на пункт обмолота 15 или пункт хранения 16, где осуществляют разгрузку. В дальнейшем цикл повторяется.A group of UAVs 1 equipped with bunkers with cutting devices collect grain parts of plants according to a predetermined program. The number of UAVs is determined based on the size of the field and crop yield. Correction of UAV positioning on the field occurs due to the mobile control point 17, which includes the battery charge station of unmanned aerial vehicles. The collected grain part of the plants in UAV drives 2 is delivered to the threshing point 15 or storage point 16, where they are unloaded. Subsequently, the cycle repeats.

При необходимости заряда аккумуляторных батарей, БПЛА 1 прибывает на станцию заряда передвижного пункта управления 17 и садится на специально подготовленную площадку, обеспечивая подвод электрической энергии через штепсельный разъем 11. Количество площадок станции заряда аккумуляторных батарей передвижного пункта управления 17 определяется исходя из количества БПЛА, находящихся в работе.If it is necessary to charge the batteries, the UAV 1 arrives at the charge station of the mobile control station 17 and sits on a specially prepared platform, providing electric energy through the connector 11. The number of sites of the charge station of the batteries of the mobile control station 17 is determined based on the number of UAVs in work.

Предложенный способ уборки зерновых культур обеспечит бесперебойность технологического процесса в условиях повышенной влажности почв и на полях со сложным рельефом местности с минимальными потерями урожая.The proposed method of harvesting grain crops will ensure uninterrupted operation of the process in conditions of high soil moisture and in fields with complex terrain with minimal crop losses.

Список источников информацииList of sources of information

1. Пат. РФ №2307498, МПК A01D 91/04, A01D 41/08. Способ уборки урожая зерновых культур и утилизации незерновой части урожая и устройство для его осуществления / Г.Г. Маслов, Е.И. Трубилин, В.В. Абаев, С.М. Сидоренко. - №2006103469/12; заявл. 06.02.2006, опубл. 10.10.2007 г., Бюл. №18.1. Pat. RF №2307498, IPC A01D 91/04, A01D 41/08. A method of harvesting crops and utilizing the non-cereal portion of the crop and a device for its implementation / G.G. Maslov, E.I. Trubilin, V.V. Abaev, S.M. Sidorenko. - No. 2006103469/12; declared 02/06/2006, publ. 10/10/2007, bull. Number 18.

2. Пат. РФ №2271649, МПК A01D 91/04, A01D 41/00. Способ уборки зерновых культур и устройство для его осуществления / Л.Н. Бурков. - №2004124472/12; заявл. 10.08.2004, опубл. 20.03.2006, Бюл. №8.2. Pat. RF №2271649, IPC A01D 91/04, A01D 41/00. A method of harvesting crops and a device for its implementation / L.N. Burkov. - No. 2004124472/12; declared 08/10/2004, publ. 03/20/2006, Bull. No. 8.

3. Пат. РФ №2176441, МПК A01D 91/04. Способ уборки зерновых культур / Ю.А. Гуськов, А.В. Шинделов, И.В. Тихонкин, Е.М. Марущенко. - №2000114325/13; заявл. 05.06.2000, опубл. 10.12.2001, Бюл. №34.3. Pat. RF №2176441, IPC A01D 91/04. The method of harvesting crops / Yu.A. Guskov, A.V. Shindelov, I.V. Tikhonkin, E.M. Marushchenko. - No.2000114325 / 13; declared 06/05/2000, publ. 12/10/2001, Bull. Number 34.

4. Авдеев П.И. Использование беспилотных летательных аппаратов для сельского хозяйства / Современные тенденции развития науки и технологий. - Белгород: И.П. Ткачева Е.П., 2016. - №11, ч. III. - С. 6-8.4. Avdeev P.I. The use of unmanned aerial vehicles for agriculture / Current trends in the development of science and technology. - Belgorod: I.P. Tkacheva E.P., 2016. - No. 11, part III. - S. 6-8.

Claims (1)

Способ уборки зерновых культур, включающий скашивание и сбор колосовой части растений, транспортирование на стационарный пункт обмолота для последующей сушки и обмолота, скашивание неколосовой части и разбрасывание ее по полю или транспортирование на корм животным, отличающийся тем, что электронными средствами определяют оптимальную длину колосовой части, позиционируют режущий аппарат относительно каждого растения индивидуально и осуществляют срез колоса, складируют его в накопитель беспилотного аппарата и по воздуху доставляют к месту обмолота и хранения, а неколосовую часть растения скашивают также индивидуально, позиционируя режущий аппарат относительно каждого растения и поверхности поля для обеспечения заданной длины стерни.A method of harvesting grain crops, including mowing and collecting the ears of plants, transporting to a stationary threshing station for subsequent drying and threshing, mowing the non-hairs and scattering them across the field or transporting them to animal feed, characterized in that the optimal length of the ears is determined by electronic means, they position the cutting device relative to each plant individually and carry out a cut of the spike, store it in the drive of the unmanned vehicle and deliver it by air to EAUTC threshing and storage as part of a plant mowing nekolosovuyu also individually positioning the cutting unit with respect to each plant and the surface of the field for a predetermined length of stubble.

Images