Визначення параметрів щітки з поліпропіленовим ворсом при розкритті кореневої системи маточних рослин

The paper addresses the operation of a cylindrical brush with elastic rods of bristles at the disclosure of the root system of maternal plants. It has been established that the basic components of the resistance force in the operation of a given brush is the sum of resistances caused by the soil viscosity force, the static resistance of loose particles of soil and the resistance force at removing soil particles. Based on the minimization of costs of energy, the optimal kinematical parameters have been defined for the brush with a vertical rotation axis. The value for the total resistance force is largely affected by the angular speed of the brush. In addition to the resistance force, the rods of the brush bristles are exposed to the normal reaction from the soil base. By deriving the resultant of these two forces using a method of the Legendre elliptic integrals, we have established the optimal dimensional parameters for the rods of bristles made of polypropylene. A given method has made it possible to take into consideration their significant, compared with the rods’ length, deformations as a result of their bending. The rods’ length has been determined to be the maximally possible one to ensure the conditions for the removal of soil from a swath that covers the root system of maternal plants of clonal rootstock. In addition, the influence of the friction force during brush operation has been investigated. This implies friction among soil particles and against the surface of the bristle rods. It was determined that the forces of friction, as well as the normal reaction of soil, have little effect on the operation of a cylindrical brush while opening the root system of maternal plants. This is due to the lack of a solid foundation when a bristle rod is at work, which in turn makes it possible to arrange the bristle rods one by one at the surface of the brush. The absence of necessity in the considerable relative stiffness makes it possible for the bristle rods to remove soil from the swath while minimizing damage to the plants. By using the Legendre elliptic integrals of second kind, we have explored the deflection of bristle rods in a cylindrical brush while opening the root system of maternal plants. The magnitude of the rod deflection during operation affects the degree of it removing the soil particles. An increase in deflection changes the angle between a working facet of the bristle rod and the soil surface. This leads to a decrease in the removal of particles and to an increase in their compaction in a swath. Therefore, we have calculated the length of bristle rods that could ensure the required operating parameters under a predefined load.Рассмотрены вопросы работы цилиндрической щетки с гибкими прутьями ворса при раскрытии корневой системы маточных растений. Установлено, что основными составляющими силы сопротивления при работе данной щетки является сумма сопротивлений, вызванных силой вязкости грунта, силой статического сопротивления сыпучих частиц почвы и силой сопротивления отбрасывания частиц почвы. Исходя из минимизации затрат энергии определены оптимальные кинематические параметры щетки с вертикальной осью вращения. Большое влияние на значение общей силы сопротивления имеет угловая скорость щетки. Кроме силы сопротивления на прутки ворса щетки действует нормальная реакция грунтового основания. Найдя результирующую двух сил с помощью метода эллиптических интегралов Лежандра установлены оптимальные размерные параметры прутков ворса, изготовленных из полипропилена. Данный метод позволил учесть значительные, по сравнению с длиной прутков, их деформации в результате их сгиба. Длина прутков определена как максимально возможная для обеспечения условия удаления грунта с валка, покрывающего корневую систему маточных растений клоновых подвоев. Также исследовано влияние силы трения во время работы щетки. Это трение частиц почвы между собой и по поверхности прутков ворса. Определено, что силы трения, как и нормальная реакция почвы, мало влияют на работу цилиндрической щетки при раскрытии корневой системы маточных растений. Это объясняется отсутствием твердой основы при работе прутка ворса, что в свою очередь позволяет размещать прутки ворса по одному на поверхности щетки. Отсутствие потребности в значительной относительной жесткости позволяет пруткам ворса удалять почву из валка минимизируя при этом повреждения растений. С помощью эллиптических интегралов Лежандра второго рода исследовано прогиб прутков ворса цилиндрической щетки при раскрытии корневой системы маточных растений. Величина прогиба прутка в процессе работы влияет на полноту удаления ним частиц почвы. При увеличении прогиба меняется угол между рабочей гранью прутка ворса и поверхностью почвы. Это приводит к уменьшению удаления частиц и увеличения их уплотнения в валке. Поэтому рассчитана длина прутков ворса, которые способны обеспечить необходимые рабочие параметры при заданной нагрузкеРозглянуто питання роботи циліндричної щітки з гнучкими прутками ворсу при розкритті кореневої системи маточних рослин. Встановлено, що основними складовими сили опору при роботі даної щітки є сума опорів, що спричинені силою в’язкості ґрунту, силою статичного опору сипучих частинок ґрунту та силою опору відкидання частинок ґрунту. Виходячи з мінімізації затрат енергії визначено оптимальні кінематичні параметри щітки з вертикальною віссю обертання. Великий влив на значення загальної сили опору має кутова швидкість щітки. Крім сили опору на прутки ворсу щітки діє нормальна реакція ґрунтової основи. Знайшовши результуючу цих двох сил за допомогою методу еліптичних інтегралів Лежандра встановлено оптимальні розмірні параметри прутків ворсу, що виготовлені з поліпропілену. Даний метод дозволив врахувати значні, у порівнянні з довжиною прутків, їх деформації в результаті їх згину. Довжина прутків визначена як максимально можлива для забезпечення умови видалення ґрунту з валка, що вкриває кореневу систему маточних рослин клонових підщеп. Також досліджено вплив сили тертя під час роботи щітки. Це тертя частинок ґрунту між собою та по поверхні прутків ворсу. Визначено, що сили тертя, як і нормальна реакція ґрунту, мало впливають на роботу циліндричної щітки при розкритті кореневої системи маточних рослин. Це пояснюється відсутністю твердої основи при роботі прутка ворсу, що в свою чергу дозволяє розміщувати прутки ворсу по одному на поверхні щітки. Відсутність потреби у значній відносній жорсткості дозволяє пруткам ворсу видаляти ґрунт з валка мінімізуючи при цьому пошкодження рослин. За допомогою еліптичних інтегралів Лежандра другого роду досліджено прогин прутків ворсу циліндричної щітки при розкритті кореневої системи маточних рослин. Величина прогину прутка в процесі роботи впливає на повноту видалення ним частинок ґрунту. При збільшення прогину змінюється кут між робочою гранню прутка ворсу і поверхнею ґрунту. Це призводить до зменшення видалення частинок і збільшення їх ущільнення у валку. Тому розрахована довжина прутків ворсу, які здатні забезпечити необхідні робочі параметри при заданому навантаженн

Визначення параметрів щітки з поліпропіленовим ворсом при розкритті кореневої системи маточних рослин

The paper addresses the operation of a cylindrical brush with elastic rods of bristles at the disclosure of the root system of maternal plants. It has been established that the basic components of the resistance force in the operation of a given brush is the sum of resistances caused by the soil viscosity force, the static resistance of loose particles of soil and the resistance force at removing soil particles. Based on the minimization of costs of energy, the optimal kinematical parameters have been defined for the brush with a vertical rotation axis. The value for the total resistance force is largely affected by the angular speed of the brush. In addition to the resistance force, the rods of the brush bristles are exposed to the normal reaction from the soil base. By deriving the resultant of these two forces using a method of the Legendre elliptic integrals, we have established the optimal dimensional parameters for the rods of bristles made of polypropylene. A given method has made it possible to take into consideration their significant, compared with the rods’ length, deformations as a result of their bending. The rods’ length has been determined to be the maximally possible one to ensure the conditions for the removal of soil from a swath that covers the root system of maternal plants of clonal rootstock. In addition, the influence of the friction force during brush operation has been investigated. This implies friction among soil particles and against the surface of the bristle rods. It was determined that the forces of friction, as well as the normal reaction of soil, have little effect on the operation of a cylindrical brush while opening the root system of maternal plants. This is due to the lack of a solid foundation when a bristle rod is at work, which in turn makes it possible to arrange the bristle rods one by one at the surface of the brush. The absence of necessity in the considerable relative stiffness makes it possible for the bristle rods to remove soil from the swath while minimizing damage to the plants. By using the Legendre elliptic integrals of second kind, we have explored the deflection of bristle rods in a cylindrical brush while opening the root system of maternal plants. The magnitude of the rod deflection during operation affects the degree of it removing the soil particles. An increase in deflection changes the angle between a working facet of the bristle rod and the soil surface. This leads to a decrease in the removal of particles and to an increase in their compaction in a swath. Therefore, we have calculated the length of bristle rods that could ensure the required operating parameters under a predefined load.Рассмотрены вопросы работы цилиндрической щетки с гибкими прутьями ворса при раскрытии корневой системы маточных растений. Установлено, что основными составляющими силы сопротивления при работе данной щетки является сумма сопротивлений, вызванных силой вязкости грунта, силой статического сопротивления сыпучих частиц почвы и силой сопротивления отбрасывания частиц почвы. Исходя из минимизации затрат энергии определены оптимальные кинематические параметры щетки с вертикальной осью вращения. Большое влияние на значение общей силы сопротивления имеет угловая скорость щетки. Кроме силы сопротивления на прутки ворса щетки действует нормальная реакция грунтового основания. Найдя результирующую двух сил с помощью метода эллиптических интегралов Лежандра установлены оптимальные размерные параметры прутков ворса, изготовленных из полипропилена. Данный метод позволил учесть значительные, по сравнению с длиной прутков, их деформации в результате их сгиба. Длина прутков определена как максимально возможная для обеспечения условия удаления грунта с валка, покрывающего корневую систему маточных растений клоновых подвоев. Также исследовано влияние силы трения во время работы щетки. Это трение частиц почвы между собой и по поверхности прутков ворса. Определено, что силы трения, как и нормальная реакция почвы, мало влияют на работу цилиндрической щетки при раскрытии корневой системы маточных растений. Это объясняется отсутствием твердой основы при работе прутка ворса, что в свою очередь позволяет размещать прутки ворса по одному на поверхности щетки. Отсутствие потребности в значительной относительной жесткости позволяет пруткам ворса удалять почву из валка минимизируя при этом повреждения растений. С помощью эллиптических интегралов Лежандра второго рода исследовано прогиб прутков ворса цилиндрической щетки при раскрытии корневой системы маточных растений. Величина прогиба прутка в процессе работы влияет на полноту удаления ним частиц почвы. При увеличении прогиба меняется угол между рабочей гранью прутка ворса и поверхностью почвы. Это приводит к уменьшению удаления частиц и увеличения их уплотнения в валке. Поэтому рассчитана длина прутков ворса, которые способны обеспечить необходимые рабочие параметры при заданной нагрузкеРозглянуто питання роботи циліндричної щітки з гнучкими прутками ворсу при розкритті кореневої системи маточних рослин. Встановлено, що основними складовими сили опору при роботі даної щітки є сума опорів, що спричинені силою в’язкості ґрунту, силою статичного опору сипучих частинок ґрунту та силою опору відкидання частинок ґрунту. Виходячи з мінімізації затрат енергії визначено оптимальні кінематичні параметри щітки з вертикальною віссю обертання. Великий влив на значення загальної сили опору має кутова швидкість щітки. Крім сили опору на прутки ворсу щітки діє нормальна реакція ґрунтової основи. Знайшовши результуючу цих двох сил за допомогою методу еліптичних інтегралів Лежандра встановлено оптимальні розмірні параметри прутків ворсу, що виготовлені з поліпропілену. Даний метод дозволив врахувати значні, у порівнянні з довжиною прутків, їх деформації в результаті їх згину. Довжина прутків визначена як максимально можлива для забезпечення умови видалення ґрунту з валка, що вкриває кореневу систему маточних рослин клонових підщеп. Також досліджено вплив сили тертя під час роботи щітки. Це тертя частинок ґрунту між собою та по поверхні прутків ворсу. Визначено, що сили тертя, як і нормальна реакція ґрунту, мало впливають на роботу циліндричної щітки при розкритті кореневої системи маточних рослин. Це пояснюється відсутністю твердої основи при роботі прутка ворсу, що в свою чергу дозволяє розміщувати прутки ворсу по одному на поверхні щітки. Відсутність потреби у значній відносній жорсткості дозволяє пруткам ворсу видаляти ґрунт з валка мінімізуючи при цьому пошкодження рослин. За допомогою еліптичних інтегралів Лежандра другого роду досліджено прогин прутків ворсу циліндричної щітки при розкритті кореневої системи маточних рослин. Величина прогину прутка в процесі роботи впливає на повноту видалення ним частинок ґрунту. При збільшення прогину змінюється кут між робочою гранню прутка ворсу і поверхнею ґрунту. Це призводить до зменшення видалення частинок і збільшення їх ущільнення у валку. Тому розрахована довжина прутків ворсу, які здатні забезпечити необхідні робочі параметри при заданому навантаженн

Porównanie wskaźników NDVI, NDRE, MSAVI i NDSI do wczesnej diagnozy problemów z plonem

In precision agriculture, it is possible to use satellite monitoring of fields. Satellite monitoring systems allow you to get free images with a resolution of up to 10 m per pixel, which is sufficient to determine the state of vegetation of plants on such indicators as the normalized vegetation index NDVI. However, the NDVI indicator already indicates the existing problems of correction which will not help to restore the lost yield of crops, but only helps to prevent further losses. Using the NDSI soil salinity index, it is possible to determine the difference in its properties from spectral images. Also, you can study the vegetation of plants in the early stages of their development, in fact immediately after germination. Soil-adjusted vegetation index, such as MSAVI, is used for this purpose. Studies indicate the possibility of using NDSI and MSAVI indicators for early diagnosis of confirmed crops NDVI and NDRE (indicating chlorophyll activity in plants) at later stages of their development. Studies conducted on soybean, spring barley and maize crops sown in the spring of 2021 indicate a correspondence between raster field maps show-ing the above indices made from March to July. Statistical analysis of raster images of field maps using specialized software showed a correlation between NDSI and MSAVI in March and May, respectively, with NDVI and NDRE indexes in June and July. Therefore, it is possible to judge the expediency of using NDSI and MSAVI indicators for early diagnosis of possible problems with plant vegetation, as well as for the creation of maps of differential fertilization.W rolnictwie precyzyjnym możliwe jest wykorzystanie satelitarnego monitoringu pól. Systemy monitorowania satelitarnego pozwalają na uzyskanie darmowych zdjęć o rozdzielczości do 10 m na pixel, co jest wystarczającą wartością do określenia stanu wegetacji roślin na podstawie takich wskaźników jak znormalizowany wskaźnik wegetacji NDVI. Jednakże, wskaźnik NDVI już wskazuje na istniejące problemy w kwestii korekty, która nie jest w stanie odzyskać stracony plon, a tylko pomaga uchronić przed dalszymi stratami. Istotne jest badanie możliwości identyfikacji problemów na wczesnych etapach wegetacji roślin, na przykład na etapie kiełkowania i pierwszym etapie rozwoju rośliny lub wpływu właściwości gleby na przyszły rozwój roślin. Stosując wskaźnik zasolenia gleby NDSI, możliwe jest określenie różnicy w jej właściwościach poprzez obrazowanie spektralne. Można także badać wegetację roślin na wczesnych etapach ich rozwoju, w zasadzie po etapie kiełkowania. W tym celu stosuje się wskaźnik roślinności dostosowany względem gleby, taki jak MSAVI. Badania wskazują na możliwość zastosowania wskaźników NDSI i MSAVI do wczesnej diagnozy potwierdzonych plonów NDVI i NDRE (wskazujące na aktywność chlorofilu w roślinach) na późniejszych etapach ich rozwoju. Badania przeprowadzone na soi, jęczmieniu wiosennym i kukurydzy zasianych wiosną 2021 roku wskazują na odwołanie do map rastrowych pól, wykonanych od marca do lipca, które wskazują na powyższe wskaźniki. Analiza statystyczna obrazów rastrowych map polowych przy użyciu specjalistycznego oprogramowania wykazała korelację pomiędzy NDSI i MSAVI w marcu i maju, odpowiednio ze wskaźnikami NDVI i NDRE w czerwcu i lipcu. Zatem, możliwa jest ocena stosowności użycia wskaźników NDSI i MSAVI do wczesnej diagnozy możliwych problemów z wegetacją roślin, jak również do stworzenia map o różnych stopniach nawożenia

Defining the Parameters for a Brush with Polypropylene Bristle When Uncovering the Root System of Maternal Plants

The paper addresses the operation of a cylindrical brush with elastic rods of bristles at the disclosure of the root system of maternal plants. It has been established that the basic components of the resistance force in the operation of a given brush is the sum of resistances caused by the soil viscosity force, the static resistance of loose particles of soil and the resistance force at removing soil particles. Based on the minimization of costs of energy, the optimal kinematical parameters have been defined for the brush with a vertical rotation axis. The value for the total resistance force is largely affected by the angular speed of the brush. In addition to the resistance force, the rods of the brush bristles are exposed to the normal reaction from the soil base. By deriving the resultant of these two forces using a method of the Legendre elliptic integrals, we have established the optimal dimensional parameters for the rods of bristles made of polypropylene. A given method has made it possible to take into consideration their significant, compared with the rods' length, deformations as a result of their bending. The rods' length has been determined to be the maximally possible one to ensure the conditions for the removal of soil from a swath that covers the root system of maternal plants of clonal rootstock. In addition, the influence of the friction force during brush operation has been investigated. This implies friction among soil particles and against the surface of the bristle rods. It was determined that the forces of friction, as well as the normal reaction of soil, have little effect on the operation of a cylindrical brush while opening the root system of maternal plants. This is due to the lack of a solid foundation when a bristle rod is at work, which in turn makes it possible to arrange the bristle rods one by one at the surface of the brush. The absence of necessity in the considerable relative stiffness makes it possible for the bristle rods to remove soil from the swath while minimizing damage to the plants. By using the Legendre elliptic integrals of second kind, we have explored the deflection of bristle rods in a cylindrical brush while opening the root system of maternal plants. The magnitude of the rod deflection during operation affects the degree of it removing the soil particles. An increase in deflection changes the angle between a working facet of the bristle rod and the soil surface. This leads to a decrease in the removal of particles and to an increase in their compaction in a swath. Therefore, we have calculated the length of bristle rods that could ensure the required operating parameters under a predefined load