Совершенствование элементов теории кавитационной диспергации торфа

Humic fertilizers production technologies based on alkaline extraction of humic substances from peat with the subsequent their extraction and cleaning are widely known. Acoustic cavitation to an intensification of processes of crystallization, diffusion, extraction was actively applied in recent 10 years. Technological processes of operation of the ultrasonic generator and a cavitation dispergator are considered. Technical distinctions between them at impact on firm particles of two-component mixes are defined. Theoretical definitions of ultrasonic and hydrodynamic extraction were specified. Mechanism of extraction and its mathematical equation are considered. Features of the hydrodynamic mode of extraction of target components from porous materials what peat is are revealed. It is defined that vortex extraction, extraction in the mode of vacuum boiling and explosive boiling up of an extraction agent, application of mechanical oscillations of suspension, pressure pulsations have the greatest impact on speed of an intensification of diffusion process. It is necessary to improve the diffusive and convective extraction theory by input in mathematical calculations of the additional coefficients considering increase influence of peat suspension temperature in the course of cavitation and activation of a liquid component of suspension on efficiency of diffusive and convective process. It is noted that it is also necessary to enter coefficient of activation of liquid during cavitational processing of peat suspension. A difference of pH indicators before and after activation can be a basis for mathematical calculation of this coefficient. A scientific hypothesis of extraction of humic substances from peat which is used when development of an equipment and technological process for humic fertilizers production on a basis of cavitation was suggested.Технологии производства гуминовых удобрений, основанные на щелочной экстракции гуминовых веществ из торфа с последующим их экстрагированием и очисткой, широко известны. Но в последнее десятилетие активно применяют акустическую кавитацию для интенсификации процессов кристаллизации, диффузии, экстракции. Рассмотрели технологические процессы работы ультразвукового генератора и кавитационного диспергатора. Определили их технические различия при воздействии на твердые частицы двухкомпонентных смесей. Уточнили теоретические определения ультразвуковой и гидродинамической экстракции. Рассмотрели механизм экстрагирования и его математическое уравнение. Выявили особенности гидродинамического режима экстрагирования целевых компонентов из пористых материалов, каким является торф. Определили, что наибольшее влияние на скорость процесса диффузии оказывают вихревое экстрагирование, экстрагирование в режиме вакуумного кипения и взрывного вскипания экстрагента, механические колебания суспензии, пульсация давления. Показали необходимость усовершенствования теории диффузионно-конвективного экстрагирования путем ввода в математические расчеты дополнительных коэффициентов, учитывающих влияние повышения температуры суспензии торфа в процессе кавитации и активации жидкого компонента суспензии на эффективность диффузионно-конвективного процесса. Отметили, что необходимо также ввести коэффициент активации жидкости в процессе кавитационной обработки суспензии торфа. В основу математического расчета данного коэффициента может быть положена разность показателей pH до и после активации. Предложили научную гипотезу экстракции гуминовых веществ из торфа, которая использована при разработке оборудования и технологического процесса по производству гуминовых удобрений на основе кавитаци

Программы подготовки магистров в системе научных учреждений

The new Federal law «About Education in the Russian Federation» No. 273-FZ (December 29, 2012) significantly changed traditional structure of training system. Merge and integration of research institutes, formation on their base of powerful federal scientific centers gave the chance to significantly expand the sphere of educational activity, to realize masters programs. The Magistr’s programs in «Agroengineering» was designed in Federal Scientific Agricultural Engineering Center VIM to train experts for agrarian and industrial complex. Educational department «General Scientific and Special Disciplines» for high-quality training of magistrs in the Center is provided by the competent academic staff which arranges and ensures educational process, including filling as contents of the working programs on training courses, development of educational and methodical complexes, funds of estimated means, systems of diagnostics of the current educational achievements, scientific and methodical providing. Training of magistrs in scientific research institute will be more adapted to problems, production, than in higher education university, will have more practical focus. In the course of training in a magistracy of scientific institution the advanced student can participate in implementation of specific projects, work within research and production programs, and after completion of preparation can organic to join staff of research institution. The Magistr’s programs in «Agroengineering» is created to train experts for research, analytical and design activity. It is necessary to organize and ensure educational process, to fill with contents the work programs on training courses, to develop educational and methodical complexes.Принятие нового Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» № 273-ФЗ от 29 декабря 2012 г. существенно изменило традиционную структуру системы подготовки кадров. Cлияние и укрупнение научно-исследовательских институтов, образование на их базе мощных федеральных научных центров дало возможность существенно расширить сферу образовательной деятельности, а именно, реализовать программы магистерской подготовки. Магистратура по направлению «Агроинженерия» в ФГБНУ ФНАЦ ВИМ призвана готовить специалистов для АПК. Для качественной подготовки магистров в Центре создана образовательная кафедра «Общенаучные и специальные дисциплины», имеющая компетентный профессорско-преподавательский состав, который ведет работу по организации и обеспечению учебного процесса, в том числе наполнение содержанием соответствующих рабочих программ по учебным курсам, разработку учебно-методических комплексов, фондов оценочных средств, системы диагностики текущих учебных достижений, научно-методического обеспечения. Отметили, что важным фактором является то, что подготовка магистров в НИИ будет более адаптированной к проблемам отрасли, производства, чем в вузе, будет иметь более практическую направленность. В процессе обучения в магистратуре научного учреждения учащийся может участвовать в реализации конкретных проектов, работать в рамках исследовательских и производственных программ, а после завершения подготовки органично влиться в коллектив исследовательского учреждения. Определили, что магистратура по направлению «Агроинженерия» призвана готовить специалистов для научно-исследовательской, аналитической, конструкторской и проектной деятельности. Установили, что необходимо выстроить систему организации и обеспечения учебного процесса, наполнить содержанием соответствующие рабочие программы по учебным курсам, разработать учебно-методические комплексы

УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И МАНЕВРЕННОСТИ МАЛОТОННАЖНОГО АВТОПОЕЗДА ПРИ КРИТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЯХ ДВИЖЕНИЯ

The paper deals with the control device for a uniaxial trailer, which makes it possible to increase the maneuverability and reliability of  the movement of a low-tonnage roadtrain by using flexible coupling  in the hitch mechanism. This makes it possible to use roadtrain at  emergency situations, in narrow urban streets, in greenhouses,  livestock houses, and  warehouses. This mechanism is simplicity,  reliability and high maintainability, which allow to operate it when  transporting non-bump-resistant cargo of different purpose. An  application for an invention was filed with the proposed mechanism. The maximum forces in the cable, the drawbar hook and the  controlled elements of the coupling were calculated in case of emergency braking with the maximum loading of the trailer in  difficult road conditions. Critical turn radii were determined at different speeds and tire-to-surface friction coefficients. A mathematical simulation of the movement of the roadtrain was  performed. The device was installed and tested on the basis of the  road laboratory KP-514MP based on the car Gazel 2705 with trailer  IAPZ-739. Full-scale tests were carried out in various urban and field conditions with different loading of the trailer and shifts of the cargo mass center. The cable installation in the hitch significantly changes the geometry of the movement when reversing and emergency  braking. Also the jack-knifing of the roadtrain is obviated, while  without a cable, there is almost always a threat of suchjack-knifing, which is highly undesirable in the transport of non-bumpresistant cargoes. This significantly affects the active safety of the low- tonnage roadtrain, determines its braking efficiency and transverse  stability of the links during the movement. A mathematical model  that had been tested experimentally was described, which makes it  possible to estimate the critical turn radii during maneuvering, the  conditions for emergency braking and the possibility of reversing motion. Two types of cables can be used in the flexible hitch-coupling: one is with a diameter of 9 mm and has the metallic core,  another is LX-0, it consists of 46 wires with the organic core. Also  other types of cables can be applicated if they withstand load of 4.5-5.0 t.В работе рассмотрено устройство управления одноосного прицепа, позволяющее повысить маневренность, надежность и безопасность движения малотоннажного автопоезда путем  использования гибкой связи в сцепном устройстве. Это дает возможность использовать  автопоезд в условиях чрезвычайных ситуаций, на узких улицах городов, в теплицах,  коровниках, внутрицеховых и складских помещениях. Устройство отличается простотой, надежностью и высокой ремонтопригодностью, позволяющей эксплуатировать его при  перевозке невибростойких грузов различного назначения. На предлагаемое устройство  подана заявка на изобретение. Рассчитаны максимальные усилия в тросе, крюке дышла и  управляемых элементах сцепного устройства при экстренном торможении с максимальной  загрузкой прицепа в сложных дорожных условиях. Определены критические радиусы  поворота при различных скоростях движения и коэффициентах сцепления колеса с дорогой. Выполнено математическое моделирование движения автопоезда. Устройство установлено и испытано с помощью дорожной лаборатории КП-514МП на автомобиле Газель 2705 с прицепом ИАПЗ-739. Проведены натурные испытания в различных городских и полевых  условиях с загруженностью прицепа и смещениями центра масс груза. Установка троса в  сцепном устройстве существенно меняет характер движения задним ходом и при экстренном торможении. При этом исключается складывание автопоезда, в то время как без троса почти всегда возникает угроза такого складывания, что крайне нежелательно при перевозке  невибростойких грузов. Это существенно влияет на активную безопасность малотоннажного  автопоезда, определяет его тормозную эффективность и поперечную устойчивость при движении. Описана математическая модель, подтвержденная экспериментально,  позволяющая оценить критические радиусы поворота при маневрировании, условия экстренного торможения и возможность движения задним ходом. Определили, что в сцепном устройстве автопоезда с гибкой связью возможно использовать два типа тросов: ТК  диаметром 9 мм с металлическим сердечником или ЛК-0 с органическим сердечником, а  также возможно применение других типов тросов, если они выдерживают усилия в 4,5-5,0 т

УПРАВЛЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫМИ МОБИЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ГЛОНАСС/GPS

Agricultural machine and tractor units operate in the conditions of the variable action caused by the numerous disturbance having casual character. In this regard optimization of unit operating modes at disturbance stochastic nature is necessary. The problems of control of the agricultural unit (AU) solved by means of electronics subtending existence of universal system of receiving and use of information display. It was showed that at processes control automation proceeding at AU operation the following problems are solved: regulation of position of working tools of mounted and trailing machines, norms and uniformity of agricultural materials application into the soil on width of capture and depth depending on movement speed; automation of power transmission of AU; regulation of engine load; control of technological, power and operational parameters, including automation of MTA driving. The modern AU control system was synthesized. Several program levels were allocated in structure of AU control and management. It was showed that at the first level direct control of the unit in really measured parameters is exercised. The second level connects operations of control of the operated systems. Optimization procedures belong to the third level. Driving is one of the important parameters connected with unit operation. Established that at the mobile unit movement it is influenced by the casual disturbance of the fundamental (with the period of 100-200 m, with an amplitude of 5 m) and phase (the period of 17-30 m and amplitude - 0,1 m) oscillations resulting from variation of specific soil drag, width of capture and cultivation depth. It was proved that at creation of automatic control systems of it is necessary to consider casual character and ergonomics of disturbance.Сельскохозяйственные машинно-тракторные агрегаты работают в условиях переменных нагрузок, обусловленных многочисленными возмущающими воздействиями, имеющими случайный характер. В связи с этим необходима оптимизация режимов работы агрегата при стохастическом характере возмущений. Решаемые с помощью электроники задачи управления сельскохозяйственным агрегатом (СА) подразумевают наличие универсальной системы получения и использования отображения информации. Показали, что при автоматизации управления процессами, протекающими при работе СА, решаются следующие задачи: регулирование положения рабочих органов навесных и прицепных машин, норм и равномерности внесения сельскохозяйственных материалов в почву по ширине захвата и глубине в зависимости от скорости движения; автоматизация силовой трансмиссии СА; регулирование загрузки двигателя; контроль технологических, энергетических и эксплуатационных параметров, в том числе автоматизации вождения МТА. Синтезировали современную систему контроля управления СА. В структуре контроля и управления СА выделили несколько программных уровней. Показали, что на первом уровне осуществляется непосредственное управление агрегатом по реально измеряемым параметрам. Второй уровень объединяет операции контроля управляемых систем. К третьему уровню относятся процедуры оптимизации. Отметили, что одним из важных параметров, связанных с работой агрегата, является вождение. Установили, что при движении мобильного агрегата на него влияют случайные возмущающие воздействия основных (с периодом 100-200 м, амплитудой 5 м) и фазовых колебаний (периодом 17-30 м и амплитудой - 0,1 м), возникающих в результате изменения удельного сопротивления почвы, ширины захвата и глубины отработки. Доказали, что при создании систем автоматического управления необходимо учитывать случайный характер и эргономичность воздействий

ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ ТЕХНИКА: ПУТИ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ

The group of scientists in Russian Academy of Sciences system has finished the next stage of creation, test and widespread introduction of import-substituting competitive machinery for antidroughty technology. They created the complex of technologically functional completely closed upgraded soil-cultivating and sowing machines for all soil climatic conditions in Russia. The offered technology with a complex of the domestic technics is more profitable than foreign one. Crops cultivation on this technology under drought conditions promotes reduction of import of main types of agricultural production. The foreign machines can not always operate on stubble fields in Russia. They are adapted only for prior soil tillage minimum technology. Domestic agrotechnologies with the machines complex adapted to local conditions, in comparison with the best foreign analogs, allow to increase twice productivity and yield, by 3 times to lower expenses of fuel and capacity requirement, by 4 times - metal consumption and by 5 times - resources. The developed technics complexes can be used for moisture-power-resource-saving environmentally friendly production technologies. The cumulative economic effect of use of the upgraded equipment on 1 million hectares of wheat makes 8-45 billion rubles.Коллектив ученых в системе РАН завершил очередной этап создания, испытания и широкого внедрения импортозамещающей высококонкурентоспособной техники для противозасушливой технологии. Создан комплекс технологически функциональной цельнозамкнутой модернизированной почвообрабатывающей и посевной техники для всех почвенных климатических условий России. Показано, что предложенная технология с комплексом отечественной техники рентабельнее зарубежной. Доказано, что выращивание сельхозкультур по данной технологии в условиях засухи способствует сокращению импорта основных видов сельскохозяйственной продукции. Установлено, что зарубежная техника не всегда может работать по стерне в полевых условиях агропредприятий России. Она приспособлена только для предварительной минимальной технологии обработки почвы. Отмечено, что отечественные агротехнологии с адаптированным к местным условиям комплексом техники, по сравнению с лучшими зарубежными аналогами, позволяют в 2 раза повысить производительность и урожайность сельхозкультур, в 3 раза снизить затраты топлива и потребность в мощности, в 4 раза - металлоемкость и в 5 раз - ресурсы. Разработанные комплексы техники могут быть использованы для влаго-, энерго-, ресурсосберегающих экологически чистых технологий производства продукции растениеводства. Показано, что общий экономический эффект от использования модернизированной техники на 1 млн га посева пшеницы составляет 8-45 млрд руб

Scintillator counters with WLS fiber/MPPC readout for the side muon range detector (SMRD)of the T2K experiment

The T2K neutrino experiment at J-PARC uses a set of near detectors to measure the properties of an unoscillated neutrino beam and neutrino interaction cross-sections. One of the sub-detectors of the near-detector complex, the side muon range detector (SMRD), is described in the paper. The detector is designed to help measure the neutrino energy spectrum, to identify background and to calibrate the other detectors. The active elements of the SMRD consist of 0.7 cm thick extruded scintillator slabs inserted into air gaps of the UA1 magnet yokes. The readout of each scintillator slab is provided through a single WLS fiber embedded into a serpentine shaped groove. Two Hamamatsu multi-pixel avalanche photodiodes (MPPC's) are coupled to both ends of the WLS fiber. This design allows us to achieve a high MIP detection efficiency of greater than 99%. A light yield of 25-50 p.e./MIP, a time resolution of about 1 ns and a spatial resolution along the slab better than 10 cm were obtained for the SMRD counters.Comment: 7 pages, 4 figures; talk at TIPP09, March 12-17, Tsukuba, Japan; to be published in the conference proceeding

Инновационные технологии и технические средства для промышленного питомниководства

Russian manufacturing companies do not produce high-clearance equipment for nursery farms growing fruit and berry planting material. In this respect, VIM and Michurinsk State Agrarian University have developed a system of high-clearance machines, taking into account the nursery area, thus providing for effi cient production. (Research purpose) Increasing the effi ciency of growing seedlings and apple rootstocks reproducing in a vegetative way in a mother plantation by means of complex mechanization based on universal technical equipment and technological modules with rational design parameters and kinematic characteristics of working units. (Materials and methods) General methodology for testing machines and working units was supplemented with specifi c methods used in accordance with the research program. The authors made experimental models of machines for spring opening of grafters, cultivating growing shoots, cleaning leaves, and separating branches; provided a system of automatic orientation over a number of plants; and developed a set of technical tools for the care of grafters. (Results and discussion) It has been determined that high-quality spring opening of a mother plantation with the observance of optimal timing for opening shoots increases the productivity of the mother plantation by 7-10 percent. Establishing an optimal environment for plant development using a machine with an active working unit for hilling growing shoots increases the output of standard layering up to 86.2-90.6 percent. Appropriate mechanized separation of layering in improved cutting conditions allowed to increase the yield of standard layering by 5-7 percent, and in the subsequent year there was an 8-10 percent increase in the yield of standard layering (of the fi rst grade) due to their better rooting. (Conclusions) The economic effi ciency of using a universal mechanized set of machinery in a mother plantation is from 514 thousand to 664 thousand rubles per one hectare. The use of high-level technical means of SUVES, VP-1.5 and AP-1.5 with replaceable technological modules increases the level of mechanization by an average of 30 percent, signifi cantly reduces labor costs – up to 20 percent, and improves working conditions for operating staff .В Российской Федерации не производят высококлиренсную технику для питомниководческих хозяйств, выращивающих посадочный материал плодовых и ягодных культур. В связи с этим в Федеральном научном агроинженерном центре ВИМ и Мичуринском государственном аграрном университете разработали систему высококлиренсных энергетических средств, позволяющую эффективно вести хозяйственную деятельность, в зависимости от площади питомника. (Цель исследования) Повысить эффективность выращивания вегетативно размножаемых подвоев яблони в маточнике и саженцев путем комплексной механизации процессов на основе универсального технического средства и технологических модулей с рациональными конструктивными параметрами и кинематическими характеристиками исполнительных рабочих органов. (Материалы и методы) Общую методику испытаний машин и рабочих органов дополнили частными методиками в соответствии с программой исследований. Изготовили экспериментальные образцы машин для весеннего открытия маточных растений, окучивания отрастающих побегов, ошмыгивания листьев, отделения отводков и обеспечили систему автоматической ориентации над рядом растений. Разработали комплекс технических средств для ухода за маточными растениями. (Результаты и обсуждение) Определили, что качественное выполнение весеннего открытия маточника в оптимальные сроки раскрытия побегов повышает его продуктивность на 7-10 процентов. Создали оптимальную среду для развития растений с помощью машины с активным рабочим органом на операции окучивания отрастающих побегов, что увеличивает выход стандартных отводков до 86,2-90,6 процента. Обеспечили качественное механизированное отделение отводков в улучшенных условиях среза, что позволяет повысить выход стандартных отводков на 5-7 процентов, а на следующий год они хорошо укоренились, что дало прибавку отводков первого сорта 8-10 процентов. (Выводы) Экономическая эффективность от применения универсального комплекса для работы в маточнике составляет от 514 тысяч до 664 тысяч рублей на один гектар. Применение высококлиренсных технических средств СУВЭС, ВП-1,5 и АП-1,5 со сменными технологическими модулями повышает уровень механизации в среднем на 30 процентов, сокращает затраты труда на 20 процентов, улучшает условия труда обслуживающего персонала