Агропрофи » Blog Archive » Эволюция точного высева
Регистрация

Эволюция точного высева

Дария Харитонова

Высевающий аппарат нередко называют «сердцем» сеялки. И это неслучайно, ведь от него зависят такие важные параметры, как, например, точность и скорость работы, которые в свою очередь крайне актуальны для пропашных сеялок. Какие разработки ведут компании-производители в этом сегменте и высевающий аппарат какого типа лучше предпочесть в том или ином случае?

Будущее за электроприводом

Совершенствование пропашных сеялок направлено на повышение точности, экономичности и скорости посева. И что касается первых двух пунктов, то одной из значительных эволюционных вех стало появление электропривода высевающего аппарата.

– Почти тридцать лет назад компания Kverneland выпустила первую в мире сеялку с электроприводом – свекловичную модель Monopill, – рассказывает руководитель направления по пропашным сеялкам компании «Квернеланд Груп СНГ», к. т. н. Сергей Марнов. – Прежде высевающий аппарат пропашных сеялок приводился в движение механически, от колеса: через цепную передачу и карданный вал. Однако при таком способе регулировки точность посева сильно зависит от скорости машины, а также от рельефа полей и других внешних факторов. Кроме того, сложно гибко изменить норму высева.

Способность регулировать скорость вращения дозирующего устройства (частоту дозирования) посредством электромоторов существенно повысила точность высева и вместе со спутниковой навигацией сделала возможным использование цифровых решений, таких как дифференцированный посев по картам-предписаниям, Section- (или Row) Control и др.

– Активное управление нормой высева в режиме реального времени требует чуткого влияния на привод дозирующего аппарата, – разъясняет продукт-менеджер компании Horsch Вячеслав Векленко. – Это достигается на сегодняшний день только через электромоторы в синергии с электронными системами управления. Иначе сложно менять частоту вращения дозирующего устройства в зависимости от внешних переменных, а также автоматически выключать высевающие аппараты для предотвращения пересева на клиновидных участках, при выезде на разворотную полосу или ранее засеянную площадь. Подобная координация действий экономит дорогостоящий семенной материал (особенно элитных сортов) и снижает загущенность посевов.

– Электрический привод высевающего аппарата – это возможность настройки процесса сева через монитор машины и независимость от внешних факторов, – резюмирует продукт-менеджер компании AGCO (Massey Ferguson) Алексей Летягин.

В то время как механический привод дозаторов, по убеждению Сергея Марнова, это прошлый век.

– Несмотря на дешевизну механических машин, еще несколько лет назад наша компания приняла решение, что все новые разрабатываемые модели сеялок будут оснащаться только электроприводом, – отмечает он. – Каждый год процентное соотношение механики и электропривода в продажах меняется в пользу последних. И уже не менее 70% пропашных сеялок на рынке России мы продаем с электроприводом. Это соответствует тренду на точное земледелие, которому следует большинство мировых производителей.

Seeds 2

Вторая жизнь

Несмотря на то что в портфолио многих известных брендов еще присутствуют пневматические пропашные сеялки с механическим и гидравлическим приводами (например, сеялка ED Amazone, различные модели сеялок от компании John Deere и др.), по наблюдениям участников рынка, машины точного высева с электроприводом уже начинают теснить механику и гидравлику.

– У основного пула производителей сеялки с электроприводом дозаторов присутствуют в линейке продаж либо их можно дооборудовать по разумной цене, – говорит Алексей Летягин.

Например, высевающими аппаратами Precision Planting с электромоторами можно оснастить сеялки большинства российских и мировых компаний. В том числе системы секционного контроля с электрическим приводом высевающего аппарата vDrive Precision Planting можно установить на агрегаты компаний АGCO (MF 9000), John Deere, Kinze, Great Plains и др.

– Старая, пяти- или семилетняя, механическая сеялка легко поддается модернизации. Электрический привод vDrive при этом будет управлять работой каждой секции, позволяя контролировать посев в каждом рядке, – замечает Алексей Летягин.

Вакуум: точность и гибкость

Самым революционным этапом в развитии дозирующих систем для пунктирного посева (точного высева) стала смена механического принципа отбора и разделения семян на пневматический.

– Это повлияло на изменение конструкции высевающих аппаратов: добавилась система создания разряженного воздуха с помощью вентилятора, – сообщает Сергей Марнов. – Появился ряд сеялок точного высева, которые стали называть пневматическими (вакуумными). Механика при этом также отошла на второй план, но не исчезла.

Особенности и отличия у каждого производителя свои, но в целом конструкция высевающих аппаратов представляет собой вакуумную камеру и дозирующий диск с тарированными отверстиями для контролируемого отбора семян, куда в результате отрицательного давления (силы тяги) присасываются семена, поступающие из бункера или контейнера. А дальше располагаются сингуляторы (отсекатели двойников), семясбрасыватели и очистители диска.

– Сначала семена присасываются к отверстиям в нижней части вертикально установленного дозирующего диска. Вращаясь дальше, диск доставляет плотно зафиксированное в отверстии семя до семенного канала, где прерыватель вакуума перекрывает отверстие со стороны вакуумной камеры. В этот момент семя попадает в зону выравнивания давления и падает с диска в семенной канал под собственным весом, – поясняет принцип работы таких аппаратов Вячеслав Векленко.

Дальше по ходу вращения диска расположен чистик или ролик-очиститель, который служит для очистки поверхности диска и отверстия от остатков протравителя и пыли, а также выталкивания застрявших семян (сбрасывания их обратно в накопительную камеру). Поскольку скорость свободного падения семян относительно невелика, то для точности укладки семян особо важно, чтобы в семенном канале семя двигалось без помех (толчков либо ударов о стенки канала). Этим и объясняются ограничения скорости работы и повышенные требования к выровненности поля для машин данного типа.

Нюансы конструкции могут меняться. Так, например, на сеялках Kverneland (Optima) высевающий диск вращается вместе с вакуумной камерой, и вакуум создается через полую ось вращения высевающего центра. В сеялках компании John Deere с высевающей секцией ExactEmerge дозатор выполнен в виде чаши – такая форма, по мнению производителя, позволяет снижать центробежные силы, выталкивающие семена: они движутся с меньшей скоростью, что позволяет разделять их с высокой точностью.

– Также благодаря форме чаши новый высевающий диск изнашивается гораздо медленнее, так как при его вращении подвергается трению только жесткий корд, а не вся поверхность, – отмечает территориальный менеджер компании John Deere (ЮФО и СКФО) Олег Николаев.

Пневмовыстрел: производительность и скорость

В последнее десятилетие в развитии нового поколения пневматических сеялок точного высева появилось новейшее решение: высевающие аппараты с избыточным давлением так называемого стрелкового типа.

Как объясняет ответственный за сегмент машин для пунктирного посева компании Horsch Томас Мурр, дозаторы все же имеют во многом схожую конструкцию. И внешне их можно отличить только по виду подводящей пневматики. Внутреннее устройство в целом одинаково – приемная камера для семян, дозирующий диск с отверстиями, отсекатель двойников, чистик или ролик-очиститель.

– Разница в том, что зерновка или семянка не присасывается к отверстию дозирующего диска под воздействием силы тяги (вакуумом), а наоборот, плотно прижимается под воздействием напора сжатого воздуха, – рассказывает Томас Мурр. – Затем семя попадает не в зону равновесного давления, как в случае высевающего аппарата вакуумного типа, а подхватывается плотным потоком нагнетаемого воздуха и сопровождается под его давлением до места заделки в борозде.

– Воздух не отсасывается из камеры, а нагнетается, – уточняет руководитель отдела продукт-менеджеров компании «Амазоне» (Amazone) Виктор Егоров. – И через отверстия для семян в барабане (диске) устремляется направленным потоком наружу. Из нижней части камеры семена при вращении закрывают эти отверстия и налипают на барабан, прижимаются к нему избыточным давлением воздуха. Это похоже на эффект прилипания шторы снаружи к открытой форточке. Так же точно отсекатель отделяет семена перед семяпроводом, но зерно уже не падает под действием собственного веса, а устремляется туда в сопровождении воздушного потока.

По словам Вячеслава Векленко, это чем-то похоже на выстрел из пневматической винтовки. Даже внешне семенной канал, по которому зерновка доставляется от высевающего аппарата к месту своей заделки в борозде, скорее, напоминает ствол гладкоствольного ружья. Скорость движения семени в данном случае гораздо выше, чем в случае свободного падения под собственным весом. Поэтому сеялка может двигаться с более высокой скоростью без угрозы создания помех для движения семян в семенном канале. В итоге (при благоприятных условиях) это позволяет достичь более высокой производительности.

Ставка на скорость

Если раньше скорость машин с механическим дозатором составляла всего 6–8 км/ч, а оснащенных первыми вакуумными высевающими аппаратами – максимально 8–10 км/ч, то современные сеялки могут производить качественный посев пропашных культур, передвигаясь по полю со скоростью до 16 км/ч и выше!

По словам Сергея Марнова, необходимость в повышении производительности машины назревала давно, поскольку изменения климата привели к сокращению агросроков, в которые производится сев.

– Чтобы повлиять на производительность посева, можно либо увеличить ширину захвата, либо повысить скорость, но не в ущерб точности, – поясняет Виктор
Егоров. – И так как бесконечно расширять захват конструктивно и экономически невозможно, работа велась над повышением скорости сева.

– В сеялках с вакуумным принципом присасывания, где семечко падает в борозду под действием собственной тяжести из-за сильной вибрации, разогнаться свыше 12 км/ч означало существенно нарушить точность раскладки, – рассказывает Сергей Марнов. – И, кроме того, на такой скорости семена слетали с высевающего диска, что приводило к появлению двойников и пропусков. Принцип избыточного давления «крепче» держит семя на диске, а пневматический «пинок» ощутимо увеличивает скорость посева.

Пионером в этом направлении выступила компания Väderstad с сеялками Tempo, «сердцем» которых является уникальная система дозировки семян – Gilstring Seed Meter, работающая на избыточном давлении.

– Технологически реализация такой конструкции сложнее и дороже, – признается Павел Вильчинский, региональный представитель компании Väderstad в России. – Но зато дает возможность эксплуатировать сеялку на высоких скоростях.

– Изменения в конструкции повлияли на стоимость пропашных машин, однако такая смесь воздуха и семян на выходе позволяет работать с заметным ускорением, – подтверждает Виктор Егоров. – На выходе у большинства из них установлен оптический датчик, который считает двойники и пропуски.

С 2012 года принцип работы Väderstad Tempo не изменился, за исключением незначительных усовершенствований, которые коснулись уменьшения зазоров.

– Первым всегда тяжелее, – признается Павел Вильчинский. – Нашу технологию со временем многие компании переняли или просто скопировали, учли наши ошибки и сделали нужные усовершенствования. Особенно популярными новые высевающие аппараты стали среди европейских производителей.

Так, например, готовится к продажам в России Amazone Precea, способная сеять на скорости до 15 км/ч (Precea Super с сервоприводом ElectricDrive). Компания Horsch значительно расширила модельный ряд своих машин Maestro, дополнив его модификациями CV и RV, а также CX и RX.

Как поясняет руководитель отдела продукт-маркетинга компании Horsch Михаэль Браун, с прошлого года в конструкциях этих моделей используются два разных типа дозаторов. Модели CV и RV по-прежнему оснащаются вакуумными дозаторами AirVac, а CX и RX – новыми дозаторами с избыточным давлением AirSpeed. Дозаторы AirSpeed могут качественно работать со скоростью в пределах 15 км/ч, дозаторы AirVac – до 10 км/ч.

– Декларируя рекомендованную рабочую скорость машин для пунктирного посева, мы подразумеваем высокое качество посева с этой скоростью, – подчеркивает Михаэль Браун. – Качество – это не только правильная расстановка растений в ряду, но и оптимальная заделка семян и надежное закрытие борозды посева. Здесь обязательно нужно принимать во внимание тип и состояние почвы, а также уровень предпосевной подготовки.

– Например, в сеялках Amazone Precea успех закрепляется созданием хорошего обратного уплотнения бороздообразователем, а также дополнительным прикатыванием улавливающим каточком для оптимального контакта с почвой, – добавляет Виктор Егоров.

Seeds 3

Равнозначные альтернативы

А что же, вакуумные дозаторы уходят в прошлое? Представители компании Horsch так не считают. Наоборот, можно наблюдать даже некий ренессанс вакуумных систем дозирования. Они стали точнее, быстрее, надежнее.

Интересно, что некоторые американские производители сначала вышли на рынок с высевающими аппаратами, работающими на избыточном давлении, а затем стали использовать вакуумные дозаторы. Так было, например, с сеялками MF: после приобретения AGCO Precision Planting корпорация начала устанавливать оборудование этого производителя, что, по отзывам клиентов, позволило улучшить качество посева.

Согласно наблюдениям участников рынка, обе системы на данный момент выступают как равноценные альтернативы. Так, по словам Томаса Мурра, вакуумные дозаторы одинаково хорошо справляются с мелкосеменными и бобовыми культурами. Кроме того, их можно применять даже для посева «экзотики» вроде конопли.

Тогда как дозаторы избыточного давления в полной мере раскрывают свои преимущества там, где востребована производительность, – а это неминуемо связано с высокой рабочей скоростью машины.

Правда, здесь есть свои лимитирующие факторы, например, точность ведения семяукладчиков во влажных условиях. По мнению специалистов компании Horsch, единственно правильным решением в такой ситуации будет использование вакуумного дозатора, так как он позволяет демонтировать ролик-семяукладчик без угрозы, что семена будут выдуваться из борозды. При этом на ровных полях с равномерно уплотненной почвой в полной мере раскроет свое преимущество дозатор с избыточным давлением: он позволит сеять с более высокой скоростью, увеличив тем самым производительность.

Кстати, нужно заметить, что в высевающих аппаратах с избыточным давлением герметичность системы выходит на первый план. И если в вакуумных дозаторах требования к герметичности в основном предъявляются к части, находящейся за высевающим диском, то в аппаратах с нагнетанием воздуха герметичность нужно соблюдать и в передней части. В том случае, когда бункер забыли плотно закрыть, семена будут выдуваться обратно до тех пор, пока крышку бункера плотно не захлопнут.

Совершенство доставки

Однако будет неправильным сказать, что с вакуумной системой дозирования пропашные сеялки совсем отстали в плане производительности от машин с дозацией при помощи избыточного давления.

Одна из важнейших составляющих точности посева, напрямую влияющая на увеличение скорости процесса, – доставка семени от дозирующего диска непосредственно в почву.

– Отделяясь от высевающего диска, семена в свободном падении пролетают до земли 30–40 см, – объясняет Олег Николаев. – При возрастании скорости движения трактора по полю усиливаются колебания, и соответственно пропорционально повышению скорости ухудшается качество сева. От круглого высевающего диска семена под действием инерции отлетают в стороны, могут даже выскочить из борозд.

Стремясь снизить риски неконтролируемого поведения семени в свободном падении, компании-производители разрабатывают различные способы «доставки» до конечной точки – практически до почвы. Так, например, на пропашных сеялках нового поколения John Deere DB37 (16-рядная) с высевающей секцией ExactEmerge реализована инновационная подающая система BrushBelt, представляющая собой ленточную щетку.

– Выталкиваемые из чашеобразного дозатора семена, минуя фазу свободного падения, подхватываются этой ленточной щеткой и плавно транспортируются до самого посевного ложа, – поясняет Олег Николаев. – Вогнутая форма дозатора обеспечивает плавное перемещение семени из отверстия на ворс щетки. Находясь между ворсинками, семечко надежно транспортируется до самой почвы (длина такого «щеткового» лифта – около 50 см), затем падает на дно посевного ложа с высоты не более 3 см. И сразу попадает под прикатывающие и заделывающие колеса, что позволяет четко сохранять расстояние между семенами и гарантировать укладку на заданную глубину. Таким образом, даже с вакуумным дозатором при такой транспортировке у машины есть все шансы развить скорость от 16 км/ч без потери качества!

Более того, скорость движения щеточного элеватора постоянно согласуется со скоростью движения энерго­средства. Для этого она синхронизируется с помощью GPS и датчиков скорости трактора. Например, если трактор движется со скоростью 16 км/ч, то ленточная щетка крутится с такой быстротой, чтобы не было разницы между скоростями закладки семян и движения трактора.

– А значит, семена аккуратно раскладываются по дну посевного ложа без смещения и отскоков, – резюмирует специалист компании John Deere.

В системах Precision Planting, устанавливаемых на различные пропашные сеялки, решение транспортировки реализуется с помощью системы Speed Tube.

– По сути это элеватор, состоящий из множества ячеек, – рассуждает Алексей Летягин. – Каждое зерно попадает из высевающего аппарата на такую ячейку, и двигаясь вместе с транспортерной лентой, бережно, без рикошетов, доводится до борозды. Соответственно, так обеспечивается постоянный высев независимо от скорости сеялки, что позволяет держать скорость высева до 18 км/ч без потери качества.

Кстати, новейшие сеялки Massey Ferguson Momentum, которые на смену предыдущим моделям в 2022 году впервые приедут в РФ, были созданы специально под Precision Planting и оборудованы всеми передовыми технологиями компании.

В шахматном порядке

В числе последних направлений развития современных пропашных сеялок – тренд на «шахматный» посев. То есть вместо строчного распределения происходит смещение соседних семян по рядкам на 50%. Такая технология используется в основном для посева сахарной свеклы.

В качестве примера Сергей Марнов приводит технологию Geoseed, суть которой заключается в расстановке семян на поле в заданном порядке.

– Схема раскладки семян может быть либо квадратной, либо треугольной. Для агроклиматических условий России больше подходит треугольный или, как его любят называть сельхозпроизводители, шахматный посев, – говорит он.

Разработчики Lemken на новой сеялке Азурит-9 (Azurit) с технологией точного высева DeltaRow отказались от традиционной методики распределения посевного материала отдельными рядами. И вместо этого предусмотрели распределение семян в шахматном порядке в два ряда на расстоянии 12,5 см.

– Такая раскладка обеспечивает увеличение свободной площади для каждого ростка на 70%, благодаря чему растения получают больше воды и питательных веществ, – объясняет глава сервисной службы российского представительства компании Lemken («Лемкен-Рус») Дмитрий Носов. – Тем самым обеспечивается рост урожайности в засушливых условиях, а также при различных особенностях рельефа местности.

– К тому же предотвращаются эрозионные разрушения почвы (ветровая и водная эрозия), – добавляет Сергей Марнов.

По его данным, прирост урожайности при расстановке семян в шахматном порядке составляет около 5–13% за счет увеличения площади питания корневой системы каждого растения и ослабления конкуренции между ростками за свет.

– Кроме того, за счет шахматного посева сахарной свеклы уборка урожая проходит легче, чище и менее травматично, – говорит специалист Kverneland. – Шестирядная машина сначала убирает три ряда, а затем еще три со смещением. Таким образом, сахарная свекла более равномерно поступает на элеватор комбайна, что значительно снижает травмирование корнеплодов и нагрузку на уборочную машину.

Как объясняет Дмитрий Носов, конструктивно такой порядок расстановки семян осуществляется за счет двухстороннего дозатора (барабана), в котором два диска расположены со смещением отверстий друг относительно друга на 50%.

– Процедура высева начинается с удаления из борозды пожнивных остатков и камней при помощи двух специальных дисков. Затем сошник для внесения удобрений закладывает между рядами бороздку с удобрениями точно посередине посевного ряда Deltarow, которую закатывает установленный за ним трапециевидный уплотняющий каток, – продолжает Дмитрий Носов. – Высевающие устройства заполняются из центрального бункера автоматически, а дальше, как и во многих сеялках, семена из нижней части присасываются к барабану с помощью вакуума. С той разницей, что это происходит с двух сторон – слева и справа, а на 2/3 происходит их отсечение скребковым сбрасывателем. Только вместо строчного посев осуществляется сразу на два рядка со смещением. Два двухдисковых сошника точно укладывают семена по схеме DeltaRow на прикатанный горизонт посева. В конце процесса два V-образных прижимных ролика закрывают оба посевных ряда.

Похожая конструкция разработана и представлена специалистами компании Kverneland на свекловичной сеялке Monopill с технологией Geoseed. Схема раскладки семян при этом может быть либо квадратной, либо треугольной.

– Чтобы работать по этой технологии, кроме установки на сеялку Monopill с электроприводом датчиков синхронизации высевающих дисков, не понадобятся никакие дополнительные инвестиции, но при этом изначально в сеялке должен быть установлен электропривод второго поколения. Кроме Monopill такой порядок раскладки можно настроить на сеялках Kverneland Optima с электроприводом последнего поколения, – уточняет Сергей Марнов.

Кстати, если изначально подобные сеялки разрабатывались только под высев сахарной свеклы, то сейчас, например у Lemken, вышли версии для кукурузы, подсолнечника и сои.

– Машина у нас новая и постоянно дорабатывается. С 2021 года на Азуритах в России будут доступны высевающие барабаны под подсолнечник и сою, – заключает Дмитрий Носов.

Комментарий практика

ЗАО «Надежда» (Ростовская область)

Алексей Степаненко, главный инженер:

– Сеялка John Deere DB37 (16 рядков) с высевающей секцией Exact Emerge, приобретенная в 2020 году, отработала у нас один сезон на севе кукурузы и подсолнечника.

Теоретически она может сеять при скорости 20 км/ч. Мы устраивали тестовые заезды с посевом кукурузы на такой скорости. Эксперимент показал, что запас по мощности и по нагрузке на электродвигатель довольно большой. Копирование – также нареканий нет. Расстановка при 20 км/ч – в пределах нормы.

Однако рабочую скорость мы предпочли на посеве кукурузы 14–15 км/ч. Это максимальная скорость на нашем тракторе John Deere 8 RT (гусеничный). А точнее, верхний предел рабочей скорости, дальше начинается транспортный режим. И, соответственно, автопилот, который включается только в рабочем режиме, а в транспортном уже не действует. При этом 15 км/ч – конец скоростного диапазона рабочего режима, и если скорость выходит за его предел, приходится переключаться на ручное управление. Но это все нюансы нашего гусеничного трактора. С другим энергоносителем ситуация будет иной.

Всего сеялкой John Deere DB37 посеяли около 800–850 га кукурузы и около 500 га подсолнечника. Если говорить о кукурузе, точность расстановки нас устраивает (укладывается в дельту 1,5 см). Пропусков практически нет, двойников тоже.

В общем и целом с посевом кукурузы DB37 (16 рядков) с высевающей секцией Exact Emerge справился очень хорошо.

А вот к подсолнечнику, точнее, к посеву этой культуры данной сеялкой, есть вопросы. И самый главный из них – у нас нет диска с соответствующими отверстиями. То есть фактически мы сеяли подсолнечник «кукурузным» диском. У компании его на тот момент просто не было. Отсюда большое количество двойников.

Однако по сравнению с нашими прежними John Deere 1700 с механическим высевающим аппаратом и с механической же оте­чественной сеялкой СПЧ качество посева даже с «неправильным» диском (отверстия не соответствуют семенам подсолнечника) на DB37 с Exact Emerge было лучше.

В этом году нам уже обещают привезти новый «подсолнечниковый» диск с нужными отверстиями, в связи с чем надеемся на лучшие результаты.

Отправить ссылку другу
Оставить отзыв


Оставить отзыв

E-mail:

Отзыв: