FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet 2100 Gödöllő, Tessedik S. u. 4. Jelentés Az Anyagtakarékos, környezetkímélő permetezési eljárások kifejlesztése című GVOP-2005-3.3.3 téma keretében végzett kutató-fejlesztő munkáról Témavezető: Dr. Dimitrievits György Témafelelősök: Gulyás Zoltán Kovács László Közreműködő: Darnyik Árpád Gödöllő, 2007.
1. Összefoglalás 2 A témát a debreceni FARMGÉP Kft. megbízásából műveltük. A GVOP-2005-3.3.3. projekt keretében folyó munka célja szélarányos és helyspecifikus permetezési eljárás, valamint homogén permetezésre alkalmas cirkulációs permetező rendszer kifejlesztése volt. A téma keretében elkészítettük a fejlesztési célkitűzéseknek megfelelő anyagtakarékos, környezetkímélő permetezőgép tervcél javaslatát. A szélarányos permetezési eljárás kifejlesztése során cseppméret és elsodródás vizsgálatokat végeztünk különböző rendszerű fúvókákkal. Megállapítottuk, hogy az injektoros fúvókák alkalmazásával durvább cseppméret érhető el és mérsékelhető az elsodródás a hagyományos réses fúvókákhoz képest. Az eredmények figyelembe vételével meghatároztuk a szabályozás alapparamétereit. Számba vettük a helyspecifikus permetezés alapjául szolgáló gyomtérkép készítés lehetséges módszereit. Megállapítottuk, hogy az adatok felvétele pontszerű mintavételezéssel vagy a teljes felületet reprezentáló távérzékelés felhasználásával lehetséges. A kultúr- és gyomnövények, valamint a talaj spektrális jellemzőinek meghatározása céljából laboratóriumi és szabadföldi vizsgálatokat végeztünk. A ZEUTEC gyártmányú hiperspektrális képalkotó berendezéssel a közeli infra (NIR) 900-1700 nm hullámhossztartományban laboratóriumi körülmények között, a hordozható kivitelű Minolta CM503i típusú, reflexiós spektrofotométerrel szabadföldön a látható (VIS) 400-700 nm hullámhossztartományban különböző termesztett növények és gyomok reflektancia görbéit rögzítettük. A növényeken, illetve azok levelein végzett vizsgálataink alapján megállapítottuk, hogy a növényzet, ill. a talaj, valamint az egyes növény fajták eltérő spektrális tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek alapján mód van azok elkülönítésére. Ezek a módszerek kiterjeszthetőek légi hiperspektrális távérzékeléssel nyert adathalmazokra, így költség-hatékony gyomtérképezési eljárás alkalmazására nyílik lehetőség. Az alapozó vizsgálatok eredményeinek felhasználásával elkészítettük a szabályozás működési algoritmusát és meghatároztuk a rendszerrel szemben támasztott követelményeket. Ezek alapján készítettünk el egy megfelelő szabályozóból és fedélzeti számítógépből álló modellt. A modellen végzet kísérletek tapasztalatai alapján alakította ki a FARMGÉP Kft. a tervcélnak megfelelő, 3000 dm 3 -es tartállyal és 24 m munkaszélességű szórókerettel felszerelt permetezőgépet, amely szélarányos és helyspecifikus permetezéshez szükséges szabályozó rendszerrel és állandó nyomás biztosítására alkalmas cirkulációs szórószerkezettel működik. A szabályozó rendszer három fő részből áll: érintő képernyős fedélzeti számítógép, helymeghatározó berendezés (GPS), és periféria kezelő egység. A szélarányos permetezéshez a gépen kanalas szélsebesség mérő van elhelyezve. A szabályozó egység a beérkező szélsebesség adat alapján meghatározza a működtetendő fúvóka típusát és a szükséges üzemi nyomás értékét, és ennek alapján a pneumatikus és hidraulikus rendszer vezérlésével biztosítható az elsodródást mérséklő cseppképzés. A szabályozó egység tartalmaz egy navigációs, valamint egy sorkövetést segítő, sáv kihagyás és túlfedés nélküli munkavégzést lehetővé tevő részegységet. A központi egységbe tölthetőek a kezeléseket előíró permetezési térképek. Ezek alapján történik a helyspecifikus kezelés. A készülék a permetezés vagy esetleg más munkavégzés során képes a jelölő pontok rögzítésére azok koordinátáival, valamint egy azonosító, leíró névvel együtt. Ezek segítségével elkészíthető egy gyomtérkép, amely a későbbi permetezési térképek alapjául szolgálhat. A cirkulációs rendszerű szórókereten közvetlenül a szórófejtartókba épített ARAG gyártmányú, pneumatikus működtetésű szelepek végzik a ki- és bekapcsolást. Egy visszafolyó ág került beépítésre, amely biztosítja a rendszerben a folyadék folyamatos áramlását a permetezés szüneteltetése alatt is. Ezzel a megoldással a nyomás fennmarad közvetlenül a szórófejnél a permetezés kikapcsolásakor is. A gépet és a kifejlesztett szabályozó, valamint a cirkulációs rendszert laboratóriumi, funkcionális és üzemi vizsgálatoknak vetettük alá. A vizsgálatok alapján megállapítható volt, hogy a kifejlesztett
3 permetezőgép alkalmas szántóföldi növények sík- és állomány permetezésére. Fel van szerelve az agrotechnikai követelményeknek megfelelően vegyszerbemosó és göngyölegtisztító berendezéssel, öblítő és kézmosó vizes tartállyal. A laboratóriumi vizsgálatok szerint a permetlétartály kialakítása megfelelő, a gép kellő mértékben kiüríthető, a műszaki maradék mennyisége elfogadható. A keverés hatékony, a permetlé homogenitása kielégítő. A szintjelző berendezés pontossága megfelelő. A manométer mérete, osztása, és pontossága kielégíti az előírásokat. A szórókeret kialakítása és a szórószerkezet szakaszainak mérete megfelelő. A szórófejek szórásteljesítménye a megengedettnél kisebb mértékben tér el a névleges értéktől, az adagolási egyenletesség jó. A gép keresztirányú szórásegyenletessége a TeeJet XR 11004 VP piros és a TeeJet AIXR 11004 piros fúvókákkal megfelelőnek bizonyult. A TeeJet XR 11003 VP kék fúvókák alkalmazása esetén a variációs együttható 8,81 %-os értéke meghaladta a 7 %-os határt. A TeeJet XR 11004 VP piros és a TeeJet AIXR 11004 piros fúvókák együttes működtetése esetén a variációs együttható értéke 9,81 % volt, a határértéken kívüli adatok száma 28. A kedvezőtlen eredmények annak tulajdoníthatók, hogy az egymáshoz közel elhelyezett és különböző szögben álló fúvókák permetlegyezője egymásba ért, és ennek következtében a szórásképek jelentős mértékben torzultak. A vizsgálatok alapján megállapítható volt tehát, hogy a kifejlesztett szántóföldi permetezőgép kielégíti az agrotechnikai és környezetvédelmi követelményeket, alkalmas szántóföldi növények védelmére. A keresztirányú szórásegyenletesség azonban két fúvóka együttes működtetésénél nem megfelelő. Ezért a gép, illetve a szórószerkezet továbbfejlesztése szükséges. A szabályozó berendezés laboratóriumi vizsgálata során megállapítottuk, hogy a teljes szórókeret ki, majd bekapcsolása után a szabályozó az állandósult állapotot 1,2 másodpercen belül elérte. A haladási sebesség és a TLT fordulatszám csökkentése esetén a teljes keret bekapcsolása után a szabályozó 1,5 másodperc, míg a haladási sebesség és a TLT fordulatszám növelésekor 1,8 másodperc alatt érte el az állandósult állapotot. Mindhárom beállításnál tehát megengedett 7 másodpercen belül megtörtént a szabályozó beállása. A cirkulációs rendszer funkcionális vizsgálata alapján megállapítottuk, hogy a szórókeret ki- és bekapcsolása biztonságosan működik. A szakaszok működtetése és osztása megfelelő. A kereten fellépő nyomásesés a vonatkozó szabvány előírásainak megfelelt. A mérővizsgálatok eredményei alapján kitűnt, hogy a cirkulációs rendszerű szórókereten a szórófejeknél az üzemi nyomás mintegy 50 %-kal rövidebb idő alatt kialakul, mint a hagyományos kivitel esetén, így a szórófejek megfelelő szórásképe is hamarabb felépül. Ezért jelentősen csökkenthető a szórókeret bekapcsolásakor adódó alul adagolás, a nem megfelelően kezelt területek aránya. A tartós üzem során a cirkulációs rendszer megbízhatóan működött, meghibásodás nem fordult elő, üzembiztossága tehát megfelelő. A vizsgálatok alapján megállapítható volt tehát, hogy az új rendszerű permetezőgép kielégíti az agrotechnikai és környezetvédelmi követelményeket. A kifejlesztett szabályozó berendezés lehetővé teszi, hogy 0-6 m/s szélsebesség között úgy történjen üzem közben a fúvókák megválasztása, valamint a nyomás beállítása, hogy az elsodródás kis mértékű legyen. A szabályzó rendszer alkalmas arra is, hogy a gép megfelelő permetezési térkép alapján a kezelendő területen változó mennyiségben juttassa ki a permetlevet vagy igény esetén szüneteltesse a szórást, tehát helyspecifikus kezelést végezzen. A cirkulációs rendszerű szórószerkezet lehetővé teszi, hogy a permetezés már a kapcsoláskor a beállított dózissal kezdődjön meg, és így a nem megfelelően kezelt területek aránya minimálisra csökkenthető legyen. A vizsgálatok eredményei alapján javaslatot tettünk a permetezőgép továbbfejlesztésére, a keresztirányú szórásegyenletesség javítása érdekében a szórókereten két szórócső kialakítására, a szélarányos rendszer továbbfejlesztésére, valamint technológiai ajánlások kidolgozására.
2. A fejlesztés előzményei és célja 4 Külföldi és hazai vizsgálatok szerint a kipermetezett vegyszerek mintegy 15-40%-a nem jut a célfelületre, veszendőbe megy, és feleslegesen terheli a környezetet. A jelenleg alkalmazott technológiánál ugyanis akkor is kezelésben részesül a teljes felület, ha csak a tábla egyes részein jelentkezik károkozó, gyomosodás. Ha a permetezés csak ott történik meg, ahol a fertőzés azt indokolttá teszi, akkor a vegyszerfelhasználás jelentősen mérsékelhető. A permet jelentős része azért nem hasznosul, mert a légmozgások hatására elsodródik. Ennek elsődleges oka az, hogy a hagyományosan alkalmazott szórófejek cseppspektruma meglehetősen széles, jelentős számban képződnek elsodródásra, elpárolgásra nagymértékben hajlamos, 100 mikronnál kisebb cseppek. Az apró cseppek már 3-6 m/s szélsebesség esetén 100 m-nél nagyobb távolságokra eljuthatnak. Ennek következtében a drága vegyszerek kárba vesznek, és az elsodródott cseppek a környezetet is veszélyeztetik. A permetezés hatékonyságát az is rontja, hogy a gép megindulásakor a nyomás még nem éri el a névleges értéket, ezért a kezdeti szakasz nem kap megfelelő kezelést. A hidraulikus rendszer tökéletesítésével ez a hiba nagymértékben mérsékelhető. A kutató-fejlesztő munka célja szélarányos és helyspecifikus permetezési eljárás, valamint homogén permetezésre alkalmas cirkulációs permetező rendszer kifejlesztése, anyagtakarékos, környezetkímélő technológia megvalósítására alkalmas permetezőgép kialakítása volt. 3. A fejlesztés körülményei A témát a debreceni FARMGÉP Kft. megbízásából, a GVOP-2005-3.3.3. projekt keretében műveltük. Az alapozó kísérleteket és a laboratóriumi, valamint funkcionális vizsgálatokat az FVM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet laboratóriumában végeztük el. A cseppvizsgálatok során TeeJet gyártmányú, eltérő rendszerű (hagyományos réses, passzív injektoros) és különböző méretű fúvókákkal szerelt szórófejeket vizsgáltunk. Az üzemi nyomás értékeinek megválasztásánál a gyártó optimális üzemi nyomástartományra vonatkozó ajánlásait és előírásait alkalmaztuk, a hagyományos réses fúvókákat 2,0 5,0 bar, a passzív injektoros fúvókákat pedig 3,0 7,0 bar üzemi nyomástartományban vizsgáltuk. A különböző permetezési műszaki technológiák környezetre gyakorolt hatásának meghatározása érdekében elsodródás vizsgálatokat végeztünk permetezőgépre szerelt TeeJet XR 11004 VP hagyományos réses és TeeJet AI 11004 VS injektoros réses fúvókákkal. Az üzemi nyomás minden esetben 4,0 bar, a munkasebesség 8,0 km/h, a fajlagos szórásmennyiség 270 dm 3 /ha volt. A kifejlesztett cirkulációs rendszert permetezőgépre szerelve üzemszerű vizsgálatnak vetettük alá. A géppel a hajdúszoboszlói Soranum Kft-ben zöldségfélék (sárgarépa, petrezselyem, brokkoli és karfiol) permetezését végezték. Ennek során az üzemeltetési jellemzők a következők voltak: fajlagos szórásmennyiség üzemi nyomás munkasebesség 200-600 dm 3 /ha, 3,0-5,0 bar, 6,0-8,0 km/h. A helyspecifikus kijuttatásra alkalmas szabályozó berendezés szabadföldi vizsgálatát az FVM MGI területén kialakított kísérleti parcellákon végeztük el.
4. A fejlesztés és a vizsgálatok módszerei 5 A cseppvizsgálatoknál diffrakciós elven működő, MALVERN 2600 C típusú lézeres részecske analizátort alkalmaztunk. A méréseket a fúvókáktól 500 mm távolságban a teljes permetlegyezőt átpásztázva végeztük el. A fúvókák cseppképzését a beállított üzemi nyomás függvényében a térfogati közepes cseppátmérők 3 mérésből számított átlagos értékeivel és a 100 mikronnál kisebb cseppek arányával jellemeztük. Az elsodródás vizsgálatok során a talajon lerakódott permet mennyiségét a szórókerettől a szél irányában távolodva méterenként elhelyezett vízérzékeny papír mintákon kimutatott relatív fedettség százalékos értékével jellemeztük. A hiperspektrális vizsgálatoknál a ZEUTEC gyártmányú ún. hiperspektrális képalkotó berendezéssel a közeli infra (NIR) 900-1700nm hullámhossztartományban laboratóriumi körülmények között, a hordozható Minolta CM503i típusú, reflexiós spektrofotométerrel szabadföldön a látható (VIS) 400-700nm hullámhossztartományban különböző haszonnövények (kukorica, búza, napraforgó, paprika, repce, olajretek) és gyomnövények (acat, muhar) reflektancia görbéit rögzítettük A szabályozó berendezés vizsgálatát az ENTAM (European Network for Testing Agricultural Machinery) szervezet jóváhagyott vizsgálati utasítása alapján végeztük el. A szabályozó egységet MAS-11 típusú hidraulikus próbapadon vizsgáltuk. A tényleges dózis értéket EESA PM-400 típusú átfolyásmérővel mértük. A mért értékek kiértékelését számítógépes program végezte. A vizsgálatot a következő alapbeállításoknál végeztük el: Szimulált haladási sebesség: 2 m/s Szivattyú (TLT) fordulatszám: 400 1/min Beállított dózis érték: 300 l/ha A keretszakaszok kapcsolásának hatását a következő beállításoknál ellenőriztük. 1. Az alapbeállítások esetén az állandósult állapot elérése után a teljes keretszakasz ki, majd bekapcsolása történt. 2. Az alapbeállítások esetén az állandósult állapot elérése után a teljes keretszakasz kikapcsolását követően a haladási sebességet 1,5 m/s-ra a TLT fordulatszámot 300 1/min-re csökkentettük, majd a teljes keretszakasz bekapcsolása történt. 3. Az alapbeállítások esetén az állandósult állapot elérése után a teljes keretszakasz kikapcsolását követően a haladási sebességet 2,5 m/s-ra a TLT fordulatszámot 500 1/min-re növeltük, majd a teljes keretszakasz bekapcsolása történt. A haladási sebesség megváltozásának hatását a következő beállításoknál ellenőriztük: beállított dózis: 300 l/ha szivattyú (TLT) fordulatszám: 400 1/min A szimulált haladási sebességet a következő sorrend szerint állítottuk be: 1,5 m/s 2 m/s 2,5 m/s 2 m/s 1,5 m/s. A szivattyú fordulatszám (TLT) megváltozásának hatását a következő beállításoknál ellenőriztük: beállított dózis: 300 l/ha haladási sebesség: 2 m/s A szivattyú (TLT) fordulatszámát a következő sorrend szerint állítottuk be: 300 1/min 400 1/min 500 1/min 400 1/min 300 1/min. A kifejlesztett permetezőgép laboratóriumi és funkcionális vizsgálatát az MSZ EN 12761 szabvány és a vonatkozó ISO szabványok előírásai, valamint az ENTAM szakbizottsága ajánlásai alapján hajtottuk végre. A helyspecifikus kijuttatásra alkalmas permetező szabályozó szabadföldi vizsgálata során az egyes parcellákon különböző dózis értékeket határoztunk meg. Négy szomszédos területet jelöltünk ki. A területek határvonalának geodéziai felmérését a SOKKIA Radian IS kétfrekvenciás geodéziai GPS vevővel végeztük el. A mérés során utófeldolgozást használtunk, így a mérési pontosság 2 cm-en belül volt. A szomszédos területeken váltakozva 200, 300, 200, 300 l/ha dózist kijuttatására
6 készítettük el a permetezési térképet. A térképet a kísérleti gép fedélzeti számítógépére töltöttük. A kísérleti permetezőgépre szereltünk egy az összes kijuttatott permetlémennyiség mérésére alkalmas EESA PM-400 típusú átfolyásmérőt. A kijuttatott dózis értékét a hozzájuk tartozó földrajzi koordinátákkal folyamatosan rögzítettük egy SPIDER-8 típusú adatgyűjtővel. A koordináták meghatározása szintén a SOKKIA GPS vevővel történt. A kísérleti terület permetezését helyspecifikus üzemmódban működő szabályozóval K-Ny irányból, majd Ny-K irányból végeztük el, mialatt kereszteztük a parcellák határvonalait. A mérés kiértékelésekor a laboratóriumi méréshez hasonlóan a mért és a beállított dózis arányát számítottuk ki. Az előírt határértéken kívül eső szakaszok ideje került meghatározásra, mely a szabvány szerint 7 másodpercnél nem lehet több. Az auto-tracking rendszer segítségével kijelöltük a követendő egyenest és ezt az egyenest kellett a traktorosnak követnie kézi kormányzással, majd párhuzamos nyomkövető segítségével. A vizsgálat során meghatározott távolságonként, (10 m) megmértük a két egymás melletti nyomvonal távolságát, a fogásszélességet. Négy fogásnak megfelelő kezelést végeztünk. Meghatároztuk egy, valamint négy művelet után a fogásszélességet és statisztikailag értékeltük a kapott eredményeket, meghatároztuk az adathalmaz egyes csoportjainak gyakoriságát, az adathalmaz szórását, valamint diagramban ábrázoltuk a mért nyomvonal eltérését az elméleti nyomvonaltól. Ezekből az adatokból következtettünk az eszköz használhatóságára. A cirkulációs szórókeret vizsgálata során a nyomás változásait a szórófejeknél beépítésre került HBM által gyártott P8AP típusú nyomás távadóval mértük. Az adatrögzítés SPIDER 8 mérőerősítővel és Catman adatgyűjtő szoftverrel történt. A mérés során 2400 Hz mintavételi frekvenciát alkalmaztunk. A jelrögzítést a szórókeret bekapcsolása indította. 5. A fejlesztés eredményei 5.1 Az alapozó vizsgálatok 5.1.1 A cseppméret vizsgálatok TeeJet gyártmányú, eltérő rendszerű (hagyományos réses, injektoros) és különböző méretű fúvókákkal szerelt szórófejeket vizsgáltunk meg. A mérések során kapott térfogati közepes cseppátmérők összefoglalóan az 1. ábrán láthatóak. TeeJet gyártmányú, hagyományos réses, illetve injektoros fúvókák cseppátmérője 400,0 közepes cseppátmérő (mikron) 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 2,0 bar 3,0 bar 4,0 bar 5,0 bar 6,0 bar 7,0 bar üzemi nyomás TeeJet XRC 11003 TeeJet XRC 11004 TeeJet AIC 11003 TeeJet AIC 11004 1. ábra
7 Az adatok alapján a hagyományos réses fúvókák esetében a közepes térfogati cseppátmérő értéke 109,2-153,0 μm között változott az üzemi nyomás függvényében, az injektoros fúvókáknál ugyanez a jellemző 192,7-362,4 μm közötti értékeket vett fel. Az üzemi nyomás növelése a réses fúvókáknál az átlagos közepes térfogati cseppátmérő 20,3, illetve 23,3 %-os csökkenését eredményezte. Az injektoros fúvókáknál az üzemi nyomástartományon belül nagyobb mértékű 38,0, illetve 41,4 % csökkenés volt tapasztalható. A 100 mikronnál kisebb cseppek aránya a vizsgált nyomástartományban a hagyományos réses fúvókáknál 23,8-49,6 %, az injektoros fúvókáknál 5,9-21,2 % között változott. Méréssel meghatároztuk az eltérő gyártmányú és különböző rendeltetésű fúvókák cseppeloszlási görbéit, amelyek a 2. ábrán láthatók. Megoszlás, (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 10 100 1000 10000 Részecskeméret, (um) TeeJet 11004 VP Lechler 11004 TeeJet DG 11004VS Lechler AD 120-04 C TeeJet AI 11004 VS Lechler ID 120-04 2. ábra Cseppeloszlás görbék különböző fúvókáknál Az ábra alapján megállapítható, hogy a különböző fúvókák megfelelő választási lehetőséget biztosítanak a cseppméret beállítására és az elsodródás csökkentését eredményező berendezés kialakításához.
5.1.2 Az elsodródás vizsgálatok eredményei 8 A vizsgálat eredményei a 3. ábrán láthatók. Elsodródásvizsgálat eredményei 14 12 fedettség (%) 10 8 6 4 2 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 távolság a szórókeret szélétől (m) TeeJet XR 11004 fúvóka TeeJet AI 11004 fúvóka 3. ábra Az ábrán látható adatok alapján megállapítható volt, hogy a TeeJet XR 11004 VP típusú, hagyományos réses kivitelű fúvókákkal végzett permetezésnél 30 m távolságig volt a talajon kimutatható mennyiségű permet, a szórókerettől számított 8-10 m-es távolságon belül pedig jelentős mértékű (1 % fölött) volt a lerakódás. A TeeJet AI 11004 VS típusú injektoros fúvókákkal permetlerakódást 17 m-ig észleltünk, számottevő elsodródás pedig 7 m-ig volt tapasztalható. Az eredmények igazolták, hogy az elsodródás mértéke jelentős mértékben függ a fúvókák kivitelétől. A korszerű injektoros fúvókák alkalmazásával az elsodródás távolsága mintegy a felére volt csökkenthető, az elsodródott permet mennyiségét pedig 45 %-kal sikerült mérsékelni. 5.1.3 A gyomtérkép készítés módszerének vizsgálata A helyspecifikus permetezés alapja a fertőzött területek helyének és kiterjedésének táblán belüli pontos meghatározása lehet. Az eljárás jelenleg elsősorban a vegyszeres gyomirtásnál alkalmazható, de használatára a későbbiekben más károkozók elleni védekezéseknél is lehetőség nyílhat. Az új technológia megalapozása céljából számba vettük a gyomtérkép készítés alkalmazható módszereit. Megállapítottuk, hogy jelenleg a gyomkezelésnél két módszer lehetséges: - valós idejű precíziós kezelések - nem valós idejű helyspecifikus gyomszabályozás. A valós idejű precíziós kezelések elvégzéséhez gyomtérképre nincs szükség, mivel a gyomok észlelése és a kezelés egy menetben történik. A nem valós idejű helyspecifikus gyomszabályozás végrehajtásához azonban gyomtérképek szükségesek, amelyek alapján elkészített kijuttatási terv szerint a rendszer utasítást ad, hogy az éppen aktuális ponton szükséges-e a kezelés, illetve annak milyen dózisával, esetleg milyen szerrel. Ezek előállításához a gyomfelvételezési mintatereket valamilyen módszer szerint ki kell jelölni, majd a kapott adatok felhasználásával készíthető el a gyomtérkép az egyes fajokról, fajcsoportokról vagy az összes gyomosodásról. A tábla heterogenitását jól követő precíziós gyomszabályozás végrehajtásához nagy pontossággal kell ismernünk az egyes táblarészek esetlegesen eltérő gyomviszonyait.
9 A helyspecifikus eljáráshoz szükség van a fertőzés olyan felvételezésére, ami elektronikus adatbázisban kerül tárolásra és térképszerűen meg is jeleníthető. Egy táblán a gyomok térképezése alapvetően kétféle módon történhet: pontszerű mintaterek felvételezési adatainak felhasználásával vagy az egész területet reprezentáló felvétel (távérzékelés) felhasználásával. 5.1.3.1 Gyomtérképezés pontszerű mintavételezéssel A mintaterek kijelölésénél és a felvételezésnél a következő szempontokat határoztuk meg: - A precíziós gyomszabályozáshoz a tábla gyomnövényzetének heterogenitása függvényében a lehető legnagyobb mintasűrűséget kell alkalmazni. - A mintatereket olyan módon kell kijelölni, hogy azok a tábla gyomnövényzetét a lehető legjobban reprezentálják. A mintaszám növelése fokozza a pontosságot, de munka- és időigényes, növeli a költségeket, rontja a munka hatékonyságát és gazdaságosságát. - A táblán szórványosan előforduló fajokat a kis mintasűrűségű felvételezés sok esetben nem mutatja ki. - A kisebb foltokban elterjedt, nehezen irtható évelő fajok a pontszerű mintavétellel nehezen lokalizálhatók. A fenti szempontok alapján a szisztematikus négyzethálós mintaterület kijelölést tartjuk alkalmasnak a gyomtérkép készítésre. A mintasűrűség megválasztásánál az 1-3 ha terület a célszerű, de a tábláról rendelkezésre álló korábbi adatok figyelembevételével ez célszerűen változtatható. Természetesen, ha tudjuk, hogy a tábla gyomflórája, illetve annak eloszlása viszonylag homogén, a kisebb mintasűrűség is elegendő lehet. A mintaterek tervezése előre, a precíziós gazdálkodást támogató szoftverrel történhet. A legtöbb ilyen rendszer rendelkezik mintavételi helyek kijelölésére szolgáló funkciókkal. A kijelölt mintahelyek felkeresése GPS navigációval történik, gyalogosan vagy terepjáró gépjárművel. A mintavételi pontokon meghatározásra kerülnek a gyomfajták és a gyomborítottság mértéke. A rögzített adatokból térinformatikai szoftverek segítségével interpolációs eljárással (Kriging eljárás) meghatározásra kerülnek a beavatkozás alapját jelentő gyomfoltok. Ezeknek a gyomfoltoknak a figyelembevételével történik meg a kijuttatási térkép megtervezése, mely a helyfüggően szabályozott gyomirtószer kijuttatás alapadatait tartalmazza. 5.1.3.2 Gyomtérképezés teljes felület felvételezéssel A mintavételen alapuló gyomtérképezés legfőbb hátránya az, hogy mivel a tábla bizonyos pontjain felvett gyom egyedsűrűségi vagy borítottsági adatokból következtet valamilyen interpolációs eljárással azok környezetének gyomnövényzetére, nem mindig kielégítően pontos. Igazán pontos, egzakt gyomtérképezés nemcsak a mintaterületeket, hanem a teljes felületet reprezentáló távérzékelés felhasználásával végezhető el. A felvétel készülhet kis (néhány 10 m) közepes (néhány 100 m) és nagy magasságból (több km). Az értékelhető felvételek fontos ismérve a megfelelő terepi (kívánatos a méter alatti) és spektrális (fény hullámhossz szerinti) felbontóképesség. A spektrális felbontásnak az egyes gyomfajok, gyomcsoportok talajtól, illetve egymástól szín alapján történő elkülönítéséhez (klasszifikáció) van jelentősége, amely akkor lehet eredményes, ha a felvételen az egyes gyomok között megbízható színbeli eltérések vannak. Lényegesen több információt szolgáltatnak a közeli infra (NIR) tartományban készített felvételek. Az un. hiperspektrális felvételek használhatóak a gyomfelismerés céljából, melyek az elektromágneses spektrum több száz sávjában, néhány nm nagyságú hullámhossz-tartományban készülnek. A növényzet megfigyelésekor elkülöníthetők egymástól a különböző vegetációtípusok, sőt, akár fajok is, de információkat nyerhető a növények fiziológiai állapotáról is. Kísérletek igazolták, hogy a zöld vegetáció és a talaj elkülöníthetők egymástól spektrális jellemzőik alapján. A NIR és a vörös hullámhossztartományban mért reflektanciák hányadosa megfelelő felismerési arányt biztosít.
10 Szabadföldön a látható (VIS) 400-700 nm hullámhossztartományban különböző haszonnövények (kukorica, búza, napraforgó, paprika, repce, olajretek) és gyomnövények (acat, muhar) reflektancia görbéit rögzítettük A kapott spektrumok a 4.-5. ábrán láthatók. Reflektancia, % 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 400 500 600 700 hullámhossz, nm káposzta repce csattanó maszlag muhar szőrös disznóparéj kukorica csomós éber 4. ábra Haszon és gyomnövények spektrális reflektancia görbéi a látható tartományban A látható tartományban (visible, VIS: 0.4-0.7 µm) a levelek pigment összetétele klorofill (zöld), xantofill (sárga), karotin (narancs), antociánok (kék) befolyásolja leginkább a visszaverődési értékek alakulását. Az előző ábrán jól látható hogy ebben a tartományban a többi spektrumhoz képest elég nagy az abszorpció (elnyelés) mértéke. Két elnyelési maximumot figyelhetünk meg 0.45 µm (kék) és 0.65 µm (vörös) hullámhossztartományokban, ugyanakkor zöld visszaverődési maximumot láthatunk 0.54 µm környékén. Ez annak köszönhető, hogy a legtöbb növényfaj esetében a klorofill két típusa (a és b) nagymértékben elnyel a kék és a vörös tartományban, és csak kismértékben a zöld tartományban (ellenőrizze a fenti ábra görbéjét!). A többi pigment leginkább a kék tartományban aktív. Az ebben a hullámhossz-tartományban elnyelt energia a légköri széndioxid és a gyökerek által felvett víz szénhidrátokká történő alakítására fordítódik. Mindennek következtében, valamint annak köszönhetően hogy szemünk különösen érzékeny a zöld hullámhossz-tartományban, növényeink többsége a zöld szín különböző árnyalataiban mutatkozik. A látható tartomány hasznos információkkal szolgálhat a növényzet egészségi állapotáról is. Az egészséges növények kismértékben visszabocsátanak az elnyelt energiából a távoli-vörös (0.65-0.70 µm) és a közeli infravörös tartományban. Ezt hívják fluoreszkálásnak. A fluoreszkálás mértéke megnő ha a növény stresszes állapotban van, mivel ekkor fotoszintetikus aktivitása nem megfelelő. Ez a kisugárzás nem csak laboratóriumi körülmények között mérhető, hanem bizonyos távérzékelési technikákkal a természetben is. Egy beteg növény fotoszintetikus működése csökken, csökken a megkötés az egyéb színtartományokban is, a levelek sárgulnak, elfehérednek. Az un. Red Edge Index is jó jellemzője a stresszes növénynek, amely azt méri, hogy mennyire csúszik el a reflexiós görbe inflexiós pontja a vörös (0.6-0.7 µm) és a közeli infravörös (0.7-1.3 µm) tartomány határán a kék tartomány felé.
11 reflektancia, % 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% víz abszorpciós pontjai 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 hullámhossz, nm acat paprika napraforgó búza kukorica olajretek muhar 5. ábra Haszon és gyomnövények spektrális reflektancia görbéi a NIR tartományban A közeli infravörös tartományban (NIR 0.9-1.9 µm) a beeső energia nagy része áteresztődik a levélen, másik része pedig visszaverődik a levélfelületről, tehát csak igen kis része kötődik meg. Egyes vizsgálatok összhangban a mi eredményeinkkel azt mutatták, hogy a levél nagyon áteresztő lesz abban az esetben, ha a sejtek közötti levegőjáratok folyadékkal telítettek, így több kutató is arra a következtetésre jutott, hogy a visszaverődés a cellulóz sejtfalak és a sejtek közötti járatok levegőtartalmának érintkező felületein történik. A visszaverődés értéke jelentősen megnő, ha a növény víztartalma csökken, a levelek ki/elszáradnak. A mért visszaverődési értékek alapján megkülönböztethetők egymástól az egyszikűek és a kétszikűek, ugyanis az egyszikű növények leveléből hiányzik az a szivacsos parenchima réteg, amelynek sejtjei erősen lekerekítettek, a sejtközötti járatai nagyok és levegővel telítettek. A visszaverődés nagy része ebben a rétegben történik a kétszikűek esetében. 5.2 Szélarányos és helyspecifikus permetezési eljárás fejlesztése 5.2.1 A szélarányos szabályozás alapparamétereinek meghatározása A cseppméret szükséges változtatását az elvégzett cseppvizsgálatok és elsodródás vizsgálatok eredményei alapján határoztuk meg: Megállapítottuk, hogy a szabályozásnál minimum 2 különböző rendszerű vagy méretű fúvóka befogadására alkalmas szórófejtartót szükséges a gépre építeni a kívánt paraméterek megvalósításához úgy, hogy azok külön-külön, vagy együtt is működtethetők legyenek. A szélsebesség meghatározása 0-10 m/s tartományban 1 % pontossággal történjen. A különböző szélsebességeknél alkalmazandó fúvókák és nyomásértékeket az 1. táblázatban foglaltuk össze. A 6 m/s-nál nagyobb szélsebesség esetén a gépkezelőt figyelmeztetni kell, hogy a permetezésnél fellépő elsodródás a megengedett értéket meghaladja, ezért a munkavégzést szüneteltetni kell.
12 Alkalmazandó fúvókák és nyomások 1. táblázat Szélsebesség (m/s) Fúvókák rendszere 0,0-2,0 Hagyományos réses 2,0-4,0 Injektoros réses 4,0-6,0 Injektoros réses Fúvókák típusa TeeJet XR, Lechler LU TeeJet AI Lechler ID TeeJet AI Lechler ID Üzemi nyomás (bar) 2,0-4,0 2,0-5,0 5,0-8,0 5,0-8,0 2,0-5,0 3,0-5,0 A táblázatban megadott, leggyakrabban használt fúvókák mellett természetesen más gyártmányú, hasonló rendszerű és cseppképzési jellemzőkkel rendelkező fúvóka típusok (például a HARDI ISO F-110 és HARDI INJET fúvókák is alkalmazhatók). Ebben az esetben a gyártó által megadott nyomástartományokat kell figyelembe venni. 5.2.2 A szabályozás algoritmusának elkészítése A rendszer működési algoritmusának elkészítése során első lépésben a rendszerrel szemben támasztott követelményeket határoztuk meg. A kialakítandó helyspecifikus és szélarányos permetezést megvalósító gépvezérlő és szabályozó rendszerének a következő követelményeket kell kielégítenie: Helyspecifikus kijuttatás: a gyomtérképek alapján előállított növényvédelmi terv szerint az alapjel (liter/ha) helyspecifikus átállítása és a kijuttatás megvalósítása, Szélmérés a permetezőgép álló helyzetében, a szélsebesség függvényében a megfelelő fúvóka típus kiválasztása és működtetése, Útvonal, térkép és egyéb kijelzés megjelenítése a fedélzeti számítógép képernyőjén, Navigáció támogatása, sorkövetés, párhuzamos sorjelzés, sáv kihagyás és túlfedés nélküli munkavégzés, Útvonal- és helykoordináták rögzítése, munkavégzés nyomon követése, naplózása mind elszámolási, mind minőségirányítási céllal, Adatbevitel, rögzítés, a permetezési munka közben előre definiált jellemzőkkel (pl.: gyomfajták felmérése stb.). A szabályozási kör blokkvázlata a 6. ábrán látható, ahol: x a alapjel, x r rendelkező jel, x b beavatkozó jel, x m módosított jellemző, x s szabályozott jellemző, x e ellenőrző jel.
13 6. ábra A szabályozó egység blokkvázlata A 7. ábrán a szélarányos permetezés folyamatábra részlete látható. Haladási sebesség mérés Vh Vh = 0m/s n i Szélsebesség mérés Vsz Fúvóka kiválasztás Hiba üzenet Fúvóka kiválasztás p határértékek beállítása Fúvóka kiválasztás p határértékek beállítása i i i Vsz > 6m/s n Vsz > 4m/s n Vsz > 2m/s Fúvóka kiválasztás p határértékek beállítása n 7. ábra Szélarányos permetezés folyamatábrája
A szabályozás algoritmusának elkészítése alapot nyújtott a szabályozó berendezés modelljének elkészítéséhez. 5.2.3 A szabályozó berendezés modelljének elkészítése 14 A szélarányos permetezés, valamint a helyspecifikus kijuttatás megvalósítása érdekében elkészítettünk egy, a követelményeknek megfelelő szabályozóból és fedélzeti számítógépből álló modellt. A modell felépítése a 8. ábrán látható. 8. ábra A szabályozó rendszer vázlata A rendszer vázlata alapján az egyes részegységek és azok rendeltetése. Szabályozó: helyspecifikus kijuttatás a növényvédelmi terv szerint, az alapjel (liter/ha) ennek megfelelő helyspecifikus átállítása. Fedélzeti számítógép: a növényvédelmi terv tárolása, megjelenítése, szélmérés, a szélsebesség alapján a megfelelő fúvóka kiválasztása, helymeghatározás és annak kijelzése, a navigáció támogatása a csatlakoztatott GPS jelének feldolgozása alapján. GPS (differenciál GPS): hely-meghatározás maximum +/-0,5 m hibával. Kijelző (LED-soros): a GPS készülékkel meghatározott helykoordináták alapján a navigáció támogatása a kijelölt útvonal mentén, forduláskor, stb. Adatátvitel: a szabályozó és, a fedélzeti számítógép között, a GPS és a fedélzeti számítógép között, valamint a szabályozó és az érzékelők és a beavatkozók között. Érzékelők: - Áramlásmérő: a permetlé térfogatáramának a mérése a névleges áramlási mennyiség 10 és 100 %-a közötti tartományban, maximum +/-2,5 %-os hibával. Célszerű, ha az áramlásmérő nem tartalmaz forgó-mozgó alkatrészt. - Sebességmérő (útjeladó a keréknél, vagy radaros sebességmérő): a haladási sebesség és a megtett távolság maximum +/-1,5 %-os hibával való mérése. Előnyös az érintkezésmentes radaros sebességmérő alkalmazása. - Folyadéknyomás érzékelő: a folyadéknyomás mérése és figyelmeztető jelzés, ha a nyomás kilépne a megfelelő munkaminőséget biztosító tartományból,
15 - Kanalas szélsebességmérő: a szél sebesség mérése a permetezőgép álló helyzetében, - Beavatkozó egység (motoros pillangószelep): a mindenkori alapjel (liter/ha) szerinti térfogatáram beállítása, állítható beavatkozási sebességgel, maximum +/-1.5 % hibával, távvezérelt pneumatikus működtetés mellett. A kialakított modell funkcionális vizsgálatát a laboratóriumban elvégeztük. Szimulált haladási sebesség mellett előre felvett nyomvonalon a szábályozó működése megfelelő volt. A szélmérés pontosságát szélcsatornában ellenőriztük a 0-10 m/s légsebesség tartományban. Az eredmények az előírt követelményeket kielégítik. 5.3 Az anyagtakarékos, környezetkímélő permetezőgép fejlesztésének és vizsgálatának eredményei Az alapozó kutatási eredmények, és az ezek felhasználásával folytatott fejlesztő munka eredményeként kialakításra került a szélarányos, helyspecifikus, egyenletes szórásra alkalmas permetezőgép. A következőkben a bemutatjuk a fejlesztés eredményeként kialakított, szélarányos és helyspecifikus szabályozó rendszerrel és a cirkulációs szórószerkezettel felszerelt permetezőgépet, továbbá ismertetjük a vizsgálatok eredményeit. 5.4 A permetezőgép műszaki jellemzése Rövid műszaki leírás 9. ábra A kifejlesztett permetezőgép
16 A vontatott kivitelű gép hajtása traktorról, TLT tengelyen keresztül történik. Hegesztett idomacél vázán helyezkednek el a polietilén permetlétartály, az öblítő vizes és a kézmosó tartály, valamint a szivattyú. A gép felépítése a 10. ábrán követhető. 10. ábra A permetezőgép működési vázlata A permetlétartály szintjelzővel és hidraulikus keverő berendezéssel van felszerelve. A permetlé elkészítéséhez vegyszerbekeverő, a göngyölegek tisztításához mosóberendezés áll rendelkezésre. A gép működtetése a traktor üléséből végezhető. A vázhoz rögzített, lengéscsillapított kivitelű szórókeret nyitása és zárása, valamint magasságának állítása hidraulikusan történik. A permetlevet membránszivattyú szállítja a vegyszerbemosóhoz, a keverő berendezéshez és a szórófejekhez. A szórókereten közvetlenül a szórófej tartókba épített pneumatikus működtetésű ARAG gyártmányú szelepek végzik a ki és bekapcsolást. Visszafolyó ág biztosítja a folyadék folyamatos áramlását a rendszerben a permetezés szüneteltetése alatt is. A nyomás tehát fennmarad közvetlenül a szórófej tartóknál a permetezés kikapcsolásakor is. A cirkulációs rendszerű szórókereten párosával elhelyezett hidraulikus szórófejek (11. ábra) felváltva történő, vagy együttes üzemeltetésére alkalmasak, működtetésük pneumatikusan történik.
17 11. ábra Pneumatikusan vezérelt kettős elrendezésű szórófejek a légvezetékekkel A pneumatikus rendszer működtetéséhez kompresszor (12. ábra) szállítja a levegőt légtartály közbeiktatásával a légvezetékekbe. 12. ábra A kompresszor és a légtartály elhelyezése
18 A szórófejek membrános visszacsapó szeleppel vannak ellátva. Permetezéskor a szivattyú a tartályból a szívó- és nyomószűrőn keresztül szállítja a permetlevet a nyomásszabályozón beállított és a manométeren ellenőrizhető nyomással a szakaszonként kapcsolható kereten elhelyezett szórófejekhez, amelyekből kiadagolva és elporlasztva jut a folyadék a célfelületre. A szórószerkezet működtetését a központi szabályozó berendezés vezérli. A szabályozó rendszer három fő részből áll: érintő képernyős fedélzeti számítógép, helymeghatározó berendezés (GPS), és periféria kezelő egység. A fedélzeti számítógép az 13. ábrán látható. 13. ábra A szabályozó rendszer kezelő felülete, fedélzeti számítógépe A helymeghatározó egység az üzemeltető traktorra szerelve a 14. ábrán látható. 14. ábra GPS helymeghatározó egység
A szélarányos permetezéshez a gépen kanalas szélsebesség mérő van elhelyezve (15. ábra). 19 15. ábra Kanalas szélsebesség mérő A beérkező szélsebesség adat alapján meghatározható a működtetendő fúvóka típusa, az üzemi nyomás szükséges értéke, valamint a pneumatikus és hidraulikus rendszer vezérlésével elsodródás mérséklő cseppképzés valósítható meg. A szabályozóegység egy navigációt sorkövetést segítő, sáv kihagyás és túlfedés nélküli munkavégzést lehetővé tevő részegységet tartalmaz. A központi egységbe letölthetőek a kezeléseket előíró permetezési térképek. Ezek alapján történik a helyspecifikus kezelés. A készülék a permetezés vagy esetleg más munkavégzés során a képes jelölő pontok rögzítésére azok koordinátáival, valamint egy azonosító leíró névvel együtt. Ezek segítségével elkészíthető egy gyomtérkép a későbbi permetezési térképek elkészítéséhez. A fajlagos szórásmennyiséget szintén a szabályozó berendezés tartja állandó értéken. Főbb műszaki adatok A permetlétartály névleges térfogata 3000 dm 3 A szivattyú rendszere membrános típusa POLY 2260 kamrák száma 6 üzemi nyomása 0,0-15,0 bar szállítási teljesítménye 0 bar-nál 250 dm 3 A szórókeret munkaszélessége 24 m A kapcsolható szakaszok száma 6 db szélessége 4,0 m
A szórófejek száma A fúvókák rendszere típusa 20 2x48 db réses és injektoros TeeJet XR 11004 VP piros TeeJet XR 11003 VP kék TeeJet AIXR 11004 piros 5.5 A permetezőgép laboratóriumi és funkcionális vizsgálatának eredményei A vizsgálat során megállapítottuk, hogy a gép az agrotechnikai követelményeknek megfelelően fel van szerelve vegyszerbemosó és göngyölegtisztító berendezéssel, öblítő és kézmosó vizes tartállyal. A laboratóriumi vizsgálatok alapján a permetlétartály kialakítása megfelelőnek, a gép kellő mértékben kiüríthetőnek, a műszaki maradék mennyisége elfogadhatónak bizonyult. A keverés kellően hatékony, a permetlé homogenitása kielégítő. A szintjelző berendezés pontossága megfelelő. A manométer mérete, osztása, és pontossága kielégíti az előírásokat. A szórókeret kialakítása és a szórószerkezet szakaszainak mérete megfelelő. A szórófejek szórásteljesítménye a megengedettnél kisebb mértékben tér el a névleges értéktől, az adagolási egyenletesség jó. A gép keresztirányú szórásegyenletessége csak a TeeJet XR 11004 VP piros és a TeeJet AIXR 11004 piros fúvókákkal bizonyult megfelelőnek. Ezeknél is azonban több érték -elsősorban a középső keretszakaszon- kívül esett a ±15 %-os határon. Ennek oka elsősorban az volt, hogy a szórófejek osztástávolsága eltért az 50 cm-es névleges értéktől, valamint a szórófejek szórási irány sem volt azonos. A TeeJet XR 11003 VP kék fúvókák alkalmazása esetén a variációs együttható 8,81 %-os értéke meghaladta a 7 %-os határt. Feltételezhető, hogy az előzőekben említett okok mellett ebben a fúvókák hibája is közrejátszhatott. A TeeJet XR 11004 VP piros és a TeeJet AIXR 11004 piros fúvókák együttes működtetése esetén a variációs együttható értéke 9,81 % volt, a határértéken kívüli adatok száma 28. A kedvezőtlen eredmények annak tulajdoníthatók, hogy az egymáshoz közel elhelyezett és különböző szögben álló fúvókák permetlegyezője egymásba ért, és ennek következtében a szórásképek jelentős mértékben torzultak. A munkaminőségi vizsgálat részletes ismertetése a 2. mellékletben található. A vizsgálatok alapján összefoglalóan megállapítható, hogy a vontatott szántóföldi permetezőgép általában kielégíti az agrotechnikai és környezetvédelmi követelményeket, alkalmas szántóföldi növények védelmére. A keresztirányú szórásegyenletesség azonban két fúvóka együttes működtetésénél nem megfelelő. Ezért a gép, illetve a szórószerkezet továbbfejlesztése szükséges. 5.6 A helyspecifikus permetezésre alkalmas szabályozó rendszer vizsgálatának eredményei A készüléket a vizsgálatok elvégzéséhez John Deere 6320 SE traktorra szereltük fel. A mérések során a teljes keretszakasz ki, majd bekapcsolása után a szabályozó alapbeállítások esetén az állandósult állapotot 1,2 másodpercen belül elérte. A haladási sebesség és a TLT fordulatszám csökkentése esetén a teljes keretszakasz bekapcsolása után a szabályozó 1,5 másodperc, míg a haladási sebesség és a TLT fordulatszám növelésekor 1,8 másodperc alatt érte el az állandósult állapotot. Mindhárom beállításnál a szabványban megengedett 7 másodpercen belül megtörtént a szabályozó beállása. A haladási sebesség megváltozásának hatása a 2. táblázatban látható. A beállított dózis: 300 l/ha, a szivattyú (TLT) fordulatszám: 400 1/min volt a mérés során.
21 2. táblázat A haladási sebesség megváltozásának hatása Haladási sebesség változása Szabályozási idő 1,5 m/s 2 m/s 2,5 sec 2 m/s 2,5 m/s 2,8 sec 2,5 m/s 2 m/s 2,9 sec 2 m/s 1,5 m/s 2,8 sec Megállapítható, hogy a szabályozó a kívánalmaknak megfelelt, a szabályozás kellően gyorsan reagált a megváltozott haladási sebességekre. A szivattyú fordulatszám (TLT) megváltozásának hatására bekövetkező dózisváltozás értékeit mutatja a 3. táblázat. A vizsgálat során a beállított fajlagos szórásmennyiség 300 l/ha, a haladási sebesség 2 m/s volt. 3. táblázat A fajlagos szórásmennyiség változása a fordulatszám változás függvényében Szivattyú fordulatszám (TLT) változása Szabályozási idő 300 1/min 400 1/min 2,8 sec 400 1/min 500 1/min 3,1 sec 500 1/min 400 1/min 2,6 sec 400 1/min 300 1/min 2,9 sec Az adatokból kitűnik, hogy minden változásnál a szabványban megengedett 7 másodpercen belül megtörtént a fajlagos szórásmennyiség értékének helyreállítása. A 4. táblázatban a kísérleti parcellák határánál történt dózisváltozás során mért szabályozási időket közöljük 4. táblázat A dózis változások időszükséglete Haladási irány Beállított dózis változás (l/ha) Szabályozási idő (sec) K-Ny 200 l/ha 300 l/ha 3,5 300 l/ha 200 l/ha 4,2 200 l/ha 300 l/ha 5,1 Ny-K 300 l/ha 200 l/ha 4,6 200 l/ha 300 l/ha 4,8 300 l/ha 200 l/ha 3,1 Megállapítható, hogy a szabályozó a kívánalmaknak megfelelt, a kísérleti parcellák határánál a szabályozó kellően gyorsan reagált a megváltozott előírt dózis értékekre. A 4. táblázatban látható, hogy egy esetben sem volt a dózis az előírt határértéken kívül több mint 7 másodpercig. A helyspecifikus szabályozó berendezés navigációt, soron tartást segítő eszközének szántóföldi vizsgálatát üzemszerű körülmények között végeztük. Az 5. táblázatban a fogásonkénti méréseredményei láthatók. A 4. fogás összesen sorban pedig a négy fogás adatait egy halmaznak tekintve végeztük el a statisztikai elemzést.
22 5. táblázat Fogásszélesség adatok jellemzői permetezésnél kézi kormányzásnál Átlag, m Szórás, m Max., m Min., m Variációs együttható,% 1. fogás 23,03 1,87 26,40 21,80 4,64 2. fogás 25,05 1,28 25,30 22,94 4,25 3. fogás 23,59 0,31 24,58 23,28 1,07 4. fogás 24,98 0,25 25,35 24,55 1,00 4 fogás összesen 25,18 3,84 26,40 21,80 18,86 Négy permetezési művelet összesített fogásszélesség adatainak jellemzőit a 6. táblázatban közöljük. A négy fogás elméleti fogásszélessége 96 m volt. 6. táblázat Négy permetezési művelet fogásszélesség adatainak jellemzői kézi kormányzásnál Fogásszélesség Eltérés az elméleti fogásszélességtől Átlag, m 96,65 + 0,65 Szórás, m 2,935 Maximum, m 98,12 + 2,12 Minimum, m 92,69-3,31 A 7. számú táblázatban közöljük a párhuzamos nyomkövetéssel mért adatok statisztikai jellemzőit. Fogásszélesség adatok jellemzői párhuzamos nyomkövetésnél 7. táblázat Átlag, m Szórás, m Max., m Min., m Variációs együttható,% 1. fogás 23,87 0,11 24,00 23,61 0,41 2. fogás 24,64 0,13 24,95 24,11 0,43 3. fogás 24,00 0,08 24,15 23,80 0,31 4. fogás 23,90 0,11 24,12 23,07 0,29 4 fogás összesen 23,92 0,11 24,95 23,07 0,40 Négy permetezési művelet összesített fogásszélesség adatainak összefoglalását a 8. számú táblázatban közöljük.
23 8. táblázat Négy permetezési művelet fogásszélesség adatainak jellemzői párhuzamos nyomkövetésnél Fogásszélesség Eltérés az elméleti fogásszélességtől Átlag, m 120,28 + 0,28 Szórás, m 0,236 - Maximum, m 120,58 + 0,58 Minimum, m 119,41-0,59 Kézi kormányzás esetén négy fogás összesített adatai alapján a fogásszélesség átlaga (25,18 m) a kívánatos 24 m-rel szemben, 1 m 18 cm eltérést mutat. A négy fogás szélesség adatainak szórása is 3,84 m, ami magas. Párhuzamos nyomkövetéskor az átlag 8 cm-rel tér el a 24 m-től. A fogásszélesség értékek szórása párhuzamos nyomkövetéskor 11 cm. 5.7 A cirkulációs rendszerű szórószerkezet vizsgálata A kialakított kísérleti cirkulációs szórókeret ki és bekapcsolásakor vizsgáltuk a szórófejeknél fellépő nyomásváltozásokat. A vizsgálatokat 3,0-8,0 bar nyomástartományban végeztük. A 4,0 bar üzemi nyomáson végzett vizsgálat eredménye a 16. ábrán látható. Nyomásváltozás a kísérleti cirkulációs keretnél, 4 bar üzemi nyomáson nyomás, (bar) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 idő, (s) a szórókeret végén a szórókeret közepén 16. ábra Nyomásváltozás a kísérleti cirkulációs szórókeret különböző pontjain A szórókeret bekapcsolását követően 1,5 másodperc alatt állandósult a folyadéknyomás. A szórófejeknél mért 3,8 bar nyomás érték a beállított üzemi nyomás 95 % -a volt. A 0,2 bar nyomásesés kisebb a megengedett értéknél.
24 Hagyományos kialakítású szórókereten is elvégeztük a nyomásviszonyok vizsgálatát. Összehasonlításként a KERTITOX FULLSPRAY 2600/24 szántóföldi permetezőgép szórókeretét vizsgáltuk. A 24 m-es keret a kísérleti kerettel megegyezően 6 azonos méretű szakaszra osztott. A szakaszok működtetéséhez BRAGLIA elektromos működtetésű szelepek (40,0 bar, 60 l/perc) és nyomásszabályozó (40,0 bar, 110 l/perc) kerültek beépítésre. A nyomásviszonyokat szintén 4,0 bar üzemi nyomáson vizsgáltuk. A 16. ábrán látható összehasonlító jelleggel a szórókeretek bekapcsolása után a szórófejeknél fellépő nyomásváltozás. Az állandósult nyomás a hagyományos kialakítású keret esetében 2,5 másodperc alatt, míg a kísérleti cirkulációs rendszer esetében már 1,2 másodperc alatt beállt. A pneumatikus működtetésű szelepeknek és a cirkulációs rendszernek köszönhetően a bekapcsolás után 0,1 másodperc elteltével a szórófejeknél a beállított nyomás 70 %-a megjelent. Ezzel szemben a hagyományos keretnél csak mintegy 10 %-a volt mérhető. Nyomásváltozás 4 bar üzemi nyomáson nyomás, bar 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 idő, s kisérleti cirkulációs szórókeret hagyományos szórókeret 17. ábra Nyomásviszonyok a szórófejeknél, kísérleti cirkulációs és hagyományos kialakítású keretnél A vizsgálatokat nagyobb injektoros fúvókákhoz ajánlott üzemi nyomáson is elvégeztük. A mérési eredmények 4,0 és 6,0 bar üzemi nyomásnál a 9. táblázatban láthatóak.
25 9. táblázat Beállási idő a szórófejeknél mért nyomás 10 %-ánál, 50 %-ánál és az állandósult értékénél Nyomás értékek A nyomás 10 %- ánál A nyomás 50 %- ánál Állandósult nyomásnál Beállási idő (s) Cirkulációs keretnél Hagyományos keretnél 4,0 bar 6,0 bar 4,0 bar 6,0 bar üzemi nyomásnál 0,05 0,02 0,06 0,03 0,09 0,07 0,84 0,72 1,18 0,8 2,51 2,48 A beállási idő csökkenése a kísérleti keret esetében a nagyobb nyomástartományokban is megállapítható. A funkcionális vizsgálat alapján megállapítható volt, hogy a kialakított kísérleti cirkulációs szórókeret ki és bekapcsolása biztonságosan működik. A szakaszok működtetése és osztása is megfelelő. A kereten fellépő nyomásesés a vonatkozó szabvány előírásainak megfelelt. A mérővizsgálatok eredményei alapján kitűnt, hogy kísérleti cirkulációs rendszerű szórókeret esetében a szórófejeknél mért nyomás mintegy 50 %-al rövidebb idő alatt kialakul, így a szórófejek megfelelő szórásképe is hamarabb felépül. Ez felére csökkentheti a szórókeret kapcsolásból elsősorban a táblák szélén jelentkező adódó nem megfelelően kezelt területek arányát. A vizsgálatok során megállapítottuk, hogy a szórókeret bekapcsolását követően a folyadék nyomása 1,4-1,6 másodperc alatt állandósult. Meghatároztuk a szórófejeknél fellépő nyomás eltérését a beállított üzemi nyomástól. Az eredmények a 10. táblázatban láthatók. 10. táblázat Nyomásveszteség cirkulációs rendszerű permetezőgépen Beállított üzemi nyomás (bar) Mért nyomás a szórófejeknél (bar) Eltérés (%) 2,0 1,9 5,3 3,0 2,9 3,4 4,0 3,8 5,8 5,0 4,8 2,5 A nyomásesés tehát megengedett 10 %-os határt nem haladta meg. Az üzemi vizsgálat során a gép 67 óra alatt 312 ha permetezését végezte el. A területteljesítmény ennek alapján 4,6 ha/h volt. A tartós üzem alatt a kifejlesztett cirkulációs rendszer megbízhatóan működött, meghibásodás nem fordult elő.