Способ обработки с вертолета сельскохозяйственных угодий раствором (эмульсией, суспензией) рабочего вещества

 

Изобретение относится к способам авиационно-химической обработки сельскохозяйственных угодий и может быть использовано также для обработки с вертолетов раствором рабочего вещества иных объектов, например для обработки лесных массивов для защиты от вредителей леса. Способ включает обработку поля примыкающими друг к другу полосами раствора при поочередных заходах на него вертолета с противоположных сторон. Отличием способа является обработка раствором (эмульсией, суспензией) определенной концентрации при определенном секундном расходе раствора, рабочей ширине захвата и скорости полета, определяемых по математическим формулам, включающим учет концентрации в растворе рабочего вещества, длины и ширины обрабатываемого поля, секундного расхода раствора, рабочей ширины захвата и приборной скорости полета. Изобретение позволяет повысить экономическую эффективность и экологическую безопасность при химической обработке сельскохозяйственных угодий с вертолетов раствором рабочих веществ.

Изобретение относится к способам авиационно-химической обработки сельскохозяйственных (с/х) угодий. Кроме этого, этот способ может быть использован для обработки с вертолетов раствором (эмульсией, суспензией) рабочего вещества (далее по тексту "раствором (эмульсией, суспензией)" условно - "раствором") иных объектов, например для обработки лесных массивов при борьбе с вредителями леса.

Известен способ авиационно-химической обработки с/х угодий растворами рабочих веществ, заключающийся в том, что на обрабатываемое поле наносят на неизменной в процессе обработки приборной скорости полета примыкающие друг к другу полосы распыленного раствора путем поочередных заходов летательного аппарата на него с противоположных сторон при секундном расходе раствора, определенном по формуле где Q - потребный секундный расход раствора для обработки поля заданной (оптимальной по условиям биологической эффективности и экологической безопасности) дозой, л/с; Д_p ^opt - заданная доза внесения раствора при выполнении данного вида обработки, л/га; b_пр - предписанная нормативным документом ширина рабочего захвата при выполнении данного вида обработки, м; V_пр - предписанная нормативным документом путевая скорость полета при выполнении данного вида обработки, м/с.

(см, например, 1) Дидко Ж-Р и др. "Техника и технология безопасного применения средств защиты растений". - Москва, Агропромиздат, Базель, Сиба Гейги, 1991 г. - аналог; 2) "Указания по технологии авиационно-химических работ в сельском и лесном хозяйстве СССР". Москва, Воздушный транспорт, 1982 г. (далее сокращенно "Указания..."), стр. 11 - прототип).

Недостатком этого способа является то, что при его применении неизбежны массовые случаи: 1. Непроизводительного расхода летного времени на обработку единицы площади с/х угодий, а как следствие, непроизводительного расхода дорогостоящих ресурса авиационной техники и авиационных ГСМ.

2. Сверхнормативного расхода дорогостоящих рабочих веществ, применяемых для обработки с/х угодий.

3. Неравномерного распределения раствора, а следовательно, и рабочего вещества по обработанной площади с/х угодий.

Это убедительно иллюстрирует следующий пример.

Хозяйство (например, акционерное общество) осуществило обработку поля, площадь которого S= 50 га (длина поля L=1000 м, ширина В=500 м) раствором, рабочим (действующим) веществом, в котором был бутиловый эфир. "Указаниями.. . " этот вид хим. обработки предписано осуществлять дозой рабочего вещества Д_рв ^opt =0,5 кг/га (см. "Указания...", стр. 95). При этом обработка поля должна осуществляться согласно "Указаниям. .." дозой раствора Д_p ^opt=50 л/га (см. "Указания. . . ", стр. 25-26). При обработке поля строго выдерживались предписанные "Указаниями..." технологические нормативы, а именно: 1. Летчик строго выдерживал предписанную "Указаниями..." скорость полета V_пр= 60 км/ч (16,7 м/с) и ширину захвата b_пр=30 м (см. "Указания...", стр. 37).

2. Бортовой опрыскиватель был настроен на секундный расход раствора (см. "Указания...", стр.11).

3. Летчик выдерживал предписанную "Указаниями..." скорость полета по штатному бортовому указателю приборной скорости полета, имеющему систематическую (инструментальную + аэродинамическую) погрешность измерения ΔV_c=+5 км/ч (Причина инструментальной погрешности общеизвестна. О причине аэродинамической погрешности и ее возможной величине см., например, Т.Г. Лигум "Аэродинамика и динамика полета турбореактивного самолета". Москва, Транспорт, 1967 г, стр. 13-16).

4. В хим. бак вертолета заливалось максимально допустимое количество раствора G_max=9000 л (см. "Указания...", стр. 12).

5. Обработка поля осуществлялась "челночным" способом при температуре воздуха t= +16^oС, давлении P=760 мм рт. ст. и встречно-попутном ветре W=4 м/с. Причем первый пролет вертолета над обрабатываемым полем осуществлялся "по ветру". При указанных метеоусловиях никаких ограничений на выполнение авиационно-химических работ не накладывается (см. "Указания...").

6. Для того чтобы выполнялось предписанное "Указаниями..." требование Д_рв ^opt= 0,5 кг/га, а Д_р ^opt=50 л/га, хозяйство приготовило раствор, концентрация которого

(однопроцентный раствор)
При перечисленных технологических нормативах и метеорологических параметрах:
1. Расход раствора составлял:
На обработку первой, третьей и пятой полос (первый, третий и пятый пролеты вертолета над обрабатываемым полем осуществлялись "по ветру")

На обработку второй и четвертой полос (второй и четвертый пролеты над обрабатываемым полем осуществлялись "против ветра")

Следовательно, после завершения пятого пролета вертолета над обрабатываемым полем остаток раствора в хим. баке составлял

В связи с тем что этого количества раствора недостаточно, чтобы обработать шестую полосу, летчик выполнял шестой пролет над полем без включения в работу опрыскивателя ("холостой" пролет), для того чтобы произвести очередную заправку хим. бака раствором, после чего продолжить обработку поля. Таким образом, из 6 выполненных за один производственный цикл пролетов вертолета над обрабатываемым полем только 5 были производительными. Следовательно, 1/6 часть (16,7%) летного времени, соответственно 16,7% дорогостоящих ресурса вертолета и авиационных ГСМ, при выполнении данной работы хозяйством были израсходованы непроизводительно (на выполнение "холостых" пролетов).

2. Так как за один пролет обрабатывалась площадь S₁=L•b=1000•30=30000 м²= 3 га, за производственный цикл обрабатывалась площадь S_ц=5•S₁=5•3=15 га. При этом расход раствора составлял
G_ц=G₁+G₂+G₃+G₄+G₅=129,8+222+129,8+
222+129,8=833,4 л.

Следовательно, фактически поле обработано средней дозой раствора
Д_р ^ф=G_ц/S_ц=833,4/15=55,56 л/га.

Таким образом, сверхнормативный расход раствора, а следовательно, и рабочего вещества составил

3. Так как на обработку нечетных полос (1;3;5) расходовалось по 129,8 л раствора, а на обработку четных (2;4) по 222 л, то поле было обработано чередующимися по его ширине полосами с фактическими дозами внесения раствора
Д^ф _1,3,5=129,8/3=43,27 л/га
Д^ф _2,4=222/3=74 л/га
вместо предписанной "Указаниями..." Д_р ^opt=50 л/га.

В результате указанных недостатков снижается экономическая отдача от авиахимической обработки с/х угодий и экологическая безопасность.

Цель изобретения - повысить экономическую эффективность и экологическую безопасность при химической обработке с/х угодий с вертолетов растворами рабочих веществ.

Техническое решение поставленной задачи при обработке с/х угодий с вертолетов раствором рабочего вещества путем нанесения на поле примыкающих друг к другу полос распыленного раствора при поочередных заходах вертолета на обрабатываемое поле с противоположных сторон достигается за счет того, что согласно изобретению обработку осуществляют раствором рабочего вещества, имеющим концентрацию

при секундном расходе раствора

и рабочей ширине захвата
b_раб=B/m
на приборной скорости полета

где К - концентрация в растворе рабочего вещества, %;
L - длина обрабатываемого поля, м;
Д_рв ^opt - оптимальная по условиям биологической эффективности и экологической безопасности (заданная) доза рабочего вещества, кг(л)/га;
В - ширина обрабатываемого поля, м;
- округленное до порядкового целого число (n=1; 2; 3 и т.д.),
где G_max - максимально допустимая разовая загрузка хим. бака раствором при выполнении данной работы, л;
m=B/b₀ - округленное до ближайшего целого четное число (m=2; 4; 6 и т.д. ), где b₀ - ориентировочная (условно принятая) ширина захвата (например, ширина захвата, предписанная нормативным документом при выполнении данного вида обработки согласно прототипу), м;
К_с - стандартная (нормированная для выполнения данного вида обработки) концентрация раствора, %;
Д_р ^о - ориентировочная (условно принятая) доза внесения раствора (например, предписанная нормативным документом при выполнении данного вида обработки согласно прототипу), л/га;
Q - секундный расход раствора, л/с;
V_пр - предписанная путевая скорость полета вертолета при выполнении данной работы, км/ч;
b_paб - рабочая (уточненная) ширина одиночной полосы захвата, м;
V_paб - рабочая приборная скорость полета вертолета, км/ч;
ΔV_c - систематическая (инструментальная + аэродинамическая) погрешность измерения скорости полета бортовым указателем скорости, км/ч;
t - температура воздуха в районе обрабатываемого поля, ^oС;
Р - давление воздуха, мм рт. cт;
W - скорость ветра, м/с;
α - направление ветра, град,
причем при определении величины V_раб слагаемое ΔV_c берут со своим знаком, а слагаемое Wcosα берут со знаком "+", если направление встречно-попутной составляющей скорости ветра не совпадает с направлением полета вертолета, а со знаком "-", если направление встречно-попутной составляющей скорости ветра совпадает с направлением полета вертолета.

Пример конкретного выполнения патентуемого способа.

Хозяйство готовится выполнить работу, указанную в вышеприведенном примере, согласно патентуемому способу. Перед проведением работы выполняют следующее:
1. Определяют округленное до ближайшего целого число
m=B/b₀=500/30=16,66
Округленное до ближайшего целого четного число m=16.

2. Определяют рабочую (уточненную) ширину одиночной полосы захвата при выполнении данной работы
b_раб=B/m=500/16=31,25 м.

3. Определяют округленное до порядкового целого число

Округленное до порядкового целого число n=3.

4. Определяют потребный секундный расход раствора для обработки поля оптимальной по условиям биологической эффективности и экологической безопасности дозой рабочего вещества

5. Определяют потребную концентрацию раствора для обработки поля оптимальной по условиям биологической эффективности и экологической безопасности дозой рабочего вещества

6. Определяют потребное количество раствора для обработки поля

7. Готовят 1,042%-ный раствор рабочего вещества в количестве G_p=2395 л.

8. Настраивают бортовой опрыскиватель на секундный расход раствора Q=2,5 л/с.

9. Непосредственно перед выполнением обработки поля измеряют температуру (t= 16^oС) и давление (P=760 мм рт. ст.) и скорость (W=4 м/с) и направление (α=0^o) ветра к продольной оси подлежащего обработке поля.

10. По графику (или по таблице) ΔV_c = f(V), приданному к данному вертолету, определяют величину ΔV_c (ΔV_c = +5 км/ч).

11. Определяют скорость, которую летчик должен выдерживать по указателю приборной скорости при пролете над обрабатываемым полем "по ветру" (V_раб1) и при полете "против ветра" (V_paб2)


После этого осуществляют обработку поля, выдерживая по указателю приборной скорости при полете "по ветру" скорость _paб1=50 км/ч, а при полете "против ветра" скорость V_раб2= 80 км/ч. Выдерживая эти приборные скорости полета, обработку поля осуществляют при предписанной путевой скорости V_np=60 км/ч (16,7 м/с) независимо от направления полета вертолета над обрабатываемым полем. В этом можно убедиться, выполнив очевидные расчеты:
а) при выдерживании в конкретном случае приборной скорости _paб1=50 км/ч при полете "по ветру" полет будет осуществляться на путевой скорости

б) при выдерживании в конкретном случае приборной скорости _paб2=80 км/ч при полете "против ветра" полет будет осуществляться на путевой скорости

Таким образом V₁₌V₂₌60 км/ч=V_пр.

В результате этого:
1. За каждый производственный цикл будет выполняться

одиночных (3 парных) пролетов над обрабатываемым полем, что исключает непроизводительные затраты летного времени, ресурса вертолета и авиационных ГСМ, которые при выполнении данной работы согласно "Указаниям..." (прототип) составляли 16,7%.

2. Из того, что для обработки поля было приготовлено 2395 л раствора (G_p= 2395 л), при этом приготовленный раствор был полностью израсходован для выполнения

одиночных пролетов (четное число), следует, что обработка поля в целом осуществлена без выполнения холостых пролетов над обрабатываемым полем. Следовательно, обработка поля осуществлена с минимально возможным расходом летного времени.

3. Так как в процессе обработки поля, согласно патентуемому способу, выдерживается путевая скорость V_пр= 60 км/ч (16,7 м/с), то каждая полоса, площадь которых S₁= L•b_раб= 1000•31,25=3,125 га, обработана дозой рабочего вещества

что гарантирует высокую агротехническую эффективность и экологическую безопасность хим. обработки поля при одновременном уменьшении расхода рабочего вещества на его обработку на 11%. При всем этом при практической реализации патентуемого способа не оказывается отрицательного влияния на иные показатели авиахимобработки с/х угодий и не требуется никаких материальных затрат для его внедрения.

При анализе известных технических решений в области авиационно-химической обработки с/х угодий установлено, что признаки, отличающие патентуемый способ от известных в данной области производства, ранее специалистам в области авиационно-химических работ известны не были, поэтому патентуемый способ соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень", а в связи с тем, что при практическом его применении обеспечивается положительный эффект (повышается экономическая эффективность и экологическая безопасность авиахим. обработки с/х угодий), патентуемый способ соответствует критерию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Способ обработки с вертолета сельскохозяйственных угодий раствором (эмульсией, суспензией) рабочего вещества, заключающийся в том, что на обрабатываемое поле наносят примыкающие друг к другу полосы раствора при поочередных заходах на него вертолета с противоположных сторон, отличающийся тем, что обработку осуществляют раствором (эмульсией, суспензией), имеющим (имеющей) концентрацию

при секундном расходе раствора

и рабочей ширине захвата b_раб= В/m на приборной скорости полета

где К - концентрация в растворе рабочего вещества, %;
L - длина обрабатываемого поля, м;
- оптимальная по условиям биологической эффективности и экологической безопасности (заданная) доза рабочего вещества, кг(л)/га;
В - ширина обрабатываемого поля, м;

округленное до порядкового целого число (n= 1; 2; 3 и т. д. ),
где G_max - максимально допустимая разовая загрузка химического бака раствором при выполнении данной работы, л;
m= B/b_o - округленное до ближайшего целого четное число (m= 2; 4; 6 и т. д. ), где b_o - ориентировочная (условно принятая) ширина захвата (например, ширина захвата, предписанная нормативным документом при выполнении данного вида обработки согласно прототипу), м;
К_с - стандартная (нормированная для выполнения данного вида обработки) концентрация раствора, %;
Д_p ^o - ориентировочная (условно принятая) доза внесения раствора (например, предписанная нормативным документом при выполнении данного вида обработки согласно прототипу), л/га;
Q - секундный расход раствора, л/с;
V_np - предписанная путевая скорость полета вертолета при выполнении данной работы, км/ч;
b_раб - рабочая (уточненная) ширина захвата, м;
V_раб - рабочая приборная скорость полета вертолета, км/ч;
ΔV_c - систематическая (инструментальная + аэродинамическая) погрешность измерения скорости полета бортовым указателем скорости, км/ч;
t - температура воздуха в районе обрабатываемого поля, ^oС;
P - давление воздуха, мм рт. cт;
W - скорость ветра, м/с;
α - направление ветра, град. ,
причем при определении величины V_раб слагаемое ΔV_c берут со своим знаком, а слагаемое Wcosα берут со знаком (+), если направление встречно-попутной составляющей скорости ветра не совпадает с направлением полета вертолета, и со знаком (-), если направление встречно-попутной составляющей скорости ветра совпадает с направлением полета вертолета.