CC BY
28
УДК 339.94
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ НИУ ФАНО ПО СОЗДАНИЮ КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ АПК
Ю.А. Иванов, академик РАН, директор
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт механизации животноводства» E-mail: [email protected]
Аннотация. Дан анализ научной деятельности институтов по секции механизации, электрификации и автоматизации отделения сельскохозяйственных наук РАН за отчетный период 2014-2016 гг. В статье приведены наиболее значимые разработки: импортозамещающий комплекс инновационных технических средств для садоводства, виноградарства и питомниководства; техника для селекции и семеноводства; машины для возделывания и уборки картофеля и топинамбура; адаптер магнитно-импульсной обработки, стимулирующий рост и развитие растений; импортозамещающий комплекс машин для молочных ферм, обеспечивающий автоматизацию работ важных производственных процессов: доения, первичной обработки молока, комфортного содержания животных, зооветеринарного обслуживания, выращивания телят; технологическая линия для производства гуминовых препаратов и на их основе органо-минераль-ныхудобрений из торфа, бурого угля, сапропеля и биогумуса, позволяющая получать гуминовыеудобрения в жидком, пастообразном и сухом видах; машинная технология введения в сельскохозяйственный оборот залежных земель под посевы сельскохозяйственных культур с комплексом машин поверхностной обработки почвы; импортозамещающие технологии упрочнения рабочих органов отечественных и зарубежных сельскохозяйственных машин сварочно-наплавочными методами; линия переработки льна в однотипное волокно и использование этого волокна для производства утеплителей и волокна высокой степени очистки; комбикормовые цеха модульного типа производительностью 5-12 т/ч; усовершенствованные и новые способы тепловой обработки комбикормов.
Ключевые слова: инновационные разработки, импортозамещение, механизация и автоматизация сельскохозяйственного производства.
В секцию механизации, электрификации и автоматизации входит 7 институтов и один Центр, 20 академиков, 16 членов-корреспондентов, 4 профессора РАН. За отчетный период 2014-2016 гг. в институтах создан широкий спектр отечественных инновационных разработок в области механизации и автоматизации, актуальных для широкого применения в сельскохозяйственном производстве. Так, в связи с различными санкциями в отношении РФ остро встал вопрос с импорто-замещением плодоовощной продукции. До введения ограничений годовой объем импорта плодовой продукции составлял в денежном выражении 6,2 млрд долл. США.
Коллективом ученых ФНАЦ ВИМ под рук. акад. РАН А.Ю. Измайлова разработан импортозамещающий комплекс инновационных технических средств для садоводства, виноградарства и питомниководства, предназначенный для выполнения широкого
спектра работ в садах интенсивного типа, питомниках, ягодниках и виноградниках: опрыскивание, обработка почвы в междурядьях, уход за насаждениями, уборка урожая.
Машины созданы на уровне лучших мировых аналогов и проходят государственные полевые приемочные испытания. Комплекс состоит из восьми машин, оснащенных блоками восприятия сигналов от глобальных навигационных спутниковых систем и системами интеллектуальной обработки производственной информации, позволяющих ре-ализовывать современные агротехнологии с сохранением экологического равновесия аг-росистем и повышением производительности выполнения процессов. Использование импортозамещающего комплекса машин позволяет снизить затраты на его приобретение в 3-4 раза, сервисное обслуживание в 1,5-2 раза. Данная работа отмечена премией Правительства РФ.
Базовой составляющей разработанного комплекса машин является самоходное универсальное высококлиренсное энергетиче -ское средство с электронным управлением (рис. 1). Энергосредство предназначено для выполнения технологических операций в садах, питомниках, ягодниках и виноградниках: опрыскивание, обработка почвы, уборка урожая, отличается от аналогов высотой клиренса 2,1 ми электронно-управляемой гидростатической трансмиссией.
Рис. 1. Самоходное универсальное высококлиренсное энергетическое средство с электронным управлением (СУВЭС)
Дополнительно энергосредство может быть использовано при опрыскивании и обработке почвы на высокостебельных технических культурах: кукуруза, подсолнечник и топинамбур. Основной особенностью энергосредства является блочно-модульный принцип агрегатирования, преимущественное использование отечественных комплектующих, способность работать с системой ГЛОНАСС и возможность адаптироваться к различным агрофонам, в том числе крутосклонным. Энергосредство оснащено отечественной системой электронно-програми-руемого управления, включающей модуль
позиционирования машины на местности. Отечественных аналогов энергосредство не имеет. Стоимость машины в сравнении с зарубежными аналогами в 2-2,5 раза ниже.
Ключевым направлением для ВИМа является создание техники для селекции и семеноводства, где необходимо добиваться режимов работы машин и оборудования, которые позволяли бы убирать семена без их травмирования и потерь. По данному направлению разработаны следующие машины: молотилка селе кционная МТПУ -500; семяочиститель-ные машины семейства ВИМ с производительностью от 0,5 до 3 тонн; сушилки лотковые.
Для механизации процессов транспортирования и сушки селекционного и семенного материала разработана контейнерная технология уборки, которая является более технологичной и менее
энергозатратной по сравнению с уборкой в мешки и сетки. Последние несколько лет коллектив ВИМа работал над созданием машин для возделывания и уборки картофеля и топинамбура. Разработан комплекс машин и налажено его мелкосерийное производство. В настоящий момент проходит апробацию на садовых культурах адаптер магнитно-импульсной обработки, стимулирующий рост и развитие растений.
Большой интерес представляют разработанные в ВИМ робототехнические средства, которые позволяют выполнять технологический процесс обработки полей без непосредственного участия оператора-водителя. Особенно их применение актуально в садоводстве, овощеводстве и при применении средств химизации производства сельскохо-
зяйственной продукции. Кроме того, ведутся работы по созданию микроклиматических камер с моделируемым искусственным климатом в широком диапазоне, предназначенных для проведения экспериментальной работы и круглогодичного выращивания овощных и плодово-ягодных культур.
Рассмотрим молочную отрасль, где до введения санкций годовой объем импорта молока и молокопродуктов составлял в денежном выражении 3,7 млрд долл. США. В то же время АО Росагролизинг при реализации крупных инвестиционных проектов поставлено оборудования для создания и модернизации 65049 скотомест на сумму 1,09 млрд руб. [1]. К сожалению, на 90% комплектование ферм и комплексов машинами и оборудованием осуществлялось за счет импортной техники [2].
Коллективом ученых ВИЭСХ (ФНАЦ ВИМ) под руководством члена-корреспондента РАН Цоя Ю.А. разработан и внедрен в 23 регионах страны на фермах с общим поголовьем свыше 80 тыс. дойных коров импортозамещающий комплекс машин для молочных ферм. Комплекс обеспечивает автоматизацию работ важных производственных процессов: доения, первичной обработки молока, комфортного содержания животных, зооветеринарного обслуживания, выращивания телят. Использование импортозамещающего оборудования позволяет снизить затраты на приобретение в 1,7-2,0 раза, на сервисное обслуживание - в 2,0-2,5 раза.
Материалы опубликованы в научных журналах: «Молочное и мясное скотоводство»; «Техника и оборудование для села»; «Техника в сельском хозяйстве», в книге «Технологическое и техническое переоснащение молочных ферм». Получено 8 патентов. Учеными этого же института (канд. физ.-мат. наук Арбузов Ю.Д., д-р физ.-мат. наук Евдокимов В.М., канд. тех. наук Шаповалова О.В.) предложен и исследован новый тип каскадных фотопреобразователей (ФП) на основе многопереходных структур гомогенного полупроводника n+-p-p+(t)n+-p-p+(t) ...n+-p-p+ с квантовомеханическим эффектом туннелирования носителей заряда на Р+0)п+
переходе, позволяющий решать важную проблему создания высоковольтных источников энергии. Создана нелинейная теория фотоэлектрических явлений и фотовольтаическо-го эффекта в структурах и в предложенной новой фотоэлектрической системе ФП с концентраторами светового излучения. Определены оптимальные параметры кремниевых структур, предельно достижимые электрические характеристики и предельный теоретический КПД систем при различных концентрациях солнечного потока.
Не секрет, что наиболее значимой причиной, ограничивающей рост сельскохозяйственного производства, является состояние земель сельскохозяйственного назначения. Сегодня актуально создание экологически сбалансированного стандарта управления процессами в сельском хозяйстве - технологии воспроизводства плодородия почв. Для реализации данного направления разработаны принципиально новые технологии и комплекты машин по использованию в качестве удобрений природного сырья.
Для ее решения учеными отделения сельскохозяйственных наук РАН по секции механизации, автоматизации и электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВНИМС) создана уникальная технологическая линия для производства гуминовых препаратов и на их основе органо-минеральных удобрений из торфа, бурого угля, сапропеля и биогумуса, позволяющая получать гуминовые удобрения в жидком, пастообразном и сухом видах (рис. 2).
Рис. 2. Технологическая линия производства комплексных удобрений
При этом особое внимание уделяется уровню плодородия почв и планируемой урожайности сельскохозяйственных культур. Авторский коллектив разработки - ученые Смышляев Э.И., Сорокин Н.Т., Сидоркин В.И., Гайбарян М.А. и др.
Технологические линии поставлены и эффективно используются в Рязанской, Новгородской, Оренбургской, Владимирской областях, Татарстане, Чеченской Республике. Рассматриваются вопросы поставки технологических линий за рубеж (Сербия, Болгария, Армения и др.). Учеными института на основе технологической линии разработан технологический комплекс (мини-завод) для Курганской области, который успешно прошел испытания и подготовлен к промышленной эксплуатации. В перспективе институт планирует совместно с институтом органического земледелия разработку и внедрение технологических комплексов по производству органических удобрений из отходов животноводства и птицеводства.
Полученные гуминовые препараты при себестоимости менее 4,5 руб. за литр, обогащенные микроэлементами (комплексные удобрения), обеспечивают прибавку урожая на 5-10%. За каждый бюджетный рубль, выделенный Правительством на развитие науки, институт получает на хоздоговорной основе 1 руб. 27 коп. Положительные результаты данных работ возможны благодаря сотрудничеству с учеными и специалистами 12 научно-исследовательских институтов России и зарубежья. Поставка технологических линий в регионы страны, где есть месторождения торфа и бурого угля, позволит на государственном уровне заложить основы для более успешного развития органического сельского хозяйства, повысить экспортную составляющую сельскохозяйственной продукции, решить задачу сохранения плодородия почв. Материалы опубликованы в 14 статьях: журналы «Техника и оборудование для села», 2014 г., №№ 1, 5, 8; «Сельскохозяйственные машины и технологии», 2014 г., №1. Разработка отмечена 12 золотыми медалями ВДНХ и 1 серебряной медалью «Инте-рагромаш» в Ростове-на-Дону.
На основании официальных источников сегодня в России насчитывается выбывших из активного сельскохозяйственного оборота и не используемых от 30 до 40 млн га пашни. В субъектах РФ запущены программы по вовлечению в оборот неиспользуемых земель сельскохозяйственного назначения. С целью обеспечения этих работ в Сибирском НИИ-МЭСХ авторским коллективом в составе к. т. н. Н.Н. Назарова, д. т. н. Н.С. Яковлева и к. ф.-м. н. П.В. Колинко под руководством д. т. н. Н.М. Иванова разработаны технологии нового поколения обработки почвы, например, машинная технология введения в сельскохозяйственный оборот залежных земель под посевы сельскохозяйственных культур с комплексом машин поверхностной обработки почвы («Лидер - 6Н», «Лидер-4», БКМ-6). Комплекс машин обеспечивает срезание дернового слоя на глубине залегания корневищ сорных растений залежных земель с последующим применением традиционных приемов технологической карты возделывания той или иной культуры. Результаты применения данной технологии представлены на рис. 3. Срок окупаемости технологии 2 года.
Рис. 3. Результаты применения машинной технологии введения в сельскохозяйственный оборот залежных земель
Учеными ГОСНИТИ (ФНАЦ ВИМ) получены новые знания о характере изнашивания рабочих органов, установлены зависимости износов рабочих органов от физико-механических свойств покрытий, нанесенных различными сварочно-наплавочными методами. На этой основе ими разработаны ресурсосберегающие, импортозамещающие технологии упрочнения рабочих органов отечественных и зарубежных сельхозмашин сварочно-наплавочными методами.
Оборудование для упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин (рис. 4) обеспечивает повышение ресурса в 2-4 раза по сравнению с новыми, в том числе зарубежными, снижение затрат на их приобретение - в 2,4 раза.
Значимость работы высока. За счет организации и создания участков по восстановлению и упрочнению рабочих органов почвообрабатывающих машин в РФ может быть получена экономия металла: по лемехам -11970 т, по лапам культиваторов - 1265 т, по дискам - 25150 т.
Сегодня стоит задача: обеспечить переработку соломы и тресты масличного льна, выращиваемого в РФ, и производство до 360 тыс. т льноволокна ежегодно (из масличного льна, не считая волокна из льна-долгунца). В этом направлении учеными ВНИИМЛ созданы научные основы малозатратной технологии и оборудования для переработки продукции растениеводства льна масличного для исключения негативного влияния на почву неперегнивающего льна и производства из него высокотехнологичной экологически безопасной продукции народного потребления, разработана технологическая линия для переработки масличного льна в однотипное волокно.
В отличие от классической (используемой) технологии предлагаемая технология имеет впервые: резку рулона на порции необходимых размеров и плотности, размеры регулируются в процессе резки; механическую обработку полученных порций методами мятья, резки и скользящего изгиба с целью получения волокна и костры нужных характеристик.
Рис. 4. Участок для наплавки рабочих органов током высокой частоты
В предлагаемом оборудовании впервые: применен резчик рулонов при переработке льна с регулированием размеров нарезанных порций; новая универсальная машина для переработки льна МПЛ, позволяющая в широких пределах изменять характеристики получаемого волокна; модернизированный дезинтегратор под маркой ДЛВ-2М с новыми рабочими органами, адаптированными для переработки масличного льна. Принципы работы представленных машин обоснованы положениями теоретической механики и созданы в ФГБНУ ВНИИМЛ, опробованы на нескольких льноперерабатывающих предприятиях АПК.
Способы и конструкции механизмов, реализованных в отдельных машинах предлагаемой линии, защищены авторскими свидетельствами, патентами РФ и диссертационными работами. Некоторые из них: дезинтегратор ДЛВ-2М и технологии на основе его (патенты РФ №№1712478, 1791478, 1663064, 1641902, 1597409, 1733529, 1727419; авторские свидетельства №№4391451, 4277513).
Разработанная технологическая линия, которая с минимальными затратами может производить короткое волокно различного функционального назначения из масличного льна различного качества, оборудование для ее осуществления и новые принципы воздействия на волокно позволяют повысить выход и качество волокон при гибкости производства в целом. При этом достигается улучшение экологии и сохранение плодородного слоя почвы регионов, возделывающих мас-
личный лен за счет прекращения сжигания соломы льна и внедрения его переработки. Все это обеспечивает получение ежегодного дохода от продажи волокна из масличного льна и высвобождение льноволокна, вырабатываемого из льна-долгунца, используемого для технических целей (обеспечения текстильной промышленности в счет импортоза-мещения хлопка), а также полное удовлетворение потребности всех отраслей промышленности в выпуске продукции технического назначения из натурального волокна.
Успешное выполнение заданий по производству продукции животноводства не может быть обеспечено без создания высокоразвитой кормовой базы, позволяющей полностью обеспечить потребности животноводства и птицеводства полноценными кормами с учетом страхового и резервного фондов. По данным Росстата, на кормовые цели используется около 43 -44 млн т зерна, а комбикормов из него производится только 24,5 млн т. И здесь актуальной проблемой для животноводства является повышение эффективности использования зернофуража, увеличение в нем удельного веса комбикормов, улучшение качества и снижение затрат на их производство.
Для производства комбикормов в хозяйствах ученых отделения сельскохозяйственных наук РАН по секции механизации, автоматизации и электрификации сельского хозяйства (ВНИИМЖ, СК НИИМЭСХ и ВИ-ЭСХ) созданы комбикормовые цеха модульного типа производительностью 5-12 т/ч. В цехах производительностью 10 т/ч можно производить 75 т комбикормов при работе в одну смену или 150 т — в две смены, что удовлетворяет потребность в комбикормах свиноводческих комплексов на 12 и 24 тыс. тыс. голов или птицефабрики яичного направления с поголовьем до 500 тыс. голов.
Исследованиями ФГБНУ ВНИИМЖ (академик РАН Сыроватка В.И.) в области тепловой обработки комбикормов установлено, что перевод тепловой обработки комбикормов в область сухого пара позволяет снизить удельную энергоемкость, металлоемкость и капиталоемкость процесса. Таким образом,
из технологии подготовки комбикормов исключены несовершенные, высокоэнергетические затратные процессы - экспандирова-ние, экструдирование.
На этой основе усовершенствована технологическая схема гранулирования, применена при обработке зерна СВЧ-энергия, малоемкостные поточные линии производства обезвреженных экологически чистых рассыпных, гранулированных, лечебных кормов, вспученного фуражного зерна. Отмеченные направления совершенствования технологий и способов механизации и автоматизации выполнения процессов позволяют повысить качество, снизить энергоемкость и стоимость производства комбикормов в комбикормовых цехах сельхозорганизаций [3].
Практическое осуществление Государственной научно-технической политики в АПК должно базироваться на обоснованной стратегии развития аграрной науки. В этой связи коллективом ученых из 12 научных учреждений России под руководством академика РАН Морозова Н.М. (ФГБНУ ВНИИМЖ) разработана «Стратегия развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 года», учитывающая положения, целевые показатели производства продукции, социально-демографические ориентиры по развитию АПК, предусмотренные в программных документах президента РФ и Правительства страны.
Стратегия ориентирована на комплексное совершенствование инженерных, технологических, организационно-экономических, факторов производства, являющихся важнейшими условиями роста эффективности, получения высококачественной продукции, рационального использования ресурсов. При ее разработке учтено влияние природно-климатических факторов, особенностей производства в хозяйствах различных форм собственности, концентрации и специализации.
Целью «Стратегии развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 года» является определение общих тенденций и направлений развития техники для механизации и автоматизации подотраслей животноводства, ресурсосберегающих
технологий производства продукции и выполнения технологических процессов, обоснование приоритетных видов техники и высокоэффективных комплектов машин, удовлетворяющих физиологическим требованиям животных, природно-климатическим, организационно-экономическим, социальным и экологическим условиям.
Реализация данной стратегии важна не только в связи со вступлением России в ВТО и экономическими санкциями, но и в связи с необходимостью роста масштабов производства инновационной техники на заводах сельхозмашиностроения России для решения задач импортозамещения и обеспечения продовольственной безопасности страны.
К сожалению, журнальный формат не позволяет представить широкий спектр других разработок ОСХН РАН по секции механизации, электрификации и автоматизации сельского хозяйства, но и эта представленная их небольшая часть свидетельствует о потенциале российских ученых для решения большинства инженерных задач для аграрного комплекса Российской Федерации.
Заключение. В целом по результатам научных исследований, проведенных за отчетный период с 2014-2016 годы по секции механизации, электрификации и автоматизации сельского хозяйства отделения сельскохозяйственных наук РАН, опубликовано 163 книги и монографии, 3294 научных труда в ведущих российских и международных журна-
лах, в том числе 183 работы в мировых научных журналах, индексируемых в базе данных «Сеть науки» (Web of Science, Scopus).
Приоритет разработок подтвержден 564 зарегистрированными в Российской Федерации патентами и 10 авторскими свидетельствами. Получено 729 наименований научно-технической продукции. В научных исследованиях приняли участие 647 исследователей (без совместителей), из них 235 кандидатов наук, 96 докторов наук, 11 чл.-корреспондентов РАН, 14 академиков РАН. Средний возраст исследователей составляет 53 года. Доля научных исследователей в возрасте до 39 лет составляет 30% от их общего числа.
Литература:
1. Национальный доклад о ходе и результатах реализации в 2015 г. Госпрограммы развития с. х. и регулирования рынков с.-х. продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы. URL: http://www.mcx.ru
2. Стратегия развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 года. М., 2015.
3. Иванов Ю.А., Скоркин Г.К., Рахманова Т.А. Итоги научной деятельности в ФГБНУ ВНИИМЖ за 2016 год // Вестник ВНИИМЖ. 2016. №1(25). С. 4-8.
Literatura:
1. Nacional'nyj doklad o hode i rezul'tatah realizacii v 2015 g. Gosprogrammy razvitiya s. h. i regulirovaniya rynkov s.-h. produkcii, syr'ya i prodovol'stviya na 20132020 gody. URL: http://www.mcx.ru
2. Strategiya razvitiya mekhanizacii i avtomatizacii zhi-votnovodstva na period do 2030 goda. M., 2015.
3. Ivanov YU.A., Skorkin G.K., Rahmanova T.A. Itogi na-uchnoj deyatel'nosti v FGBNU VNIIMZH za 2016 god // Vestnik VNIIMZH. 2016. №1(25). S. 4-8.
THE RESULTS OF STUDIES ON NIY FANO'S COMPETITIVE AGRICULTURAL ENTERPRISES CREATING Y.A. Ivanov, RAS academician, director All-Russian research institute of livestock mechanization
Abstract. The analysis of institutes' scientific activities in mechanization, electrification and automation section of RAS agricultural sciences during 2014-2016 reporting period is done. The article presents the most important projects: import substitution complex of innovative technical tools for gardening, grape breeding and forest nursery; machinery for seed's breeding and production; potato and topinambur's cultivation and harvesting machines; mag-netic-and-pulse treatment's adapter, stimulating the plants' growth and development; import substitution complex of machines for dairy farms, providing of important industrial processes' automation: milking, primary milk pro ces-sing, comfortable animal housing facilities, zooveterinary service, calves growing; humic substances productivity's technological line and on its basis the organo-mineral fertilizers from peat, brown coal, sapropel and biohumus, that allows to obtain humic fertilizers in liquid, paste and dry forms; fallow lands into agricultural turnover under agricultural crops with the surface soil cultivation's complex machines technology putting; importsubstituting technology of domestic and foreign agricultural machinery working bodies' har-dening with welding and hardfacing methods; flax processing in the same type of fiber line and this fiber use for the insulations and high purity's fibers producing; modular type combined feed's shops with 5-12 t/h performance; improved and new methods of combined feed's thermal processing.
Keywords: innovations, import substitution, mechanization and automation of agricultural industry.
