POLITECHNIKA POZNAŃSKA. Wydział Maszyn Roboczych i Transportu. Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych. mgr inż.

Transkrypt

1 POLITECHNIKA POZNAŃSKA Wydział Maszyn Roboczych i Transportu Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych mgr inż. Szymon Gierz Modelowanie i optymalizacja układu do aplikacji ciekłych pestycydów na powierzchnie bulw i nasion w procesach siewu i sadzenia PRACA DOKTORSKA Promotor: dr hab. inż. Włodzimierz Kęska, prof. PP wersja 1 POZNAŃ, 2016.

2 Składam gorące podziękowania Panu Przemysławowi Grochowskiemu za pomoc przy projektowaniu i wykonaniu urządzenia sterującego stanowiska badawczego oraz wszystkim innym osobom, które przyczyniły się do powstania tej pracy. 2

3 Spis treści STRESZCZENIE... 5 WYKAZ WAŻNIEJSZYCH SKRÓTÓW I OZNACZEŃ WSTĘP ZAPRAWIANIE, ROLNICTWO PRECYZYJNE, RODZAJE ZAPRAWIANIA OCENA STANU ZAGADNIENIA W ŚWIETLE LITERATURY ZAPRAWIANIE ZIEMNIAKÓW URZĄDZENIA ZAPRAWIAJĄCE Stacjonarne urządzenia zaprawiające Mobilne zaprawiarki Analiza dotychczasowych w wyników badań wpływu różnych czynników na jakość zaprawiania Rozważania teoretyczne Podsumowanie CEL PRACY PROBLEMY BADAWCZE I HIPOTEZY ROBOCZE BADANIA SYMULACYJNE WPROWADZENIE OPIS PROGRAMU KOMPUTEROWEGO DO SYMULACJI OPRYSKU WYNIKI BADAŃ SYMULACYJNYCH PODSUMOWANIE BADAŃ SYMULACYJNYCH BADANIA LABORATORYJNE WPROWADZENIE I PRZEGLĄD DOSTĘPNYCH METOD METODY OCENY STOPNIA POKRYCIA POWIERZCHNI SADZENIAKÓW ŚRODKIEM CHEMICZNYM Fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Wagowa metoda oceny stopnia pokrycia powierzchni sadzeniaka środkiem chemicznym (zaprawą) Weryfikacja fotogrametrycznej metody oceny stopnia pokrycia Dobór cieczy barwiącej Pomiar wydatku rozpylacza Procedura badań metoda fotogrametryczna Procedura badań metoda oceny masy Elektromagnetyczny zawór sterujące wypływem cieczy Elektrozawór sterujący wypływem cieczy z pomocniczym strumieniem powietrza Program sterujący stanowiskiem badawczym BADANIA LABORATORYJNE STOPNIA POKRYCIA SADZENIAKÓW ZAPRAWĄ Wnioski i spostrzeżenia z badań empirycznych metoda fotogrametryczna Wyniki badań laboratoryjnych stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Wnioski i spostrzeżenia z badań empirycznych metoda fotogrametryczna Wyniki badań laboratoryjnych metoda oceny masy Wnioski i spostrzeżenia z badań empirycznych metoda wagowa Porównanie wyników badań symulacyjnych i laboratoryjnych

4 7. PRÓBA POLOWA ELEKTRONICZNIE STEROWANA MOBILNA ZAPRAWIARKA NA MOKRO DALSZY ROZWÓJ PROGRAMU SYMULACYJNEGO WNIOSKI LITERATURA SPIS RYSUNKÓW SPIS TABEL

5 Streszczenie Przedmiotem niniejszej pracy jest modelowanie i optymalizacja układu do aplikacji ciekłych pestycydów na powierzchnie bulw i nasion w procesach siewu i sadzenia. Zagadnienie to rozpatrzono na drodze teoretycznej i eksperymentalnej. Na wstępie przybliżono problematykę zagadnienia dotyczącą procesu zaprawiania sadzeniaków oraz przedstawiono teoretyczne rozważania dotyczące tego procesu. Dalej, omówiono metody nanoszenia środków chemicznych na powierzchnie bulw ziemniaka i urządzenia wykorzystywane do realizacji procesu zaprawiania, skupiając się na zaprawiarkach stacjonarnych oraz mobilnych zaprawiarkach montowanych na sadzarkach. Ta cześć pracy zawiera również analizę wyników dotychczasowych prac związanych z procesem zaprawiania sadzeniaków. Następnie, sformułowano tezę pracy, w której uznano, że zastosowanie przerywanego strumienia cieczy podczas zaprawiania sadzeniaków środkiem chemicznym poprzez opryskanie pozwoli na oszczędność zaprawy. Weryfikację słuszności przyjętej tezy zrealizowano w trzech zasadniczych etapach badań. Pierwszym z nich było stworzenie modelu matematycznego stanowiącego bazę do napisania programu symulacyjnego nanoszenia środków chemicznych na powierzchnie bulw sadzeniaka poprzez opryskiwanie. W tym celu, przeprowadzono serię badań symulacyjnych do analizy wpływu parametrów, takich jak: ciśnienie cieczy roboczej, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka, wydatek rozpylacza, prędkość jazdy agregatu sadzącego, rozstaw w rzędzie, średnica sadzeniaka oraz kąt rozpylania rozpylacza. Na podstawie badań symulacyjnych stwierdzono znaczny wpływ elektronicznie sterowanego przerywanego strumienia powietrza pozwalającego na oszczędności środka chemicznego przekraczające 50%. Zauważono, że stopień retencji jest najwyższy przy minimalnym kącie rozpylenia. Zanotowano również wpływ odległości rozpylacza, średnicy sadzeniaka i kąta rozpylania. Najwyższy stopień pokrycia zanotowano dla warunków, w których średnica strugi rozpylonej cieczy w płaszczyźnie przecięcia z torem spadania sadzeniaka jest porównywalna. Przedmiotem drugiej części badań było eksperymentalne potwierdzenie wyników otrzymanych w badaniach symulacyjnych. Do tego celu opracowano fotogrametryczną metodę oceny stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą, dzięki której potwierdzono empirycznie wpływ sterowania elektronicznego przerywanego strumienia powietrza na stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą. Najwyższy stopień pokrycia stwierdzono przy 5

6 odległości 50 mm rozpylacza od toru spadania sadzeniaka oraz przy ciśnieniu cieczy roboczej 3 bar. Ostatnim etapem badań eksperymentalnych było sprawdzenie wyników stopnia retencji uzyskanych w badaniach symulacyjnych. W tym celu przedstawiono i wykorzystano wagową metodę oceny. Otrzymane wyniki potwierdziły zależności otrzymane w procesie symulacji. Najwyższy stopień retencji otrzymano przy najmniejszej odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka oraz przy najwyższym ciśnieniu cieczy roboczej. Pozytywny wpływ elektronicznie sterownego przerywanego strumienia cieczy został potwierdzony empirycznie. Przedstawione w pracy rezultaty potwierdziły możliwość oszczędności środka chemicznego podczas zaprawiania sadzeniaków poprzez opryskanie wykorzystujące przerywany strumień cieczy z rozpylacza. Model matematyczny w przybliżony sposób odzwierciedla mechanizmy zachodzące w procesie zaprawiania ziemniaków poprzez opryskiwanie, dlatego koniecznym jest, aby model ten był dalej udoskonalany i weryfikowany. Summary The subject of this work is modeling and optimization of a system for liquid pesticide application on the surfaces of bulbs and seeds in the process of sowing and planting. This issue was approached in the light of theoretical analysis and experimental evidence. First, problems relating to the seed potato treatment and theoretical considerations regarding the process were presented. Next, methods of applying a chemical agent to the surfaces of potato tubers were discussed, followed by a discussion of equipment used for the treatment process, focusing on fixed and mobile seed treatment machines mounted on potato planters. This part of the work also includes an analysis of the results of the existing studies connected with the process of seed dressing. Next, the work s thesis was formulated, in which it was assumed that the use of an intermittent flow of the sprayed liquid agent applied in seed treatment provides savings on the chemical. The verification of the validity of the adopted thesis was carried out in three basic stages of the research. The first of these involved the creation of a mathematical model which could serve as a basis for writing a simulation program for applying chemicals onto 6

7 the surfaces of seed potato tubers by spraying. In order to do this, a series of simulation studies were carried out for the analysis of the impact of such parameters as, spray liquid pressure, distance between the spray nozzle and the seed s fall path, liquid discharge rate, driving speed of the sowing unit, row spacing, potato seed diameter and the spray cone application angle. On the basis of the simulation studies, a significant impact of electronically controlled intermittent liquid flow was found, which resulted in over 50% savings in the applied chemical agent. It was noted that the retention level was the highest at the minimum angle of spray application. An influence of the spray nozzle distance, the seed diameter and the spray angle was also observed. The highest level of coverage was recorded for conditions in which the diameters of the spray flow and of the seed fall path intersection plane are comparable. The aim of the second part of the study was an experimental confirmation of the results obtained in the simulation tests. For this purpose, a photogrammetric method was created for assessing the degree of potato tubers coverage with the seed dressing, which confirmed empirically the impact of electronically controlled intermittent air flow on the seed dressing adhesion. The highest degree of coverage was determined to occur at the 50 mm distance between the spray nozzle and the seed fall path and at an operating working fluid pressure of 3 bar. The last stage of the experimental research was to examine the degree of retention results acquired in the simulation tests. For this purpose, the weighted sum method of evaluation was described and applied. The obtained results confirmed the relations revealed in the simulation process. The highest degree of retention was achieved with the shortest distance between the sprayer nozzle and the tuber fall path, and at the highest spray liquid pressure. The positive impact of electronically controlled intermittent stream of liquid was empirically confirmed. The results presented in this work confirmed the savings in seed dressing agent an intermittent flow of spraying liquid from the atomizer has to offer. The mathematical model provided merely a rough description of the mechanisms involved in the process of potato spray-dressing, therefore it is necessary to further refine and verify the model. 7

8 Wykaz ważniejszych skrótów i oznaczeń Skróty 3D DC F FL-5VC MS p SS TX-VK3 UV WOM potoczna nazwa przestrzeni euklidesowej o trzech wymiarach skrót od Direct Current, oznaczenie prądu stałego Wartość testu F Oznaczenie rozpylacza eżektorowego TeeJet Średnia suma kwadratów efektów Poziom prawdopodobieństwa p Suma kwadratów efektów Oznaczenie rozpylacza eżektorowego TeeJet promieniowanie ultrafioletowe Wałek odbioru mocy ciągnika Oznaczenia a A A 0 α α s b β d dy,dz ή c ή p g z H h h1 h2 L m m(d) μ m re m r m s m sa m sz m z p1 parametr rozkładu kropel w strudze pole powierzchni obiektu powierzchnia otworu wlotowego kąt strugi z osią rozpylacza kąt rozpylenia strugi odległość rozpylacza od toru spadania rozpylacza kąt strugi z powierzchnią rozstaw sadzeniaków wymiary krawędzi komórki stopień retencji strumień ciągły stopień retencji strumień przerywany przyspieszenie ziemskie wysokość spadania względne położenie sadzeniaka odległość płaszczyzny początku spadania a krawędzią strugi kropel odległość pomiędzy płaszczyzna spadania a czujnikiem optycznym odległość od rozpylacza długość masowy rozkład kropel współczynnik przepływu Ilość cieczy emitowanej przez rozpylacz masa na powierzchni obiektu ilość cieczy na sadzeniaku strumień ciągły masa sadzeniaka przed procesem zaprawiania masa sadzeniaka zaprawionego masa zaprawy ciśnienie przed otworem 8

9 p2 Q q x r ρ R s s p s pr t 0 T s V v1 v2 v j v o y1,z1 ciśnienie za otworem wydatek rozpylacza Funkcja rozkładu na powierzchni prostopadłej do osi rozpylacza promień gęstość pokrycie średnie szerokość pasa ruchu szerokość przekroju strumienia cieczy rozpylacza w lini spadania sadzeniaka czas opóźnienia sterowania rozpylacza czas załączenia rozpylacza napięcie prędkość przed otworem prędkość za otworem prędkość jazdy maszyny prędkość początkowa współrzędne kropli w układzie współrzędnych 9

10 1. WSTĘP Na przełomie XX i XXI wieku produkcja ziemniaka w Polsce zajmowała prawie 4% ogólnej powierzchni zasiewów i dochodziła do 400 tys. ha. [88]. Daje nam to 6 miejsce w wysokości produkcji na świecie. Ziemniak jako warzywo jest wartościowym, niskokalorycznym pokarmem zawierającym pełnowartościowe białko oraz dużą ilość witaminy C, potasu i jodu. Można go spożywać w postaci naturalnej lub przetworzonej głównie w postaci smażonej i suszy. Ziemniak jest bardzo dobrym surowcem do otrzymywania wysokiej jakości skrobi, stosowanej w wielu dziedzinach gospodarki. Używa się go do wytwarzania alkoholu etylowego, dodatkowo ma dobrą wartość paszową. Znaczenie gospodarcze ziemniaka wynika również z miejsca jakie zajmuje w płodozmianie, zwłaszcza na słabych glebach lekkich, których Polska ma ponad 60%. Ziemniak w płodozmianie wpływa na żyzność gleby, sposób uprawy, oczyszcza glebę z chwastów oraz poprawia plon roślin następczych[84,40,41]. Technologia uprawy ziemniaka jest obecnie realizowana poprzez podstawowe zabiegi agrotechniczne i ochrony roślin takie jak: orka, sadzenie, formowanie redlin, ochrona poprzez zabiegi opryskiwania, zbiór. Powodem tak powszechnego stosowania tego typu sposobu produkcji jest niski koszt, prosta i trwała konstrukcja oraz małe gabaryty stosowanych maszyn i narzędzi[12,39,72,49,59,53,80,85,86]. Dynamiczny rozwój rolnictwa precyzyjnego i co za tym idzie coraz większa rola czynnika ekonomicznego i ekologicznego, wpływają na rozwój dokładniejszych technologii, które mają za zadanie stworzenie jak najlepszych warunków wegetacji. Duży wpływ mają także coraz to bardziej restrykcyjne normy ilości stosowanych środków ochrony roślin. Obecnie ochrona ziemniaków przed chorobami wirusowymi, grzybowymi oraz przed szkodnikami sprowadza się do stosowania fungicydów, zoocydów, herbicydów w postaci oprysku na nadziemną część rośliny. Bardzo często zabiegi są wielokrotnie powtarzane z powodu nie sprzyjających warunków pogodowych, co sprawia, że normy ilości środków ochrony roślin są przekraczane. Wraz z rozwojem maszyn rolniczych i środków ochrony roślin coraz częściej stawia się na działania prewencyjne. Jednym z takich działań jest stosowanie zapraw na bulwy sadzeniaków. Zaprawy oraz odpowiednie urządzenia, służące do nanoszenia tych zapraw, mogą się przyczynić do znacznego ograniczenia środków bezpośredniego zwalczania chorób i szkodników. Korzyści, jakie niesie za sobą 10

11 stosowanie tej nowoczesnej metody ochrony ziemniaka mogą być łatwo utracone przez mało precyzyjnie funkcjonujące urządzenie do nanoszenia zapraw. Aktualnie stosowane sposoby nanoszenia zapraw na bulwy ziemniaka to zaprawianie w zaprawiarkach stacjonarnych, znajdujących się najczęściej w magazynach przechowujących sadzeniak przez okres zimowy. Praca tymi urządzeniami jest pracochłonna, co wydłuża czas przygotowania sadzeniaków do sadzenia. Ponadto dodatkową trudność stanowi fakt, iż zaprawione bulwy muszą jak najszybciej znaleźć się w glebie. Zaprawianie można usprawnić poprzez zastosowanie urządzenia zamontowanego na sadzarce lub ciągniku, które bezpośrednio podczas zabiegu sadzenia będzie nanosić wymaganą warstewkę na bulwy sadzeniaka. Takie maszyny są produkowane przez kilku wyspecjalizowanych wytwórców, jednak są bardzo kosztowne, co hamuje istotnie rozwój przyszłościowej technologii rolniczej, jaką jest nanoszenie zapraw na bulwy sadzeniaka podczas sadzenia. Maszyna powinna pozwalać na precyzyjne pokrycie powierzchni sadzeniaka warstewką preparatu o odpowiednich parametrach. Preparat powinien być w zbiorniku o odpowiedniej pojemności, dostosowanej do dawki środka oraz wydajność i czasu pracy sadzarki. Podstawowym parametrem, decydującym o jakości pracy maszyny do zaprawiania, jest stopień pokrycia sadzeniaka zaprawą, który wynika bezpośrednio z powierzchni sadzeniaka pokrytej środkiem chemicznym, do powierzchni całego sadzeniaka. Analiza literatury z zakresu konstrukcji i eksploatacji wskazuje, że uzyskanie zamierzonego poziomu stopnia pokrycia zależy od wielu czynników[1,4,7,17,18,25,32,34,52,60,76,81]. Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą jest uwarunkowany głównie parametrami konstrukcyjnymi samego urządzenia. Do prawidłowej pracy urządzenia zaprawiającego jest potrzebny optymalny dobór wielu wielkości i parametrów wymuszając rozwój w kierunku rolnictwa precyzyjnego[19,20,22,23,23,31,36,37,40,48,61,67]. Można przytoczyć wiele, bardziej lub mniej naukowych definicji rolnictwa precyzyjnego. Według Zimnego [87] rolnictwo precyzyjne nazywa się wykorzystywanie technologii informatycznych do dopasowania dawek nakładów (nawozów, środków ochrony) do potencjalnego zapotrzebowania uprawianej rośliny. Niezbędne dla tego procesu są pomiary własności gleb, rozkładu chwastów oraz rozwoju chorób i szkodników w poszczególnych częściach pola uprawnego[8,14,15,33,38,46,63,69]. Zmienia to tradycyjne podejście do rolnictwa, 11

12 traktowanie pola uprawnego jako całości zmienia się na rzecz podziału według mapy zasobności gleby. Ogólnie, rolnictwo precyzyjne można zdefiniować przez zespół zabiegów technologicznych, wprowadzonych do rolnictwa, mających na celu wykorzystanie techniki do zmiennych warunków glebowych poszczególnych części pola uprawnego[50]. Wdrażanie zasad rolnictwa precyzyjnego jest bardziej opłacalne dla pól uprawnych o dużym areale, które odznaczają się znaczną zmiennością parametrów zasobności glebowej. W praktyce postulaty rolnictwa precyzyjnego są spełniane poprzez indywidualne traktowanie poszczególnych części pola i za pomocą nowoczesnych maszyn[34,35,66]. Większość maszyn jest wyposażona w układy elektroniczne i automatyczne, co poprawia ich wydajność i dokładność. Zalety rolnictwa precyzyjnego można podzielić na: - ekonomiczne zmniejszenie kosztów robocizny, skrócenie czasu zabiegów agrotechnicznych, optymalne wykorzystanie areału gospodarstwa. - ekologiczne precyzyjne stosowanie środków chemicznych przyczynia się do ograniczenia ilości środka chemicznego stosowanego na powierzchnię plantacji. Pierwsze symptomy i próby zastosowania rolnictwa precyzyjnego datuje się na lata 80- te XX wieku, szybki rozwój tej technologii zauważono w latach 90-tych ubiegłego wieku. Wiąże się to z rozwojem Globalnego Systemu Pozycjonowania GPS. Pozwoliło to rozwiązać problemy dotyczące określania pozycjonowania maszyn na polu uprawnym oraz stworzenie mapy zasobności glebowej plantacji i dostosowanie parametrów maszyn indywidualnie dla każdej z części areału[78]. Pionierami tej technologii były niemieckie firmy, na czele których stała firma Amazone z maszyną do spulchniania gruntu ze zmienną głębokością[83]. Pozycjonowanie za pomocą systemu GPS daje parametry pozycji z dokładnością jednego metra[78,31] Zaprawianie, rolnictwo precyzyjne, rodzaje zaprawiania Zaprawianie sadzeniaków przeprowadzane przed sadzeniem to zabieg mający na celu zniszczenie patogenów znajdujących się na powierzchni lub wewnątrz nasion oraz ochronę bulw przed zaatakowaniem ich w trakcie kiełkowania przez choroby i szkodniki. 12

13 Chemiczne zaprawianie bulw ziemniaka polega na poddawaniu ich działaniu środków chemicznych, zwanych zaprawami nasiennymi, w postaci pylistej lub przez namoczenie w roztworze tych środków. Do zaprawiania nasion stosuje się m.in. pestycydy, środki grzybobójcze oraz odstraszające (repelenty) [62,71,82,90]. Duża różnorodność wymagań technicznych przy uprawie różnych rodzajów roślin powoduje konieczność stosowania różnych technik zaprawiania. Technikę zaprawiania można podzielić na trzy grupy: a) Zaprawianie na sucho, to najstarszy i najtańszy sposób ochrony bulw. Polega on na nanoszeniu na powierzchnię sadzeniaków środka chemicznego w postaci proszku. Odbywa się to najczęściej w stacjonarnych urządzeniach, gdzie na odmierzoną porcję 100 kg sadzeniaków wsypuje się odpowiednią dawkę środka, a następnie wszystko dokładnie miesza. Wadą tej metody jest mała skuteczność z powodu słabej dokładności pokrycia powierzchni sadzeniaków zaprawą. Urządzenia zaprawiające na sucho są mało wydajne, a osoby obsługujące stacjonarne zaprawiarki stają się narażone na zatrucia poprzez wdychanie rozpylonych pozostałości zaprawy w powietrzu. b) Zaprawianie na mokro w postaci piany, to metoda bezpieczna, ograniczająca ilość stosowanej zaprawy, ale wymagająca specjalistycznej zaprawiarki nabudowanej na sadzarkę. Środek w postaci piany dozowany jest do kosza zasypowego, gdzie każdy sadzeniak zostaje pokryty warstewką pienistej zaprawy. c) Zaprawianie na mokro wykonuje się przy użyciu środków w postaci emulsji, koncentratu zawiesinowego, żelu lub roztworu wodnego. Dobra przyczepność środka czynnego, powoduje, że nie ma strat substancji czynnej i otaczające środowisko nie jest narażone na kontakt z nią. Kolejną zaletą tej metody to niewielka ilość środka czynnego wykorzystywana do zaprawiania, problemem jednak jest konieczność stosowania specjalnych urządzeń, które będą równomiernie w odpowiednim kierunku i systematycznie nanosić zaprawę na powierzchnię materiału siewnego. Ważnym parametrem jest ilość zaprawy naniesionej na powierzchnie sadzeniaka, za mała ilość może nie wystarczyć do odpowiedniej ochrony ziemniaka, natomiast zbyt duża ilość może opóźnić wschody, a nawet uniemożliwić ich wystąpienie. 13

14 2. Ocena stanu zagadnienia w świetle literatury 2.1. Zaprawianie ziemniaków Zaprawianie sadzeniaków jest jednym z najważniejszych zabiegów technologicznych w czasie złożonego procesu uprawy ziemniaka. Jego celem jest polepszenie naturalnych warunków glebowych i środowiskowych. Główne zalety metody zaprawiania to, że [22]: - chroni przed wiosennym gniciem kiełków w następstwie chorób grzybowych, - chroni bulwę mateczną i bulwy potomne przed żerowaniem i uszkodzeniem ich przez szkodniki glebowe, - ogranicza straty związane z wpływem czynników pogodowych na zabiegi oprysku w przypadku nagłego wystąpienia szkodnika lub choroby, - niska klasa szkodliwości chroni środowisko, - mała ilość środka na powierzchnie plantacji, Nanoszenie środka chemicznego na powierzchni sadzeniaka skutkuje nie tylko powiększeniem plonu, ale także polepszeniem jego parametrów jakościowych [6,9,60,62,64,77]. Praktyka rolnicza i prowadzone eksperymenty polowe wykazują, że zaprawianie ma znaczący wpływ na wysokość plonu dochodzący nawet do 40%. Dokładne pokrycie sadzeniaka substancją chemiczną pozwala także na ograniczenie strat spowodowanych przez szkodniki nadziemnej części rośli tj. stonki ziemniaczanej. Wykorzystywane w rolnictwie zaprawy są zróżnicowane pod względem składu chemicznego jak i formy w jakiej są zastosowane. Ze względu na postać w jakiej występują proces można podzielić na: zaprawianie na sucho (w postaci proszku), zaprawianie na mokro (w postaci roztworów wodnych lub zawiesin). Dlatego też wymagania stawiane urządzeniom zaprawiającym są następujące [91]: a) zachowanie dostatecznego i równomiernego stopnia pokrycia zaprawą powierzchni nasion i sadzeniaków, b) możliwość płynnej regulacji ilości stosowanej zaprawy, 14

15 c) zachowanie podczas pracy niezmiennych parametrów pozwalających utrzymać równomierny stopień pokrycia zaprawą, d) nie przekraczanie dopuszczalnych ilości środka chemicznego, e) nie przekraczanie dopuszczalnej ilości uszkodzonych nasion lub sadzeniaków, f) niezależność poprawnej pracy urządzenia od pochylenia terenu Urządzenia zaprawiające Stacjonarne urządzenia zaprawiające Proces zaprawiania ziemniaków na sucho jest już dość wiekową metodą nanoszenia środków chemicznych na powierzchnie bulwy ziemniaka. Został opracowany w latach 80- tych ubiegłego wieku. Stacjonarne urządzenia zaprawiające na sucho składają się głównie z ramy nośnej i bębna mieszającego. Jedną z maszyn wykorzystywanych do tego celu jest zaprawiarka konstrukcji Sławomira Fica i Leona Kukiełki [26]. Jest to urządzenie stacjonarne o konstrukcji bębnowej. W wewnętrznej części bębna został umieszczony ślimak, którego zadanie to mieszanie i przemieszczenie sadzeniaków wzdłuż bębna. Zaprawa w postaci proszku jest podawana do wnętrza bębna za pomocą specjalnego dozownika. W górnej części bębna znajduje się sito, którego zadaniem jest odseparowanie nadmiaru zaprawy. Ryc. 1 Zaprawiarka stacjonarna do zaprawiania na sucho[26] 15

16 Tego typu urządzenie nie znalazło wielkiego odzewu ze strony producentów ziemniaka. Podyktowane to było pracochłonnością procesu i małą dostępnością środka jak na tamten czas. Aktualnie rolnicy zaprawiają sadzeniaki bezpośrednio w koszu zasypowym sadzarki posypując materiał sadzeniakowy zaprawą. Mała dokładność tej metody i pylenie zaprawy powodujące podrażnienia oczu i dróg oddechowych to główne wady tej metody. Innym przykładem stacjonarnego urządzenia zaprawiającego jest konstrukcja firmy Team Sprayers [92]. Jest to maszyna zaprawiająca na mokro, sadzeniaki są wsypywane do kosza zasypowego zaprawiarki. Następnie za pomocą przenośnika czerpakowego są transportowane na stół rolkowy. Zaprawianie odbywa poprzez opryskanie sadzeniaków na stole rolkowym, złożony ruch przenośnika rolkowego obraca bulwy ziemniaka, co dodatkowo poprawia stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym. Tak pokryte sadzeniaki są transportowane do pojemników transportowych, w których sadzeniaki będą przewożone na pole uprawne. Ryc. 2 Zaprawiarka stacjonarka na mokro firmy Team Sprayers[92] Kolejnym przykładem może być urządzenie montowane na stołach rolkowych, nad którymi umieszczone są dysze rotacyjne przez które podawany jest środek chemiczny. 16

17 Ryc. 3 Wirowe zaprawianie ziemniaków[103] Ryc. 4 Zaprawiarka stacjonarna firmy MAFEX (wizualizacja przebiegu zaprawiania) [103] Samo rozpylenie zaprawy nad ziemniakami nie daje dużej skuteczności pokrycia powierzchni. Uzyskuje się ją dopiero przy zastosowaniu stołu rolkowego, dzięki któremu sadzeniaki dodatkowo obtaczają się w pozostałościach zaprawy i uzyskują wysoką jakość pokrycia powierzchni [103]. Nową metodą, która nabiera coraz większej popularności jest zaprawianie bulw z wykorzystaniem techniki ULV (ang. Ultra Low Volume ultraniskie ilości). Jest to metoda zapewniająca precyzyjne pokrycie kulistych powierzchni przez krople o jednakowej wielkości. Przy zastosowaniu urządzenia MAFEX można uzyskać z 1 ml 17

18 cieczy roboczej około 30 milionów kropli. Tego rodzaju urządzenie pozwala na bardzo precyzyjne pokrycie bulw ziemniaka cieczą roboczą [103] Mobilne zaprawiarki Zaprawianie na mokro może być wykonywane za pomocą urządzenia firmy Aporo z Poznania [18]. Jest to zaprawiarka montowana na sadzarce, głównymi częściami są: zbiornik na zaprawę, pompa przeponową, przewody elastyczne, 2 rozpylacze z dyszami wyposażonymi w drobnokropliste rozpylacze wirowe o pełnym stożku, dające realne zużycie od 20 do 50 l cieczy użytkowej na hektar obsadzonej plantacji. Pompa została zamontowana bezpośrednio na wałku frezowym wałka odbioru mocy ciągnika WOM, rozpylacze są tak skonstruowane, aby można było je zamontować w komorze czerpakowej każdej sadzarki, ale także na zewnątrz, w taki sposób, że opryskiwane są sadzeniaki w locie oraz gleba na którą spadają. Poprzez dobór rozpylaczy i regulacje ciśnienia cieczy roboczej reguluje się wydatek zaprawy. Podczas sadzenia ziemniaków podkiełkowanych zaprawiarka może być wykorzystywana do opryskiwania gleby, na którą układane są sadzeniaki. Zwarta konstrukcja i wykorzystanie WOM jako napędu sprawiają, że urządzenie staje się uniwersalne, a nanoszenie zaprawy w komorze czerpakowej daje zadawalający efekt. Wadą urządzenia jest kontakt środka chemicznego z elementami sadzarki, powodując korodowanie jej elementów. Ryc. 5 Zaprawiarka firmy APORO[93] 18

19 Innym urządzeniem do zaprawiania na mokro jest pianowa zaprawiarka firmy Jacka Krasuckiego ze Strzelec Opolskich [94]. Zbiornik o pojemności 20 l umieszcza się na koszu zasypowym sadzarki, do którego zostaje przymocowana wytwornica piany. Wytwornica jest zasilana powietrzem z układu pneumatycznego ciągnika, zalecane ciśnienie powietrza przez producenta to 2 bar. Powstająca pianę transportuje się przewodami do komór czerpakowych, gdzie miesza się z sadzeniakami pokrywając je zaprawą. Pianę wytwarza się z mieszaniny zaprawy i środka pianotwórczego w wytwornicy piany. Zaletą urządzenia jest jego prostota i łatwość montażu, jednakże nie wszystkie ciągniki są wyposażone w układ pneumatyczny, dlatego może powstać problem z medium napędzającym urządzenie. Brak mieszadła w zbiorniku powoduje, że stężenie środka czynnego w pianie na początku i końcu sadzenia jest różne. Poza tym na dnie zbiornika tworzą się osady z niektórych środków ochrony roślin. Dużym problem staje się kontakt piany z częściami sadzarki powodując jej korozję. Ryc. 6 Zaprawiarka pianowa [94] Kolejne urządzenie to zaprawiarka firmy ZIBO [95]. Firma określa je jako dozownik do materiałów płynnych, a jednym z zastosowań może być nanoszenie zapraw. Elementem napędzającym i wytwarzającym ciśnienie jest zespolony moduł składający się 12V silnika i pompy wirowej. Wszystkie elementy są przymocowane do zbiornika, który może mieć pojemność 112 litrów i 248 litrów. Małe gabaryty i łatwo dostępne medium napędowe jakim jest prąd stały z instalacji elektrycznej ciągnika oraz możliwość montażu dysz bez ograniczeń co do miejsca umiejscowienia na sadzarce sprawia, że urządzenie jest uniwersalne. Kłopotliwe może być brak mieszadła w zbiorniku powodując rozwarstwienie mieszaniny wody z środkiem ochrony roślin. Producent nie podaje jakiego rodzaju rozpylaczy należy używać. Jak wiadomo i właściwy dobór ma ogromne znaczenie, gdyż 19

20 tylko kilka typów rozpylaczy może dać zadowalające rozpylenie i pokrycie powierzchni bulwy ziemniaka. Ryc. 7 Zaprawiarka ZIBO [95] W ofercie niemieckiej firmy GRIMME [90] możemy znaleźć interesujące urządzenie, które nanosi zaprawę opryskując sadzeniaki podczas spadania do gleby. Elementem który wytwarza ciśnienie jest przeponowa pompa zamontowana na WOM ciągnika. Sprężoną zaprawę transportuje się przewodami elastycznymi poprzez zawór sterujący wysokością ciśnienia do rozpylaczy. Zaprawianie zachodzi poprzez natryskiwanie cieczy roboczej na bulwy ziemniaka. Odbywa się w momencie, gdy bulwa spada z zespołu wysadzającego na glebę. Podczas spadania bulwa jest zaprawiana poprzez natryskiwanie cieczy roboczej z dwóch stron. Dysze są zamontowane na przeciw, tak aby tworzone przez nie stożki nanoszonej cieczy pokrywały się. Dokładność pokrycia powierzchni bulwy ziemniaka jest zależna od trzech parametrów: prędkości jazdy agregatu, ciśnienia cieczy roboczej, rodzaju zastosowanych dysz rozpylacza. Ustala się to dla zadanych warunków: nadana prędkość robocza, określony rodzaj dysz, dla tych warunków zaworem ciśnieniowym ustala się odpowiednie ciśnienie cieczy roboczej. Mieszadło, które znajduje się w zbiorniku dokładnie miesza ciecz roboczą, co jest ważne w przypadku cieczy w postaci zawiesiny, gdyż zapobiega powstawaniu rozwarstwienia zawartości zbiornika oraz powstawaniu osadu. Fabrycznie urządzenie jest wyposażone w rozpylacze o strumieniu pełnego stożka, ma to poprawić skuteczność zaprawiania. Urządzenie przeznacza się do sadzarek 4 20

21 rzędowych i większych. Stosowanie zaprawiarki w mniejszych sadzarkach jest nieekonomiczne z uwagi na cenę oraz gabaryty urządzenia. Ryc. 8 Zaprawiarka GRIMME na cztero rzędowej sadzarce [96] Ryc. 9 Fotografia momentu zaprawiania ziemniaka urządzeniem GRIMME [96] Kolejnym urządzeniem do zaprawiania może być prototypowe urządzenie zaprojektowane w Politechnice Poznańskiej. Zaprawiarka jest zamontowana na ramie nośnej sadzarki KORA firmy Unia-group [27]. W górnej części znajduje się zbiornik cieczy roboczej z wlewem, mieszadłem i filtrem. Pod nim znajduje się zagregowany silnik hydrauliczny z pompą tłokowo-przeponową, do której przykręcony jest zawór ciśnieniowo-rozdzielający. Z zaworu wychodzą dwa przewody elastyczne jeden dla każdego rzędu. W każdym rzędzie zastosowano rozdzielacze strumienia kierując zaprawę do rozpylaczy w zależności od ilości zastosowanych, może ich być od 2 do 4. Silnik hydrauliczny jest napędzany olejem hydraulicznym z zewnętrznego układu hydraulicznego ciągnika, powodując urządzenie dodatkowo atrakcyjnym, dając możliwość bezproblemowego montowanie urządzenia na sadzarki innych producentów. Ponadto 21

22 wszystkie ciągniki, nowe jak i starsze posiadają min dwa zewnętrzne złącza hydrauliczne, co pozwala na bezproblemowe napędzanie urządzenia. Nanoszenie zaprawy na powierzchnię bulwy ziemniaka odbywa się poprzez opryskanie sadzeniaka z wszystkich stron. Opryskiwanie odbywa się w momencie spadania sadzeniaka z zespołu wysadzającego do gleby. Ryc. 10 Projekt zaprawiarki zamontowanej na sadzarce KORA [27] Kolejnym przykładem może być urządzenie Michała Bawej, służy ono do aplikowania ciekłych środków chemicznych wykorzystywanych w rolnictwie. Urządzenie zasilane jest z gniazda świateł ciągnika w energię elektryczną 12V. Elektryczna pompa tłoczy ciecz roboczą do dysz zamontowanych w dowolnym miejscu sadzarki. Możliwość sterowania urządzeniem z miejsca kierowcy ciągnika to kolejna zaleta. Zastosowany układ hydroforowy ogranicza czas pracy pompy zwiększając tym samym jej żywotność[97]. Ryc. 11 Urządzenie do aplikacji płynnych środków chemicznych firmy Bawej[97] 22

23 Następną zaprawiarką może być AZ-200 Apli-tech wykorzystywaną do aplikowania środków chemicznych w formie oprysku. Urządzenie jest zasilane z gniazda elektrycznego ciągnika 12V. Elektryczna pompa tłoczy ciecz roboczą do dysz zamontowanych w dowolnym miejscu sadzarki. Zaprawiarkę można sterować z miejsca kierowcy za pomocą przycisku włącz, wyłącz [98]. Ryc. 12 Urządzenie do aplikacji środków chemicznych firmy Apli-tech [98] 2.3. Analiza dotychczasowych w wyników badań wpływu różnych czynników na jakość zaprawiania. W literaturze przedmiotu nie znaleziono prac ściśle dotyczących tak postawionego problemu. Zbliżone tematycznie badania prowadził Erlichowski T. [20], jego eksperymentalne prace dotyczyły wpływu stosowania zaprawy Prestige 290 FS na sadzeniaki. Wykazał, że stosowanie zaprawy znacznie ogranicza straty związane z żerowaniem szkodników na bulwach oraz ogranicza występowanie chorób. Stosowanie zaprawy przyczynia się do poprawy współczynnika równomierności wschodów oraz wielkości plonu nawet o 40%. Poniżej przedstawiono wyniki badań polowych wpływu stosowania zapraw na sadzeniakach ziemniaka przeprowadzonych w IHR Boninie[15]. 23

24 Tabela 1 Wpływ zaprawiania sadzeniaków zaprawą insektycydowo-fungicydową na występowanie niektórych agrofagów ziemniaka[15] Zaprawa Dawka Liczba chrząszczy stonki Bulwy Bulwy z Preparatu ziemniaczanej w dniach od uszkodzone objawami g/100 kg. Bulw sadzenia przez drutowce (%) ospowatości R.solani (%) Prestige 290 FS Prestige 290 FS Prestige Forte ,7 3, ,0 2, ,9 3,1 Kontrola ,4 47,5 Badania skuteczności zaprawiania na rozwój chorób grzybowych prowadzili A.B. Andreu, D.O. Caldiz [2], udowodnili pozytywny wpływ zaprawiania bulw sadzeniaków ziemniaka. Zarówno eksperymenty szklarniowe i polowe pozwoliły na otrzymanie wyników, że zastosowanie zaprawiania znacznie wpłynęło na spadek zachorowalności bezpośrednio po wschodach. Najlepszą ochronę dał środek Melody Duo w dawce 1,6 kg/t i jego wpływ systematycznie spadał aż do 40 dnia po wschodach. Uśredniając wyniki badań, ochrona przed zarodnikami rdzy ziemniaka przy zastosowaniu zapraw wyniosła ok. 60% i pozwoliła na znaczne ograniczenie tradycyjnych środków ochrony roślin z zastosowaniem systemicznych herbicydów. 24

25 Prowadzone badania przez J. Osowskiego w Instytucie Ziemniaka w Bobinie, dowodzą skuteczności metody zaprawiania sadzeniaków ziemniaka. Przeprowadzono eksperyment polowy przy zastosowaniu kombinacji środków chemicznych: pencycuronu (0,4%), karboksyna + tiuram. Obiektem badań były 2 odmiany ziemniaka: Bryza i Rywal. Otrzymane wyniki pozwoliły stwierdzić wpływ stosowania zapraw na bulwy sadzeniaków ziemniaka. Otrzymano nieznaczny wzrost ogólnego plonu roślin, poza tym odnotowano znaczną poprawę jakości zebranych bulw [55,56,57]. Laboratoryjne badania H.-P Malkomes Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft, pozwoliły ocenić wpływ stosowania pestycydów Monceren i Risolex. Testowano ich wpływ na dwóch rodzajach gleb, zmieniając wilgotność oraz stopień nawożenia mineralnego i organicznego. Dla gleby piaszczystej i gliniastej odnotowano znaczny spadek działania środków chemicznych, wywołane to było mała ilością środków organicznych w glebie, co za tym idzie drobnoustrojów. Nie odnotowano znacznego wpływu nawożenia mineralnego [45]. Phillip S. Wharton,William W. Kirk przeprowadzili badania nad wpływem stosowania zapraw na sadzeniaki ziemniaka w aspekcie występowania bakterii B. subtilis i grzybów T. harzianum. Przeprowadzono próbę poprzez porycie sadzeniaków środkiem chemicznym, następnie tak przygotowany materiał siewny został ponownie umieszczony w magazynach. Dla części stworzono optymalne warunki magazynowania 12 o -18 o C oraz wilgotność 95%, a dla części warunki nieoptymalne mianowicie temp 25stopni celsjusza, niska wilgotność brak wentylacji. Otrzymano wyniki potwierdzające działanie środka chemicznego zwłaszcza dla sadzeniaków magazynowanych w optymalnych warunkach. Dla tej próby odnotowano ponad 50% mniej przypadków występowania bakterii i grzybów. Dla sadzeniaków przechowywanych w nieoptymalnych warunkach nie odnotowano znaczącego wpływu działania zapraw[65]. Wyniki badań laboratoryjnych Sachiko Ikeda, Ayano Shimizu wskazały pozytywny wpływ leczenia sadzeniaków ziemniaka środkiem P. oligandrum. Przebadana partia sadzeniaków została pokryta środkiem chemicznym poprzez zanurzenie w wodnym roztworze P. oligandrum, następnie sadzeniaki pozostawiono na słońce w celu wyschnięcia. Tak przygotowane sadzeniaki przebadano po 3 tygodnia, liczba zarodników na powierzchni sadzeniaków zmalała prawie o 60%. Próby polowe potwierdziły wyniki 25

26 laboratoryjne, na roślinach poddanych leczeniu środkiem P. oligandrum zanotowano znaczny spadek zachorowalności chorób grzybowych [70]. Deena Errampallia, Rick D. Peters przeprowadzili badania polowe wpływu stosowania dwutlenku chlorku, tiofanatu metylu na bulwy sadzeniaka. Kontrolowano występowania raka trzonu, zarazy ziemniaczanej podczas wegetacji oraz suchej zgnilizny w przechowalniach. Odnotowano wysoki wpływ środka chemicznego, brak występowania raka szyjki oraz ograniczone występowanie zarazy ziemniaczanej. Dodatkowo zebrane rośliny były odporne na choroby grzybowe podczas przechowywania i wegetacji w następnym sezonie wegetacyjnym [13]. Bożena Cwalina-Ambroziak, Aldona Trojak w latach badały wpływ chemicznego zaprawiania fungicydami: Dithane M WG,Prestige 290 FS and Vitavax 2000 FS oraz preparatem biologicznym Polyversum bulw trzech odmian ziemniaka: Vineta, Irga i Wawrzyn na nasilenie infekcji łodyg przez Rhizoctonia solani i Colletotrichum coccodes. Próba polowa wskazała istotny wpływ środków chemicznych. W czterostopniowej skali porażenia roślin prze rozpatrywane choroby najlepszymi środkami okazały się Dithane M WG i Vitavax 2000 FS, pozwalając na ograniczenie zachorowalności dochodzącej do 60% populacji roślin [11] Rozważania teoretyczne Podczas wykonywania zabiegu sadzenia agregat porusza się z prędkością 2 m/s, najczęstszy rozstaw sadzenia 0,25 m. Zespoły wysadzające zamontowane w sadzarkach znajdują się około 0,3 m nad powierzchnią gruntu. Można pokusić się o obliczenie efektywnego czasu działania rozpylacza opryskującego na spadające sadzeniaki z zespołu wysadzającego. Zgodnie z założeniami przy prędkości sadzenia 2 m/s oraz rozstawie 0,25m czasowy odstęp pomiędzy wypadaniem kolejnych sadzeniaków to 1/8 sekundy. W tym czasie sadzeniak pokonuje w powietrzu drogę 1/8s * 3 m/s= 3/8 m, to jest około 0,37 m. Ziemniaki spadają z prędkością 3 m/s, jest to prędkość dla swobodnego spadku z wysokości 0,2 m i prędkością początkową 0,1 m/s. Na opryskanie ziemniaka o średnicy 0,05 przelatującego obok rozpylacza wystarczy czas ok. 0,05 m/ 3 m/s = 1/60 s to jest 0,016 s. W czasie 1 sekundy wypada 8 sadzeniaków. Teoretyczny czas na opryskanie ich to 8* 0,0167= 0,133 s, pozostały czas jest nieefektywny, można go nazwać stratami. Są to 26

27 oczywiście szacunki przybliżone, które wymagają weryfikacji na drodze dokładniejszych obliczeń symulacyjnych oraz eksperymentalnych Podsumowanie Analiza literatury naukowej i fachowej rozwiązań technicznych z zakresu urządzeń zaprawiających oraz ofert producentów pozwalają stwierdzić, że w ostatnich latach nastąpił ich dynamiczny rozwój podyktowany chęcią uzyskania jak największych korzyści związanych z polepszeniem efektywności zabiegu, ograniczeniem pracochłonności oraz polepszeniem rachunku ekonomicznego. Najnowsze urządzenia są budowane zgodnie z postulatami rolnictwa precyzyjnego. System rolnictwa precyzyjnego zakłada indywidualne traktowanie części pola w zależności od rozkładu zasobności gleb i warunków środowiskowych. Wdrażanie zasad rolnictwa precyzyjnego jest bardziej opłacalne dla pól uprawnych o dużym areale, które odznaczają się znaczną zmiennością parametrów zasobności glebowej. Pozwala ograniczyć nakłady finansowe na środki ochrony roślin, zakup nawozów mineralnych oraz materiału siewnego. Selektywne stosowanie indywidualnych dawek pozytywnie wpływa na środowisko naturalne, ogranicza ilość środków i nawozów chroniąc tym samym środowisko naturalne. Potrzeba detekcji obiektu poddawanemu zabiegowi agrotechnicznemu wymaga stosowania zaawansowanych technik elektronicznych. Wykrycie obiektu np. sadzeniaka wymaga stosowania urządzeń kontrolno- pomiarowych. Ich zadaniem jest interpretowanie sygnałów z czujników oraz sterowanie urządzeniem aby otrzymać optymalne parametry zabiegu agrotechnicznego. Na polskim rynku maszyn rolniczych jest mało urządzeń zaprawiających montowanych na sadzarkach, wykorzystujących najnowsze nowinki techniczne. Istniejące rozwiązania są bardzo kosztowne, dlatego należy podkreślić potrzebę prowadzenia badań naukowych wspomagających rozwój wiedzy, która pozwoli upowszechnić konstrukcję. W skład oprzyrządowania wchodzą rożnego rodzaju sensory, czujniki optyczne, czujniki ciśnienia, sensory podczerwieni, szybkiego działania elektrozawory. Zintegrowanym tematem może być elektroniczne sterowanie procesem zaprawiania sadzeniaków w locie. Spadający sadzeniak z elementu czerpakowego sadzarki do gleby zostaje opryskany w momencie przelatywania w polu działania rozpylacza. Wszelkie prace związane z optymalizacją procesu zaprawiania w locie i poprawienia stopnia pokrycia sadzeniaka zaprawą. 27

28 3. Cel pracy Podsumowując powyższe rozwiązania urządzeń zaprawiających sadzeniaki ziemniaka oraz publikacje naukowe dostępne w literaturze naukowej i fachowej istnieje wiele rozwiązań konstrukcji zaprawiarek. Zaprawianie należy do bardzo ważnych zabiegów agrotechnicznych, od którego zależy plonowanie i jakość roślin. Aktualnie zabieg zaprawiania jest wykonywany za pomocą nowoczesnych mobilnych zaprawiarek montowanych na sadzarkach. Najważniejsze staje się spełnienie wymagań stawianym procesowi zaprawiania oraz zaprawiarkom, głównie stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą. Projektowanie nowoczesnych urządzeń zaprawiających jest dość problematyczne z uwagi na konieczność przeprowadzania dużej liczby badań empirycznych, na które bardzo często nie ma czasu. W niniejszej pracy podjęto próbę opisania praw rządzących procesem zaprawiania, które będą pomocne przy konstruowaniu nowoczesnych urządzeń zaprawiających. Poznawczym celem pracy jest rozwijanie podstaw teoretycznych i empirycznych do modelowania i optymalizacji procesu opryskiwania obiektów trójwymiarowych w aspekcie dokładności zabiegu i minimalizacji zużycia środków chemicznych stosowanych w tego rodzaju zabiegach. Aplikacja opracowanej teorii nie ograniczy się jedynie do zaprawiania ziemniaków i może być uogólniona na inne obiekty trójwymiarowe, np. całe rośliny. Ten problem jest poruszany w wielu pracach z zakresu technologii opryskiwania i nie doczekał się dotąd zadowalającego rozwiązania. Głównym utylitarnym celem niniejszej pracy jest rozwijanie innowacyjnej technologii zaprawiania ziemniaków - w kierunku zwiększenia dokładności tego zabiegu i minimalizacji zużycia preparatu chemicznego, a tym samym ograniczenia strat w środowisku naturalnym, spowodowanych zatruciem gleby i wód gruntowych przez stosowane w rolnictwie pestycydy. Rozwój elektronicznie sterowanych urządzeń zaprawiających montowanych na sadzarkach jest podyktowany dynamicznym rozwojem elektroniki oraz trendem rozwoju rolnictwa w kierunku rolnictwa precyzyjnego. 28

29 4. Problemy badawcze i hipotezy robocze Generalnym problemem technicznym, do rozwiązania którego służą podejmowane badania, jest znalezienie sposobu poprawienia równomierności pokrycia sadzeniaka preparatem chemicznym przy minimalizacji strat tego preparatu i ograniczeniu jego szkodliwej emisji do środowiska naturalnego. Przeprowadzone badania powinny umożliwić uzyskanie odpowiedzi na następujące pytania: 1. Czy wprowadzenie przerywanego strumienia kropel cieczy opryskowej pozwoli na ograniczenie zużycia preparatu chemicznego? 2. Czy wprowadzenie dodatkowego strumienia powierza do dyszy rozpylacza zmniejszy jego bezwładność i zapobiegnie powstawaniu grubym kroplom? 3. Czy zwiększenie liczby rozpylaczy poprawi równomierność pokrycia sadzeniaków zaprawa? Hipotezy: 1. Zastosowanie przerywanego strumienia kropel cieczy opryskowej pozwoli na ograniczenie zużycia preparatu chemicznego w porównaniu ze strumieniem ciągłym w różnym stopniu przy zachowaniu jakości pokrycia powierzchni sadzeniaka preparatem chemicznym. 2. Wprowadzenie dodatkowego ciągłego strumienia powietrza do dyszy rozpylacza zmniejszy jego bezwładność i zapobiegnie powstawaniu grubych kropel w stanach przejściowych. 3. Zwiększenie liczby rozpylaczy powyżej stosowanych zwykle dwóch, przy zachowaniu optymalnej ich odległości od sadzeniaka, istotnie poprawi równomierność pokrycia jego powierzchni. 5. Badania symulacyjne 5.1. Wprowadzenie Jednym z ważnych zabiegów chemicznej ochrony roślin jest zaprawiane materiału nasiennego w tym sadzeniaków, które stosuje się od niedawna. Zabieg ten chroni 29

30 sadzeniaki i młode rośliny we wczesnej fazie rozwoju przed atakiem licznych patogenów. Najmniej kłopotliwe jest zaprawianie sadzeniaków w trakcie sadzenia. Rozwijana w tej pracy technologia zaprawiania polega na opryskiwaniu spadających na grunt sadzeniaków w locie przerywanym strumieniem cieczy, za pomocą elektronicznie sterowanych rozpylaczy, co zapobiega nadmiernemu, niepotrzebnemu zużyciu preparatu. Technologia ta może być stosowana także do innych zabiegów chemicznych. A rozwijane w pracy podstawy teoretyczne zastosowane także do symulacji aplikacji dowolnych cieczy na złożone powierzchnie, np. przy lakierowaniu Opis programu komputerowego do symulacji oprysku Do eksperymentów numerycznych wykorzystano program komputerowy o nazwie oprysk, który został napisany w Zakładzie Maszyn Roboczych Politechniki Poznańskiej. Program ten jest składnikiem rozwijanego w ramach prac statutowych pakietu o nazwie roboczej agrosym, przeznaczonego do symulacji procesów roboczych zachodzących w maszynach rolniczych, takiej jak siew nawozów i nasion, przesiewanie omłot itp. Program zakodowano w systemie RAD Lazarus bazującym na języku programowania Free Pascal. Lazarus jest to nowoczesne obiektowo zorientowane środowisko programistyczne pozwalające edytować, kompilować i sprawdzać aplikacje na różne platformy sprzętowe, w tym platformę systemu Windows10. Model matematyczny procesu opryskiwania sadzeniaków oparto na następujących założeniach: 1. Sadzeniak jest opryskiwany z kilku stron za pomocą rozpylaczy płasko strumieniowych o danym kącie rozpylania i danej funkcji rozkładu cieczy na płaszczyźnie prostopadłej do osi rozpylacza. 2. Płaszczyzna strumienia cieczy jest prostopadła do toru spadania sadzeniaka. 3. Na powierzchni sadzeniaka w całości zatrzymywana jest struga cieczy roboczej, która przecina się z tą powierzchnią. 4. Strugi, które nie trafiają w powierzchnię sadzeniaka stanowią stratę cieczy opryskowej. 30

31 5. Sadzeniak ma kształt kulisty lub elipsoidalny i spada z wysokości H z zadaną prędkością początkową, ruchem jednostajnie przyspieszonym w polu grawitacyjnym ziemi. Opory aerodynamiczne są pomijalne Rozkład oprysku na powierzchni prostopadłej do osi rozpylacza może mieć rożny kształt i jest opisany ogólnie funkcją:. (1) Funkcja ta ma zwykle kształt zbliżony do trójkąta, gdyż właśnie rozkład trójkątny zapewnia równomierny rozkład sumy oprysku na szerokości belki opryskowej - w przypadku, gdy rozpylacze są rozmieszczone w odległościach równych połowie szerokości pasa oprysku pojedynczego rozpylacza. Przykładowy rozkład cieczy emitowanej przez rozpylacz na stół rowkowy ilustruje rycina 13. Ryc. 13Rozkład cieczy na stole rowkowym dla rozpylacza szczelinowego [104] 31

32 , (2) gdzie s p - szerokość pasa oprysku. Dla takiej funkcji sumaryczny wydatek rozpylacza wyniesie:, (3) stąd:. (4) Na tej podstawie można obliczyć funkcję rozkładu oprysku w zależności od kąta jaki tworzy dana struga z osią rozpylacza, Z ryciny 13 wynika że:, (5), (6) stąd:. (7) Zakładając, że początek układu współrzędnych leży w punkcie emisji sadzeniaka, zaś oś z tego układu jest skierowana pionowo w dół, położenie środka sadzeniaka po czasie t wynika ze wzoru na swobodny spadek w polu grawitacyjnym: 32

33 =, (8) gdzie: v 0 prędkość początkowa, g z przyspieszenie ziemskie. Położenie środka sadzeniaka względem płaszczyzny oprysku można obliczyć jako:. (9) Promień przekroju sadzeniaka płaszczyzną oprysku obliczmy z zależności: r =. (10) Stąd można obliczyć kąt graniczny na jakim w chwili t strugi z rozpylacza natrafiają na sadzeniak w formie kuli o promieniu r:. (11) Całkując funkcję rozkładu strumienia cieczy w granicy od zera do α(t) można obliczyć natężenie strumienia padającego na sadzeniak w chwili t: (12). Całkując to wyrażenie wzdłuż osi czasu otrzymamy masę cieczy zatrzymanej na powierzchni sadzeniaka na odcinku czasu od chwili t 0 do chwili t 1 : (13). 33

34 W przypadku zastosowania strumienia przerywanego chwila t 0 odpowiada momentowi pojawienia się sadzeniaka w płaszczyźnie oprysku, zaś chwila t 1 odpowiada momentowi jego wyjścia ze strefy oprysku. W rzeczywistej maszynie chwile te mogą być wykrywane za pomocą czujnika optycznego. W tym czasie rozpylacz emituje ilość cieczy, którą można obliczyć z zależności:. (14) W przypadku strumienia ciągłego rozpylacz emituje na każdy sadzeniak ilość cieczy jaka wynika z czasu upływającego pomiędzy emisją kolejnych sadzeniaków:, (15) gdzie : d- rozstaw sadzeniaków w rzędzie, v j prędkość jazdy maszyny. Stopień retencji cieczy przy oprysku ciągłym i przerywanym można obliczyć z definicji jako stosunek masy cieczy zatrzymanej na sadzeniaku do masy cieczy wypryskanej., (16). (17) 34

35 Celem optymalizacji systemu opryskiwania jest uzyskanie jak najwyższego stopnia retencji i jednocześnie równomierności pokrycia powierzchni sadzeniaka cieczą roboczą. Są to wymagania poniekąd sprzeczne, ponieważ strumień rozpylonej cieczy z rozpylacza o małym kącie emisji będzie zatrzymywany na sadzeniaku w większym stopniu, jednak pokrycie będzie maiło formę wąskiego pasa i odwrotnie. Powyższe zależności teoretyczne zostały zakodowane w programie w formie kilku funkcji przetoczonych poniżej. Całkowanie tych funkcji przeprowadzono najprostszą metodą prostokątów, stosując krótki krok całkowania. //obliczenie wykorzystanego kata oprysku// function katczynny(t:real):real; var p1,z,x:real; begin z:=d.v0*t+gz*t*t/2; p1:=abs(d.hh-z); if p1<d.rr then x:= sqrt(d.rr*d.rr-p1*p1) else x:=0; katczynny:=arctan(x/sqrt(d.ll*d.ll-x*x)); d.xx:=x; end; //Obliczenie ilości środka w jednostce czasu// function porcjadt(alfa,z:real):real; var dalfa,alfat,m,tanalfa,tanbeta:real; i:integer; porcyjka:real; x1,y1,x2,y2:integer; begin alfat:=0; dalfa:=0.001; m:=0; tanbeta:=sin(d.beta)/cos(d.beta); if alfa>0 then repeat alfat:=alfat+dalfa; 35

36 tanalfa:=sin(alfat)/cos(alfat); if tanbeta>tanalfa then begin porcyjka:=q0*(1-tanalfa/tanbeta)*dalfa; m:=m+porcyjka; end; until alfat>alfa; porcjadt:=m*dt; end; // obliczenie retencji// procedure retencja; var masa,alfa,tmax:real; napis:string; oknot:boolean; begin t:=0; dt:=0.001; masa:=0; tmax:=2*sqrt(2*d.hh/gz); oknot:=false; repeat t:=t+dt; alfa:= katczynny(t); if not(oknot) and (alfa>0.01) then begin w.t1:=t;oknot:=true;end; if oknot and (alfa<0.01) then begin w.t2:=t;oknot:=false;end; masa:=masa+porcjadt(alfa,dt)*2; //szkic(d.xx,d.ll,d.beta); until t>tmax; str(masa:15:10,napis);form1.edit7.text:=napis; w.ret:=masa; end; //Obliczenie retencji dla ciągłego i przerywanego wypływu oraz oszczędności// procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); 36

37 var masa0,masa1,stratasc,stratanc, tbeta,okr:real; napis:string; re,xxx,i,yrozp:integer; begin assignfile(wyniki,'wynobl.txt'); rewrite(wyniki); wczytajdane; okr:=d.d/d.vj; tbeta:=sin(d.beta)/cos(d.beta); xxx:=round(d.ll*tbeta*skala); pokazbulwe:=true; mapabitowa.canvas.brush.color:=clwhite; with mapabitowa do canvas.rectangle(0,0,width,height); yrozp:=ye0-round(d.ll*skalax); mapabitowa.canvas.brush.color:=clred; mapabitowa.canvas.rectangle(xe0-20,yrozp,xe0+20,yrozp-50); with mapabitowa.canvas do for i:=1 to 100 do begin pen.color:=clblue; moveto(xe0,yrozp); lineto(xe0-round(i/100*xxx),ye0); moveto(xe0,yrozp); lineto(xe0+round(i/100*xxx),ye0); end; re:=round(d.rr*skalax); mapabitowa.canvas.brush.color:=clyellow; mapabitowa.canvas.ellipse(xe0+re,ye0+re,xe0-re,ye0-re); retencja; masa1:=(w.t2-w.t1)*d.wyd/2; masa0:=d.wyd*d.d/d.vj/2; form1.canvas.copyrect(rect(0,0,mapabitowa.width,mapabitowa.height), mapabitowa.canvas,rect(0,0,mapabitowa.width,mapabitowa.height)); mapabitowa.destroy; str(w.ret:15:6,napis);form1.edit7.text:=napis; 37

38 str(w.ret/masa0*100:5:1,napis);form1.edit8.text:=napis; str(w.ret/masa1*100:5:1,napis);form1.edit9.text:=napis; str((masa0-masa1)/masa0*100:5:1,napis);form1.edit10.text:=napis; closefile(wyniki); end; //obliczenie wpływu odległości rozpylacza i kąt rozpylenia ropylacza// procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); var i,j,k:integer; tbeta:real; okr,masa0,masa1,alfaopt,sa:real; napis:string; lw,lw1:tab2d; begin wczytajdane; with ow1 do begin x1:=350;x2:=1000; xmax:=120; xmin:=10; ymax:=120; nw:=6; nh:=6; end; okr:=d.d/d.vj; mapabitowa.canvas.brush.color:=rgb(200,200,255); with mapabitowa do canvas.rectangle(0,0,width,height); assignfile(wyniki,'wynobl.txt'); rewrite(wyniki); siatkawykresu(mapabitowa,ow1,0,clwhite); for j:=1 to 5 do begin d.ll:=j*0.02+d.rr; for i:=1 to 100 do begin 38

39 d.beta:=i/100*ow1.xmax*3.14/360; tbeta:=sin(d.beta)/cos(d.beta); q0:=d.wyd/( d.ll*tbeta); retencja; masa1:=(w.t2-w.t1)*d.wyd/2; masa0:=d.wyd*d.d/d.vj/2; lw[1,i]:=2*d.beta*180/3.14;lw[2,i]:=w.ret/masa0*100; lw1[1,i]:=2*d.beta*180/3.14;lw1[2,i]:=w.ret/masa1*100; writeln(wyniki,lw[1,i]:10:0,lw[2,i],masa0:10:4,masa1:10:4); //str(w.ret/masa0:10:5,napis);form1.edit9.text:=napis; end; sa:=d.rr/d.ll; if sa>0.99 then sa:=0.99; alfaopt:=2*arctan(sa/sqrt(1-sa*sa))*180/3.14; k:=1; repeat inc(k) until (lw1[1,k]> alfaopt) or (k>99); str(d.ll*1000:3:0,napis); mapabitowa.canvas.pen.width:=2; liniawykresu(lw,napis,clred); liniawykresu(lw1,napis,clgreen); punktwykresu(mapabitowa,ow1,clblue,lw1[1,k],lw1[2,k],4); punktwykresu(mapabitowa,ow1,clblue,lw[1,k],lw[2,k],4); end; form1.edit4.text:='zmienna'; form1.edit3.text:='zmienna'; closefile(wyniki); form1.canvas.copyrect(rect(0,0,mapabitowa.width,mapabitowa.height), mapabitowa.canvas,rect(0,0,mapabitowa.width,mapabitowa.height)); mapabitowa.destroy; end; //Obliczenia wpływu rozstawu w rzędzie i prędkości jazdy// procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject); var i,j,k:integer; tbeta:real; okr,masa0,masa1,alfaopt,sa:real; 39

40 napis:string; lw,lw1:tab2d; begin wczytajdane; with ow1 do begin x1:=350;x2:=1000; xmax:=2; xmin:=0.2; ymax:=80; nw:=6; nh:=6; opisx:='predkosc jazdy [m/s]'; end; assignfile(wyniki,'wynobl.txt'); rewrite(wyniki); siatkawykresu(mapabitowa,ow1,0,clwhite); tbeta:=sin(d.beta)/cos(d.beta); for j:=1 to 5 do begin d.d:=j* ; for i:=1 to 100 do begin q0:=d.wyd/ ( d.ll*sin(d.beta)/cos(d.beta)); d.vj:=i/100*ow1.xmax; okr:=d.d/d.vj; retencja; masa1:=(w.t2-w.t1)*d.wyd; masa0:=d.wyd*d.d/d.vj; lw[1,i]:=d.vj;lw[2,i]:=w.ret/masa0*100; lw1[1,i]:=d.vj;lw1[2,i]:=w.ret/masa1*100; writeln(wyniki,lw[1,i]:10:0,lw[2,i],masa0:10:4,masa1:10:4); //str(w.ret/masa0:10:5,napis);form1.edit9.text:=napis; end; 40

41 sa:=d.rr/d.ll; if sa>0.99 then sa:=0.99; alfaopt:=2*arctan(sa/sqrt(1-sa*sa))*180/3.14; k:=1; repeat inc(k) until (lw1[1,k]> alfaopt) or (k>99); str(d.d:3:2,napis); mapabitowa.canvas.pen.width:=2; liniawykresu(lw,napis,clred); liniawykresu(lw1,napis,clgreen); punktwykresu(mapabitowa,ow1,clblue,lw1[1,k],lw1[2,k],4); punktwykresu(mapabitowa,ow1,clblue,lw[1,k],lw[2,k],4); end; form1.edit11.text:='zmienna'; form1.edit12.text:='zmienna'; closefile(wyniki); form1.canvas.copyrect(rect(0,0,mapabitowa.width,mapabitowa.height), mapabitowa.canvas,rect(0,0,mapabitowa.width,mapabitowa.height)); mapabitowa.destroy; end; Program wyposażono dodatkowo w procedury badania wpływu wybranych czynników na efekt oprysku, graficznej wizualizacji wyników obliczeń na wykresach oraz dynamicznej symulacji oprysku na obrazie graficznym. Wygląd okna tego programu podczas obliczeń przedstawia rycinie

42 Ryc. 14 Okno programu oprysk z wynikami symulacji oprysku Dane do obliczeń można edytować na panelu oznaczonym jako dane do obliczeń. Wyniki obliczeń są ukazywane na żółtej tablicy. Przedstawiają one kolejno masę cieczy zatrzymanej na powierzchni sadzeniaka oraz kolejno stopień retencji cieczy opryskowej przy zastosowaniu oprysku ciągłego i przerywanego. Stopień retencji zdefiniowano jako wyrażony procentowo stosunek masy cieczy docierającej do powierzchni ziemniak do masy cieczy wypryskanej. Dodatkowo ukazano procent cieczy zaoszczędzonej dzięki zastosowaniu oprysku przerywanego. Obok znajduje się szkic przedstawiający usytuowanie rozpylacza względem ziemniaka oraz rozkład cieczy docierającej do powierzchni ziemniaka. Wyniki badań symulacyjnych Celem pracy było zweryfikowanie przedstawionych we wstępnych częściach pracy hipotez roboczych, o istotnym ograniczeniu zużycia cieczy opryskowej przy porównywalnej retencji tej cieczy na powierzchni sadzeniaka, dzięki zastosowaniu przerywanego strumienia oprysku. Wyznaczenie wpływu takich czynników jak: kąt rozpylenie, odległość 42

43 rozpylacza od toru spadania sadzeniaków, średnicy sadzeniaków oraz prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w rzędzie na stopień retencji cieczy przy zastosowaniu strumienia przerywanego i ciągłego. Jakkolwiek symulacja powyższa opiera się na znacznym uproszczeniu procesu oprysku, gdyż pominięty jest tu wpływ wielkości kropel, zmiany ich toru pod wpływem zawirowania powietrza, zdolności zwilżania powierzchni sadzeniaka przez padające na nią krople, które mogą ulegać odbijaniu. Wyniki symulacji wyraźnie potwierdzają, że poprzez zastosowanie przerywanego strumienia oprysku, można uzyskać znaczne oszczędności cieczy roboczej. przekraczające 50%. Wyniki te wskazują, że stopień retencji cieczy na sadzeniaku jest najwyższy przy minimalnym kącie rozpylenia. Powoduje to jednak pogorszenie równomierności pokrycia. Na kolejnych rysunkach przedstawiono rozkłady oprysku kolejno dla szerokiego kąta rozpylenia i dużej odległości rozpylacza od sadzeniaka, małej odległości oraz dużej odległości i małego kąta rozpylenia. Dla szerokiego kąta rozpylenia i znacznej odległości rozpylacza znaczna ilość cieczy nie dociera do powierzchni sadzeniaka. Można to skorygować zbliżając rozpylacz do sadzeniaka, jak na rysunku. Największą retencję uzyskamy stosując rozpylacz o małym kącie rozpylenia, jednak przy malej odległości od sadzeniaka uzyskujmy bardzo nierównomierne pokrycie jego powierzchni na wąskim pasku. Można to skorygować powiększając odległość rozpylacza. Ryc. 15 Wyniki symulacji oprysku dla szerokiego kąta rozpylenia i znacznej odległości 43

44 Ryc. 16 Wyniki symulacji oprysku dla szerokiego kąta rozpylenia i pomniejszonej odległości 44

45 Ryc. 17 Wyniki symulacji oprysku dla wąskiego kąta rozpylenia i pomniejszonej odległości 45

46 Ryc. 18 Wyniki symulacji oprysku dla wąskiego kąta rozpylenia i powiększonej odległości Na wykresie przedstawionym na rycinie 19 przedstawiono wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków na stopień retencji cieczy przy zastosowaniu strumienia ciągłego (linie czerwone) i przerywanego (linie zielone). Jak widać maksymalną retencję cieczy na powierzchni sadzeniaka uzyskujemy stosując małe kąty rozpylenia i znaczną odległość rozpylacza od sadzeniaka. Małe kąty rozpylenia powodują jednak pogorszenie równomierności pokrycia obiektu cieczą opryskową. Za optymalny można uznać kąt rozpyłowy, przy którym strumień kropel obejmuje całą średnicę sadzeniaka. Punkt ten zaznaczono na liniach wykresu niebieskim kołem. Jest to jednak możliwość jedynie teoretyczna, gdyż w sadzarce brak miejsca na dowolne rozmieszczenie rozpylaczy oraz produkowane rozpylacze do opryskiwaczy charakteryzują się znacznym kątem rozpylenia. Z wykresu na rycinie 20 widać, że dla oprysku przerywanego stopień retencji nie zależy od prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w 46

47 rzędzie. Dla oprysku ciągłego zmniejszanie prędkości jazdy oraz zwiększanie rozstawu sadzeniaków w rzędzie powoduje zwiększanie różnicy pomiędzy stopniem retencji strumienia ciągłego i przerywanego. Wszystkie powyższe obliczenia wykazują wysoką efektywność zastosowania oprysku przerywanego, który może dawać oszczędność preparatu chemicznego nawet do 90% Ryc. 19 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm Ryc. 20Wpływ prędkości jazdy i odległości sadzeniaków w rzędzie na stopień retencji cieczy opryskowej dla optymalnych parametrów rozpylacza 47

48 5.3. Wyniki badań symulacyjnych Na poniższych wykresach (ryc.21-49), uzyskanych w wyniku obliczeń symulacyjnych, przedstawiono wpływ kilku czynników wpływających na stopień retencji podczas procesu zaprawiania. Na podstawie uzyskanych zależności możemy określić, który z czynników ma największy wpływ na stopień retencji oraz dobrać odpowiednie współczynniki podczas porównania wyników badań symulacyjnych i laboratoryjnych. Do najważniejszych czynników wpływających na stopień retencji zaliczamy: wysokość z jakiej spada sadzeniak, średnica sadzeniaka, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka, kąt rozpylenia sadzeniaka, wydatek rozpylacza, rozstaw w rzędzie, prędkość jazdy podczas sadzenia. Ryc. 21 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,1 l/min, rozstaw sadzenia 0,2m, prędkość sadzenia 2 m/s 48

49 Ryc. 22 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,164 l/min, rozstaw sadzenia 0,2m, prędkość sadzenia 2 m/s Ryc. 23 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,196 l/min, rozstaw sadzenia 0,2m, prędkość sadzenia 2 m/s 49

50 Ryc. 24 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,223 l/min, rozstaw sadzenia 0,2m, prędkość sadzenia 2 m/s Ryc. 25 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 45 mm, wydatek rozpylacza 0,1 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s 50

51 Ryc. 26 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 45 mm, wydatek rozpylacza 0,164 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s Ryc. 27 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 45 mm, wydatek rozpylacza 0,196 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s 51

52 Ryc. 28 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 45 mm, wydatek rozpylacza 0,223 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s Ryc. 29 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,1 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s, początkowa prędkość sadzeniaka 2m/s 52

53 Ryc. 30 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,164 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s, początkowa prędkość sadzeniaka 2m/s Ryc. 31 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,196 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s, początkowa prędkość sadzeniaka 2m/s 53

54 Ryc. 32 Wpływ kąta rozpylenia i odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaków dla sadzeniaków o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,223 l/min, rozstaw sadzenia 0,2 m, prędkość sadzenia 2 m/s, początkowa prędkość sadzeniaka 2m/s Na rycinach przedstawiono wyniki badań symulacyjnych dla prędkości jazdy zespołu wysadzającego 2 m/s. Zmiennymi jakie wprowadzono do tej serii badań to średnica sadzeniaka 45mm i 50mm. Kolejnym parametrem którego wpływ przebadano była prędkość początkowa sadzeniaka. Dane wydatku rozpylacza pobrano z danych katalogowych rozpylacza szczelinowego dla ciśnień cieczy od 1 bar do 4 bar. 54

55 Ryc. 33 Wpływ prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w rzędzie dla bulw ziemniaka o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,1 l/min, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, kąt rozpylenia rozpylacza 60 o Ryc. 34 Wpływ prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w rzędzie dla bulw ziemniaka o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,164 l/min, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, kąt rozpylenia rozpylacza 60 o 55

61 Ryc. 45 Wpływ prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w rzędzie dla bulw ziemniaka o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,223 l/min, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, kąt rozpylenia rozpylacza 90 o, początkowa prędkość sadzeniaka 2 m/s Ryc. 46 Wpływ prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w rzędzie dla bulw ziemniaka o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,196 l/min, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, kąt rozpylenia rozpylacza 90 o, początkowa prędkość sadzeniaka 2 m/s 61

62 Ryc. 47 Wpływ prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w rzędzie dla bulw ziemniaka o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,164 l/min, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, kąt rozpylenia rozpylacza 90 o, początkowa prędkość sadzeniaka 2 m/s Ryc. 48 Wpływ prędkości jazdy i rozstawu sadzeniaków w rzędzie dla bulw ziemniaka o średnicy 50 mm, wydatek rozpylacza 0,1 l/min, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, kąt rozpylenia rozpylacza 90 o, początkowa prędkość sadzeniaka 2 m/s 62

63 Na podstawie dotychczasowych doświadczeń postanowiono sprawdzić wpływ prędkości jazdy rozstawu w rzędzie na stopień retencji. Powyżej przedstawiono wyniki symulacji stopnia retencji dla średnicy sadzeniaka wynoszącej 50mm oraz kącie rozpylenia 90 o. Ryc. 49 Wynik symulacji program dla najlepszych warunków ustawienia dla rozpylacza TX-VK Podsumowanie badań symulacyjnych Wyniki symulacji wyraźnie potwierdzają postawioną hipotezę główną, że poprzez zastosowanie przerywanego strumienia oprysku można uzyskać znaczne oszczędności cieczy roboczej. Wyniki te wskazują, że stopień retencji cieczy na sadzeniaku jest najwyższy przy minimalnym kącie rozpylenia. Powoduje to jednak pogorszenie równomierności pokrycia. Za optymalny można uznać kąt rozpyłowy, przy którym strumień kropel obejmuje cała średnicę sadzeniaka. Punkt ten zaznaczono na liniach wykresu niebieskim kołem. Zmniejszanie prędkości jazdy w rzędzie wpłynęło na zwiększanie różnicy pomiędzy stopniem retencji na sadzeniaku strumienia ciągłego i 63

64 przerywanego. Nie odnotowano wpływu na stopień retencji zmieniając rozstaw sadzeniaków w rzędzie. Zwiększenie wydatku rozpylacza przyczynia się do wzrostu retencji cieczy pozostałej na sadzeniaku. Natomiast podniesienie prędkości jazdy agregatu sadzącego powoduje wzrost stopnia retencji dla strumienia ciągłego. Jest to spowodowane mniejszymi stratami wywołanymi krótszym czasem pomiędzy kolejnymi sadzeniakami. W znacznym stopniu na stopień retencji ma wpływ średnica sadzeniaka. Mały spadek średnicy sadzeniaka wpływa na duży spadek stopnia retencji, jest to skutek geometrycznego ukształtowania wachlarza rozpylacza a dokładniej jego kąt rozpylania. Zmniejszenie średnicy sadzeniaka powoduje, że część krańcowych części wachlarza rozpylonej cieczy nie pada na powierzchnię sadzeniaka. Podobnie jak średnica sadzeniaka duży wpływ ma z jakiej wysokości sadzeniak spada do gleby, im większa wysokość tym mniejszy stopień retencji. Z uwagi na wielkie uproszczenia jakich dokonano w przedstawionym modelu opryskiwania sadzeniaków istnieje znaczna niepewność tych wyników, które należy traktować głownie jako wskazówkę do dalszego poszukiwania potwierdzenia postawionych hipotez na drodze badań empirycznych, które zweryfikują też opracowany model matematyczny. Przedstawiony model nie uwzględnia: nieregularności kształtu sadzeniaków, odbijania się kropel cieczy od powierzchni sadzeniaka, zmian trajektorii ich ruchu na skutek zawirowań powietrza, procesów przejściowych w chwili otwierania zamykania zaworu, nieprecyzyjnego jego sterowania w osi czasu. Ten model oprysku jest dalej rozwijany w kierunku uwzględnienia w nim pominiętych tu czynników, jednak z uwagi na to, że w tej doskonalonej obecnie wersji nie był on wykorzystywany w tej pracy, bardziej szczegółowy opis dalszego rozwoju modelu opryskiwania sadzeniaków przedstawiono w rozdziale

65 6. Badania laboratoryjne 6.1. Wprowadzenie i przegląd dostępnych metod Dokładne pokrycie powierzchni sadzeniaka poprzez opryskiwanie w locie jest trudne i wymaga prawidłowego doboru wielu parametrów oprysku takich jak: rozmieszczenie i liczba rozpylaczy, rodzaj rozpylaczy, ciśnienie cieczy roboczej, a także jej kompozycja chemiczna. Kluczowym pomiarem przeprowadzanym w badaniach empirycznych jest ocena efektu opryskiwania, a dokładniej pomiar stopnia pokrycia powierzchni sadzeniaka płynem do zaprawiania [5,28,29,43,44,47,49,58,74,75,79]. Spośród wielu metod, jakie można tu wykorzystać, najszybszą i najmniej kłopotliwą w stosowaniu jest metoda analizy obrazu bulwy opryskanej cieczą barwiącą. Metoda analizy obrazu była dotąd szeroko wykorzystywana w badaniach opryskiwaczy [9,30,45,73,77]. W ocenie działania opryskiwaczy stosuje się sztuczne liście wykonane ze specjalnego papieru, dobrze zatrzymującego krople wody, dzięki czemu nie ma większego problemu z uzyskaniem wysokiego kontrastu pomiędzy powierzchnią opryskaną i nie opryskaną. W przypadku sadzeniaków mamy do czynienia z powierzchnią trójwymiarową, której fotografowanie i pomiary na fotografii nastręczają wiele problemów, jako że na każdy punkt tej powierzchni światło pada pod innym kątem, zaś uzyskany obraz może obejmować jedynie fragment tej powierzchni, zawierając przy tym zniekształcenie perspektywiczne i zniekształcenie rzutu ukośnego. Aby uzyskać obraz całej powierzchni sadzeniaka trzeba go fotografować z wielu punktów widzenia. Kontrastowość optyczna obrazu zależy od rodzaju barwnika użytego do zabarwiania cieczy opryskowej, oświetlenia oraz parametrów ekspozycji podczas fotografowania i rodzaju użytego przetwornika obrazu, to jest rozkładu jego widmowej czułości. W dalszej kolejności istotny staje się algorytm przetwarzania, czy też binaryzacji tego obrazu i składania obrazów uzyskanych z kilku punktów w model przestrzenny pokrycia bulwy barwnikiem. W ramach niniejszego opracowania poszukiwano odpowiedzi na następujące pytanie: Jaka metoda obróbki obrazów fotograficznych oraz jaka ciecz barwiąca pozwoli na dostatecznie dokładną ocenę stopnia pokrycia bulwy ziemniaka? Jakkolwiek zagadnienie to może być przedmiotem rozważań teoretycznych i modelowania matematycznego niezbędne jest zgromadzenie pewnej ilości danych empirycznych, pozwalających budować modele i je weryfikować. Informacje takie są konieczne dla 65

66 prawidłowego konstruowania układów zaprawiania montowanych na sadzarkach do ziemniaków Metody oceny stopnia pokrycia powierzchni sadzeniaków środkiem chemicznym Fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Zaproponowana w niniejszej pracy metoda polega na komputerowej analizie serii fotografii cyfrowych ziemniaka opryskanego wodą z dodatkiem specjalnego barwnika. Do pozyskiwania obrazów wykorzystywano typowy aparat cyfrowy typu lustrzanka z możliwością zapisu fotografii w systemie RAW RGB. Fotografowanie pokrytych specjalną cieczą ziemniaków odbywało się na specjalnie zbudowanym stanowisku laboratoryjnym z bezcieniowym oświetleniem halogenowym i obrotowym stolikiem. Ziemniaki fotografowano na doskonale czarnym tle, które stanowi pudło pomalowane wewnątrz czarną matową farbą. Ryc. 50 Schemat stanowiska do wykonywania zdjęć. 1-cyfrowy aparat fotograficzny, 2- namiot rozpraszający światło, 3-lampa, 4-fotografowany ziemniak, 5-silnik krokowy, 6- rama nośna Seria fotografii ziemniaka, wykonanych z kilku kierunków rozmieszczonych równomiernie na jego obwodzie, jest poddawana obróbce cyfrowej za pomocą specjalnie 66

67 napisanego programu. Program ten klasyfikuje i zlicza w poszczególnych klasach piksele obrazu zapisanego w formacie mapy bitowej. Wyróżniono trzy klasy pikseli: 1. Należące do tła, tj. spełniające warunek R+G+B<P1; 2. Pokryte barwnikiem, tj. spełniające warunki: R+G+B>P1 i (B-(R+G)/2)/(R+G+B)>P2; 3. Nie pokryte tj. spełniające warunki: R+G+B)>P1 i (B-(R+G)/2)/(R+G+B)>P2. Stopień pokrycia jest zdefiniowany jako stosunek powierzchni (liczby pikseli) pokrytej cieczą opryskową do całkowitej powierzchni obrazu. Program POKRYCIE został napisany w środowisku RAD Delphi Embarcadero 2010 na potrzeby badań związanych z tematem tej pracy. Program ten dokonuje klasyfikacji pikseli obrazu na zabarwione i niezabarwione, zlicza piksele z każdej grupy i oblicza stopień porycia jako stosunek liczby pikseli zabarwionych do całkowitej liczby piksel należących do obrazu ziemniaka. Wyniki obliczeń są obrazowane na mapie bitowej Wagowa metoda oceny stopnia pokrycia powierzchni sadzeniaka środkiem chemicznym (zaprawą) Zaproponowana metoda polega na ocenie masy ilości środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka, opryskanego wodą z środkiem chemicznym. Do oceny masy sadzeniaka przed i po opryskaniu go roztworem wodnym, zbudowano specjalne stanowisko badawcze z komorą opryskową i podajnikiem sadzeniaków. Do oceny masy wykorzystano bardzo dokładną wagę RADWAG PS 1000/Y. 67

68 Ryc. 51 Stanowisko do wagowej oceny stopnia pokrycia. 1- podajnik taśmowy, 2-komora opryskowa,3-rura nadająca kierunek spadania, 4-czujnik optyczny, 5-elektrozawór z dysza, 6- sterownik stanowiska, 7-elektryczna pompa cieczy roboczej,8-zawór ciśnienia cieczy roboczej,9- sprężarka powietrza, 10- zbiornik cieczy roboczej Próba serii sadzeniaków odbywa się poprzez kontrolę masy 10 szt. sadzeniaków losowo wybranych z serii sadzeniaków dokładnie posortowanych o wielkości od 4,5 do 5 cm, następnie umieszczeniu ich na podajniku (1). Po zaprogramowaniu sterownika (6) na żądany czas załączenia i opóźnienia działania zaworów elektromagnetycznych uruchamia się stanowisko badawcze. Podajnik dostarcza serię 10 sadzeniaków do komory opryskowej (2), podczas swobodnego spadania sadzeniaki przecinają strumień światła czujnika optycznego. Powoduje to uruchomienie elektrozaworów (5), nanoszona jest zaprawa poprzez opryskanie. Proces opryskania steruje się specjalnie do tego celu zaprojektowanym sterownikiem(6). Tak zaprawione sadzeniaki zbiera się w naczyniu pod komorą opryskową. Po zakończonym procesie opryskiwania wyłącza się stanowisko laboratoryjne. Dokonuje się pomiaru masy sadzeniaków po zaprawianiu oraz pomiaru masy zaprawy pozostałej w komorze opryskowej. Z tak wykonanych pomiarów w łatwy 68

69 sposób można określić ilość środka pozostałego na powierzchni sadzeniaków oraz masę zaprawy, która jest stracona i pozostała w komorze opryskowej. Stanowisko ma możliwość sterowania ciśnieniem cieczy roboczej, ciśnieniem sprężonego powietrza oraz czasem załączenia i opóźnienia załączenia elektrozaworów opryskowych Weryfikacja fotogrametrycznej metody oceny stopnia pokrycia W celu sprawdzenia poprawności metody przeprowadzono eksperyment. Pierwszym etapem tego eksperymentu było sprawdzenie działania programu do oceny pokrycia powierzchni. W tym celu stworzono 4 obrazy w programie PaintNet, gdzie na czarnym tle narysowano dwa identyczne obiekty o różnych kolorach. Niebieska barwa obrazuje powierzchnię pokrytą, a biała nie pokrytą Ryc.52. Suma ich to powierzchnia obiektu, na którym obliczamy stopień pokrycia. Według założeń powinien on wynosić 50%. a) b) c) d) Ryc. 52 Obrazy stworzone w programie PaintNet do weryfikacji poprawności działania programu sprawdzającego stopień pokrycia. Na końcu obrazy zostały wczytane do programu POKRYCIE, który obliczał wartość stosunku powierzchni pokrytej kolorem do powierzchni nie pokrytej. We wszystkich przypadkach różnice pomiędzy wartością zadaną a zmierzoną nie przekraczały 1 %. Uznano zatem, że program działa prawidłowo, a zaobserwowane niedokładności wynikają z błędów dyskretyzacji. 69

70 Tabela 2Wyniki badań pokrycia powierzchni płaskiej dla 4 różnych obrazów L.P. Rzeczywiste pokrycie powierzchni 50% pokrycia 50% pokrycia 50% pokrycia 50 % pokrycia 1 50,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50, ,54 50,27 50,73 50,88 średnia 50,54 50,27 50,73 20,88 Kolejny etap pracy polegał na sprawdzeniu metody pomiaru stopnia pokrycia trójwymiarowego modelu ziemniaka na podstawie serii fotografii z różnych stron. Brano tu pod uwagę dwie metody: Metoda pierwsza polegała na rekonstrukcji modelu 3D powierzchni ziemniaka z kilku rzutów tej powierzchni na płaszczyznę. Jest to metoda dość trudna i wymaga stosowania niezwykle złożonych algorytmów obliczeniowych. Metoda druga, statystyczna, wychodzi z założenia, że stopień pokrycia barwnikiem danego 70

71 rodzaju można obliczyć jako średnią wartość stopnia pokrycia z serii fotografii wykonanych z odpowiednio dobranych punktów. Ta druga metoda jest łatwiejsza w stosowaniu. Można ją uznać intuicyjnie za zbieżną, jednak wymaga ona teoretycznego uzasadnienia. W niniejszej pracy metodę tę testowano empirycznie. Do testów wykorzystano kuliste piłeczki do tenisa stołowego, pomalowane niebieską farbą emulsyjną odpowiednio: 25%, 50%, 100% powierzchni. Tak przygotowane piłeczki zostały sfotografowane z kilku kierunków, a otrzymane zdjęcia przetworzone w programie graficznym. Ostatecznie otrzymane fotografie przetworzono za pomocą programu POKRYCIE. Wyniki tych pomiarów przedstawiono w tabeli 3. a) b) Ryc. 53 a) fotografia piłeczki do tenisa stołowego pokrytej 50% niebieską farbą emulsyjną, b) wynik jej przetworzenia za pomocą programu pokrycie 71

72 Tabela 3 Wyniki badań pokrycia powierzchni piłki do tenisa stołowego dla zadanych rzeczywistych stopni pokrycia L.P. Rzeczywiste pokrycie powierzchni piłki 50%pokrytej 25% pokrytej 100% pokrytej 0 % pokrytej 1 88,36 12,15 99,34 1, ,83 2,57 99,52 1, ,14 12,89 98,49 1, ,27 45,86 99,04 1, ,96 44,71 99,71 1, ,92 9,76 99,03 1, ,94 55,61 99,6 1, ,18 99,81 1, ,2 4,53 99,68 1, ,44 11,65 99,87 1, ,21 49,83 99,04 1, ,53 99,64 1, ,71 1,94 99,58 1, ,43 30,37 99,42 1, ,49 55,38 99,34 1, ,6 11,07 99,52 1, ,63 5,6 98,49 1, ,89 24,01 99,04 1, ,18 34,3 98,77 1, ,53 6,36 99,24 1, ,65 24,56 99,88 1, ,98 26,01 99,76 1, ,9 48,49 99,74 1, ,96 35,77 99,73 1,06 średnia 49, , , , W wyniku tego testu stwierdzono, że zaproponowana statystyczna metoda oceny stopnia pokrycia na podstawie serii fotografii wykonanych z równomiernie rozmieszczonych kierunków może być zastosowana do ocen stopnia pokrycia ziemniaków płynna zaprawą Dobór cieczy barwiącej W ostatnim etapie badań testowano kilka różnych metod barwienia cieczy opryskowej stosowanej do badania stopnia pokrycia ziemniaków, celem znalezienia metody barwienia dającej najlepszy kontrast. 72

73 Założono, że używana w badaniach ciecz robocza powinna spełniać następujące warunki: lepkość powinna być zbliżona do lepkości zaprawy powstającej w wyniku mieszania substancji czynnej i wody, gęstość zbliżona do gęstości zaprawy, użyty barwnik powinien zapewnić maksymalny kontrast barwny, ciecz nie może być toksyczna. Poszukując metody uzyskania maksymalnego kontrastu powierzchni opryskanej i nie opryskanej, należy zauważyć, że zróżnicowanie jasności kontrastujących powierzchni nie może być tu należycie wykorzystane ze względu na nieuniknione różnice oświetlenia poszczególnych partii obiektu dające zróżnicowanie luminancji pikseli. Należy tu raczej wykorzystać zróżnicowanie składu widmowego światła odbitego. Ciągłe widmo światła białego jest w przetworniku obrazu aparatu fotograficznego filtrowane w trzech pasmach RGB. Widmo piksela obrazu jest zatem inne i znacznie uboższe niż widmo emitowane przez obiekt a także nieco inne niż to rejestrowane przez ludzki wzrok. Zaproponowano zatem, by dla wyróżnienia powierzchni pokrytych barwnikiem zastosować barwę niebieską, to jest barwę jednego z trzech kanałów RGB. Sprawdzono też przydatność zastosowania barwnika fluorescencyjnego, który w niewidocznym dla aparatu fotograficznego świetle ultrafioletowym świeci w widzialnej części widma. Jako tło stosowano zabarwioną na biało lub nie barwioną skórkę ziemniaka. Przeprowadzono kilka prób z różnymi środkami i w różnym oświetleniu, tworząc poniższe kombinacje: Ziemniak pomalowany białą farbą emulsyjną, opryskany błękitnym czystym atramentem z barwnikiem anilinowym - zdjęcie w świetle halogenowym; Ziemniak z naturalną skórką, opryskany olejem z klimatyzacji samochodowej z dodatkiem barwnika UV - zdjęcie w świetle UV ; Ziemniak pomalowany białą farba emulsyjną, opryskany farbą fluorescencyjną - zdjęcie w świetle UV; Ziemniak naturalna skórka, opryskany farbą fluorescencyjną- zdjęcie w świetle UV; 73

74 Ziemniak pomalowany białą farbą emulsyjną, opryskany kontrastem UV z klimatyzacji - zdjęcie w świetle halogenowym; Ziemniak pomalowany białą farbą emulsyjną, opryskany kontrastem UV wykorzystywanym w klimatyzacji zdjęcie w świetle UV; Ziemniak z naturalną skórką, opryskany farbą kredową - zdjęcie w świetle halogenowym. Uzyskane fotografie przedstawiono na rysunkach poniżej. a) b) c) d) e) f) Ryc. 54 Zdjęcia z prób doboru środka; a) ziemniak naturalna skórka, opryskany zużytym olejem z systemu klimatyzacji samochodowej z dodatkiem barwnika UV, zdjęcie z świetle UV; b) ziemniak skórka pomalowana białą farbą emulsyjną, opryskany farba fluorescencyjną, zdjęcie w świetle UV; c) ziemniak naturalna skórka, opryskany farbą fluorescencyjną, zdjęcie w świetle UV; d) ziemniak pokryty białą farbą emulsyjną, opryskany kontrastem z klimatyzacji samochodowej, zdjęcie w świetle halogenowym; e) ziemniak skórka pomalowana białą farbą emulsyjną, opryskany kontrastem UV wykorzystywanym w klimatyzacjach samochodowych, zdjęcie w świetle UV; f) ziemniak naturalna skórka, opryskany farbą kredową, zdjęcie w świetle halogenowym Po dokonaniu oceny tych fotografii wybrano do barwienia ziemniaków atrament z barwnikiem anilinowym oraz białą farbą emulsyjną stosowaną jako podkład celem uzyskania jednolitego tła kontrastującego. Do oświetlenia wybrano ostatecznie białe światło halogenowe. Wybrana konfiguracja daje oczekiwany kontrast pomiędzy skórką 74

75 ziemniaka, a substancją zastępującą zaprawę. Dla innych konfiguracji zauważono następujące problemy: Farba kredowa nie jest najlepszą substancją z uwagi na dużą gęstość i słabe właściwości przyczepiania do powierzchni sadzeniaka. Farba UV była widoczna tylko i wyłącznie w świetle UV, jednak odznaczała się słabym i nierównomiernym pokryciem powierzchni bulwy ziemniaka, a dokładniej w zagłębieniach skórki warstwa farby była grubsza. Kontrast UV wykorzystywany w klimatyzacjach odznaczał się bardzo dobrym pokryciem powierzchni sadzeniaka, jednakże kontrast pomiędzy barwą skórki sadzeniaka i farby był zbyt mały Pomiar wydatku rozpylacza Z punktu widzenia opryskiwania dla opryskiwaczy polowych jak i mobilnych zaprawiarek ważnym problemem jest wydatek cieczy roboczej z rozpylacza. Z uwagi na montaż dysz rozpylających w korpusie elektrozaworu konieczne jest określenie wydatku cieczy roboczej z rozpylacza sterowanego zaworem elektromagnetycznym. W literaturze z mechaniki płynów i termodynamiki możemy doszukać się wielu metod, bardziej lub mniej złożonych, które dają mniej lub bardziej precyzyjne wyniki. Ryc. 55 Schemat wypływu cieczy przez otwór wylotowy [54] Zgodnie z równaniem Bernoulliego dla przekroju 1 przed otworem i dla przekroju za otworem 2 wynika: (ρ 1 =ρ 2 =ρ), (18) 75

76 . (19) Stąd: (20) Strumień objętości cieczy : (21). Strumień masy cieczy: (22), gdzie: μ- współczynnik przepływu, A 0 - powierzchnia przekroju otworu wylotowego, Współczynnik przepływu jest wyznaczany eksperymentalnie, zależy od liczby Reynoldsa. Dla danego rozpylacza pozostaje prawie stała. W związku tym, że trudne staje się określenie współczynnika przepływu, konieczne jest wykonanie pomiaru wydatku cieczy z rozpylacza bardziej dokładną metodą. Dokonano tego mierząc ilość cieczy wypływającej z rozpylacza zamontowanego w korpusie elektrozaworu w jednostce czasu. Wykonano trzykrotne próby a otrzymane wyniki porównano z wynikami podanymi przez producenta. Do pomiaru masy wykorzystano wagę elektroniczną firmy RADWAG PS 1000/Y, dla wszystkich prób pomiar trwał 1 min. Otrzymane wyniki przedstawiono w Tab.4. 76

77 Tabela 4 Wydatek cieczy roboczej rozpylaczy zamontowanych w korpusie elektrozaworu Wydatek rozpylaczy [kg/min] Ciśnienie rozpylacz TX-VK3 rozpylacz rozpylacz FL-5VC rozpylacz bar dane producenta TX-VK3 dane producenta FL-5VC 1 0, ,19 0, ,164 0, ,43 0, ,196 0, ,97 0, ,223 0, ,02466 Z otrzymanych wyników widać wpływ korpusu elektrozaworu, w którym jest zamontowana dysza rozpylacza. Otrzymane wyniki odstają od danych przedstawionych przez producenta, dlatego koniecznym było sprawdzić wpływ zastosowania pomocniczego strumienia powietrza na wydatek cieczy roboczej dla wcześniej sprawdzonych rozpylaczy. Pomiaru dokonano podobnie jak wcześniej jednakże elektrozawór został dodatkowo zasilony w strumień sprężonego powietrza. Ciśnienie powietrza było 0,2 bar niższe od ciśnienia cieczy roboczej w każdej z prób. Otrzymane wyniki przedstawiono na ryc

78 Ryc. 56 Wydatek cieczy roboczej dla rozpylaczy zamontowanych w korpusie elektrozaworu, z pomocniczym i bez pomocniczego strumienia powietrza Otrzymane wyniki pozwalają zauważyć wpływ zastosowania pomocniczego strumienia powietrza. Dla każdego z rozpylaczy zanotowano spadek wydatku cieczy roboczej z rozpylacza Procedura badań metoda fotogrametryczna Nanoszenie środka chemicznego na powierzchnię bulwy sadzeniaka następuje przez opryskanie spadającego sadzeniaka. Substancją roboczą jest roztwór wodny niebieskiego barwnika anilinowego i atramentu tworzącego duży kontrast z białą barwą skórki sadzeniaka. Jasną barwę uzyskano poprzez pomalowane powierzchni sadzeniaka białą farbą emulsyjną, a ciecz robocza wystarczająco symuluje zaprawę zachowując jej właściwości fizyczne. Opryskany sadzeniak nabija się na specjalny szpikulec, na którym przeniesiony jest na stanowisko do fotografowania. Stanowisko to zapewnia równomiernie rozproszone, standardowe, sztuczne oświetlenie obiektu oraz jego dokładne orientowanie względem osi optycznej kamery. Pozwala na sfotografowanie zaprawionego sadzeniaka z 8 kierunków dając pełen obraz powierzchni sadzeniaka. Otrzymane zdjęcia są 78

79 przetwarzane z formatu RAW na BMP za pomocą programu graficznego do obróbki zdjęć. Tak zapisane zdjęcia zostają przetworzone za pomocą pisanego wcześniej specjalnego programu, który oblicza stopnień pokrycia powierzchni bulwy ziemniaka. Ryc. 57 Schemat stanowiska do nanoszenia zaprawy na bulwy sadzeniaka. 1-rura do kierunkowania spadania ziemniaka, 2-rozpylacz z oprawą, 3-szpikulec do nabijania ziemniaka, 4-pompa przeponowa z zaworem ciśnieniowym, 5-silnik elektryczny, 6-miska do zbierania nadmiaru zaprawy, 7-listwa nośna szpikulca Pierwszym etapem badań jest pokrycie powierzchni bulwy ziemniaka zaprawą. Dokonano tego na pierwszym module stanowiska badawczego przedstawionym na ryc.57. Podczas zaprawiania ziemniak nakierowany przez rurę (1), spadając zostaje opryskany przez rozpylacz (2) roztworem roboczym. Po procesie nanoszenia cieczy roboczej ziemniaki zostają nabite na szpikulce (3) umieszczone symetrycznie na listwie (7). Listwa ta została tak zaprojektowana, aby pozwalała na cykliczne nabijanie 10 szt. ziemniaków. Innymi elementami stanowiska są: pompa tłokowo-przeponowa (4) o wydajności 20l/min, silnik elektryczny (5) o mocy 0,75 kw oraz miska (6), której zadaniem jest zbieranie nadmiaru zaprawy. Po naniesieniu zaprawy ziemniaki przenosi się do drugiego modułu stanowiska badawczego przedstawionego na ryc.50. Szpikulec z ziemniakiem przed sfotografowaniem jest montowany na silniku krokowym (5). Silnik ten sterowany programem obraca ziemniaka o 90 o. Po każdym obrocie wykonuje się zdjęcie cyfrowym aparatem fotograficznym Nikon D3000 w formacie RAW, aby uniknąć błędu spowodowanego kompresją stratną. Oś obiektywu aparatu jest ustawiona pod kątem 45 o w stosunku do osi 79

80 obrotu ziemniaka. Kąt pod jakim zrobiono zdjęcia i kąt obrotu silnika krokowego pozwoliły na sfotografowanie zaprawionego ziemniaka z 8 kierunków ryc.58, w efekcie dla każdego ziemniaka wykonano 8 zdjęć. Ryc. 58 Schemat obrazujący kierunki fotografowania Ryc. 59 Zdjęcie sfotografowanego ziemniaka po obróbce w programie graficznym Paint- Net 80

81 Ryc. 60 Widok okna programu POKRYCIE po analizie stopnia pokrycia zaprawą Po sfotografowaniu zapisane zdjęcia zostały przekonwertowane do formatu JPG, a następnie za pomocą programu graficznego Paint.Net sformatowane do rozmiaru 800x800 pikseli. Wygląd fotografii ziemniaka po tej obróbce przedstawiono na Ryc.59. Tak poprzycinane zdjęcia zapisano jako mapy bitowe w formacie BMP. Ostatecznie otrzymane zdjęcia zostały wczytane do programu POKRYCIE, za pomocą którego oceniono stopień pokrycia bulw ziemniaka zaprawą. Na Ryc.60. przedstawiono zdjęcie z wynikami obliczeń programu POKRYCIE, wyniki są zapisywane w pliku testowym txt. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że zaprezentowana powyżej metoda pomiaru stopnia pokrycia powierzchni ziemniaków płynną zaprawą poprzez barwienie cieczy opryskowej za pomocą niebieskiego barwnika używanego do produkcji atramentu jest dostatecznie dokładna i może być stosowana w dalszych badaniach nad zaprawianiem ziemniaków w locie podczas sadzenia Procedura badań metoda oceny masy Jak we wcześniejszej metodzie nanoszenie środka chemicznego na powierzchnię bulwy sadzeniaka następuje przez opryskanie spadającego sadzeniaka. Substancją roboczą jest woda mająca zbliżone właściwości fizyczne do roztworu chemicznego zaprawy. Opryskiwane sadzeniaki są ocenianie pod względem masy przed i po procesie opryskiwania. Z różnicy mas łatwo obliczyć ilość środka, która pozostała na sadzeniakach, ponadto konstrukcja stanowiska laboratoryjnego pozwala na zgromadzenie cieczy, która nie pozostała na powierzchni sadzeniaków, a dokładniej pozwala ocenić masę wody straconej. 81

82 Pierwszym etapem badań jest pomiar masy 10 szt. sadzeniaków losowo wybranych z grupy sadzeniaków przeznaczonych do badań, pomiar wykonywany jest na wadze elektronicznej firmy RADWAG PS 1000/Y widocznej na rycinie 129, ważącej z dokładnością do 0,001 g. Ryc. 61 Waga elektroniczna firmy RADWAG PS 1000/Y Tak wybrane sadzeniaki są umieszczane na podajniku pasowym (1) stanowiska badawczego. Przetransportowane sadzeniaki są wrzucane do komory opryskowej (2), kierunek spadania nadaje im rura (3). Tak swobodnie spadające sadzeniaki wykrywane są przez czujnik optyczny (4), przecinając wiązkę światła podczerwonego. Nanoszenie zaprawy następuje poprzez opryskanie spadających sadzeniaków poprzez elektrozawory(5). Konstrukcja komory opryskowej pozwala na opryskanie sadzeniaków w dowolnych warunkach wcześniej zaprogramowanych w sterowniku stanowiska badawczego (6). Ustawienia sterownika pozwalają na nastawę: czasu opóźnienia załączenia zaworów elektromagnetycznych oraz czasu załączenia zaworów elekromagnetycznych. Ponadto stanowisko jest wyposażone w elektryczna pompę cieczy roboczej (7), zawór regulacji ciśnienia cieczy roboczej (8), sprężarkę powietrza z zaworem redukcji ciśnienia powietrza (9), zbiornik na ciecz roboczą(10). Następnie opryskane sadzeniaki są zbierane w naczyniu pod komora opryskowa i określa się ich masę. Różnica masy sadzeniaków nie zaprawionych do sadzeniaków po opryskaniu równa jest masie zaprawy pozostałej na powierzchni sadzeniaków: 82

83 . (23) gdzie: m z - masa zaprawy na sadzeniakach, m sz -masa sadzeniaków pokrytych zaprawą, m sa - masa sadzeniaków, Dodatkowo komora opryskowa jest szczelna i pozwala na zebranie cieczy, która nie pozostała powierzchni sadzeniaków, a została zebrana w oddzielnym naczyniu i również zważona. Pozwoli to dokładnie ocenić masę cieczy, a tym samym masę strat. Ryc. 62 Laboratoryjne Stanowski do oceny stopnia pokrycia poprzez ważenie Do sterowania stanowiskiem badawczym zaprojektowano i wykonano specjalnie do tego celu urządzenie sterujące (6). W urządzeniu sterującym można dowolnie programować 83

84 czas opóźnienia sterowania załączenia zaworów elektromagnetycznych oraz czas załączenia zaworów elektromagnetycznych. Ryc. 63 Schemat sterownika wykorzystanego w stanowisku badawczym [99] Elektromagnetyczny zawór sterujące wypływem cieczy W celu przeprowadzenia badań laboratoryjnych dla zaworu elektronicznie sterowanego wykonano zawory sterowanie elektronicznie ryc.64 [ 100]. Pozwala to na precyzyjne sterowanie wypływem cieczy roboczej z rozpylacza. Stanowisko badawcze przebudowano tak, aby można było zamontować elektrozawory i czujnik optyczny. 84

85 Ryc. 64 Zawór rozpylacza składa się z korpusu 1, który posiada uchwyty montażowe i zatopioną cewkę 10 serująca, sprężynę 11 z elementem naciągowym 7 pozwalające na dokładne wyregulowanie czasu otwarcia zaworu. Kolejnym elementem jest para iglica 3 i korpus iglicy 8 dokładnie do siebie dopasowane i z płaszczyzną styku pochyloną o 45o pozwalająca otrzymać optymalną szczelność i szybkość zaworu. Nakrętka 5 pozwala na zamontowanie w zworze każdego typu dyszy rozpylacza 6, standardowego dla opryskiwaczy. Ogranicznik ruchu iglicy nie pozwala na zbyt duże ruchy iglicy przyspieszając działanie, zamontowany o-ring ma za zadanie uszczelnić zawór w miejscu składania[100] Po załączeniu napięcia w cewce 10 powstają siły magnetyczne powodujące podniesienie iglicy 3 do góry, wynikiem tego ruchu jest powstanie szczeliny pomiędzy płaszczyzną styku iglicy 3, a płaszczyzną styku korpusu 8 i umożliwia przepływ zaprawy do dyszy rozpylacza, po odłączeniu napięcia sprężyna 11 dociska iglicę 3 do korpusu 8 zamykając przepływ. Napięcie jest dostarczane z urządzenia sterującego zasilanego napięciem 12V DC. 85

86 Elektrozawór sterujący wypływem cieczy z pomocniczym strumieniem powietrza Po wstępnej weryfikacji udoskonalono zawór elektromagnetyczny, zmieniając konstrukcję zaworu. Pozwoliło to na zastosowanie pomocniczego strumienia powietrza. Pomocniczy strumień powietrza w ciągle zasila dyszę rozpylacza w sprężone powietrze. Ryc. 65 Elektronicznie sterowany zawór rozpylacza z pomocniczym strumieniem powietrza, składa się z korpusu 1, który posiada uchwyty montażowe ( 15) oraz docisk 8 ustalający wkładkę miksującą 12 i dyszę rozpylacza 7, dokręcony śrubami 11. Kolejnymi elementem jest cewka elektromagnetyczna 3 wraz z trzpieniem 6 i sprężyna napinającą 4. Cewka zamontowana jest na korpusie trzpienia 13 za pomocą nakrętki 5. Na końcu trzpienia zamontowana jest membrana 2, której zadaniem jest otwieranie i zamykanie przepływu cieczy roboczej, poprzez przesłonięcie otworu w korpusie 1. Króćce 9 i 10 pozwalają na dostarczenie do mieszalnika mediów mieszanych w zaworze mieszającym. Złącza elektryczne 11 i 12 przedstawiają zewnętrzny obwód elektryczny potrzebny do wzbudzenia cewki elekromagnetycznej 3 [101] 86

87 Rozpylacz składa się z korpusu 1, który wyposażony uchwyt montażowy 15 oraz docisk 8 ustalający wkładkę miksującą 12 i dyszę rozpylacza 7, dokręcony śrubami 11. Kolejnymi elementem jest cewka elektromagnetyczna 3 wraz z trzpieniem 6 i sprężyna napinającą 4. Cewkę zamontowano na korpusie trzpienia 13 za pomocą nakrętki 5. Na końcu trzpienia umieszczono membranę 2, której zadaniem jest otwieranie i zamykanie przepływu cieczy roboczej, poprzez przesłonięcie otworu w korpusie 1. Przez kanał 14 sprężone powietrze może dostawać się nad membranę zaworu rozpylacza, co powoduje, że siła docisku membrany do otworu dozującego może być mała i niezależna od wahań ciśnienia w układzie zasilania rozpylacza. Do złącz elektrycznych 11 i 12 przez przekaźnik elektroniczny połączone jest źródło prądu stałego potrzebnego do wzbudzenia cewki elektromagnetycznej 3. Do króćca 9 doprowadzone jest sprężone powietrze, zaś do króćca 10 ciecz robocza o żądanym ciśnieniu. Konstrukcja zaworu pozwala na ciągły wypływ powietrza poprzez wkładkę miksującą 12 i dyszę rozpylacza 7. Po załączeniu napięcia powstają siły elekromagnetyczne podnoszące trzpień 6 wraz z membraną 2 powodując odsłonięcie otworu w korpusie mieszalnika i tym samym przepływ cieczy roboczej do wkładki miksującej 12, gdzie ciecz robocza zostaje zmieszana z powietrzem i dalej wypływa przez dyszę rozpylacza 7. Po odłączeniu napięcia sprężyna 4 dociska trzpień 6 i membranę 2 do korpusu zaworu 1 odcinając dopływ cieczy roboczej Program sterujący stanowiskiem badawczym Do sterowania stanowiskiem badawczym dla metody fotogrametrycznej zastosowano kartę wielofunkcyjną Advantech PCI-1710 (ryc.66) oraz napisano program sterujący w środowisku RAD Delphi Embarcadero, okno programu przedstawiono na (ryc.73) 87

88 Ryc. 66 Wielofunkcyjna karta pomiarowa Advantech PCI z przewodem i terminalem do podłączania Ryc. 67 Okno programu sterującego zaworami elekromagnetycznymi. Program pozwala na sterowanie czasem załączenia i opóźnienia załączenia zaworu elektromagnetycznego. Po uruchomieniu programu sprawdzany jest stan portu wejściowego, a dokładniej wysokość napięcia. Czujnik zamontowany na rurze nadającej kierunek spadania sadzeniaka (ryc.62) generuje sygnał wysoki na wejście karty, a karta przetwarza sygnał i z nastawionym opóźnieniem i czasem załączenia podaje napięcie na elektrozawory. Czujnik generuje sygnał, gdy spadający sadzeniak przetnie wiązkę światła podczerwonego pomiędzy nadajnikiem a detektorem. Założona w programie wartość 88

89 opóźnienia 65 ms oraz czas załączenia 80 ms, wynikają z obliczeń dla ziemniaka, który spada swobodnie. Ryc. 68 Schemat wymiarów stanowiska badawczego. Dla obiektu swobodnie spadającego z wysokości h obliczamy czas załączenia zgodnie z równaniem. (24), gdzie: t 0 - czas opóźnienia sterowania rozpylacza, h1- odległość pomiędzy płaszczyzną początku spadania a krawędzią strugi kropel rozpylacza, h2- odległość pomiędzy płaszczyzna początku spadania a czujnikiem optycznym 89

90 g z - przyspieszenie ziemskie. (25), T s - czas załączenia rozpylacza, S pr - szerokość przekroju strumienia cieczy rozpylacza w linii spadania sadzeniaka, (26) b- odległość rozpylacza od linii spadania sadzeniaka, α s - kąt rozpylenia strugi cieczy, charakterystyczny dla danego typu rozpylacza Badania laboratoryjne stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą Prawidłowo zaprawione ziemniaki powinny być równomiernie pokryte warstewką środka chemicznego, która stwarza barierę zapobiegającą przenikaniu patogenów do wnętrza zdrowego ziemniaka i likwidującą te patogeny osadzone na jego powierzchni. Osiągnięcie tego celu podczas opryskiwania ziemniaka w locie jest trudne i wymaga prawidłowego doboru wielu parametrów wpływających na to pokrycie. Do najważniejszych z nich należą: kaliber dyszy rozpylacza, rodzaj, liczba i rozmieszenie rozpylaczy wokół kanału spadowego sadzarki, ciśnienie cieczy opryskowej, właściwości fizyczne cieczy opryskowej lepkość, napięcie powierzchniowe, gęstość, wielkości i kształt ziemniaków, Konstruktor sadzarki ma wpływ na niektóre z tych parametrów. Optymalny dobór ich wartości wymaga rozszerzenia wiedzy teoretycznej i empirycznej w tym zakresie. 90

91 W ramach niniejszego opracowania postawiono następujące pytanie: jak wpływa rodzaj i rozmieszczenie rozpylaczy wokół kanału spadowego ziemniaków na dokładność pokrycia ich powierzchni cieczą opryskową na bazie wody? Przedmiotem badań były sadzeniaki ziemniaka o średnicy od 4,5 do 5 cm, dokładnie pokryte białą farbą emulsyjną w celu zwiększenia kontrastu powierzchni pokrytej i nie pokrytej. Cieczą roboczą symulującą zaprawę był roztwór wodny ciemnoniebieskiego atramentu. Ryc. 69 Obraz sadzeniaków pokrytych biała farbą emulsyjną przygotowanych do badań Każda próba została powtórzona 24-krotnie; założono, że liczba rozpylaczy będzie wynosiła 4. Wszystkie rodzaje dysz rozpylacza miały wydatek cieczy roboczej ok. 1,6 l/min tak, aby można było je porównać. Wykorzystano trzy rodzaje obiektów badań: rozpylacze wirowe, rozpylacze eżektorowe, rozpylacze szczelinowe. 91

92 Ryc. 70 Obraz sadzeniaków po procesie nanoszenia środka chemicznego(atrament) dla metody fotogrametrycznej Jako zmienna niezależna w badaniach występowała odległość rozpylacza od osi spadającego ziemniaka oraz ciśnienie cieczy roboczej. Oceny stopnia pokrycia zaprawą dokonano, gdy wypływ z dysz rozpylaczy wykonywany był w sposób ciągły. Z przeprowadzonych badań laboratoryjnych otrzymano poniższe wyniki. 92

93 Ryc. 71 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza szczelinowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Ryc. 72 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza szczelinowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 100m, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia 93

94 Ryc. 73Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza szczelinowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 150mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Dla rozpylacza szczelinowego przy stałym wypływie cieczy roboczej z rozpylacza widać wpływ odległości na stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym, stopień pokrycia spada wraz z wzrostem odległości. Dla odległości 50 mm oraz 100 mm nie zauważono znacznego wpływu wzrostu ciśnienia cieczy roboczej na efektywność procesu zaprawiania, różnice stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą mieszczą się w granicy błędu metody oceny. Dla odległości 150 mm odnotowano spadek stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą wraz ze wzrostem ciśnienia cieczy roboczej. 94

95 Ryc. 74 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza wirowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Ryc. 75 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza wirowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 100mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia 95

96 Ryc. 76 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza wirowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 150mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Dla rozpylacza wirowego przy stałym wypływie cieczy roboczej z rozpylacza najwyższy stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą odnotowano dla odległości 100 mm ponadto dla tej konfiguracji nie widać wpływu wzrostu cieśnienia cieczy roboczej. Dla odległości 50 mm widać wzrost stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą wraz ze wzrostem ciśnienia cieczy roboczej. Dla odległości 150 mm odnotowano niewielki spadek stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą, jednakże wysokość cieśnienia cieczy roboczej nie przyczyniała się do zmiany stopnia pokrycia wychodzącego poza granicę błędu. 96

97 Ryc. 77 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza eżektorowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 50mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Ryc. 78 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza eżektorowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 100mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia 97

98 Ryc. 79 Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla rozpylacza eżektorowego przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 150mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Stosowanie rozpylacza eżektorowego w badaniach stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą dla stałego wypływu cieczy roboczej przyczyniło się do uzyskania najwyższego stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą, porównywalnego do wszystkich odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka. Wzrost cieśnienia cieczy roboczej nieznaczenie wpływa na stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą i mieści się w granicy błędu Wnioski i spostrzeżenia z badań empirycznych metoda fotogrametryczna Przedstawione wyniki empiryczne stopnia pokrycia sadzeniaka środkiem chemicznym pozwalają na sformułowanie następujących wniosków i spostrzeżeń: Zaprezentowane wyniki potwierdziły, że metoda oceny stopnia pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym oparta na analizie obrazu może stanowić alternatywę dla szeroko rozpowszechnionych w literaturze metod oceny pokrycia powierzchni roślin, bazujących na technice papieru wodno czułego. Jednocześnie wstępne testy metody dowodzą, że jest wystarczająco precyzyjna. 98

99 Graficzne zestawienie wyników obrazuje wpływ czynników na stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą, do których można zaliczyć: ciśnienie cieczy roboczej, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka, rodzaj rozpylacza. Zmierzony eksperymentalnie stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dochodzący do 95 % dla rozpylaczy wirowych jest znacznie większy od wartości zanotowanych dla rozpylacza szczelinowego. Dokładność pokrycia sadzeniaków zaprawą obrazowana rozrzutem drugiego i trzeciego kwartyla na wykresach dla rozpylaczy wirowych i eżektorowych zanotowana wartość jest mniejsza, co pozwala stwierdzić, że sadzeniaki bardziej dokładnie zostały pokryte zaprawą. Dla odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 100 mm i 150 mm odnotowano spadek stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą, zwłaszcza dla rozpylacza szczelinowego. Zaobserwowano dużą różnice w stopniu pokrycia sadzeniaków zaprawą stosując rożne ciśnienia cieczy roboczej, najwyższe wartości odnotowano dla ciśnienia 3 bar. Dla rozpylacza wirowego i eżektorowego wzrost ciśnienia cieczy roboczej zmniejsza rozrzut drugiego i trzeciego kwartyla, odwrotne właściwości zanotowano dla rozpylacza szczelinowego Wyniki badań laboratoryjnych stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych pozyskano znaczny zbiór danych, pozwalający na wyznaczenie zależności stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą dla elektronicznie sterowanego zaworu rozpylacza. Opracowane wyniki powstały na specjalnie do tego celu przygotowanym oprogramowaniu w Zakładzie Maszyn Roboczych, Instytutu Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych w środowisku RAD Delphi Embarcadero 2010 na potrzeby tej pracy. W kolejnych rysunkach przedstawiono zależności stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą dla elektronicznie sterowanego zaworu rozpylacza. 99

100 Ryc. 80 Stopień pokrycia sadzeniaka środkiem chemicznym dla rozpylacza szczelinowego, elektronicznie sterowany, odległość rozpylacza o toru spadania sadzeniaka 100mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Ryc. 81 Stopień pokrycia sadzeniaka środkiem chemicznym dla rozpylacza wirowego, elektronicznie sterowany, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 100mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia 100

101 Ryc. 82 Stopień pokrycia sadzeniaka środkiem chemicznym dla rozpylacza eżektorowego, elektronicznie sterowany, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 100mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Analiza wyników dla zaworu sterowanego elektronicznie przy odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka wynoszącej 100 mm pozwala stwierdzić, że odległość i wysokość ciśnienia cieczy roboczej wpływa na stopień pokrycia sadzeniaka zaprawą. Dla rozpylaczy szczelinowych i wirowych wartość stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą nieznacznie się zmienia i mieści się w ramach błędu statystycznego, natomiast dla rozpylacza eżektorowego wzrost ciśnienia cieczy roboczej przyczyni się do wzrostu stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą. Dodatkowo można stwierdzić, że dla odległości 100 mm najwyższe wartości odnotowano dla rozpylacza szczelinowego. 101

102 Ryc. 83 Stopień pokrycia sadzeniaka środkiem chemicznym dla rozpylacza wirowego, sterowanego elektronicznie, odległość rozpylacza o toru spadania sadzeniaka 150mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Ryc. 84 Stopień pokrycia sadzeniaka środkiem chemicznym dla rozpylacza eżektorowego, elektronicznie sterowanego, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka 150 mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Dla zaworu rozpylacza otrzymano stopień pokrycia dochodzący do 80%, co nie jest zadawalającym wynikiem. Spowodowane jest to długim czasem powstawania właściwego strumienia cieczy rozpylonej po załączeniu zaworu rozpylacza. Aby ograniczyć efekt powstawania strumienia cieczy zmieniono konstrukcje zaworu, zasilając go dodatkowo 102

103 sprężonym powietrzem o ciśnieniu 0,3 bar mniejszym niż ciśnienie cieczy roboczej rys Ryc. 85 Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie z pomocniczym strumieniem powietrza, rozpylacz szczelinowy, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Ryc. 86 Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie z pomocniczym strumieniem powietrza, rozpylacz wirowy, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia 103

104 Ryc. 87 Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie z pomocniczym strumieniem powietrza, rozpylacz eżektorowy, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Zastosowanie zaworu rozpylacza z pomocniczym strumieniem powietrza znacznie wpłynęło na stopień pokrycie sadzeniaków środkiem chemicznym. Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą wzrósł do wartości dochodzącej do 90%. Wpływ ciśnienia cieczy roboczej widać dla rozpylacza eżektorowego, gdzie przy ciśnieniu 3 bar wartość stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą dochodziły do 90%. Przy odległości zaworu rozpylacza od toru spadania sadzeniaka wynoszącej 50 mm wartość stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą dla rozpylacza szczelinowego jest na poziomie około 75%, nie zauważono wpływu wzrostu ciśnienia cieczy roboczej. 104

105 Ryc. 88 Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie z pomocniczym strumieniem powietrza, rozpylacz wirowy, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Ryc. 89 Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie z pomocniczym strumieniem powietrza, rozpylacz eżektorowy, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia 105

106 Ryc. 90 Stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą dla zaworu sterowanego elektronicznie z pomocniczym strumieniem powietrza, rozpylacz szczelinowy, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, fotogrametryczna metoda oceny stopnia pokrycia Jak widać z załączonych wyników dla zaworu sterowanego elektronicznie z pomocniczym strumieniem powietrza najlepsze wyniki otrzymano dla rozpylacza eżektorowego. Jak łatwo zauważyć ciśnienie cieczy roboczej oraz odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka mają duże znaczenie. Najlepsze wyniki otrzymano dla rozpylacza eżektorowego przy odległości od toru spadania 50 mm, zakres ciśnień może być od 2 do 3 bar. W tym zakresie ciśnień wyniki są porównywalne. W celu sprawdzenia otrzymanych wyników, wprowadzono dane do programu STATISTICA i wykonano wieloczynnikową analizę wariancji. Wyniki tej analizy przedstawiono w tabeli 5. Przeprowadzona analiza wykazała, że wszystkie czynniki wpływają istotnie na poziomie α-0,05 na wartość współczynnika zmienności. 106

107 Tabela 5 Wyniki wieloczynnikowej analizy wariancji wpływu przyjętych parametrów na stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą Wieloczynnikowe testy istotności dla ilości środka metoda wagowa Parametryzacji z sigma - ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez Efekt SS Stopnie swobody MS F p odległość rozpylacza 4, , ,067 0,00 wpływ sterowania 92, , ,89 0,00 ciśnienie cieczy 7, , ,223 0,00 pomocniczy strumień 15, , ,673 0,00 powietrza rodzaj rozpylacza ,28 0, Wnioski i spostrzeżenia z badań empirycznych metoda fotogrametryczna Przedstawione wyniki badań empirycznych stopnia pokrycia sadzeniaka środkiem chemicznym dla metody fotogrametrycznej pozwalają na sformułowanie następujących wniosków i spostrzeżeń: Zaprezentowane wyniki potwierdziły negatywny wpływ zastosowania elektronicznie sterowanych zaworów rozpylacza sterujących wypływem cieczy roboczej z rozpylacza. Znaczny spadek stopnia pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym spowodowany jest długim czasem powstawania właściwego strumienia kropel po załączeniu elektrozaworu. Dla zaworu elektronicznie sterowanego odnotowano spadek stopnia pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym, zwłaszcza dla rozpylacza wirowego i eżektorowego. Najwyższą wartość stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą odnotowano dla rozpylacza szczelinowego dochodzący do 80%, jest to wynik niezadawalający. Zmiana konstrukcji elektrozaworu i wyposażenie go w pomocniczy strumień powietrza przyczyniło się do wzrostu stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą. 107

108 Zastosowanie pomocniczego strumienia powietrza wpłynęło na stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą, dla rozpylacza eżektorowego dochodzącego do 90%, niższa wartość zanotowano dla rozpylacza wirowego. Zauważono poprawę stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą stosując pomocniczy strumień powietrza dla rozpylacza wirowego. 108

109 Wyniki badań laboratoryjnych metoda oceny masy Pierwszym etapem było sprawdzenie wpływu zastosowania elektronicznie sterowanego zaworu rozpylacza w porównaniu z stałym wypływem cieczy roboczej. Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych pozyskano znaczny zbiór danych, pozwalający potwierdzić zależności ilości środka chemicznego pozostałego po procesie zaprawiania sadzeniaków zaprawą dla elektronicznie sterowanego zaworu rozpylacza. Opracowane wyniki powstały na specjalnie do tego celu przygotowanym stanowisku badawczym w Zakładzie Maszyn Roboczych, Instytutu Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych na potrzeby tej pracy. W kolejnych rysunkach przedstawione zależności ilości środka chemicznego na powierzchni sadzeniaków dla elektronicznie sterowanego zaworu rozpylacza. Dla każdej z wartości ciśnienia przedstawiono stopień retencji w postaci fioletowego rombu. Dolna krawędz prostokąta pierwszy kwartyl, natomiast górna krawędz trzeci kwartyl. Pozioma biała linia wskazuje medianę, a górne i dolne czarne wąsy wartości minimalne i maksymalne mierzonych wartości. Ryc. 91 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu niesterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm (ciągły strumień cieczy) 109

110 Ryc. 92 Ilość środka straconego poza powierzchną sadzeniaka, dla zaworu niesterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm (ciągły strumień cieczy) Ryc. 93 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu niesterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm (ciągły strumień cieczy) 110

111 Ryc. 94 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu niesterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm (ciągły strumień cieczy) Ryc. 95 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu niesterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 150 mm (ciągły strumień cieczy) 111

112 Ryc. 96 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu niesterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 150 mm (ciągły strumień cieczy) Na rycinach przedstawiono ilość środka chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka poddanego procesowi zaprawiania i stopień retencji dla stałego wypływu cieczy z rozpylacza. Zaobserwowano wzrost ilości środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji waz z wzrostem ciśnienia cieczy roboczej. Największa ilość środka chemicznego naniesiona została dla odległości 150 mm i ciśnieniu cieczy roboczej 4 bary ryc.96. Z przedstawionych wyników można stwierdzić, że wraz ze wzrostem odległości rośnie zróżnicowanie zapisanych wyników reprezentowanych minimalną i maksymalną wartością ilości środka na powierzchni sadzeniaka dla każdego z ciśnień. 112

113 Ryc. 97 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, bez wspomagania powietrzem Ryc. 98 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, bez wspomagania powietrzem 113

114 Ryc. 99 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, bez wspomagania powietrzem Ryc. 100 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, bez wspomagania powietrzem 114

115 Ryc. 101 Ilość środka na powierzchną sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 150 mm, bez wspomagania powietrzem Ryc. 102 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 150 mm, bez wspomagania powietrzem Podobnie jak wyżej przestawiono serię badań dla zaworu sterowanego elektronicznie dla różnych ciśnień cieczy roboczej. Na ryc.97 przedstawiono wyniki dla 115

116 odległości zaworu rozpylacza od toru spadania sadzeniaka wynoszącej 50 mm. Następnie na ryc.99 przedstawiono wyniki dla odległości 100 mm. Na rycinie 168 uwidoczniono wpływ odległości 102 mm zaworu rozpylacza od toru spadania sadzeniaka. Ryc. 103 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,25 bar Ryc. 104 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,25 bar 116

117 Ryc. 105 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,5 bar Ryc. 106 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,5 bar 117

118 Ryc. 107 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,75 bar Ryc. 108 Ilość środka poza powierzchnią sadzeniaka, straconego dla zaworu sterowanego elektronicznie odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 50 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,75 bar 118

119 Ryc. 109 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,25 bar Ryc. 110 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,25 bar 119

121 Ryc. 113 Ilość środka na powierzchni sadzeniak oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,75 bar Ryc. 114 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 100 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,75 bar 121

124 Ryc. 119 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka oraz stopień retencji dla zaworu sterowanego elektronicznie odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 150 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,75 bar Ryc. 120 Ilość środka straconego poza powierzchnią sadzeniaka, dla zaworu sterowanego elektronicznie, odległość zaworu od toru spadania sadzeniaka 150 mm, ciśnienie powietrza obniżone o 0,75 bar 124

125 Ryc. 121 Ilość środka na powierzchni sadzeniaka, po całkowitym zanurzeniu w cieczy, próba kontrolna Na podstawie dotychczasowych doświadczeń postanowiono sprawdzić wpływ zastosowania pomocniczego strumienia powietrza w zaworze elektronicznie sterownym. Na rycinach od 103 do 121 przedstawiono wyniki prób dla różnych konfiguracji. Przebadano wpływ wysokości ciśnienia pomocniczego strumienia powietrza obniżając ciśnienie powietrza kolejno o 0,25, 0,5, 0,75 bar w porównaniu do ciśnienia cieczy roboczej. Dla powyższych ciśnień przebadano wpływ odległości zaworu rozpylacza od toru spadania sadzeniaka oraz wpływ ciśnienia cieczy roboczej od 1 do 4 bar. Ostatnim etapem było określenie ilości cieczy roboczej pozostałej na sadzeniaku bezpośrednio po zanurzeniu w wodzie, tak aby można było porównać z ilością środka naniesionego poprzez opryskanie. W celu sprawdzenia otrzymanych wyników, wprowadzono dane do programu STATISTICA i wykonano wieloczynnikową analizę wariancji. Wyniki tej analizy przedstawiono w tabeli 6. Przeprowadzona analiza wykazała, że wszystkie czynniki wpływają istotnie na poziomie α=0,05 na wartość współczynnika zmienności. 125

126 Tabela 6 Wyniki wieloczynnikowej analizy wariancji przyjętych parametrów na ilość środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka. Wieloczynnikowe testy istotności dla ilości środka metoda wagowa Parametryzacji z sigma - ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez Efekt SS Stopnie swobody MS F p odległość rozpylacza 4,58 2 2,29 86,07 0,00 wpływ sterowania 92, , ,89 0,00 ciśnienie cieczy 7,54 3 2,51 96,22 0,00 pomocniczy strumień powietrza 15,92 3 5,31 214,67 0, Wnioski i spostrzeżenia z badań empirycznych metoda wagowa Przedstawione wyniki badań empirycznych ilości środka chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka dla metody wagowej pozwalają na sformułowanie następujących wniosków i spostrzeżeń: Zaprezentowane wyniki potwierdziły, że proponowana metoda oparta na ocenie masy sadzeniaków może stanowić alternatywę dla metod opisywanych w literaturze. Wstępne testy metody dowodzą, że jest wystarczająco precyzyjna. Wyliczony symulacyjnie stopień retencji na powierzchni sadzeniaka podczas opryskiwania ciągłym strumieniem cieczy wskazuje na wpływ wydatku rozpylacza na stopień retencji. Wraz ze wzrostem wydatku rozpylacza rośnie stopień retencji. Badania symulacyjne potwierdzają negatywny wpływ odległości zaworu rozpylacza na stopień retencji, zwiększenie odległości skutkowało spadkiem stopnia retencji. Zwiększenie prędkości sadzenia i zmniejszenie odległości pomiędzy sadzeniakami w rzędzie wpływa na poprawienie stopnia retencji przy ciągłym wypływie cieczy z rozpylacza. 126

127 Wzrost ciśnienia cieczy roboczej przyczynia się do wzrostu stopnia retencji. Wyższe ciśnienie, czyli większa energia kinetyczna kropel i mniejsza średnica kropel wpływa na ilość środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka. Graficzne przedstawienie ilości środka chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka nanoszonego poprzez opryskanie wykazało znaczne różnice wyników, wywołane wpływem zmiany parametrów procesu opryskiwania. Zmierzona eksperymentalnie ilość środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka po jego zanurzeniu w środku chemicznym odpowiada minimalnej dawce środka chemicznego na materiał siewny proponowany przez producentów środków chemicznych. Ilość środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka po procesie opryskiwania przy ciągłym wypływie cieczy roboczej jest porównywalna z ilością środka podczas zanurzenia sadzeniaka i wynosi około 0,6 g/szt. sadzeniaka. Przy stałym wypływie cieczy roboczej z rozpylacza straty dochodzą do 8 g na jednego sadzeniaka. Odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka w małym stopniu wpływa na ilość środka chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka, dla ciśnienia 4 bar dochodzi do wartości 0,6 g na jednego sadzeniaka, jest to porównywalna ilość do wartości przy zanurzeniu sadzeniaka. Zastosowanie elektronicznie sterowanego zaworu rozpylacza sterującego wypływem cieczy roboczej z rozpylacza przyczyniło się do znacznego spadku ilości środka chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka. Jednocześnie zauważono 10 krotny spadek ilości zaprawy straconej. Starty rosną wraz z wzrostem cieśnienia cieczy roboczej. Zaobserwowano negatywny wpływ zastosowania zaworu sterowanego elektronicznie, ilość środka pozostałego na powierzchni sadzeniaków drastycznie spadała, a jej wartość jest niezadowalająca. Oszczędność środka chemicznego nie idzie współmiernie z jakością wykonywanego zabiegu zaprawiania. Wyniki próby nanoszenia zaprawy poprzez opryskanie z zastosowaniem elektronicznie sterowanego zaworu wykazują wpływ odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka. Wzrost odległości przyczynia się do spadku ilości środka 127

128 chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka. Jednoczenie rośnie rozrzut wyników prezentowanych przez drugi i trzeci kwartyl. Zaobserwowano nieznaczny wpływ wysokości ciśnienia cieczy roboczej na ilość środka chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka, jednoczenie wzrost cieśnienia cieczy roboczej przyczynia się do znacznego wzrostu ilości cieczy roboczej straconej. Zastosowanie zaworu elektronicznie sterowanego z pomocniczym strumieniem powietrza wpłynęło na spadek ilości środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka, dla odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka ilość środka chemicznego spadała o koło 30%, jednocześnie odnotowano spadek ilości środka chemicznego straconego o wartość przekraczającą 50% w porównaniu do wartości przy stałym wypływie cieczy roboczej z rozpylacza. Dla wszystkich konfiguracji ustawienia procesu zaprawiania poprzez opryskiwanie, także dla zaworu elektronicznie sterowanego z pomocniczym strumieniem powietrza, zanotowano wzrost ilości cieczy pozostałej na sadzeniakach oraz wzrost strat wraz ze wzrostem ciśnienia cieczy roboczej. Zastosowanie pomocniczego strumienia powietrza w zaworze elektronicznie sterowanym wpłynęło na wyniki procesu zaprawiania poprzez opryskanie. Wysokość ciśnienia powietrza, a dokładnie różnica ciśnienia w stosunku do ciśnienia cieczy roboczej nieznacznie wpływa na ilość środka chemicznego pozostałego na powierzchni sadzeniaka. Wpływ różnicy ciśnienia powietrza znacznie bardziej wpływa na wysokość strat, dla ciśnienia powietrza mniejszego o 0,25 bar straty są najmniejsze przy każdej z odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka Porównanie wyników badań symulacyjnych i laboratoryjnych Wyniki przeprowadzonych prób empirycznych i symulacyjnych w postaci stopnia retencji zestawiono na powyższych wykresach. Na każdym z nich przedstawiono stopień retencji zależny od różnych czynników dla metody wagowej oraz obliczeń symulacyjnych. 128

129 Dla metody fotogrametrycznej wyniki przedstawione są w postaci stopnia pokrycia i dla tej metody nie można określić stopnia retencji, co za tym idzie nie można porównywać wyników z obliczeniami symulacyjnymi. Jednak za pomocą metody fotogrametrycznej ocenia się jakość procesu zaprawiania. Przeprowadzone badania symulacyjne dla wydatku rozpylacza: 0,1;0,164;0,196;0,223 l/min i ciągłym wypływie cieczy roboczej z rozpylacza wykazały, że wzrost wydatku przyczynia się do wzrostu stopnia retencji cieczy na sadzeniaku. Podobnie do wyników symulacyjnych wartości otrzymane eksperymentalnie wraz ze wzrostem ciśnienia, a tym samym wzrostem wydatku cieczy roboczej rośnie stopień retencji. Skala różnic minimalnych i maksymalnych wartości dla jednej i drugiej metody znacznie się różni, dla wyników symulacyjnych stopień retencji kilkukrotnie się poprawia. Tak duża różnica może być wywołana odbijaniem się kropel od powierzchni sadzeniaka i zmianą trajektorii ich ruchu na skutek ruchu i zawirowań powietrza. Metoda fotogrametryczna i wagowa wskazują na negatywny wpływ wzrostu odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka. Jest to wywołane geometrycznymi właściwościami rozpylacza, a dokładniej jego kątem rozpylenia. Dla większej odległości wachlarz strugi rozpylonej cieczy w płaszczyźnie przecinania z torem spadania sadzeniaka jest szerszy, pewna jego część jest wypryskiwana w powietrze poza powierzchnie sadzeniaka. Potwierdzono założenie modelu matematycznego, gdzie dla dużych kątów rozpylenia retencja jest mała. Zestawienie przedstawionych wyników eksperymentalnych dla rozpylacza sterowanego elektronicznie wskazuje znaczny spadek wartości stopnia retencji dla metody wagowej i spadek stopnia pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym dla metody fotogrametrycznej. Zaobserwowano dwukrotny spadek stopnia retencji oraz dziesięciokrotny spadek ilości środka pozostałego na powierzchni sadzeniaka. Taki stan upatruje się w procesie przejściowym podczas zamykania i otwierania elektrozaworu. Długi czas reakcji skutkujący przesunięciem fazy oprysku w stosunku do położenia sadzeniaka, ponadto skoki ciśnienia wewnątrz zaworu przyczyniają się do powstawania grubych kropel w strudze rozpylonej cieczy, której właściwy strumień powstaje z dużym opóźnieniem. Bezwładność elektronicznie sterowanego zaworu potwierdzono metodą fotogrametryczna, gdzie stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym znacznie spadł. Stopień pokrycia sadzeniaków środkiem chemicznym spada wraz ze wzrostem odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka. Wysokość ciśnienia cieczy roboczej 129

130 wpływa głównie na rozrzut wyników, przy wyższym ciśnieniu 3 bar, wartości minimalne i maksymalne są mniej zróżnicowane. Uzyskane wartości stopnia retencji w badaniach symulacyjnych dla zaworu elektronicznie sterowanego wskazują na słuszność metody zaprawiania sadzeniaków w locie za pomocą zaworu elektronicznie sterowanego. Wartości stopnia retencji otrzymane w ramach prób eksperymentalnych znacznie się poprawiły i dochodzą do poziomu 90%, podobne zależności otrzymano podczas symulacji procesu zaprawiania w programie oprysk. Wraz ze wzrostem kąta rozpylenia spada stopień retencji, a dla kąta 10 0 zbliża się do 100%, dla dużych wartości kąta rozpylenia stopień retencji gwałtownie spada. Zanotowano zależności dla wyników symulacyjnych wpływu odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka. Wzrost odległości powoduje spadek stopnia retencji. Badania empiryczne potwierdzają zależności otrzymane z modelu matematycznego, dając uzasadnienie przedstawionym zależnościom fizycznym zastosowanych w modelu matematycznym. Przeprowadzone badania empiryczne zaworu elektronicznego z pomocniczym strumieniem powietrza wykazały, że stopień retencji znacznie się poprawił dla wszystkich konfiguracji w porównaniu do zaworu elektronicznie sterowanego. Najwyższe wartości stopnia retencji odnotowano dla odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka wynoszącej 50 mm oraz ciśnienia powietrza mniejszego o 0,25 bar w stosunku do ciśnienia cieczy roboczej. Przeprowadzone próby dla ciśnienia powietrza mniejszego o 0,5 i 0,75 bar od ciśnienia cieczy roboczej wskazują na tendencję spadku retencji wraz ze wzrostem różnicy ciśnienia powietrza. Takie wartości wyników w wyjaśnić można wpływem wysokości ciśnienia, mianowicie niższe ciśnienie powietrza powoduje dłuższy czas narastania ciśnienia cieczy roboczej podczas załączenia zaworu, a tym samym wydłuża się czas reakcji zaworu i powstawania właściwego strumienia rozpylonej cieczy. Wyniki badań symulacyjnych wpływu prędkości jazdy agregatu sadzącego oraz rozstaw sadzeniaków w rzędzie wskazują na precyzję obliczeń modelu matematycznego. Wraz ze wzrostem prędkości rośnie stopień retencji dla rozpylacza nie sterowanego elektronicznie przy stałym wypływie cieczy z rozpylacza. Odnotowane wartości dla maksymalnej prędkości jazdy 6 m/s i 0,2 m odległości miedzy sadzeniakami otrzymano stopień retencji wynoszący 50%. Taka wartość można wytłumaczyć krótkim czasem występującym pomiędzy kolejnymi sadzeniakami, a tym samym mniejszymi stratami. 130

131 W ramach badań symulacyjnych przeprowadzono próby zmiany średnicy sadzeniaka. Otrzymane wyniki potwierdzają znaczny wpływ średnicy sadzeniaków na ilość środka pozostałego na ich powierzchni. Już mała zmiana średnicy z 0,05 m na 0,045 m przyczyniła się do spadku stopnia retencji z 13,5 % do 11,1% dla ciągłego wypływu cieczy z rozpylacza. Dla zaworu elektronicznie sterowanego z przerywanym wypływem cieczy roboczej z rozpylacza zauważono podobną właściwość, że spadek średnicy sadzeniaka przyczynia się do spadku stopnia retencji. 7. Próba polowa W celu sprawdzenia otrzymanych wyników laboratoryjnych wykonano próbę polową. W tym celu zaadoptowano elementy stanowiska laboratoryjnego, tak aby można było je zamontować na sadzarce KORA firmy UNIA (ryc.122). Do sterowania zaprawiarką wykonano sterownik,wraz z zestawem czujników (ryc.123), pozwalający na nastawę czasu opóźnienia i czasu załączenia elektrozaworów. Ryc. 122 Fotografie zaadoptowanej zaprawiarki na sadzarkę KORA 131

132 Ryc. 123 Urządzenie sterujące mobilna zaprawiarką montowaną na sadzarkach [99] Próba wykonana była na glebie klasy 4b, dokonano jednego przejazdu agregatem na długość 330m. Agregat składał się z: ciągnik Zetor PROXIMA, sadzarka KORA dwurzędowa, mobilna zaprawiarka (ryc.122,124). Zaprawiarkę zamontowano na jeden rząd sadzarki, tak aby można było zaobserwować różnice. Wyniki działania urządzenia są widoczne na (ryc.125) 132

133 Ryc. 124 Agregat do sadzenia ziemniaków z zaprawiarką zamontowaną na sadzarce Ryc. 125 a- opryskiwany sadzeniak, b- martwy chrząszcz stonki na zaprawianym rzędzie, c- zaprawione sadzeniaki, d- martwe chrząszcze na zaprawianym rzędzie, e- żerujący chrząszcz stonki na nie zaprawianym rzędzie, f- sadzeniaki nie zaprawione 133

134 Próba polowa została przeprowadzona w celu sprawdzenia urządzenia. Jak widać na załączonych fotografiach ziemniaki są pokryte zaprawą, a w późniejszym okresie wegetacji rośliny widać efekt działania zaprawy w postaci martwych chrząszczy stonki ziemniaczanej. Na rzędzie nie zaprawionym chrząszcze w dalszym ciągu powodują szkody. W celu dokładnego sprawdzenia działania zaprawy w rzeczywistych warunkach należałoby przeprowadzić polowe doświadczenie zgodnie z zasadami eksperymentu naukowego. Ryc. 126 Prototypowa mobilna zaprawiarka montowana na sadzarce. W efekcie końcowym powstało prototypowe urządzenie montowane na sadzarce KORA przedstawione na ryc.126. Zaprawiarka jest zasilania z gniazda elektrycznego ciągnika. Elektroniczne sterowanie pozwala na precyzyjne sterowanie procesem zaprawiania sadzeniaków w locie podczas sadzenia 134

135 8. Elektronicznie sterowana mobilna zaprawiarka na mokro Ryc. 127 Elektronicznie sterowana mobilna zaprawiarka na mokro, złożenie w rzucie aksonometrycznym [102] Ryc. 128 Elektronicznie sterowana mobilna zaprawiarka widok od dołu,6-elektryczna sprężarka powietrza, 7-zawory mieszające,8-czujnik wykrywający sadzeniaki, 12-przewód elastyczny transportujący ciecz robocza do zaworów mieszających, 13-przewód elastyczny transportujący sprężone powietrze do zaworów mieszających [102] 135

136 Ryc. 129 Elektronicznie sterowna mobilna zaprawiarka na mokro widok od przodu, 1- rama nośna, 2-zbiornik cieczy roboczej, 3-elektroniczne urządzenie sterujące, 11-przewód elastyczny powrotu cieczy do zbiornika, 12-przewód elastyczny transportujący ciecz robocza do zaworów mieszających, 13-przewód elastyczny transportujący sprężone powietrze do zaworów mieszających[102] Ryc. 130 Elektroniczna zaprawiarka na mokro widok z góry, 10-zawór regulacji ciśnienia cieczy roboczej[102] 136

137 Ryc. 131 Elektronicznie sterowana zaprawiarka na mokro widok z boku, 4-elektryczna pompa cieczy roboczej, 9-przewód ssący pompy cieczy roboczej, 12-przewód elastyczny transportujący ciecz robocza do zaworów mieszających, 13-przewód elastyczny transportujący sprężone powietrze do zaworów mieszających [102] Przedmiot wynalazku został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunkach, na których ryc przedstawiają w rzutach elektronicznie sterowaną zaprawiarkę. Elektronicznie sterowana mobilna zaprawiarka na mokro w przykładzie realizacji składa się z: ramy nośnej (1), do której jest zamontowany zbiornik cieczy roboczej (2), elektronicznego urządzenia sterującego (3), elektrycznej pompy cieczy roboczej (4), elektrycznej sprężarki powietrza (5). Kolejnym elementem jest rama pomocnicza (6), do której zamontowane są zawory mieszające (7) i czujnik wykrywający sadzeniaki (8). W korzystnym przykładzie pompa cieczy roboczej (4) zasysa ciecz roboczą z zbiornika (2) za pomocą przewodu elastycznego (9). Dalej ciecz robocza jest transportowana do zaworu regulacji ciśnienia cieczy roboczej (10). Zadaniem zaworu regulacji ciśnienia jest utrzymywanie nastawionego ciśnienia cieczy roboczej, nadmiar cieczy roboczej jest kierowany do zbiornika cieczy roboczej za pomocą przewodu elastycznego (11). Ciecz robocza z zaworu regulacji ciśnienia (10) transportowana jest do zaworów mieszających (7) za pomocą przewodów elastycznych (12). Kolejny element urządzenia stanowi sprężarka powietrza (5), która wytwarza sprężone powietrze dostarczane do zaworów mieszających (7) za pomocą przewodów elastycznych (13). Konstrukcja urządzenia pozwala na ciągły wypływ powietrza z dysz zamontowanych w zaworach mieszających. 137

138 Po włączeniu napięcia przez elektroniczne urządzenie sterujące (3) do złącz elektrycznych zaworów mieszających następuje otwarcie zaworu i ciecz robocza wypływa poprzez rozpylacz. Powstający strumień rozpylonej cieczy nanoszony jest na powierzchnie spadającego sadzeniaka. Zamontowane czujniki (8) pozwalają na precyzyjne wykrywanie spadających sadzeniaków i sterowanie przerywanym opryskiwaniem spadających sadzeniaków. Głównym przeznaczeniem elektronicznie sterowanej zaprawiarki jest opryskiwanie sadzeniaków płynną zaprawą podczas sadzenia. Zastosowanie przerywanego wypływu cieczy roboczej w miejsce ciągłego pozwala na znaczne oszczędności preparatu chemicznego, który trafia jedynie na przelatujące sadzeniaki i nie jest niepotrzebnie tracony w czasie, gdy w strefie roboczej rozpylacza nie ma obiektu opryskiwanego. Pozwala to na znaczne oszczędności środka chemicznego, a tym samym zmniejszenie obciążenia środowiska naturalnego toksycznymi preparatami chemicznymi. Zaprawianie ziemniaków w trakcie sadzenie jest stosunkowo nową technika ochrony plantacji ziemniaka przed patogenami, a szczególnie szkodnikami działającymi w części podziemnej rośliny, której nie można chronić preparatami o działaniu powierzchniowym, nanoszonymi na powierzchnię rośliny w czasie jej wegetacji. Preparaty działające systemicznie mogą zmieniać smak ziemniaków i podlegają długotrwałej karencji. Zabieg zaprawiania sadzeniaków daje to wymierne efekty ekonomiczne i zdrowotne. W odróżnieniu od zaprawiania przed sadzeniem, zaprawiane sadzeniaków w trakcie sadzenia nie zwiększa pracochłonności uprawy ziemniaka i nie wymaga zakupu dodatkowych oddzielnych maszyn do jego zaprawiania. 9. Dalszy rozwój programu symulacyjnego W ramach działań statutowych w Zakładzie Maszyn Roboczych Politechniki Poznańskiej są prowadzone dalsze prace nad rozwojem programu symulacyjnego procesu zaprawiania sadzeniaków w locie. Podstawową funkcja programu jest obliczanie rozkładu cieczy opryskowej na obiekcie trójwymiarowym o dowolnym kształcie, w danym przypadku odwzorowującym bulwę ziemniaka. Ciecz jest emitowana przez rozpylacz umieszczony w danej odległości x od bulwy. Bulwa porusza się w strefie oprysku z prędkością jednostajnie zmienną, bez rotacji. W przyszłości będzie uwzględniona rotacja ziemniaka. Zakłada się, że rozpylacz emituje krople z punktu lezącego w początku układu 138

139 współrzędnych. Każda kolejna wyemitowana kropla ma średnicę d wylosowaną z zadanego rozkładu statystycznego i jest wyrzucana pod kątem w stosunku do osi x wylosowanym z zadanego przedziału, przy czym prawdopodobieństwo wylosowania danego kąta spełnia zadany rozkład, najczęściej równomierny lub trójkątny. Zakłada się, że widmo kropel emitowanych przez rozpylacz spełni rozkład Rosina Rammlera o postaci: (27). Ten rozkład w teorii niezawodności nosi nazwę rozkładu Weibulla gdzie: m(d) jest to masowy udział kropel o średnicy mniejszej od d, a i b są parametry rozkładu kropek określane empirycznie. Symulacja oprysku polega na wykonaniu następującej sekwencji obliczeniowej: 1. Z rozkładu kątów emisji losowany jest kąt alfa emisji kolejnej kropli, 2. Z rozkładu wymiarów kropel losowany jest wymiar emitowanej kropli i jej masa, 3. Przy założeniu że kropla porusza się wzdłuż linii prostej, obliczane są współrzędne punktu przecięcia tej prostej z powierzchnią obiektu opryskiwanego. Powierzchnia ta jest zbudowana z ponumerowanych trójkątów lub prostokątów. W tablicy, której indeksy odpowiadają numerów pól elementarnych sumowane są masy kropel umieszczonych na danym polu. Średni stopień pokrycia danego pola obliczany jest jako iloraz masy cieczy zatrzymanej w danym polu i powierzchni tegoż pola, 4. Na podstawie zgromadzonych w tej tablicy danych można wizualizować rozmieszczenie cieczy na powierzchni za pomocą skali kolorów, a także obliczyć masę zatrzymanej na powierzchni obiektu cieczy, maksymalny i minimalny stopień pokrycia, a także wskaźnik nierównomierności pokrycia i stopień retencji wypryskanej cieczy na powierzchni obiektu. Pokrycie średnie jest obliczane ze wzoru: 139

140 , (28) gdzie: mr - masa cieczy zatrzymanej na powierzchni obiektu [kg], A pole powierzchni obiektu [m2 ]. Wskaźnik nierównomierności pokrycia obliczany jest ze wzoru: (29). Program zawiera też generator siatki aproksymującej powierzchnie ziemniaka. Generator ten tworzy siatkę elementów trójkątnych aproksymujących kształt ziemniaka przez izomorficzne przekształcenie regularnej siatki rozpiętej na ścianach prostopadłościanu o wymiarach krawędzi odpowiadających gabarytom ziemniaka i środkowe rzutowanie węzłów tej siatki na teoretyczną powierzchnię opisującą kształt ziemniaka. W najprostszym przypadku jest to elipsoida trójosiowa. W przypadku opryskiwania powierzchni płaskiej zadanie wyznaczenia punktu przecięcia toru kropli z tą powierzchnią jest stosunkowo proste. Współrzędne punktu przecięcia są w nieruchomym układzie współrzędnych wyznaczane następująco:, (30) 140

141 . (31) W układzie ruchomym, poruszającym się ruchem jednostajnie przyspieszonym współrzędne punktu upadku kropli są wyznaczane ze wzorów:, (32). (33) W następnej kolejności za pomocą procedury klasyfikacyjnej wyznaczany jest adres komórki do której wpada dana kropla. W przypadku podziału powierzchni pozyskiwanej z komórki prostokątnej adres ten jest zdefiniowanym parą liczb oznaczających numer wiersza i kolumny nx i ny. Można je obliczyć ze wzoru:, (34), (35) gdzie: dy i dz odpowiednie wymiary komórki. 141

142 W przypadku powierzchni trójwymiarowej procedura jest bardziej skomplikowana: W pierwszej kolejności wyznaczane jest nowe położenie obiektu w danym kroku czasowym tj. wyznaczane są współrzędne wszystkich węzłów siatki obiektu w układzie współrzędnych rozpylacza. W przypadku ruchu prostego współrzędne z węzłów siatki powiększane są o odcinek przebyty w czasie dt. Następnie sprawdzane są wszystkie elementarne ścianki trójkątne na warunek przecięcia ich przez teoretyczną prostą toru lotu kropli. Ze wszystkich znalezionych ścianek, z którymi przecina się linia lotu kropli wybierana jest ścianka leżąca najbliżej punktu emisji i do tej ścianki do niej dodawana jest masa danej wyemitowanej kropli. Dane do obliczeń wprowadzane są przez formularz dialogowy. Dane te są pogrupowane w dwóch tabelach: dane obiektu opryskiwanego, dane rozpylacza. Nazwy i wartości przykładowe tych danych przedstawiono na obrazie formularza dialogowego programu, na ryc Ryc. 132 Okno programu z widokiem wygenerowanej siatki ziemniaka 142

143 Po uruchomieniu symulacji oprysku otrzymujemy wyniki obliczeń, które na w oknie programu są przedstawione w formie graficznej. Na wykresie przedstawiona jest dystrybuanta masowa rozkładu wymiarów kropel emitowanych przez rozpylacze, oraz na siatce o module 10 mm rozkład cieczy zatrzymanej na płaszczyźnie oddalonej od rozpylacza o 100 mm, w czasie jego otwarcia. Czas ten w danym przypadku wynosił 20 ms. Wyniki obliczeń zapisywane są do pliku z wynikami o nazwie wyniki oprysku.txt. Ryc. 133 Okno programu z wynikami obliczeń opryskiwania powierzchni płaskiej Tabulogram tego programu przedstawiony jest w załączniku Program ten jest przeznaczony głównie do optymalizacji konstrukcji urządzenie do zaprawiania ziemniaków w locie, a w szczególności do optymalizacji rozmieszczenia rozpylaczy i ich charakterystyk oraz optymalizacji przebiegów czasów otwarcia rozpylaczy w aspekcie równomierności stopnia pokrycia, a także stopnia wykorzystania 143

Pokazać jeszcze