Введение. В начале перестройки Президент Республики Татарстан М.Ш. Шаймиев предупреждал, что без соответствующей научно-методической подготовки нельзя начинать перестройку экономики. Не прислушались… В результате произошел обвал как в промышленном, так и в сельскохозяйственном производстве страны, который вызвал социальную нестабильность и политические волнения.
В стране появилась неотрицаемая Проблема: «Продовольственная, кормовая, фармацевтическая, зависимость России». Естественно, решить её – первая задача учёных. Отсюда цель работы – исключение продовольственной зависимости возрождение природоохранного экологического равновесия, гарантирования здорового жизнеобеспечения производством зерна высокого качества. Теоретические основы создания и исследований – теория Жюрена о капиллярном испарении влаги [1], теория Т.С. Мальцева [2]. Некоторое приближение к нашим исследованиям [3] имеют зарубежные публикации [4, 5].
Доказано, что создание и производство модульно-блочных машин практически окупается в первый же год эксплуатации. Поэтому было принято Постановление Правительства Республики Татарстан «О реализации Республиканской программы развития сельскохозяйственного машиностроения» от 19 декабря 1997 г. №906 [6]. Далее работа включена в программу возрождения регионального сельхозмашиностроения в Ассоциации «Большая Волга» [7, 8, 9].
Особая необходимость решения проблемы отмечена академиками Г.А. Романенко [10], И.Г. Ушачёвым [11]. Блочно-модульные культиваторы прошли государственные приемочные испытания во всех зональных МИСах, в т.ч.: Солнечногорске [12], Челябинске [13], Северо-Западной МИС [14], Владимирской МИС [15], Поволжской МИС [16], Литовской МИС [17], Кировской МИС [18]. Механизмы возникновения и развития эрозионных процессов, их предотвращение глубоко рассмотрены в работах многих авторов в настоящее время данными вопросами в Казанском ГАУ продолжают заниматься такие ученые как А.Р. Валиев, Б.Г. Зиганшин, Д.Т. Халиуллин, А.В. Матяшин, Ф.Ф. Яруллин, И.С. Мухаметшин и др. За последние годы работы авторами разработаны и апробированы в хозяйствах республики различные варианты почвообрабатывающих машин, способствующих качественной противоэрозионной обработки почвы [19, 20].
Условия, материалы и методы:
Перед республикой стала задача организации производства недорогой универсальной многофункциональной техники на пустующих заводах ВПК, организации сборки, сервиса и выполнения технологических операций групповыми механизированными отрядами машинно-технологических станций. НПО «Нива Татарстана» под научным руководством Российской академии сельскохозяйственных наук (академик РАСХН Л.П. Кормановский, академик МАИ Н.К. Мазитов) создан комплекс защищенных патентами России унифицированных блочно-модульных культиваторов, позволяющих:
- проводить весенне-полевые работы за одну неделю вместо трех при снижении ресурсозатрат до 6 раз;
- максимально сохранить запасы почвенной влаги;
- снизить потребность в тракторах только на культивации на 30%, а в комплексе всех операций по предпосевной подготовке почвы – в 3 раза.
При этом важно учесть снижение расхода металла на изготовление культиватора (удельная металлоемкость в килограммах на 1 м захвата) и повышение производительности труда при одинаковой потребной тяговой мощности в 2…3 раза.
На основе проведенных разработок, испытаний, внедрения модульно-блочных культиваторов предложили восстановить в Российской Федерации и Республике Татарстан отрасль сельскохозяйственного машиностроения для разработки и производства всех полевых функциональных машин, конкурентоспособных на мировом рынке, заменяющих импорт аналогичных машин.
Проведен анализ состояния механизации, определены пути устранения негативных факторов, созданы новая энерго-ресурсосберегающая техника и противозасушливая природоохранная технология, а также комплекс заводов-производителей, проведены лабораторно-полевые, производственные и государственные испытания в сравнении с лучшими мировыми аналогами.
Организационные условия импортозамещения продовольствия и техники:
1. Безупречное экологическое качество без ГМО и химикатов;
2. Убедительная низкая себестоимость при высокой рентабельности;
3. Гарантированное массовое производство, полностью исключающее потребность в импорте, обеспечивающие экспорт.
4. Максимальное внедрение органического земледелия, ограничение применения химикатов вплоть до исключения.
Механизм выполнения импортоопережающей технологии следующий:
1. Исключение применения сверхтяжелой переуплотняющей почву техники под видом энергонасыщенности и нехватки с неприемлемыми амортизационными отчислениями, которая у них не применяется;
2. Восстановление приемов влагонакопления, влагосохранения и повышения плодородия, исключив искусственные наводнения и надуманные ссылки на «засуху» и поздний посев;
3. Создание и освоение в производстве отечественного импортозаменяющего технологического комплекса унифицированной модульно-блочной техники с кратным импортоопережением по всем удельным показателям производительности, потребной мощности, металла, расхода топлива и урожайности в различных почвенно-климатических зонах России.
4. Широкое внедрение нашей работы в учебные процессы всех ВУЗов на опыте КазанскогоГАУ, Башкирского ГАУ, ВятскийГАТУ, Ярославской ГСХА, РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева и др.
Результаты и обсуждение. Анализ качества обработки показал, что основной причиной потери влаги является некачественная поверхностная обработка [21]. Визуально она показана на рис.1 и 2. Первым шагом было совершенствование повсеместно применяемого культиватора КПС-4+4БЗСС-1 принципиально новыми выравнивающе-прикатывающе-мульчирующими рабочими органами, которые обеспечили лучшее качество работы по крошению и выравниванию.
Рис.1 Качество работы двух культиваторов на Поволжской МИС:
слева – КПС-4+4-БЗТС-1, справа – КПС-4К
Конструкция этих культиваторов на базе устаревших – послужила серьезным толчком в подъеме культуры земледелия как в Татарстане, так и в соседних Республиках и областях Российской Федерации. Поэтому было принято Постановление республиканского межведомственного совета по координации общеотраслевых планов внедрения достижений науки и техники и передового опыта Татарского НИИ сельского хозяйства в производство №1 от 10 сентября 1981г.
Следующим этапом развития механизации было создание специализированной бороны для аэрационной обработки многолетних трав – ПБЛ-10 (рис.4), одобренной уже выездным заседанием научно-технического совета Министерства сельского хозяйства РСФСР. Протокол №26 от 19 августа 1983 г. Она прошла испытания на Поволжской, Северо-Восточной, Северо-Западной, Центральной, Северо-Кавказской, Минской и Литовской МИСах, показав повышение урожайности многолетних трав до 50%.
В соответствии с Постановлением Совета Министров СССР от 27 января 1983г. №99 « О мерах по повышению продуктивности природных сенокосов и пастбищ», Приказом Министра тракторного и сельскохозяйственного машиностроения СССР от 21 февраля 1983г. №41 борона коническая для освоения естественных сенокосов и пастбищ поставлена на производство. На базе лущильника ЛДГ-10 (5,15, 20) разработано 12 технологически функциональных машин.
|
а.
б.
в.
г. |
|
а – борона коническая ПБЛ-10; б – сравнение на аэрационном бороновании многолетней травы: слева – ПБЛ-10, справа зубовая борона БЗТС-1; в – сравнение на бороновании зяби: слева – БЗТС-1, справа – ПБЛ-10; г – сравнение на лущении: слева – ПБЛ-10, справа – лущильник ЛДГ-5
Рис.2 – Сравнительные испытания почвообрабатывающих машин
Эта работа в 1990 году удостоена Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники.
В 1990-1999 г.г. Татарстанские сельхозмашиностроители совместно с ГСКБ ПО «Сибсельмаш» создали испытали на производстве и государственных машиностроительных станциях однобрусные модульно-блочные культиваторы типа КБМ-10,5, выпускавшиеся на 6 заводах Республики, в т.ч. в Казани, Буинске, Нурлате, Чистополе, Уруссу и В.Горе (рис. 3). Они показали значительные преимущества по сравнению с существующей технологией. Так, по урожайности – прибавка на 5-7 ц/га, выиграла в ресурсах – в 5-8 раз, расходу топлива – в 3 раза.
Слева – КПС-4+4БЗСС-1+шлейфы: глыбистость и гребнистость 7 см не отвечают агротребованиям посева зерновых. Справа – КБМ-15П: глыбы и гребни отсутствуют, выровненность – 100%. Посев возможен на 2 см
Рис. 3 Сравнение качества работы культиваторов
С 2000 года опыт Татарстана по блочно-модульному сельхозмашиностроению расширился до Челябинска, Ивановской и Ярославской областей России, а внедрение их до восточных границ Азиатской части Российской Федерации.
С целью упрощения складывания широкозахватной машины в транспортное положение – приняли рамную конструкцию, состоящую из секций модулей, пакетов рабочих органов (рис. 4).
Конструктивную схему комплекса машин выбрали так, чтобы была полная универсализация для тракторов всех тяговых классов с оптимальной загрузкой. Показатели энергетической эффективности блочно-модульных культиваторов по сравнению с аналогами Германии и Франции представлены в таблице 1: они выгоднее в 2-3 -4 раза.
Комплекс блочно-модульной техники включает следующие функциональные операции и машины (рис.5, 6):
1. Лущение стерни (влагостимулирование по Жюрену);
2. Безотвальная зяблевая обработка почвы (влагопоглощение);
3. Глубокое чизельное рыхление (влагонакопление);
4. Предпосевная обработка почвы (влагосохранение по Т.С. Мальцеву);
5. Посев на равномерную глубину (равномерные всхожесть и созревание – влагопотребление);
6. Повсходовое боронование (вместо гербицидов) (влагозакрытие);
7. Уборка с измельчением и разбрасыванием соломы (влагоукрытие).
8. Исключение паводков
|
а.
б.
в. |
|
а – двухмодульный; б – четырех модульный (Патент №2120204, КБМ-8Н);
в – семимодульный
Рис.4 – Рамные конструкции широкозахватных блочно-модульных культиваторов для тракторов минимального тягового класса
Рис.5 Содержание влагонакапливающей технологии
обработки почвы Патент РФ №2457651 от 16.02.2011
|
КСКТ-6П |
|
ПРБ-4,5 «Зубр» |
|
ДА-7,2П «Бизон» |
|
Сеялки Х.Х. Шайдуллина, ВИМа+сеялки СПБМ-8 (16) Варнаагромаш+ борона ротационная гибкая БРГ-20 |
|
КБМ-14,4 ПС |
Рис.6 Технологический комплекс флагмана российского аграрного машиностроения Ярославской импортозаменяющей техники
Технология влагонакопления и влагосбережения на основе блочно-модульной техники показала стабильные результаты в 2006-2018г.г. на полях площадью более 250 тыс. гектаров в АО «Востокзернопродукт». В любые годы: и в засушливые, переувлажненные, нормальные – урожайность зерновых культур была 30-35 ц/га.
В 2018 году – когда по Республике Татарстан урожайность была 22,5 ц/га, а в России – тоже около этого – там урожайность была 30 ц/га. Самое главное - еще пшеницы 3 класса было 85%, когда по России всего 22%. Здесь другие комментарии лишние… Только одно неотрицаемо: конкурентов нашим российской технологии и технике нет, сохраняем возможность проявления потенциальных показателей наших отечественных селекции и семеноводства, выбивая из рук основания некоторых тенденциозных «ученых-академиков» о вырождении наших сортов и необходимости обязательного внедрения западных.
Обоснован высококонкурентоспособный российский комплекс. Вышеназванный перечень негативных явлений снимается первым в России комплексом почвообрабатывающей и вспомогательной техникой на базе тракторов «Кировец» - флагманов отечественного сельхозмашиностроения АО ПК «Ярославич» и Государственной Агропромышленной Лизинговой компании «Росагролизинг», демонстрированным 22-23 июня 2018г. в г.Суздаль на 35 –ом Чемпионате Европы по пахоте.
Таблица 1. – Показатели экономической и энергетической эффективности применения блочно-модульных культиваторов
|
Показатели |
Блочно-модульные культиваторы ТатНИИСХ |
2КПС-4+8БЗСС-1,0 |
КПЗ-9,7 |
«Компактор» Германия |
«Синхрожерм» Франция |
||
|
КБМ-8,4Н |
КБМ-10,5П |
КБМ-15П |
|||||
|
Марка энергоносителя |
Т-150К |
Т-150К |
Т-150К |
Т-150К |
Т-150К |
Т-150К |
Т-150К |
|
Ширина захвата, м |
8,4 |
10,5 |
15,9 |
8,0 |
9,7 |
6,0 |
4,0 |
|
Производительность, га/час |
7,2 |
9,1 |
12,9 |
6,4 |
7,8 |
4,6 |
3,0 |
|
Удельный расход топлива, кг/м |
2,8 |
2,6 |
2,5 |
6,8 (3,7/3,1)* |
6,4 (3,3/3,1)* |
7,0 (4,5/2,5)* |
10,3 (7,8/2,5)* |
|
Удельная металлоемкость основного агрегата, кг/м |
250 |
350 |
340 |
350 |
330 |
750 |
1050 |
|
Прямые затраты на полную предпосевную подготовку почвы, руб/га |
39,52 |
36,74 |
31,68 |
116,92 (54,37/62,55)* |
104,4 (41,85/62,55)* |
139,63 (105,19/34,44)* |
197,63 (163,19/34,44)* |
|
Энергоемкость, МДж/ч |
493 |
533 |
592 |
1186 (702/1184)* |
1626 (442/1184)* |
1317 (641/676)* |
1287 (611/676)* |
|
Дополнительные операции: боронование в два следа предпосевное прикатывание |
- - |
- - |
- - |
+ + |
+ + |
+ - |
+ - |
*в числителе – показатели основного агрегата; в знаменателе – показатели дополнительных агрегатов – боронование в два следа (ДТ-75+СП-16+2х12БЗСС-1,0); прикатывание (МТЗ-80+23ККШ-6)
Многолетние (1970-2020г.г.) исследования, начатые в Республике Татарстан и продолженные в засушливых регионах России позволили разработать информатизационную основу создания высококонкурентоспособного сельскохозяйственного машиностроения (рис.7), подтвердившегося высокую экономическую конкуренцию по сравнению с лучшими мировыми аналогами (рис.8) [22, 23, 24, 25].
Рис.7 Информатизационная основа возрождения конкурентоспособного научно-подтвержденного комплексного аграрного производства на основе инновации отечественной техники для растениеводства, животноводства и переработки при обязательном приоритете науки и образования над производством
а) Затраты меньше в 3,7 раза, а урожай больше - на 9 ц/га !(1,4раза)
|
Сеялки
Показатели |
СПБМ-16П |
Flexi-Coil 9,8 |
Solitair 12 |
|
|
1 |
Ширина захвата, м |
16 |
9,8 |
12 |
|
2 |
Марка тягового трактора |
МТЗ-1221 Т-150К |
New-Holland TJ 375 |
Deutz-Fahr Agrotzon 265 |
|
3 |
Тяговая мощность агрегата, кВт |
69,7 |
104,0 |
126,1 |
|
4 |
Мощность энергетического средства, кВт |
92 |
283 |
192 |
|
5 |
Скорость агрегата, км/ч |
11,6 |
9,2 |
12,4 |
|
6 |
Производительность агрегата за час основного времени, га/ч |
12,9 |
9,0 |
10,4 |
|
7 |
Себестоимость посева, руб/га |
465 |
1643 |
702 |
б) Значимость сеялки СПБМ-16П и уровень соответствия мировым аналогам - сравнение посевных агрегатов (2010год)
Рис.8 (а, б) Сравнение экономического эффекта комплексов
Применение сеялки СПБМ-16П выгоднее сравниваемых зарубежных агрегатов по Flexi-Coil 9.8 и Solitair 12 по показателям потребной тяговой мощности на 33 и 45 %%, производительности – на 43,3 и 24%%, себестоимости посева – на 81,7 и 33,8%%.
Общая экономическая эффективность на 1 гектар от использования комплекса техники РАН (СПБМ-8) по сравнению с Flexi-Coil 9.8∑Э=Э затрат + прибавка в урожайности = 1173,8руб+(9,1ц/га х 800руб/ц)= 1173,8+7280=8454руб/га.
Экономический эффект на 1 млн.га посевной яровой пшеницы – 8454 руб/га х 1 000 000га = 8 454 000 000руб= 8,45млрд.руб / на 1 млн.га.
Выводы: 1. На базе Республики Татарстан, Новосибирской, Челябинской и Ярославской областей разработаны технологии и комплекс техники для производства экологически чистой, экономически выгодной, продовольственной, кормовой, а также сырья для фармацевтической продукции с гарантированием здорового жизнеобеспечения и ликвидации бедности Нации, противостоя любым санкциям.
2. Предложить создать на базе Казанского ГАУ показательного Агро-Технико-Эколого-экономического Парка Мирового уровня на основе только отечественной техники и региональной технологии.
