تطویر آلة رش کهربائیة للصوب الزراعیة و المزارع الصغیرة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

أستاذ مساعد بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة کفرالشیخ - مصر

المستخلص

تهدف هذه  الدراسة  الى البحث فى أمکانیة تطویر آلة رش تعمل بالتیار الکهربائى والتى یمکن أستخدامها للحیازات  الصغیرة  و الصوب الزراعیة و بخاصة الصوب التى تستعمل فى زراعة محاصیل الخضر المتسلقة مثل الفلفل وغیرها من محاصیل الخضر. کما أن استعمال الخلایا الفولتیة فى تشغیل الآلة یؤدى ایضا لتقیل الأعتماد على البترول کمصدر للطاقة لتشغیل آلات الرش حیث تعتبر عملیة الرش من العملیات المؤثرة فى انتاجیة المحصول و تحدید تکالیف أنتاجة. ولقد تم تصنیع وتطویر الآلة بقسم الهندسة الزراعیة والتى تتکون من هیکل من الحدید محمول على ثلاثة عجلات ، أثنان منها فى الآمام و العجلة الثالثة فى الخلف و مثبت علیه طلمبة هیدرولیکیة  قدرة 0.39 ک. وات تعمل بالتیار المتردد و متصلة بعاکس للتیار طراز Deka 1500 Inverter  قدرة 1500 وات لتحویل التیار المستمر من البطاریة الجافة سعة 70 أمبیر ساعة و المثبته بالآلة  و التى یتم شحنها بواسطة شاحن شمسى PV  قدرة 36 وات ، کما تحتوى الآلة على خزان سعة 20 لتر متصل بالطلمبة  طراز Turbo QB60 و صمامات تحکم میکانیکیة متصلة مع مواصیر سائل الرش المثبت بحامل البشابیر. کما تم تطویرحامل البشابیر وتصنیعة من الألومنیوم لیعمل على الوضع الرآسى و الأفقىبواسطة مکبسین لیناسب ظروف الصوب و محصول الفلفل المتسلق بأرتفاع 2.4 م و الذى یتم التحکم فى الوضع الرآسى بواسطة ذراع تلسکوبى کما أن الوضع الأفقى لحامل البشابیرذو عرض تشغیل 1.5 م للرش وذلک لرش محصول الکرنب . أیضا تم ترکیب عدد 2 فونیه طرازTee jet XR 110-3 VP  فى أعلى حامل البشابیرعلى الجانبین و عدد 2 فونیه طرازLechler LU110-04 فى الجانب السفلى و ذلک لضمان معدل تصرف متزن على جانبى حامل البشابیر. حیث تم قیاس ترکیز سائل الرش بواسطة جهاز Photometer Dr. Lange LK. أیضا استعمل جهاز طراز PSGI لقیاس القدرة المطلوبة للتشغیل عند کل ضغط و استعمل جهازTES-1333 solar power meter لقیاس شدة الأشعاع تحت ظروف الحقل و الصوبة.  و لتقییم الآلة معملیا تم قیاس التوزیع الرآسى عند تشغیلها على ثلاثة ضغوط هى 125 ک.بسکال و 150 ک.بسکال و 200 ک.بسکال حیث أستعمل الموزع الرآسى لتقدیر ذلک . أیضا تم قیاس معدل التصرف عند کل ضغط وعند تشغیل الآلة فى الوضع الرآسى  و الأفقى لحامل البشابیر. و قد أجریت المعاملات التالیة لأختبار و تقییم أداء الألة المطورة حقلیا ذلک بقیاس التوزیع و نسبة التغطیة لرش محصول الکرنب فى حقل صغیره أبعادها 40x 17 م و بعرض للخط 70 سم حیث کان وضع حامل البشابیر أفقیا و عند ضغوط التشغیل السابقة 125 ک.بسکال و 150 ک.بسکال و 200 ک.بسکال.

بینما تم أختبار و تقییم الآلة المطورة تحت ظروف الصوبة الزراعیة و المنزرعة بمحصول الفلفل المتسلق و حیث کانت الصوبة ذات ابعاد 9x30x3 م بعرض للخط 60 سم و عند تشغیل الآلة المطورة و أختبارها للوضع الرآسى لحامل البشابیر وعند نفس ضغوط التشغیل 125 ک.بسکال و 150 ک.بسکال و 200 ک.بسکال و بأرتفاع 2 م من سطح التربة ، ولقد تم مقارنة المعاملات السابقة من تشغیل الالة المطورة لمعاملات التشغیل فى حقل الکرنب و الصوبة الزراعیة موضع الدراسة بآلة الرش الظهریة طراز Suzuki air assist knapsack sprayer عند وضع کامل لفتحة خروج الهواء بآلة Suzuki air assist knapsack sprayer. و فى دراسة لتقییم انخفاض قدرة البطاریة لظروف التشغیل فى حقل الکرنب و تحت ظروف الصوبة الزراعیة تم أختبارالآلة المطورة و ذلک بتشغیل لفترات 0.25 ساعة  و 0.5 ساعة  و 0.75 ساعة  و 1 ساعة من بأستعمال الشاحن الشمسىPV وعند عدم استعمال الشحن الشمسىPV  لتقدیر نسبة انخفاض قدرة البطاریة والتى تعتبر مصدرالقدرة للآلة الرش المطورة.  و قد اتضح من النتائج أنه لا یوجد فروق معنویة فى نسبة التوزیع الرآسى لسائل الرش للآلة الرش الکهربائیة المطورة عند تشغیل حامل البشابیر فى الوضع الرآسى کما لوحظ أنه بزیادة ضغط التشغیل یزداد نسبة التوزیع الرآسى لأرتفاع 1,5 م من أرتفاع محصول الفلفل المتسلق داخل ظروف الصوبة الزراعیة، حیث بلغت قیمتها 37.8% و39.1% و44.5 % عند ضغوط تشغیل لآلة الرش الکهربانیة المطورة 125 ک.بسکال و 150 ک.بسکال و 200 ک.بسکال على الترتیب. من جانب آخر وجد أن نسبة التغطیة قد بلغت 44.5 % لآلة الرش المطورة عند تشغیلها عند ضغط 200 ک.بسکال مقارنة بالقیمة 49.3 % لآلة الرش Suzuki air assist knapsack sprayer  تحت ظروف الحقل. بینما بلغت نسبة التغطیة 27.8% و29.7 % و33.8% عند ضغوط تشغیل لآلة الرش الکهربانیة المطورة 125 ک.بسکال و 150 ک.بسکال و 200 ک.بسکال على الترتیب. و لقد بینت النتائج أیضا أن زیادة ضغوط التشغیل أدت الى زیادة القدرة المطلوبة من نظام PV لأنتاج الطاقة الموجود بالآلة المطورة حیث بلغت قیمتها 0.26 ک.بسکال و 0.28 ک.بسکال و 0.3 ک.بسکال عند ضغط سائل الرش 125 ک.بسکال و 150 ک.بسکال و 200 ک.بسکال على الترتیب. أیضا وجد أن معدل أنخفاض قدرة البطاریة للشحن خلال ساعة واحدة من التشغیل 0.051 و 0.162 لکل من ظروف التشغیل لرش محصول الکرنب فى الحقل و لرش محصول الفلفل فى الصوبة عند الأعتماد على نظام PV لأنتاج الطاقة الموجود بالآلة المطورة بینما بلغت قیمتها 0.081 و 0.191 لرش محصول الکرنب فى الحقل و لرش محصول الفلفل فى الصوبة عند عدم استخدام نظام PV لأنتاج الطاقة الموجود بالآلة المطورة. و یتضح مما سبق أنه یمکن الأعتماد على نظام PV لأنتاج الطاقة الموجود بالآلة المطورة لشحن البطاریة و أطلة فترة استخدامها تحت ظروف الحقل بینما عند تشغیل آلة الرش المطورة تحت ظروف الصوبة یمکن زیادة عدد أللواح الشحن الشمسى PV لأنتاج الطاقة. کما لوحظ أن آلة الرش المطورة و التى تعمل بواسطة التیار الکهربى أو الخلایا الفولتیة تحتاج للشحن بعد مدة و أن اقصى فترة تشغیل کانت 3 ساعات و 35 دقیقة عند ضغط 200 ک.بسکال.

الموضوعات الرئيسية


El-Ashry, A.S., H.A. El-Gendy and M.H. Abo El-Naga (2009), Development and performance evaluation of a greenhouse pesticides sprayer .  The 16th Annual Conference of the Misr Society of Ag. Eng., 25 July, 2009
Hilz, E., and A.W.P. Vermeer (2013), Spray drift review: The extent to wich a formulation can contribute to spray drift reduction. Crop Protection 44: 75-83.
Jivrag, A., V. Chawre, and A.  Bhagwat (2011), Solar Operated Multiple Granulated Pesticide Duster” Proceedings of the World Congress on Engineering, Vol 3, July 6-8,. London, U.K
Kalantari, D., and C.Tropea. (2007), Spray impact onto flat and rigid walls: Empirical characterization and modeling. International Journal of Multiphase Flow, 33(5): 525-544.
Miller, P. C. H., and D. Hadfield (1989), A simulation model of the spray drift from hydraulic nozzles. J. Agr. Eng. Res. 42(2): 135-147.
Oerke, E.C. (2006), Crop losses to pests. The Journal of Agricultural Science 144: 31-43.
Pringnitz, B. A., M.Hanna, and J.Ellerhoff (2010), Selecting the correct nozzle to reduce spray drift. www.weeds.iastate.ed (accessed March 2, 2012).
Rao. V. V., S Mathapati and B. Amarapur (2013) Multiple Power Supplied Fertilizer sprayer International Journal of Scientific and Research Publications, Volume 3, Issue 8, August
Rowe, D.E.,S. Malone, and Q. L. Yates (2000), Automated greenhouse spray system for increased safety and flexibility .Journal of Crop Sci. 40:1176–1179.
Sammons, P.J., F.Tomonari, and A.Bulgin (2005),  Autonomous Pesticide spraying robot for use in a greenhouse. Australian Conference on Robotics and Automation, pp. 1-9, ISBN 0-9587583-7-9, December 2005, Sydney, Australia.
Shariati, I. (2004), Design and manufacturing a sample of mechanical arm of robot in order to distinguish fruit in specific direction. M. Sc. Thesis. Agricultural machinery dept. of Tehran University, Iran.
Singh, S., W.S.Lee, and T. F.Burks (2005), Autonomous robotic vehicle development for greenhouse spraying. Transactions of the ASAE, 48(6): 2355-2361.
Søgaard, H. T. and I. Lund. (2005), Investigation of the accuracy of a machine vision based robotic micro spray system. In Proc. 5th European conference on Precision Agriculture, 8-11 June., ed. J.
Subramanian, V., T.F. Burks, and S.Singh. (2005), Autonomous greenhouse sprayer vehicle using machine vision and radar for steering control. Applied Engineering in Agriculture, 21(5):
Sehsah, E., G. Baecker and S. Kleisinger (2004c), Evaluation of an experimental sprayer with rotary atomizers by air characteristics, soil sedimentation, deposition and vertical drift. International Conference Environmentally Friendly Spray Application Techniques 4-6 October, 2004c – Warsaw, Poland.
Sehsah E.M.E. (2005), Application techniques for biological crop protection in Orchards and vineyards. Ph.D thesis, Hohenheim University, ISDN: 3-86186-484-3 Vorlag Grauer Stuttgart Germany.
Sehsah E.M.E. (2007), Study effect of forward speed and nozzles types on spray characteristics of air assistance hydraulic sprayer, Misr J.Ag.Eng., 24 (1): 75-87.
Sehsah E.M.E. and S. Kleisinger (2007), Effect of low pressure liquid atomizers usage in biological pest control, Misr J.Ag.Eng., 24 (1): 62-74.
Sehsah E.M. (2016): Vertical patternator for evaluation of hydraulic sprayer, Misr J.Ag.Eng., 33 (4): 1239-1254.