журнал сельхозтехники и оборудования

Закрыть
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Регистрация
  Войти      Регистрация

Перспективы развития зерноуборочной техники в ближайшие 10–15 лет

24 Октября 2019
Рейтинг:

Революция или эволюция

За последние полтора десятка лет зерноуборочные комбайны из довольно простых машин превратились в сложнейшие, управляемые с применением спутников, производственные системы. А что же нас ждет в следующие 15 лет? Радикальная революция или эволюция с плавной консервативной модернизацией?

О разработках футуристических моделей зерноуборочных комбайнов уже упоминалось в новостных лентах. Перешагнул стадию разработки и появился на североамериканском рынке комбайн Tribine T1000 (Agroreport 3/2019). Международный отдел журнала profi провел опрос экспертов со всего мира (список респондентов приведен в рамочке) о том, как они представляют себе развитие зерноуборочной техники в ближайшие 10–15 лет.

Исследование, которое инициировала компания MF, а провел в 2010 году Генри Георг Парнелл, еще будучи студентом британского Университета Ковентри, называется «Концепция-2030». Зерноуборочная машина с шарнирно-сочлененной рамой имеет четыре оси с колесами одинакового размера и зерновой бункер вместимостью 24 м3. Каждое колесо комплектуется индивидуальным гидромотором мощностью 65 л. с. Адам Шеррифф, руководитель отдела развития уборочной техники компании MF, считает, что в ближайшие 10 лет ситуация будет развиваться достаточно консервативно: «Пока не все элементы „Концепции-2030“ с шарнирно-сочлененной рамой, восьмью колесами и пропускной способностью до 140 т в час достигли патентной зрелости. А вот такие аспекты, как коэффициент полезного действия, длина ротора и снижение затрат на техническое обслуживание, напротив, нашли отражение в новом, уже готовом комбайне IDEAL».

Максим Нахабо, директор департамента маркетинга компании Ростсельмаш: «Шарнирно-сочлененная рама – это необходимость для обеспечения минимального разворота комбайна, так как только такая схема позволяет обеспечить сохранение маневренности и увеличенные размеры бункера плюс перспективные сопутствующие системы, которые появятся в машинах будущего».

«Интересно, что при наличии таких пророческих проектов нам все равно приходится пока что идти по уже проторенным дорожкам, — отмечает Алан Хейкокс из отдела сбыта уборочной техники компании ACGO относительно комбайна IDEAL. — В силу действующего законодательства нам, несмотря на все инновационные идеи, не удастся обойти максимально допустимые для передвижения по дорогам общего пользования габариты: ширину колеи 3,00 м, транспортную ширину 3,50 м и общую длину 11,50 м». То же самое отмечает и Штефан Хирш, руководитель отдела контроля изделий компании John Deere: «Из-за множества ограничений, связанных с транспортировкой по дорогам общего пользования, увеличение габаритов машин уже не представляется возможным. Поэтому реальный потенциал развития имеют только такие аспекты, как коэффициент полезного действия и пропускная способность. Эксперты в области уборочной техники полагают, что заложенная в зерноуборочный комбайн производительность используется пока только на 60–70 %, поэтому в ближайшее время все силы инженерной мысли будут направлены на максимизацию этих параметров».

Повышение пропускной способности комбайна в рамках существующих схем обмолота вполне возможно. «Ростсельмаш представил в 2014 году уникальную схему обмолота Tetra Processor на комбайне RSM 161 с использованием молотильного барабана и сепаратора большого диаметра. Интересно наблюдать, как в настоящее время некоторые производители идут по аналогичному пути увеличения пропускной способности комбайна», — говорит Максим Нахабо, директор департамента маркетинга компании Ростсельмаш.

1-4.jpg

Концепция зерноуборочного комбайна, разработанная Pope Design, предусматривает перемещающуюся кабину...

1-5.jpg

Концептуальный эскиз Герни Парнелла (MF) с 18-метровой жаткой и шарнирно-сочлененной рамой напоминает зерноуборочный комбайн Tribine (Agroreport 3/2019)

Дизайн и конструкция

И хотя Хирш признает за автоматизацией ведущую роль, он никоим образом не рассматривает ее в качестве панацеи: «До настоящего времени эксперты в области электроники испытали свою технику в условиях идеальных — на ровных полях с равномерной урожайностью. Сейчас они переходят к испытаниям в постоянно меняющихся условиях, изучая их влияние на производительность. И только на основе полученных результатов мы сможем адаптировать наши машины конструктивно. Огромный потенциал развития имеет, например, конфигурация молотильных аппаратов». Нигель Ханимэн из отдела маркетинга уборочных машин компании New Holland тоже высказывается достаточно сдержанно по поводу ожиданий, что комбайн будущего приобретет очертания машины из фантазии Ханса Руди Гигера (который считается основателем «биомеханического стиля»): «В ближайшие 10 лет машины будут выглядеть примерно так же, как сейчас. А вот начинка благодаря развитию электроники выйдет на новый качественный уровень».

Адам Хейвард, специалист в области зерноуборочной техники компании Claas, тоже в этом плане довольно прагматичен. Он подчеркивает важность экономического аспекта: «Проекты, в которых чувствуется полет фантазии, смотрятся, вне всякого сомнения, эффектно, однако их создание абсолютно не продиктовано необходимостью. Да и стоят они немало». Хейвард также отмечает, что внедрение новых материалов будет обусловлено исключительно практиче-скими соображениями: «Эксплуатационные издержки, масса, износостойкость, удобство в эксплуатации и производственные расходы — вот основные факторы, которые определяют применение тех или иных производственных материалов. Лишь в случае трансформации технологии их производства изменится и перечень компонентов, используемых для изготовления техники».

В голову Джону Пэупу уже приходили по этому поводу безумные идеи. Он является владельцем конструкторского бюро Pope Design в Нью-Джерси (США) и высказывает такую мысль: «Если на 3D-принтере можно спокойно „распечатать“ любые поверхности, то почему их нельзя использовать с целью экономии расходов для производства пластмассовой обшивки техники?»

«Экзотические материалы, например карбон, в ближайшее время не смогут одержать победу в конкурентной борьбе по таким показателям, как масса и стоимость, над традиционными материалами. Мы по-прежнему считаем перспективными алюминий и пластмассы», — отмечает Нигель Ханимэн, который, как и Штефан Хирш, полагает, что алюминий еще долгое время будет оставаться основным материалом для производства жаток и решет очистки. Хирш развивает эту мысль: «Карбон и другие полимеры тоже попадали на испытательный стенд, но из-за относительно небольшого количества материала расходы на производство окажутся колоссальными. Помимо всего прочего, у любого практика всегда под рукой сварочный аппарат, а ремонт изделий из эпоксидной смолы — это уже совсем другая история».

1-6.jpg

Концептуальный эскиз конструкторского бюро Pope Design предлагает механизаторам с ограниченными возможностями беспрепятственный доступ в кабину комбайна

1-7.jpg

Многие концепты так и остаются концептами на бумаге

Больше и сильнее

Производители зерноуборочных комбайнов уверены, что производительность машин в течение 10–15 лет продолжит рост. Доля более крупных и мощных единиц данной техники на рынке будет становиться больше. «Производительность будет расти, но, естественно, не до бесконечности. Тенденция к увеличению размеров и мощности машин сохранится», — прогнозирует Штефан Хирш. Нигель Ханимэн из компании New Holland добавляет: «Ширина захвата жаток, составляющая 12–14 м, уже находится на грани возможностей, а вот „подкрутить“ рабочую скорость еще есть куда». Адам Шеррифф, представитель MF, подтверждает, что ключевым участком обмолота является приставка для уборки урожая: «Если бы на наших площадях могли удовлетворительно работать еще более широкозахватные приставки, тогда можно было бы увеличить пропускную способность зерноуборочных комбайнов. И мы полагаем, что более экономичные приводные механизмы вполне способны обеспечить увеличение КПД, в таком случае необходимость в двигателях повышенной мощности отпадет». В сторону увеличения производительности высказался и Максим Нахабо, директор департамента маркетинга компании Ростсельмаш: «В России, как и во всем мире, происходит укрупнение хозяйств, растет доля земельного банка агрохолдингов. Соответственно, будет запрос на высокопроизводительные комбайны. Не будет отходить от этого тренда и Ростсельмаш».

1-1.jpg

Адам Шеррифф конфигурирует малые машины по принципу комбинации «ведущий — ведомый»

Автоматизация

А какие последствия будет иметь автоматизация? Какая доля машин будет, в конце концов, перемещаться и работать автономно? Как будут выглядеть такие машины? Точно так же, как нынешние, только без кабины? Или как-то по-другому? Или их облик окажется каким-то особенным, футуристическим? По мнению Джона Пэупа, в ближайшее время машины без механизатора не появятся: «Еще минимум 10 лет производители автомобилей и страховые компании будут вести дискуссии по поводу вопросов, связанных с ответственностью: кто будет платить, если что-то случится?» Того же мнения придерживается и Штефан Хирш: «Уже сегодня беспилотное транспортное средство не представляет собой технической проблемы, а вот с правовой точки зрения оно проблематично. Хотя оно, безусловно, пробьет себе дорогу. Так что через 15 лет от 70 до 80 % зерноуборочных комбайнов будут оснащаться автоматизированной базовой настройкой. Рабочая скорость движения могла бы быть увеличена, ведь сегодня сдерживающим фактором является механизатор».

Максим Нахабо, директор департамента маркетинга компании Ростсельмаш: «Больше автоматизации – это общая тенденция. Помощь в настройке комбайна и автонастройка под разные культуры. Данный тренд сохранится, предлагаемые решения будут более изощренными».

Резервы производительности нельзя высвободить только за счет автоматизации. При идеальных условиях все производители обеспечивают великолепные результаты, но как только в игру вступают изменяющиеся условия, к примеру, помехи или банальный дождь, то машинам, эксплуатируемым в автономном режиме, становится труднее справляться со своими задачами, чем, скажем, автономным транспортным средствам, передвигающимся по дорогам общего поль-зования, поскольку на дороге более стабильные условия. Вместе с концептуальным эскизом автономного трактора компания New Holland представила IntelliSense для зерноуборочного комбайна. Данная система изменяет настройки и скорость движения без участия механизатора, который должен лишь заблаговременно задать параметры стратегии уборки в отношении производительности, потерь и качества работы. «Эта система дополняет автономные системы и позволяет достигать границы произво-дительности без участия механизатора», — уверяет Ханимэн.

Адам Хейвард из компании Claas в ближайшем будущем тоже не представляет зерноуборочный комбайн без механизатора, уточняя: «Однако увеличение доли автоматизации снижает требования к его квалификации. Задачи изменяются: руки прочь от управления машиной, только контроль в чистом виде. В этом смысле конфигурация „ведущий — ведомый“ могла бы представлять один из вариантов, даже несмотря на то, что это несколько затруднило бы логистику поля. Орду из маленьких комбайнов вполне можно себе представить, однако управлять одной уборочной машиной и обслуживать ее все же гораздо легче, чем 20 маленьких». Ханимэн добавляет, что звено небольших машин может оказаться более приемлемым, например, с точки зрения почвосбережения, однако он признает, что великаны в скором будущем начнут играть решающую роль. Адам Шеррифф из компании MF поддерживает аргументацию Хэйварда по поводу технического обслуживания, но замечает: «Передача данных от машине к машине при необходимости реализуется по схеме „ведущий — ведомый“ с использованием систем автоматической настройки и M2M (автоматизированного обмена данными между машинами). Эти идеи уже реализованы на комбайне Ideal». Компания John Deere, по словам Штефана Хирша, уже вовсю работает над созданием аналогичной концепции. Для более успешной реализации автоматизации и контроля прохождения убираемой массы все большее значение приобретает улучшение качества датчиков. Условия уборки оказывают на них существенное влияние. В ближайшей перспективе датчики обретут функцию самостоятельной калибровки, благодаря чему существенно улучшится контроль. И это очень важно, поскольку в скором будущем измерение урожайности и последующее документирование качества урожая станут обязательными. «Учет данных с каждым годом приобретает все большее и большее значение, — подтверждает Хейвард. — При этом речь идет не только о качестве соломы и зерна. Система определяет плотность соломы, долю сорных примесей, степень поражения болезнями, влажность почвы, ее уплотнение... Этот перечень можно продолжать до бесконечности».

Философия управления

Если мы все-таки и дальше будем нуждаться в механизаторах, то как будут выглядеть их рабочие места? Большинство наших респондентов имеют скорее размытое представление об этом: «Управление будет осуществляться на базе распознавания речевых сигналов или слежения за движением глаз (взгляда)». А Шеррифф отметил: «Опрошенные нами практики хотели бы в качестве инструмента управления зерноуборочным комбайном видеть планшет. В новом приложении Harvest-App IDEAL можно даже проследить за потоком убираемой массы, проходящей через комбайн». Хейвард, как и Ханимэн, предсказывает, что проработка основной темы – увеличения производительности – будет напрямую связана с идеей разгрузки механизатора: «В настоящий момент машина, если бы даже и хотела увеличить скорость и производительность, оказывается слишком зарегулированной со стороны механизатора. То есть последний становится ограничивающим фактором». Шеррифф развивает эту мысль: «Такие вещи, как синхронизированная перегрузка в зависимости от наполнения бункера или при-бытие к нужному комбайну, вскоре станут вполне обычными».

Солидным потенциалом развития обладают, по мнению Штефана Хирша из концерна John Deere, логистика транспортных средств, занятых на транспортировке зерна, и полевая логистика, то есть «внутренняя координация грузовиков, задействованных на отвозке, передача данных о качестве убираемой культуры, урожайности, влажности и т. д. При этом речь идет прежде всего о том, чтобы включить конкретное предприятие в единую сеть с мельницей, транспортными компаниями и т. д.».

К преимуществам улучшения работы единой сети можно отнести и интеллектуальные компоненты, обеспечивающие упреж дающий характер технического обслуживания, благодаря которому специалист по сервису может появиться в поле еще до того, как механизатор начнет что-то подозревать по поводу вероятного сбоя или поломки. «Эта технология пока еще не получила должного распространения. Однако причина такого положение вещей лишь в некоторой консервативности дилеров и покупателей», — полагает Хирш.

1-8.jpg

Рабочее место оператора через 10–15 лет

1-9.jpg

Концептуальные эскизы комбайна IASA, выполненные Альберто Секо, предусматривают надежное и безопасное восхождение на машину сзади...

Привод зерноуборочного комбайна

В рамках проекта 2030 MF делает ставку на колесные электродвигатели. Тем не менее Адам Шеррифф обращает внимание на то, что эта концепция довольно сложна в плане реализации, «хотя электрические приводы и дают большие преимущества, например вариабельную скорость и высокие крутящие моменты». Но окажется ли электропривод достаточно эффективным? Ведь для тракторов с электрическим приводом тоже пока не открываются слишком уж безоблачные перспективы. John Deere в этом смысле — один из главных поборников данного направления. Однако Хирш призывает принять во внимание колоссальные энергозатраты, в результате чего реализация подобного проекта будет проходить гораздо тяжелее, чем, скажем, в сфере легкового или грузового автотранспорта. «Безусловно, все варианты будут тщательно испытываться, — отмечает Адам Шеррифф, — но, возможно, именно гибридные двигатели окажутся более эффективным решением. Проблема при этом состоит не в том, чтобы найти обозримые возможности для рекуперации энергии». Джон Пэуп думает несколько иначе: «Комбинация дизельно-электрических приводов и колесных электромоторов на конечной части привода значительно упростила бы ходовую трансмиссию. Энергия тормоза могла бы накапливаться в аккумуляторе или конденсаторах и использоваться при необходимости увеличения крутящего момента. Однако уборочная машина не сможет передвигаться только на электрическом приводе. Разве что батареи станут меньше и легче». Аналогичную картину представляет себе Адам Хейвард из компании Claas: «И? Хотя дизельно-электрический привод с технической точки зрения вполне возможен, ввиду необходимости большого числа этих двигателей расходы на производство таких машин могут стать камнем преткновения». На еще один технический вызов указывает Нигель Ханимэн: «При наличии больших потребителей в таких машинах потребовалось бы специальное охлаждение: система воздушного охлаждения от встречного ветра, применяемая на транспортных средствах, которые предназначаются для дорог общего пользования, для зерноуборочных комбайнов явно не вариант».

А вот по поводу того, использовать ли двигатель внутреннего сгорания или главный двигатель и дополнительный агрегат, мнения разделились. Компания Claas отвергла концепцию комбайна с двумя двигателями по причине дороговизны, поскольку та, судя по последнему опыту, так и не проявила себя в плане производительности и КПД. Иной точки зрения по этому поводу придерживаются конструкторы компании John Deere: «Сочетание двух двигателей в определенном смысле могло бы быть целесообразным — к примеру, один для ходового привода, а второй — для сепарации и прочих чисто полевых функций». Помимо дороговизны переоборудования самих комбайнов Ростсельмаш предлагает не забывать про техническую инфраструктуру. Сель-хозпредприятиям понадобится вкладываться в закупку зарядных устройств, мобильных генераторов и другого оборудования.

Коснувшись темы энергоносителей, Ханимэн из компании New Holland обратил внимание на успехи в использовании альтернативных источников энергии, скажем, метана, который уже применяется в тракторах, но с оговоркой: «Однако и у крупногабаритных комбайнов существует дефицит места для размещения энергоносителей». Как и с электродвигателями, здесь также встает вопрос экономической целесообразности. «На сегодняшний день разница в стоимости комплекта газового оборудования в сравнении с дизельным ощутимая – до 50%. В результате срок окупаемости машин с газовыми компонентами составляет около 7 лет, что неприемлемо ни для производителя, ни для покупателя, то есть аграриев. Но мы продолжаем работать в этом направлении и искать оптимальные решения», — говорит Максим Нахабо, директор департамента маркетинга компании Ростсельмаш.

Нет единого мнения и по поводу использования гидравлики. «Однозначно да, ведь гидравлика отличается простотой и хорошей ремонтопригодностью», — отмечает Адам Шеррифф. Прогноз от Штефана Хирша звучит так: «В настоящее время эта технология играет довольно значимую роль, но в будущем ее постепенно оттеснит электрооборудование, поскольку КПД у гидравлики далеко не самый высокий. А еще электро оборудование позволяет проще производить тонкие настройки».

Пэуп принимает во внимание и такой аспект, как улучшение экологичности, но при условии использования уже имеющейся техники: «В перспективе гидравлика с целью повышения эффективности может быть успешно интегрирована в дизельно-электрический приводной механизм. Меня нисколько не удивит и тот факт, что вода вскоре начнет применяться в машинах в качестве энергоносителя, при этом в сфере сельского и лесного хозяйства, скорее всего, будут использоваться добавки».

1-2.jpg

Передний мост типа Boogie (сдвоенная ось) был положен в основу концепции комбайна AJURIA, разработанной Альберто Секо: 850 л. с., ширина захвата жатки 18 м и зерновой бункер вместимостью 16 500 л

1-3.jpg

...а впереди скошенный бункер обеспечивает улучшение обзорности во время разгрузки

1-10.jpg

На такого рода концептуальный эскиз Альберто Секо вдохновил омар

Итак: возможно, до воплощения в жизнь некоторых из представленных концептуальных эскизов пройдет еще лет пятнадцать. А вот в ближайшем будущем облик зерноуборочного комбайна, по сравнению с нынешним, кардинально не изменится. Хотя вполне вероятно, что выход на рынок все более и более производительных машин приведет к сокращению количества зерноуборочной техники. В фокусе дальнейшего развития, по мнению наших респондентов, по-прежнему будут оставаться автоматизация, механизм привода и гидравлические системы.

Текст: Ричард Карр


0 коментариев оставить комментарий
Загрузка комментариев...