8 ВВЕДЕНИЕ
Лен-долгунец - ценнейшая техническая культура, используемая в медицине, пищевой и оборонной промышленностях. Основная ценность этой культуры заключается, прежде всего, в уникальных свойствах волокна — «северного шелка» - исходного сырья для изготовления тканей и крученых изделий.
На протяжении нескольких столетий Россия традиционно являлась крупнейшим мировым производителем и экспортером льноволокна и льняных тканей. В начале прошлого века из 1,5 млн. га мировых посевных площадей льна и 700 тыс. тонн производства льноволокна большая половина принадлежала России. От продажи льна за рубежом российская казна получала ежегодно до 90 млн. руб. золотом. Лен был доходной статьей экспорта и в советский период. Однако с начала 90-х годов прошлого столетия определилась устойчивая тенденция сокращения посевных площадей и производства льноволокна. К 2000 году посевные площади уменьшились в шесть раз - с 481 тыс. га в 1990 г. до 82 тыс. га в 2000 г. Одновременно резко снизились урожайность и качество льносырья. Урожайность не превышает 1,5...2,0 т/га, средний номер льнотресты - 0,75. Производство льна-долгунца в 1998 году стало нерентабельным, а РФ из экспортера льноволокна превратилась в импортера.
В то же время в мире наметилась устойчивая тенденция увеличения спроса на льняные ткани. Льносеющие страны увеличивают посевы и производство льна. Так, Китай увеличил производство льна в 1,5 раза. Страны Западной Европы на протяжении ряда лет собирают устойчивые урожаи льноволокна. Увеличению производства льна в этих странах способствует выделение постоянных субсидий. Сумма субсидий в льносеющих странах ЕЭС составляет до 1000 долларов на один га посевов. В Российской Федерации с 90-х годов государственные субсидии льносеющим хозяйствам резко снизились, что и явилось основной причиной крушения льняного комплекса. Одновременно переход экономики от жесткого планирования к рыночным условиям привел к диспаритету цен, когда разница в индексах цен на материально-технические ресурсы,
9
необходимые для производства льна и льносырье превысила все допустимые границы. В этих условиях выращивание льна без государственного регулирования стало убыточным. Отсутствие необходимого финансирования производства льна привело к сокращению применения минеральных удобрений и других слагаемых урожайности. В результате в льняных севооборотах складывается отрицательный баланс питательных веществ, который неизбежно приводит к дальнейшему снижению урожайности сельскохозяйственных культур и, прежде всего, льна, наиболее требовательного к плодородию почвы. Возделывание льна без применения минеральных удобрений и химических средств защиты не дает результатов. Одновременно из-за отсутствия финансовых ресурсов в большинстве льносеющих хозяйств на протяжении 10 лет не обновлялся парк льноуборочной техники. В результате обеспеченность необходимой для уборки техники составила 30.. .40%.
Существенное влияние на эффективность производства льна-долгунца оказывают и погодные условия зоны. Уборка льна в зоне проводится во второй половине августа и в сентябре, когда погодные условия неблагоприятны для проведения уборочных работ. Средняя влажность льносырья по зоне достигает 36%. В результате уборка растягивается на 40 дней при урожайности 2...4 ц/га. Отсутствие необходимых технических средств для проведения уборки в сложных погодных условиях приводит к ежегодным потерям 40...50% выращенного урожая [150]. При этом из-за разницы в климатических условиях невозможно использовать зарубежную технологию уборки льна, где уборка проводится за 10 дней. Посев льна в основных зарубежных странах-производителях (Франция, Бельгия) заканчивается в первой половине апреля, а в Северо-Западной зоне - во второй половине мая. В результате уборка в наших условиях проводится на 40 дней позже, что вызывает необходимость применения дополнительных технических средств, позволяющих адаптировать технологию к условиям производства. Однако к настоящему моменту указанных технических средств нет,
10
что приводит к повышению себестоимости производимой продукции, снижению качества и делает ее неконкурентоспособной.
Особенность конечной продукции сельхозпроизводства - льнотресты -заключается в том, что она не может свободно реализовываться на рынке, так как требует обязательной дополнительной переработки на льнозаводах. При этом у хозяйств практически нет выбора покупателя из-за невозможности транспортировки льносырья на дальние расстояния и отсутствия условий для его хранения. Производители вынуждены сдавать льносырье на льнозаводы сразу же по мере его готовности к переработке. Хранение в поле приводит к снижению качества или полной гибели урожая. Низкая урожайность, низкий выход длинного волокна привели к тому, что отечественные закупочные цены на льносырье выше мировых почти в 2 раза. На мировом рынке цена тонны льноволокна составляет 1,2 тыс. долларов, цена отечественного длинного волокна составляет 2 тыс. долларов за тонну. Однако при этом только 1/6 часть дохода от реализации получает производитель. На Западе производитель получает 2/3 дохода, а 1/3 - переработчики.
Анализируя сложившуюся в отрасли ситуацию, необходимо отметить, что существенное влияние на нее оказала складывающаяся обстановка с численностью сельского населения. Производство льна-долгунца в зоне связано с необходимостью применения большого количества ручного труда. Отсутствие дешевой рабочей силы при одновременном отсутствии необходимых технических средств резко снизили рентабельность производства льна из-за низкого качества льносырья.
Проведенный анализ существующего положения в отрасли позволяет выделить две основные проблемы льноводства:
1. Низкая урожайность, низкий номер льноволокна;
2. Гибель урожая в период уборки до 40% и, как следствие, снижение выхода длинного волокна.
11
Первая проблема - низкая урожайность - обуславливается только несоблюдением технологической дисциплины при возделывании льна-долгунца из-за отсутствия необходимого финансирования отрасли. Для ее решения необходимо возобновление государственной дотации отрасли и устранение паритета цен на материально-технические ресурсы, необходимые для производства льна-долгунца и льносырья. Таким образом, решение первой проблемы не нуждается в специальных разработках.
Решение второй проблемы значительно сложнее, так как она обусловлена отсутствием необходимых технических средств для проведения уборки в сложных погодных условиях зоны и новой технологии для проведения уборочных работ в более ранние сроки.
Решение второй проблемы можно проводить в двух направлениях.
Первое направление работы - создание условий для проведения уборочных работ в благоприятных погодных условиях, то есть разработка новой технологии. Для этого необходимо:
- создание раннеспелого сорта льна-долгунца, позволяющего сдвинуть начало уборки на 10 дней;
- внедрение раздельной уборки, позволяющей начать уборку на 7... 10 дней раньше;
- проведение агроприемов (плющение, оборачивание), позволяющих сократить время вылежки на 7 дней.
В результате перечисленных мероприятий процесс вылежки может сократиться с 24 до 15 дней. Это позволит в целом осуществить подъем тресты на 30 дней раньше обычного, то есть провести основной технологический процесс (777) технологии в более благоприятных погодных условиях.
Оценивая перспективу первого направления решения проблемы гибели урожая в период уборки, необходимо отметить, что внедрение раздельной уборки на всей льносеющей площади в отдельные годы может привести не только к потере качества тресты, но и к гибели семян. Поэтому внедрение раз-
12
дельной уборки необходимо проводить на ограниченной площади (не более 20...30%). То есть имеется необходимость применять комбинированный способ уборки, сочетающий прямую уборку и раздельную. Что касается агроприема -плющения стеблей, то здесь также не стоит проводить эту операцию на всей льносеющей площади, так как в случае плохих погодных условий перележка приведет к резкому снижению качества тресты.
Таким образом, наиболее эффективно решение указанной проблемы путем разработки технических средств, позволяющих адаптировать технологию уборки к сложным погодным условиям и осуществлять подъем льносырья без существенного снижения качества.
В 80-х годах прошлого столетия с участием автора началось проведение НИР, связанных с разработкой технических средств, адаптирующих технологию к условиям производства. Одновременно проводились работы по созданию технологии консервирования влажного льносырья. Однако разработанная технология не была востребована из-за больших затрат на сушку после консервации и существенного снижения качества из-за неравномерной обработки аммиаком.
Была проведена значительная работа по разработке технических средств для осуществления естественной сушки влажного льносырья, позволяющих адаптировать технологию уборки к условиям производства. В первую очередь это относится к созданию подборщика-конусообразователя для формирования и установки машинных конусов массой 6...8 кг и подборщика-сборщика конусов с формированием и погрузкой в транспортные средства цилиндрических паковок массой до 100 кг.
Опытный образец подборщика-конусообразователя прошел приемочные испытания на Калининской МИС в 1992 году. По результатам испытаний рекомендовано подготовить улучшенный образец, который был подготовлен в 1994-1995 гг. Однако из-за отсутствия финансирования испытания не были проведены.
13
Большая работа была проведена по созданию подборщика-шатрообразователя с установкой прерывных шатров длиной 2 м. Кроме этого, был разработан и испытан экспериментальный образец подборщика для сбора машинных конусов и подборщика-сдваивателя лент.
Для научного обоснования необходимости разработки указанных технических средств, позволяющих адаптировать технологию к условиям производства и решения проблемы сохранения качества льносырья за счет выполнения прогрессивных агроприемов, позволяющих сдвинуть сроки уборки на более ранние, была проведена НИР по разработке алгоритма и создания на его базе АРМа технолога-льновода по выбору рационального варианта технологии уборки влажного льносырья в условиях Северо-Западного региона РФ.
В АРМ технолога-льновода заложена исходная информация (база данных) по применению прогрессивных агроприемов по возделыванию и уборке льна-долгунца, выполнение которых позволяет увеличить урожайность в 2 раза, качество (номер тресты) - в 1,5 раза. Основное достоинство разработанного алгоритма и АРМа в том, что они дают достаточно убедительное научное обоснование необходимости разработки новых технических средств (ТС), с помощью которых будет создана машинная технология уборки льна-долгунца, адаптированная к условиям производства Северо-Западного региона. В исходную информацию АРМа были заложены данные о работе опытных и экспериментальных образцов подборщика-конусообразователя, подборщика-сборщика конусов, подборщика-шатрообразователя, подборщика-нарезчика гребней с расстилом на них лент льна, сдваивателя лент, подборщика для формирования прямоугольных паковок.
Анализируя сложившееся положение в отрасли, необходимо сказать, что для условий Северо-Западного региона РФ будут либо созданы ТС и комплексы машин машинной технологии уборки влажного льносырья, либо будут разработаны новейшие агроприемы, позволяющие эффективно использовать базовую машинную технологию за счет уборки льна в июле-августе. Применение суще-
14
ствующей полумеханизированной технологии уборки влажного льносырья связано с использованием ручного труда, причем затраты труда на подъем и раскладку лент достигают 25 чел.-ч/га и при минимальных посевах льна в зоне 30 тыс. га необходимо привлекать в период уборки до 6...8 тыс. рабочих. В настоящий момент, как и в будущем, это невозможно сделать из-за резкого сокращения численности сельского населения.
15 1. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ И ЕЕ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ
1.1 Состояние вопроса
В настоящее время при уборке льна в сложных погодных условиях применяется полумеханизированная технология, использования которой связано с необходимостью применения значительных затрат ручного труда. Произошедшее за последние десятилетия сокращение численности сельского населения привело к тому, что ежегодно гибнет 40...50% выращенного урожая льна [149], что естественно отразилось на спаде производства льна. Учитывая сложившуюся ситуацию на льняном рынке, когда качество льносырья ставится во главу угла, а получение последнего в погодно-климатических условиях зоны невозможно без разработки специальных технических средств, позволяющих применять машинную технологию уборки, адаптированную к условиям производства, необходима разработка технических средств, которые ликвидируют ручной труд.
Как показывает опыт, разработка новых технических средств и исследование их изолированно от технологии производства той или иной культуры не позволяют сделать правильные выводы о параметрах технических средств и необходимости такой разработки. Рассмотрение и оценка разрабатываемых технических средств в технологии производства связано с необходимостью разработки принципов и критериев формирования и выбора рационального варианта технологии, алгоритма выбора и последующей разработки АРМа технолога-льновода, позволяющего дать оценку вариантам разработанной машинной технологии уборки льна. Таким образом, успешное выполнение работы по разработке машинной технологии уборки льна базируется на проведении работ по научному обоснованию выбора рационального варианта машинной технологии.
Разработкой технологий и технических средств уборки льна занимались крупнейшие ученые-льноводы - Н.Н. Быков [11], М.М. Ковалев [33], В.М. Лу-
16
ценко [43], В.И. Сизов [108, 109], ГА. Хайлис [123], В.Г. Черников [128, 129], М.Н. Шрейдер [131]. Результатом работы перечисленных ученых были разработки комплексов технических средств для снопового, комбайновой и раздельного способов уборки. Наиболее адаптированным к условиям производства льносеющих регионов РФ оказался комбайновый способ уборки с использованием подборщиков тресты для формирования снопов. Однако, затраты ручного труда на проведение погрузочно-разгрузочных работ превышали затраты на выполнение остальных операций технологии. Кроме этого и при использовании данного способа при уборке тресты в сложных погодных условиях необходимо выполнять вручную операции по формированию и установке конусов для проведения естественной сушки тресты. В 80-х годах прошлого столетия под руководством директора ВНИИ льна М.М. Труша был совершен революционный переворот в технической политике уборки льна. Была внедрена западноевропейская технология уборки льна с использованием комплекса машин - рулонного пресс-подборщика, вспушивателя лент, погрузчика рулонов, размотчика рулонов [ПО, 120, 121, 132, 153]. Большой вклад в разработку отечественных машин данной технологии внес В.М. Луценко [43]. Необходимо отметить, что внедрение рулонной технологии привело к полной механизации погрузочно-разгрузочных работ. Однако данная технология оказалась неадаптированной к погодным условиям зоны. Внедрение технологии привело к существенному снижению сорто-номера тресты и снижению выхода длинного волокна [98]. Практически на всей льносеющей площади необходимо проводить вручную операции по формированию и установке тресты в конуса и последующего формирования лент из конусов, что приводит к применению ручного труда, достигающего 25 чел.-ч./га. Учитывая существенный отток сельского населения, выполнение уборки по данной технологии связано с существенными трудностями. В настоящее время проводятся работы под руководством члена-корреспондента РАСХН В.Г. Черникова по разработке и внедрению комбинированного способа уборки, в котором ключевая роль отводится раздельной
17
уборке. Большой вклад в разработку подборщика-очесывателя внесли ученые Н.А. Смирнов, А.Н. Зинцов [129]. Однако и в данном случае, несмотря на значительные преимущества раздельной уборки, позволяющей сдвинуть начало уборки на более ранние сроки, что очень важно для льна-долгунца, раздельная уборка не адаптирована к погодным условиям зоны. Повышенная влажность лент в период уборки может привести к полной гибели семян и снижению качества тресты. [8]. Анализируя существующие варианты технологии, необходимо отметить, что до сих пор не разработан машинный вариант технологии уборки льна в сложных погодных условиях. Учитывая, что среднестатистическая влажность тресты в период уборки составляет 36,4%, проводить формирование рулонов непосредственной из лент невозможно. Необходимо выполнение дополнительных операций по формированию и установке конусов и раскладки тресты из конусов в ленту. Повышенная влажность тресты в период уборки и отсутствие необходимых технических средств для выполнения указанных операций приводит к существенному снижению качества тресты, то есть потерям урожая, которые достигают 40...50% [149].
Основным недостатком проводимых ранее работ по разработке технических средств уборки льна является то, что они проводились в отрыве от технологии, то есть при разработке не учитывались условия технологии и погодные условия зоны. Разработка выполнялась только на базе технико-эксплуатационных агротехнических требований, предъявленных к отдельно взятой машине. Это приводило к тому, что при разработке не проводили оценку конечного состояния продукта труда - волокна, как базового оценочного показателя эффективности всей технологии с вновь разрабатываемой машиной. В результате невозможно было правильно оценить эффективность машины и степень адаптивности разрабатываемой технологии к производственно-климатическим условиям зоны.
Таким образом, разработку технических средств необходимо проводить на базе принятых принципов и критериев формирования рациональных вариан- |
