Kazan, Kazan, Russian Federation
In this paper we examined the rotor aerodynamic characteristics of some devices for collection of the Colorado potato beetle and its larvae, consisting of a casing in the form of an oval, separated at the top, and a device, through which the casing arranged inside the airflow. The executed theoretical studies devoted to determining the necessary speed-fall of larvae and beetles, computer modeling of air flow inside the device to identify a rational form of housing and assess the impact of the presence of bushes on the velocity field. According to studies the authors prepared a formula and fall velocity values, depending on the orientation and size of insects in space. It was established that the rate of upflow of υ> 35 m/s provides puffing as adults and larvae, irrespective of their orientation in the housing. In the simulation of air flow within the enclosure, the system of hydrodynamic equations were solved by finite element method using the members of the software packages Salome and OpenFoam of freeware CAE-Linux distribution. It was established that the first in the center upward flow with the velocity of 35m/s is implemented, that blows bush. After that, the flow “leaves” to the right, because the bush creates a drag not symmetrical about a vertical plane, passing through the horizontal axis of the housing. Further in the device a stable motion flow counterclockwise was formed. The obtained results allow to further substantiate the rational form of housing and basic structural and technological parameters of rotor device for collecting the Colorado potato beetle and its larvae.
Colorado potato beetle, Colorado potato beetle collecting device, wandering speed, airflow modeling.
Введение. Колорадский жук наиболее опасный вредитель пасленовых [1]. Существует несколько технологий борьбы с ним: химические; биологические; механические.
Каждая из этих технологий имеют как достоинства, так и недостатки. Не исключено, обработка отравляющими веществами скажется на химическом составе картофеля и, далее по пищевой цепочке, на здоровье населения. Аналогичное положение и с биологическими технологиями. Влияние, например, рекламируемых генно модифицированных продуктов на организм человека не изучено до конца, не возможно оценить, что будет в дальней перспективе. Механические технологии будучи неоспоримо экологически чистыми, могут оказаться более затратными, поскольку предполагают периодическую обработку посадок.
В данной работе исследованы некоторые аэродинамические характеристики создаваемого авторами пневмомеханического устройства для сбора колорадского жука и его личинок [2]. Функционирование устройства основано на том факте, что колорадский жук и его личинки отрываются от растения и падают на землю при незначительном силовом воздействии [3].
Устройство, исходя из спроса, может выполняться состоящим из одного, применительно для небольших участков, или нескольких легко стыкуемых блоков для больших плантаций. Конструктивно каждый блок представляет собой продолговатый кожух, в вертикальном сечении имеющий форму овала, раздвоенного наверху, внутри которого создаются поступающие из отверстий направленные воздушные потоки, которые направляются вниз к щелям выхода, снабженных отражателями. Для дополнительного стряхивания кустов и сбивания насекомых предусмотрены битеры. Общий вид одного блока устройства без детализации приведен на рисунке1.
Устройство прицепляется к трактору и может приводиться в действие как от автономного источника энергии, так и от двигателя базового агрегата. В целях экономии предлагается работу агрегата совместить с междурядной обработкой посадок картофеля
Первый этап исследования посвящен определению необходимой скорости витания личинок и жуков и компьютерному моделированию воздушных потоков внутри устройства с целью выявления рациональной формы кожуха и оценке влияния наличия кустов на поле скоростей.
Определение необходимой скорости воздушного потока. Для того чтобы сдуть жуков и личинок, и при сдувании и дополнительном стряхивании они не падали на землю, внутри кожуха необходимо создать воздушный поток со скоростью, достаточной для удержания насекомых на весу и отбрасывания их в ловушку. Очевидно, поток можно организовать как вертикально, так и горизонтально или под определенным углом к координатным осям. В первом случае скорость потока должна быть больше скорости витания, а во втором такой, чтобы падающие насекомые сносились горизонтальным потоком в ловушку и не успевали упасть в проем для прохода стеблей растений.
1. Glez V.M. Colorado potato beetle. [Koloradskiy zhuk] / V.M. Glez, V.I. Cherkashin // Zaschita i karantin rasteniy. - Plant Protection and quarantine. Appendix. - 2002. - №95. - P. 92 (P. 28).
2. Zayavka №2013141131, RU, MPK A01M5/04 Agregat dlya sbora i utilizatsii nasekomykh-vrediteley. (Application №2013141131, RU, IPC A01M5/04, A unit for collection and disposal of pests) / Khasanov I.Yu., Valiev A.R., Khaziakhmetov R.R., applicated 06.09.2013.
3. Khaziakhmetov R.R. K razrabotke agregata dlya sbora koloradskogo zhuka // Materialy XIX innovatsionnogo soveta NIU Urala, Zapadnoy Sibiri, Povolzhya i Severnogo Kazakhstana po kartofelevodstvu “Sorta i tekhnologii vozdelyvaniya kartofelya v sovremennykh usloviyakh”. (Developing a unit for collecting the Colorado potato beetle / R.R. Khaziakhmetov, I.Yu. Khasanov, A.R. Valiev // Proceedings of the XIX Innovation Council of Scientific Research Institute of the Urals, Western Siberia, the Volga region and northern Kazakhstan on potato breeding “Varieties and potato cultivation technology in modern conditions”). - Kazan: Tsentr innovatsionnykh tekhnologiy. - 2013. - P. 104-110.
4. Landau L.D., Lifshits E.M. Teoreticheskaya fizika. [Theoretical physics]. Volume 6. Hydrodynamics. M.: Nauka, gl. red. fiz.-mat. lit., 1986. - P. 736.
5. Pitsyk L.E. Raschet teplootdachi pri obtekanii ellipsoida // Problemy vysokotemperaturnoy tekhniki. [Calculation of heat transfer in the flow around the ellipsoid // Problems of high-temperature technology]. 2012. - P. 102-106.
6. Ofitsialnuy sayt proekta SAELinux. (Official site of the project CAELinux) - Available at: http://www.sourceforge.net//projects/caelinux (free).
7. Salome svobodno rasprostranyaemaya platform dlya chislennogo modelirovaniya. (Salome is a freely available platform for numerical simulation). - Available at: http://www.Salome-platform.org ( free ) .
8. Open FOAM svobodno rasprostranyaemuy instrumentariy dlya gidrodinamicheskikh raschetov. (Open FOAM is a freely available tools for hydrodynamic calculations). - Available at: http://www.openfoam.com (free).
