Анотація-робота присвячена розгляду напрямів розвитку і обґрунтуванню параметрів віброударних робочих органів на основі біонічних досліджень риючих кінцівок комах і тварин.
Ключові слова - біоніка, віброударні робочі органи, біосистемний підхід, обробіток ґрунту.
Культурні рослини для нормального росту і розвитку повинні мати достатню кількість світла, тепла, води й поживних речовин. Створення оптимальних умов для росту й розвитку рослин можливе тільки за певної величини і міцності ґрунтових агрегатів, а отже, об'ємної маси і пористості ґрунту. Для цього його слід обробляти, досягаючи певного рівня кришіння ґрунтового пласта. Обробіток ґрунту як агротехнічний прийом і знаряддя для його виконання відомі з давніх часів. Зображення первісних знарядь для обробітку ґрунту знайдено на римських і грецьких пам'ятках та на монетах Юлія Цезаря. В Індії, Єгипті, Середній Азії понад 6 тис. років тому використовували знаряддя, які розпушували грунт без обороту пласта. Одначе робочі органи для обробітку грунту тільки останнім часом, на нашу думку, набули чіткості та обґрунтування. Незважаючи на різноманітність пропонованих методів обробітку ґрунту, таких як електроімпульсний і магнітний, ультразвуковий та з використанням електрогідравлічного ефекту і ядерно-магнітного резонансу, механічний обробіток грунту залишається основним.
Обробіток ґрунту — одна з найбільш енергоємних операцій у сільськогосподарському виробництві, на яку припадає до 40% затрат енергії. Розглядаючи робочі процеси ґрунтообробних машин, які для цього застосовуються, можна помітити, що у їхній механічній дії ще недостатньо враховуються властивості ґрунту й характер його поведінки як живої матерії у поєднанні з навколишнім середовищем. Як природний об'єкт ґрунт входить до біологічної системи, будучи її невід'ємною складовою частиною. Родючість ґрунту і потенційна продуктивність рослин найбільшою мірою лімітують високопродуктивне і стійке функціонування усієї агроекосистеми. Це пояснюється тим, що використання великої кількості взаємопов'язаних чинників життя рослин неможливе без посередницьких функцій ґрунту і навколишньої атмосфери. При обґрунтуванні принципів дії і режимів роботи ґрунтообробних машин досліджується в основному взаємодія робочого органу й ґрунту, що недостатньо для комплексного розгляду всієї біологічної системи у цілому, до якої входить рослинний і тваринний світ з навколишньою атмосферою. Обґрунтування форми і параметрів ґрунтообробних робочих органів без врахування всієї специфіки агроценозу не дає можливості використовувати постулати загальної теорії систем і основні положення біоніки як складової її частини, найближчої до інженерних вирішень. У зв'язку із цим залишилося невирішеним питання створення ґрунтообробних робочих органів за принципом біологічних аналогів і надання їм деяких властивостей і характеристик живого організму.
Біоніка як відносно молода наука зародилася на стику біологічних, фізико-математичних і технічних наук й виникла з безпосередніх запитів виробничої практики. Назва біоніка походить від давньогрецького слова bion - елемент життя, чарунка життя, а точніше, елемент біологічної системи. Вона поєднує різнорідні знання згідно з єдністю живої природи. Тому емблемою біоніки є скальпель і паяльник, з'єднані знаком інтеграла. Наукові конференції з біоніки організовуються досить часто у різних країнах. Такі конференції відбуваються, починаючи з 1962 року, хоча біонічні дослідження провадилися задовго до 1960 р. Слово ж "біоніка" запропонував у серпні 1958 року американський дослідник Джек Стиль і дав таке визначення: біоніка — це наука про системи, функції яких копіюють функції живих систем, про системи, яким властиві специфічні характеристики природних систем або які є їх аналогами.
У сукупності заходів активної дії, спрямованих на зниження тягового опору ґрунтообробних машин, все більшого значення набуває вібраційна та імпульсна дія на грунт. Вібрація робочих органів сприяє зменшенню сили для просування їх в грунті й деякому поліпшенню якісних показників роботи. У результаті цього підвищується коефіцієнт корисної дії ґрунтообробних машин, що споживають понад 40% усієї енергії у сільському господарстві. Перевага вібраційних робочих органів ґрунтообробних машин полягає в тому, що, концентруючи енергію в часі, вони дають можливість визначати її раціональніше й ефективніше, а отже, є більш економічними. Проте щодо розробки й впровадження вібраційної техніки в ґрунтообробітку та інших технологічних процесах сільськогосподарське виробництво відстає від багатьох галузей промисловості. Це пояснюється тим, що сільськогосподарські технологічні процеси у більшості випадків складніші й різноманітніші за промислові, тим більше, що у них беруть участь "живі" об'єкти - ґрунт, рослини, мікроорганізми. Підкреслюючи можливість використання вібрації у сільськогосподарських технологічних процесах, академік І. І. Артоболевський відзначав, що необхідно розширити дослідження в галузі вібраційної сільськогосподарської техніки і, зокрема, розробити такі проблеми, як створення загальної теорії вібраційного руйнування суцільних середовищ (ґрунтів) і тіл, теорії переміщення вібраційних робочих органів у суцільних середовищах (у ґрунті). Використання вібрації в ґрунтообробітку базується на фундаментальних працях вітчизняних учених: академіків 1.1. Артоболевського [2], В. О. Желиговського (1960), П. М. Василенка [11], докторів технічних наук А. М. Гудкова (1966, 1969), О. О. Дубровського [19], Г. М. Синьоокова [44], О. В. Верняєва [12]. Багато питань використання вібрації під час обробітку грунту знайшли відображення в працях І. М. Панова (1987, 1990), П. П. Карпуші та Г. О. Рябцева (1967), М. В. Краснощокова [32] та ін.
Біонічний підхід у механізації сільськогосподарського виробництва — це мистецтво застосування досягнень біологічних наук в інтересах подальшого розвитку сільськогосподарської техніки. Він здійснюється при сукупності досліджень біологічних, фізико-математичних і технічних наук з використанням постулатів загальної теорії систем. Постійний пошук та порівняння цікавих і корисних для сільськогосподарської техніки процесів, явищ, властивостей і характеристик живих об'єктів з подібними у неживій природі, детальний аналіз знайдених аналогій, аналітичний опис та визначення меж їх застосовуваності — у цьому полягає суть біонічних методів роботи. Окремі напрями у сільськогосподарській технічній біоніці поступово диференціюються, все чіткіше обрисовуються їхні цілі, конкретнішими стають завдання, пов'язані з розробкою проблем у сільськогосподарському виробництві. Розпізнання та використання задумів живої природи дає можливість по-новому підійти до методів розробки й проектування ґрунтообробних машин. У живій природі є безліч оригінальних вирішень, пізнати які можна на підставі біонічних досліджень окремих елементів робочих органів біологічних прототипів. Простір і час — два фундаментальних чинники, покладені в основу розвитку природних об'єктів, які повинні бути основоположними при біонічному обґрунтуванні. Накопичений фактичний матеріал про будову й принципи дії біологічних прототипів потребує глибокого осмислення і подальшого аналітичного опису з урахуванням функціонального призначення. Обґрунтування параметрів та принципів дії ґрунтообробних робочих органів слід провадити шляхом введення у живу біологічну систему спорідненого їй елемента — живого організму, який є прототипом для створюваного робочого органу.
Біонічні напрями в ґрунтообробітку, перебуваючи на стадії подальшого розвитку, цікавлять все ширше коло дослідників та приваблюють творців нової техніки. Слідування принципам природних творінь розвиває творчу думку в новому напрямі, який веде до появи оригінальних технічних вирішень. У цьому полягає велике пізнавальне та наукове значення біоніки. Нагромаджуючи знання про закономірності еволюційного розвитку живого світу стосовно створення нових технічних пристроїв, біоніка займає все нові рубежі в науці.
Література
1 Бабицький Л. Ф. «Біонічні напрями розробки ґрунтообробних машин» - К.: Урожай 1997.-160с.
Красовский В. В.