agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2025-2-13-20agroengineering-1000Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESАналитическое нахождение параметров пневмосистемы для внесения обогащенного гидрогеля при посадке картофеля на орошенииAnalytical determination of the parameters of the pneumatic system used to apply enriched hydrogel when planting potatoes under irrigationЦепляевА. Н.TseplyaevA. N.

Цепляев Алексей Николаевич - д-р с.-х. наук, ведущий научный сотрудник.

400002, Южный Федеральный округ, Волгоградская область, Волгоград, ул. Тимирязева, 9

AuthorID 622919

Aleksei N. Tseplyaev - DSc (Ag), Lead Researcher; All-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture – Branch of Federal Scientific Center for Hydraulic Engineering and Melioration named after A.N. Kostyakov (VNIIOZ).

400002, Volgograd region, Volgograd, Timiryazeva Str., 9

can_volgau@mail.ruНепокрытыйР. А.NepokrytiyR. A.

Непокрытый Роман Александрович - аспирант.

400002, Южный Федеральный округ, Волгоградская область, Волгоград, пр-т Университетский, 26

AuthorID 1257314

Roman A. Nepokrytiy - postgraduate student, the Department of Technical Systems in Agriculture, Volgograd State Agrarian University.

400002, Volgograd Region, Volgograd, Universitetskiy Ave., 26

nepokrytiyroman@yandex.ruВсероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр гидротехники и мелиорации имени А.Н. Костякова»РоссияAll-Russian Scientific Research Institute of Irrigated Agriculture – Branch of Federal State Budgetary Scientific Institution “Federal Scientific Center for Hydraulic Engineering and Melioration named after A.N. Kostyakov”Russian FederationВолгоградский государственный аграрный университетРоссияVolgograd State Agrarian UniversityRussian Federation2025050420252721320Copyright © Цепляев А.Н., Непокрытый Р.А., 20252025Цепляев А.Н., Непокрытый Р.А.Tseplyaev A.N., Nepokrytiy R.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/1000

Разработка методики теоретического определения параметров пневмосистемы для равномерного распределения обогащенного удобрениями гидрогеля при посадке картофеля на орошении позволит сократить количество поливов. С целью определения параметров пневмосистемы рассматривали пневмосистему картофелесажалки, позволяющую равномерно распределить гранулы гидрогеля и удобрений в почве. В основе теоретических исследований нахождения параметров пневмосистемы принято уравнение Бернулли о неразрывности потока жидкости или газа. На основании полученных закономерностей определены значения скоростей воздуха в различных сечениях пневмосистемы, найдены зависимости избыточного давления в системе, параметры инжектора, а также определен радиус насадка для смешивания гранул удобрений и гидрогеля. Для решения полученных сложных зависимостей разработали алгоритм и использовали программу Mathcad. Установлено, что пневмосистема, обеспечивающая транспортировку смеси гидросорбента и удобрений ниже посадочной борозды картофеля, должна создавать оптимальный напор от 0,22 до 0,28 Н/м3. При этом радиус насадка варьируется в пределах от 3∙10-3 м до 3,5∙10-3 м, средняя величина радиуса составляет 3,25∙10-3 м. Полученные значения позволят оптимизировать работу картофелесажалки.

Methodology for the theoretical determination of the parameters of the pneumatic system for the uniform distribution of fertilized hydrogel when planting potatoes under irrigation can reduces the number of watering operations. To determine the pneumatic system parameters, the authors took an example of the pneumatic system of a potato planter that can evenly distribute granules of hydrogel and fertilizers in the soil. The Bernoulli equation describing the continuity of a liquid of gas flow was taken as the theoretical basis for the determination of the parameters of the pneumatic system. Based on the obtained relationships, the authors determined the values of air velocities in various sections of the pneumatic system, found the dependencies of overpressure in the system, as well as the parameters of the injector and the radius of the nozzle for mixing fertilizer granules and hydrogel. To solve the obtained complex dependencies, use was made of a developed algorithm and the Mathcad software. It was established that the pneumatic system introducing hydrosorbent and a fertilizer mixture below the potato-planting furrow should make optimal pressure from 0.22 to 0.28 N/m3. In this case, the nozzle radius varies between 3∙10-3 m and 3.5∙10-3 m, the average value of the radius being 3.25∙10-3 m. The obtained values can optimize the potato planter operation.

картофелькартофелесажалкипневмосистемагидросорбентгранулы гидрогеляпараметры инжектораудобрениянапоррадиус насадкаpotatopotato planterspneumatic systemhydrosorbenthydrogel granulesfertilizersthrustnozzle radiusМатериал подготовлен в соответствии с темой № FNFR-2022-0005 «Разработать с использованием новых научных знаний ресурсоэфективные технологии орошения сельскохозяйственных культур, отвечающих требованиям реализации их продуктивности и экологической устойчивости мелиорированных ландшафтов в условиях возрастающей аридизации климата».The manuscript was prepared in accordance with the theme: FNFR – 2022-0005 “Using new scientific knowledge, to develop resource-efficient irrigation technologies for agricultural crops that meet the requirements of high productivity and environmental sustainability of reclaimed landscapes in conditions of increasing climate aridization”.ReferencesСтаровойтов В.И., Старовойтова О.А., Манохина А.А. Возделывание картофеля с использованием влагосберегающих полимеров // Вестник федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина». 2015. № 1. С. 15-19. EDN: TYJHQJStarovoitov V.I., Starovoitova O.A., Manokhina A.A. Potato cultivation using moisture-saving polymers. Vestnik of Federal State Educational Establishment of Higher Professional Education “Moscow State Agroengineering University named after V.P. Goryachkin”. 2015;1:15-19. (In Russ.)Гиченкова О.Г., Лаптина Ю.А., Дергачева И.А. Результаты агроэкологического испытания сортов картофеля отечественной селекции в условиях орошения Волгоградской области // Орошаемое земледелие. 2021. № 4. С. 41-44. https://doi.org/10.35809/2618-8279-2021-4-7Gichenkova O.G., Laptina Yu.A., Dergacheva I.A. Results of agroecological tests of potato varieties of domestic breeding in the conditions of irrigation of the Volgograd region. Irrigated agriculture. 2021;4:41-44. (In Russ.) https://doi.org/10.35809/2618-8279-2021-4-7Rathore S.S., Shekhawat K., Dass A., Premi O.P., Rathore B.S., Singh V.K. Deficit irrigation scheduling and superabsorbent polymer‐hydrogel enhance seed yield, Water productivity and economics of indian mustard under semi‐arid ecologies. Irrigation and Drainage. 2019;68(3):531-541. https://doi.org/10.1002/ird.2322Rathore S.S., Shekhawat K., Dass A. et al. Deficit irrigation scheduling and superabsorbent polymer‐hydrogel enhance seed yield, Water productivity and economics of indian mustard under semi‐arid ecologies. Irrigation and Drainage. 2019;68(3):531-541. https://doi.org/10.1002/ird.2322Ioannou A., Gohari Gh., Papaphilippou P. et al. Advanced nanomaterials in agriculture under a changing climate: The way to the future? Environmental and Experimental Botany. 2020;176:104048. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104048Ioannou A., Gohari Gh., Papaphilippou P. et al. Advanced nanomaterials in agriculture under a changing climate: The way to the future? Environmental and Experimental Botany. 2020;176:104048. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2020.104048Агафонов О.М., Ревенко В.Ю. Возможности полимерного гидрогеля как накопителя почвенной влаги в зоне неустойчивого увлажнения Краснодарского края // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2017. № 10. С. 35-38. EDN: ZTPRLRAgafonov O.M., Revenko V.J. Possibilities of polymer hydrogel as a storage of soil moisture in the zone of unstable moistening of the Krasnodar Region. International Journal of Humanities and Natural Sciences. 2017;10:35-38. (In Russ.).Цепляев А.Н., Непокрытый Р.А. Энергоресурсосберегающие технологии посадки картофеля в орошаемом земледелии с использованием модернизированной картофелесажалки // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2023. № 1 (69). С. 472-482. EDN: IBSIVATseplyaev A.N., Nepokrytiy R.A. Energy-saving technologies of potato planting in irrigated agriculture using a modernized potato planter. Proceedings of Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Education. 2023;1(69):472-482. (In Russ.)Данилова Т.Н. Влияние полимерных гелей «Ритин-10» и «В 415-К» на водообеспечение зерновых культур в условиях почвенной засухи // Агрофизика. 2018. № 1. С. 1-9. https://doi.org/10.25695/AGRPH.2018.01.01Danilova T.N. Influence of “Ritin-10” and “B415-K” polymer gels on water supply of grain crops in conditions of soil drought. Agrophysica. 2018;1:1-9. (In Russ.) https://doi.org/10.25695/AGRPH.2018.01.01Дыйканова М.Е., Левшин А.Г., Гаспарян И.Н., Ивашова О.Н. Ресурсосберегающая технология возделывания раннего картофеля // Картофель и овощи. 2019. № 2. С. 26-28. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.14.2.005Dyikanova M.E., Levshin A.G., Gasparyan I.N., Ivashova O.N. Resource-saving technology of cultivation of early potatoes. Potatoes and vegetables. 2019;2:26-28. (In Russ.) https://doi.org/10.25630/PAV.2019.14.2.005Непокрытый Р.А., Цепляев А.Н. Теоретический анализ работы ножа для подачи гидрогеля модернизированной картофелесажалки при внесении гидрогеля на орошаемых участках // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2022. № 4 (68). С. 580-587. EDN: TEBZGINepokrytyj R.A., Tseplyaev A.N. Theoretical analysis of the operation of a knife for feeding hydrogel to a modernized potato planter when applying hydrogel in irrigated areas. Proceedings of Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Education. 2022;4(68):580-587. (In Russ.)Калинин А.Б., Теплинский И.З., Теймуров Т.Ш. Совершенствование методов и средств снижения технологических рисков при функционировании машин для возделывания картофеля // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2021. № 1 (62). С. 178-190. https://doi.org/10.24412/2078-1318-2021-1-178-190Kalinin A.B., Teplinsky I.Z., Teymurov T.S. Improvement of methods and means of technological risks reducing when operating machines for potato producing. Izvestiya Saint-Petersburg State Agrarian University. 2021;1(62):178-190. (In Russ.) https://doi.org/10.24412/2078-1318-2021-1-178-190Годунова Е.И., Шкабарда С.Н., Гундырин В.Н. Использование гидрогеля и влагообеспеченность культур в зоне неустойчивого увлажнения Ставрополья // Земледелие. 2014. № 6. С. 37-38. EDN: SLBYYVGodunova E.I., Shkabarda S.N., Gundyrin V.N. Using of hydrogel and the moisture content of cultures in the area of unstable moistening of Stavropol region. Zemledelie. 2014;6:37-38. (In Russ.)Ревенко В.Ю., Агафонов О.М. Использование гидрогелей в растениеводстве // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2018. № 11-2. С. 59-65. https://doi.org/10.24411/2500-1000-2018-10193Revenko V.Yu., Agafonov O.M. The use of hydrogels in crop production. International Journal of Humanities and Natural Sciences. 2018;11-2:59-65. (In Russ.) https://doi.org/10.24411/2500-1000-2018-10193Кружилин И.П., Дубенок Н.Н., Мушинский А.А. и др. Эффективность возделывания картофеля при орошении в степной зоне Урала // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2015. № 1-2. С. 23-26. EDN: TGEVRRKruzhilin I.P., Dubenok N.N., Mushinsky A.A. et al. Effectiveness of potato cultivation under irrigation in the Ural steppe zone. Russian Agricultural Sciences. 2015;1-2:23-26. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.