Рекуперативная теплоутилизационная установка обеспечивает снижение затрат на отопление производственных животноводческих помещений. Однако существующие конструкции отличаются неравномерностью распределения воздушного потока по поверхности теплообменника и не гарантируют полную утилизацию теплоты вытяжного воздуха. С целью решения данной проблемы на примере рекуперативной теплоутилизационной установки УТ-3000 рассмотрена возможность ее дооснащения аэродинамической решеткой. Проведен анализ применимости аэродинамической решетки. В качестве оптимизационного параметра учитывалась величина хорды лопатки. Вычисленные потери давления на участке «Вентилятор-поддон-теплообменник» показали, что аэродинамическая решетка с «нормальным» числом лопаток обеспечивает минимальные потери давления воздушного потока 0,73 Па, что на 58% меньше, чем в исполнении без аэродинамической решетки. Для последующего экспериментального исследования равномерного распределения воздушного потока по поверхности теплообменника и повышения энергоэффективности функционирования теплоутилизационной установки необходимо изготовить теплоутилизатор с аэродинамической решёткой, учитывая рекомендуемый диапазон «нормальных» чисел лопаток от 16 до 21, дугу окружности лопатки 95° и угол установки лопаток к диагонали в пределах 68…82°.

Прогнозирование теплотехнических характеристик воздушного солнечного коллектора, установленного на наружных стенах коровника, осуществлялось с применением математической модели, использующей линейную зависимость изменения температуры тепловоспринимающей поверхности в течение суток с учётом переменных факторов окружающей среды. В настоящих исследованиях предлагается применять квадратичную зависимость температуры окружающей среды от времени суток. Температура окружающей среды и плотность потока солнечной энергии, поступающего на вертикальную поверхность, в зависимости от времени суток отличаются для различных регионов страны, времён года, а также в пределах одного времени года. Целью исследований является установление данных зависимостей для условий Брянской области на основе материалов актинометрических наблюдений метеорологических станций с периодом не менее 5 лет. В рамках исследований измерялась прямая солнечная радиация, поступающая на перпендикулярную к солнечным лучам поверхность коровника. Получили уравнения для условий как ясного неба, так и средней облачности для срединного дня каждого месяца года, предполагая, что зависимости будут характерными для всех дней данного месяца. В результате исследований получены регрессионные зависимости, описывающие суточный ход температуры воздуха и интенсивность солнечной радиации для срединных месяцев времён года (январь, апрель, июль и октябрь). Полученные результаты позволяют повысить точность расчётов температуры тепловоспринимающей поверхности вентиляционно-отопительных панелей с учётом факторов окружающей среды и обеспечить прогнозирование теплотехнических характеристик системы естественной вентиляции коровника.

Автоматические щёточные устройства, улучшающие санитарно-гигиеническое состояние кожного покрова животных и создающие комфортные условия, получают широкое распространение в современных молочных фермах. С целью проверки разработанной математической  модели очистки кожного покрова коров на молочной ферме проведены экспериментальные исследования на 10 животных. На боковой поверхности каждого животного выбирались три зоны площадью 10×10 см²: первый участок не очищался; второй участок очищался «сухим способом» с помощью щётки; третий подвергался «влажной» очистке щёткой с моющим средством (мыльный раствор). Температура участков кожного покрова определялась в течение 15 мин бесконтактным способом с использованием пирометра. Результаты исследований подтвердили влияние очистки кожного покрова на интенсивность теплообмена животных за счёт повышения конвекции и испарения при тепловых стрессах. Установлено, что наиболее эффективна влажная очистка, при которой температура кожного покрова за счёт увеличения теплоотдачи испарением снижается на 4,1°С, тогда как после сухой очистки она составляет 0,7°С. Разработанная математическая модель очистки кожного покрова коров устанавливает соотношение между параметрами воздействия ворса щётки на загрязненную поверхность кожи, щёточного устройства и режимов очистки. Полученные зависимости позволяют определить технические требования и рациональные конструктивно-режимные параметры щёточного устройства для создания автоматической станции очистки кожного покрова коров на фермах.

Сплошной высев должен обеспечивать равномерное распределение семян на засеваемой площади. Разработанная и усовершенствованная авторами экспериментальная сеялка СВ-0,9, оснащённая высевающим аппаратом катушечного типа, способна обеспечивать различное поступление семян от каждой пары катушек высевающего аппарата и производить равномерный высев при прямолинейном и криволинейном движении. Заявленный сплошной высев требует подтверждения равномерности распределения семян на засеваемой площади. С этой целью предложено применять два показателя: коэффициент равномерности высева и среднюю площадь питания одного растения. Испытания экспериментальной сеялки по выявлению показателей равномерности распределения семян проводились на газонной смеси «Газон Быстрый» в лабораторных условиях. При проведении опыта семена засыпали в семенной ящик сеялки и устанавливали норму высева 3,5 кг/100 м². Бумажное полотно размечали на квадраты 10х10 см и далее разделяли на сантиметровые ячейки. Подготовленное полотно смазывали клеем. При движении сеялки происходил высев семян на липкое полотно. Равномерность распределения семян по площади оценивалась подсчётом семян в ячейках квадратов. По результатам испытаний установлено, что коэффициент равномерности высева находился в пределах 0,92…0,96, что соответствует показателям ГОСТ 31345-2017, а средняя площадь питания одного растения составила 0,48…0,56 см². Результаты лабораторных исследований доказывают возможность сплошного высева семян сеялкой СВ-0,9 при норме высева 3,5 кг/100 м².

Производство бионутриентов в условиях промышленного производства и сельскохозяйственных предприятий требует разработки технологии и технологической линии для стабильного качественного их производства без применения химических реагентов. С этой целью авторами разработаны технология и технологическая линия производства бионутриентов на основе переработки отходов животноводства в копролиты и применения кавитации для повышения их биологической эффективности. Представлены методика и технологическая схема производства бионутриентов. Апробация технологии и полученного бионутриента АБТ-Плант проводилась в Белгородской области на сахарной свёкле ЛМС-94 согласно схеме опыта. В контрольном образце семена смачивались водой. В 4 вариантах осуществлялась обработка бионутриентом АБТ-Плант: в первом варианте – обработка семян; во втором – опрыскивание вегетирующих растений сахарной свёклы в фазу 6-8 настоящих листьев (20 г/т); в третьем – опрыскивание вегетирующих растений (15 г/га) перед смыканием листьев в междурядьях сахарной свёклы; в четвертом – обработка семян (20 г/т) и опрыскивание вегетирующих растений (15 г/га) перед смыканием листьев в междурядьях свёклы. Установлено положительное влияние бионутриента АБТ-Плант на продуктивность сахарной свёклы. Наилучшие результаты достигнуты при двукратном использование препарата АБТ-Плант при обработке семян (20 г/т), и период вегетации растений в фазу смыкания листьев свёклы в междурядьях (15 г/га) обеспечил прибавку урожайности корнеплодов сахарной свёклы на 3,5 т/га. Сахаристость корнеплодов сахарной свёклы увеличилась по сравнению с контролем на 5,5-6%, сбор сахара – на 0,85 т/га, или на 11,2%.

Действительный размер детали и погрешность измерения оказывают влияние на результаты допускового контроля в ремонтном производстве. Разработана математическая модель оценки брака по вероятностным характеристикам сортировки деталей, с учётом специфики ремонтного производства и смещения центра распределения относительно поля допуска. Проведена апробация математической модели оценки брака при обработке под ремонтный размер коренных шеек коленчатых валов двигателей ЯМЗ‑238. При неправильном забраковании и неправильном принятии коренных шеек характер потерь от брака будет различным. Неправильно забракованные коленчатые валы с шейками, имеющими неисправимый брак, будут направлены на утилизацию. Вместо них их будут приобретены новые валы, появятся потери от неправильного забракования слева от зоны рассеяния. Неправильно забракованные коленчатые валы с шейками, имеющими исправимый брак, отправляются на переделку. В этом случае потери на один коленчатый вал определяются себестоимостью переделки (это потери справа от зоны рассеяния). Неправильно принятые коленчатые валы с шейками, имеющими брак как слева, так и справа от зоны рассеяния, отправляются на сборку. В случае превышения границы наибольшего размера возможно проворачивание вкладышей, и тогда требуется переборка двигателя, что значительно увеличивает потери. При нарушении границы по нижнему размеру снизится ресурс вала, и потери возникнут только у потребителя. В отличие от существующей методики расчёта параметров сортировки, где зона рассеяния совпадает с серединой поля допуска, разработанная методика оценки брака при смещении зоны рассеяния относительно допуска позволила сформировать более дифференцированный и уточненный методологический подход к оценке потерь при разбраковке деталей при выполнении операций механической обработки деталей в ремонтном производстве.

Введение в рацион животных пророщенного зерна сои обеспечивает высокое содержание протеина в корме, повышает его питательность и поедаемость. В технологии приготовления зелёных витаминных кормов на основе сои для обеззараживания семян перед проращиванием предложено использовать УФ-облучение. С целью определения оптимальных режимов предпосевной обработки семян по представленной методике проведено УФ-облучение семян сои на разработанной ранее экспериментальной установке ленточного типа. Проращивание обработанных семян осуществлялось в закрытом коробе с принудительной вентиляцией и встроенной фитолампой. В качестве варьируемых факторов выбирались энергетическая освещённость УФ-облучения и время УФ-обработки семян перед проращиванием, а в качестве функции отклика – длина ростков сои на 5-е сутки проращивания. По экспериментальным данным получено регрессионное уравнение, описывающее влияние параметров УФ-обработки на длину ростков, построены графические зависимости изменения функции отклика в интервалах варьирования. Экспериментальными исследованиями установлен оптимальный режим УФ-обработки семян сои, обеспечивающий максимальное значение ростков сои. При удельной мощности 9 Вт/м² с экспозицией УФ-облучения от 30 до 90 с длина ростков на 5-е сутки после начала проращивания составила 120 мм (при 109 мм в контрольных образцах). Предложенный режим рекомендован для предпосевной обработки семян при проращивании семян сои на витаминный корм животным.

При выращивании растений в светокультуре эффективными являются энергосберегающие светодиодные облучатели, имеющие длительный срок службы, низкую теплоотдачу и небольшие габариты, а также возможность близкого расположения к растениям и регулирование интенсивности и спектров освещения. С целью оценки влияния режимов излучения на растения и затрат энергии при данных режимах исследовалась продуктивность растительной продукции капусты японской сорта Мизуна Ред и их биохимический состав. Растения освещали специально разработанными светодиодными лампами производства ВИМ с динамически регулируемым спектральным составом по 4 каналам. Экспериментальные исследования проводились при трёх режимах излучения: непрерывном (контроль), импульсном и сканирующем с общей фотосинтетической активной радиацией 321 мкмоль/м²с в пропорции B:G:R:FR (синий: зеленый: красный: дальне красный спектры) ~ 30:26:38:6. Параметры формирования надземной массы и сухого вещества определялись дважды на 15 и 30 дни вегетационного периода. Установлено, что при импульсном режиме излучения содержание пищевых волокон в листьях по сравнению с непрерывным освещением (контролем) больше на 64,3%, зольных веществ – на 19,1%. Отмечается повышенное содержание аскорбиновой кислоты и холина. Применение импульсного режима излучения позволило повысить содержание углеводов в тканях побегов Мизуна Ред на 71,4% по сравнению со сканирующим режимом.

Освещение животноводческих помещений влияет на продуктивность животных. Система искусственного светодиодного освещения обеспечивает снижение энергетических затрат при производстве продукции животноводства на агропромышленных предприятиях. Для обоснования параметров системы светодиодного искусственного освещения животноводческих помещений представлена математическая модель. Система искусственного светодиодного освещения должна обеспечивать регулирование освещенности в зависимости от породы и каналов восприятия света животного, использовать программы управления спектром излучения и длительностью освещения. Результатами математического анализа определено, что освещённость, равномерность освещения в животноводческих помещениях и потребляемая мощность светодиодной системы зависит от высоты подвеса осветительных приборов, а также типа кривой силы света, которые определяются геометрическими особенностями светодиодных осветительных приборов. Спектр излучения определяется типом светодиодных источников света, а продолжительность и периодичность светового дня обеспечиваются программным устройством для светодиодов. Разработка новых конструктивных решений осветительных приборов позволит повысить эффективность продукции животноводства и снизить затраты на электроэнергию.

Силовые трансформаторы 6‑10/0,4 кВ, питающие сельские электрические сети 0,4 кВ, работают с низкими значениями коэффициентов загрузки, что приводит к значительным потерям электроэнергии. Оптимизация загрузки силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ позволит повысить их энергоэффективность. С целью оценки загрузки и потерь электроэнергии в силовых трансформаторах с высшим напряжением 6‑10 кВ сельских электрических сетей в Орловском районе электрических сетей (РЭС) филиала ПАО «Россети Центр»-«Орёлэнерго» проведен анализ статистических данных диспетчерских журналов оперативно-технологической группы РЭС нагрузки силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ электрических сетей за 2016‑2022 гг. В результате установлено, что 880 силовых трансформаторов (74% от общего количества) работают с коэффициентом загрузки не более 20%. Среди силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ с номинальными мощностями 63, 100, 160 и 250 кВА коэффициент загрузки не более 20% имеют 72‑77%. Установлено, что в силовых трансформаторах 6‑10/0,4 кВ Орловского РЭС годовые потери электроэнергии холостого хода в 1,8‑2,9 раза превышают потери короткого замыкания. Выявлено, что доля потерь холостого хода для разных номинальных мощностей силовых трансформаторов 6‑10/0,4 кВ составляет 65‑74% от общих годовых потерь электроэнергии. Оценка загрузки силовых трансформаторов позволила разработать ряд мероприятий по сокращению потерь электроэнергии в электрических сетях 0,4 кВ Орловского РЭС: отключение трансформаторов, имеющих сезонную нагрузку; замена недогруженных и перегруженных трансформаторов на трансформаторы необходимой мощности; перевооружение парка силовых трансформаторов 6‑10 кВ на современные силовые трансформаторы с энергоэффективностью класса Х2К2 и выше.

Низкая эффективность оборудования для термообработки, обеззараживания и удаления неприятного запаха некондиционного слизистого субпродукта обусловливает необходимость разработки установки, предусматривающей комплексное воздействие электромагнитного поля сверхвысокой частоты, озона и бактерицидного потока ультрафиолетовых лучей. Представлена технология и разработана установка, обеспечивающая электромагнитную безопасность и равномерность загрузки в соответствии с глубиной проникновения волны. Продолжительность нахождения сырья согласована с удельной мощностью СВЧ-генератора, мощностью ламп и с частотой вращения диска с отсеками. Напряжённость электрического поля исследована в программе CST Microwave Studio. Разработанная установка содержит резонатор в виде сплюснутого сфероида с диаметрами главных осей, кратными половине длины волны. На верхней поверхности сфероида по периметру размещены магнетроны. На внутреннюю поверхность сфероида, где имеются коронирующие иглы, по периметру равномерно установлены через зазор кольцевые электрогазоразрядные лампы, запитанные от импульсно моделированных высокочастотных генераторов. Источником излучения в бактерицидной лампе служит электрический разряд в смеси паров ртути с аргоном. На уровне большого диаметра сфероида установлен фторопластовый перфорированный диск, на котором обрабатываются слизистые субпродукты. Проведенные исследования показывают, что собственная добротность сфероидного резонатора составляет 9000. Наиболее эффективно термообработка и обеззараживание сырья осуществляются при производительности установки 50 кг/ч, напряжённости электрического поля 3…4 кВ/см, частоте вращения диска 0,17…0,2 об/мин и удельной мощности СВЧ-генератора 1,2 Вт/г. Потребляемая мощность при этом составила 6,6 кВт, энергетические затраты –0,132 кВт∙ч/кг.

Требования к уровню теоретических и практических знаний и умений специалистов-аграриев с каждым годом повышаются. Химические дисциплины являются основой естественнонаучного образования будущих специалистов агропромышленного комплекса. Для повышения эффективности обучения студентами агроинженерных специальностей химических дисциплин предложено применить методы проектного обучения и кейс-технологии. Проанализированы образовательные возможности проектного обучения и кейс-технологии в контексте методологических психолого-педагогических концепций – структуры деятельности и логики развития личности. Установлено, что данные методы, применяемые в ходе преподавания химических дисциплин, позволяют задействовать все компоненты структуры деятельности: познавательный, ценностно-ориентированный, коммуникативный, преобразовательный, физический и эстетический. Показаны способы применения проектного обучения и кейс-технологий при изучении химических дисциплин студентами, обучающимися по специальности «Агроинженерия». Приведён пример кейса по определению качества питьевой воды методами титриметрического и потенциометрического анализа и подбора бытового фильтра для очистки питьевой воды. Детально рассмотрена методика выполнения работ. Определены критерии оценки результатов работы обучающихся. Проектное обучение и кейс-технологии должны соответствовать ряду требований, иметь систему критериев оценки, определённые цели и практико-ориентированную задачу, что позволит обучающимся сформировать способность и готовность к решению практических задач в их будущей профессиональной деятельности.

Интеллектуальное воспитание студентов вуза – это деятельность, направленная на развитие личности и интеллектуальных качеств: компетентности, креативности, уникального склада ума, саморегуляции. Интеллектуальное воспитание является неотъемлемой частью процесса образования. Задачи интеллектуального воспитания определяются исходя из интеллекта студентов, уровня их соответствия требованиям профессиональной деятельности. Авторами проведено эмпирическое исследование особенностей ментального опыта студентов-агроинженеров с целью получения оценки развития операциональных характеристик мышления, определения связи параметров интеллекта и уровня саморегуляции, соотношения эмпирических данных с критериями интеллектуальной воспитанности. В исследовании приняли участие 97 студентов Института механики и энергетики имени В.П. Горячкина РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Результаты эмпирического исследования продемонстрировали прямую связь между уровнями развития мыслительных операций и компонентов волевой регуляции деятельности. Особенностью интеллектуального развития будущих агроинженеров является недостаточная сформированность ряда интеллектуальных умений, что препятствует становлению интеллектуальных качеств личности профессионала. Для обеспечения эффективной и успешной инженерной деятельности выпускников направления 35.03.06 «Агроинженерия» необходимы расширение кругозора обучающихся, обогащение общего ментального опыта и формирование комплекса профессиональных знаний, а также тренировка базовых мыслительных операций.