Лазерный мир

Брижанский Л.В. // Автореферат диссертации на соискание  ученой степени кандидата технических наук, на правах рукописи, Мичуринск – Наукоград, 2015, с: 18

Актуальность темы исследования. Сахарная свекла — единственная техническая культура в Российской Федерации (РФ), являющаяся сырьем для получения сахара. Корнеплоды сахарной свеклы содержат от 16% до 20% сахарозы. В Центрально-черноземном регионе России выращивают более половины всей свеклы РФ – площадь посевов более полумиллиона га. Естественные условия не всегда благоприятны для нормального развития растения, особенно в начальный период. В связи с этим в сельскохозяйственной практике применяют комплекс мероприятий, направленных на повышение продуктивности растений, в частности предпосевную обработку семян. Процессы, происходящие в живой материи, в значительной степени сводятся в итоге к воздействию на организм семян электромагнитных полей, внешних и внутренних. За более чем вековую историю использования электромагнитных волн человечеством, обнаружено множество различных фактов, подтверждающих способность их влияния на живые организмы — животных, человека и растения, в частности на всхожесть, рост и развитие растений, а значит на конечный урожай и его качество. Одним из направлений является лазерная технология обработки растений и животных, использующая достоинства лазерного излучения и техники: высокую монохроматичность, энергию и мощность, высокую направленность и когерентность излучения, возможность получения сверхкоротких длительностей импульсов и перестройки частоты во всем диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной областей спектра. С середины 80-х годов прошлого века исследователи во всем мире стали проявлять интерес к инфракрасным (ИК) импульсным полу- проводниковым (диодным) лазерам.

Цель исследования: Повышение урожайности и посевных качеств семенного материала путем создания стратификатора дражированных семян сахарной свеклы с использованием лазерного инфракрасного низкоинтенсивного излучения. Задачи исследования — провести анализ способов и средств предпосевной обработки дражированных семян для улучшения их посевных качеств и повышения урожайности сахарной свеклы, конструктивные и энергетические параметры оборудования для ее осуществления; — разработать методику и оборудование для проведения исследований и определить рациональные режимы обработки дражированных семян сахарной свеклы низкоинтенсивным лазерным инфракрасным излучением в лабораторных и полевых условиях; — разработать оборудование для предпосевной обработки (оптической стратификации) дражированных семян сахарной свеклы с использованием низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения; — провести производственные (полевые) испытания способа и оборудования для оптической стратификации дражированных семян и оценить урожай сахарной свеклы; — дать оценку энергетической и экономической эффективности применения низкоинтенсивного лазерного инфракрасного излучения в технологии выращивания сахарной свеклы.

Объект исследования: процесс предпосевной обработки семян низкоинтенсивным лазерным инфракрасным излучением в технологии выращивания сахарной свеклы.

Методы исследований. В работе использованы теоретические и эмпирические методы исследования. Решение поставленных задач базируется на известных теоретических положениях и научных принципах, физики, оптики, фотоники, электротехники, разработанных ведущими учеными по фундаментальным и прикладным аспектам электрификации сельскохозяйственного производства, теории математической статистики, математического моделирования, программирования на базе современных лазерной и компьютерной техники, математического и программного обеспечения.

Научная гипотеза. Повысить всхожесть дражированных семян сахарной свеклы в технологическом процессе предпосевной обработки возможно путем воздействия на них низкоинтенсивным инфракрасным излучением лазерного диода с длиной волны 890 нм.

Практическая значимость.
— предложена конструкция оптического стратификатора дражированных семян сахарной свеклы для предпосевной обработки семян, обеспечивающей сев не менее чем на 1000 га в сезон;
— определены направления повышения энергетической эффективности производства сахарной свеклы путем оптической стратификации дражированных семян, повышающие коэффициенты энергетического технологического полезного действия на 10,1% и энергетической
эффективности — на 11%, а энерго-технологическая производительность — на 10,1%;
— результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы в хозяйствах возделывающих сахарную свеклу, в учебном процессе при подготовке специалистов для сельского хозяйства – агрономов и агроинженеров, а также инженеров в области применения лазерной техники.

Положения, выносимые на защиту:
− математическая модель процесса стратификации дражированных семян сахарной свеклы низкоинтенсивным лазерным инфракрасным излучением;
− экспериментальные результаты и эффективные режимы стратификации дражированных семян сахарной свеклы низкоинтенсивным лазерным инфракрасным излучением в лабораторных и полевых условиях;
− технологическая операция предпосевной обработки дражированных семян сахарной свеклы низкоинтенсивным лазерным инфракрасным излучением в процессе сева, обеспечивающая прирост урожая до 13% относительно урожая из необработанных семян, а также прирост содержания сахара на 15%.

Реализация результатов исследований.
Оптический стратификатор семян ОСС-10 прошел производственные испытания в технологическом процессе выращивания сахарной свеклы СПК «Русь», Советский район Курской области. Результаты исследований используются в учебном процессе Мичуринского государственного аграрного университета при подготовке бакалавров по направлению «Агроинженерии» на кафедре «Агроинженерии, электроэнергетики и информационных технологий».

Достоверность результатов работы подтверждается всесторонним теоретическим анализом применения низкоинтенсивного инфракрасного лазерного излучения в смежных отраслях, имеющих отношение к биологическим объектам: медицине, ветеринарии, пищевой промышленности, а так же широкими экспериментальными лабораторными и полевыми исследованиями, результатами производственных испытаний, применением современных технических средств генерации и измерений в инфракрасной области спектра оптического излучения, математического, программного и компьютерного обеспечения эксперимента. Основные выводы диссертационного исследования обоснованы теоретическими положениями и экспериментальными данными, подтверждены актами и сертификатами результатов исследований.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на: III Международной выставки-интернет-конференции «Энергообеспечение и строительство», г.Орел, 2009; 63-ей научно-практической конференции студентов и аспирантов ФГОУ ВПО МичГАУ, г.Мичуринск, 2011; II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы энергетики АПК», г.Саратов, 2011; 66-ой научно-практической конференции студентов и аспирантов ФГБОУ ВПО МичГАУ, г.Мичуринск, 2014; 67-ой научно-практической конференции студентов и аспирантов ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ, г.Мичуринск, 2015; IV Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века», г. Краснодар, 2015. Образец оборудования оптического стратификатора демонстрировался на Покровской ярмарке-выставке (г.Тамбов, 7 октября 2015 г.)

Полное содержание работы: http://www.mgau.ru/file_article/ds/avtbrizh.pdf