Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор существующих технологий и средств механизации производства гидропонного зеленого корма 11
1.1 История развития гидропоники 11
1.2 Современные технологии производства гидропонного зеленого корма 13
1.3 Установки для производства зеленого корма гидропонным способом 21
1.4 Комплексы для производства зеленого корма гидропонным способом 30
1.5 Обоснование необходимости проведения исследования. Цель и задачи исследования 33
2 Теоретические исследования динамики работы гидропонной установки 36
2.1 Методика теоретических исследований 36
2.2 Разработка математической модели динамики системы «посевной материал - лоток» гидропонной установки 37
2.3 Аналитическое описание процесса движения «зеленого ковра» ГЗК по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки 50
2.4 Исследование устойчивости колебаний ленты транспортера, несущей распределенную нагрузку 57
2.5 Основные результаты и выводы 62
3 Экспериментальные исследования процессов распределения посевного материала и выгрузки выращенного ГЗК с вегетационной поверхности лотка гидропонной установки 64
3.1 Описание и характеристика объекта исследования 64
3.2 Описание экспериментальной гидропонной одноярусной установки с поворачивающимся лотком 65
3.3 Методика экспериментального исследования процесса распределения зерна ячменя по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки 67
3.4 Результаты экспериментального исследования процесса распределения зерна ячменя по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки 73
3.5 Методика экспериментального исследования процесса выгрузки выращенного урожая ГЗК с вегетационной поверхности лотка гидропонной установки 78
3.6 Результаты экспериментального исследования процесса выгрузки выращенного урожая ГЗК с вегетационной поверхности лотка гидропонной установки 83
3.7 Основные результаты и выводы 91
4 Практическая реализация и экономическая эффективность внедрения результатов научных исследований 92
4.1 Технологический процесс производства гидропонного зеленого корма 92
4.2 Многоярусная гидропонная установки с поворачивающимися лотками 98
4.3 Технико-экономическое обоснование внедрения в производство гидропонной установки 105
4.4 Основные результаты и выводы 113
Заключение 114
Литература
- Современные технологии производства гидропонного зеленого корма
- Аналитическое описание процесса движения «зеленого ковра» ГЗК по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки
- Методика экспериментального исследования процесса распределения зерна ячменя по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки
- Многоярусная гидропонная установки с поворачивающимися лотками
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время для успешного развития сельскохозяйственных производств, в условиях сложившихся экономической и внешнеполитической ситуациях, аграриям приходится решать целый ряд важных задач. Особое внимание следует уделить животноводческим и птицеводческим отраслям, конечная продукция которых занимает основное место в питательном рационе человека. Для интенсивного развития данных отраслей сельскохозяйственного производства в Крыму большое значение имеет стабилизация и повышение питательности кормовой базы. В связи с этим, из-за отсутствия постоянной возможности заготовки требуемого ассортимента кормов, повышается интерес к методам, позволяющим сельскохозяйственным производствам самостоятельно и с малыми материально-финансовыми затратами, получать сбалансированные кормовые рационы в течение всего года. Одним из таких методов является способ гидропонного выращивания зеленых кормов (ГЗК).
Таким образом, возникла необходимость разработки оборудования, позволяющего уменьшить ресурсозатраты на производство ГЗК, и определения рациональных параметров его работы.
Работа выполнена согласно с «Национальной программой разработки и производства комплексов машин и оборудования для сельского хозяйства, пищевой и перерабатывающей промышленности», утвержденной Кабинетом Министров Украины 07.03.1996 г. и согласно научной тематики Винницкого национального аграрного университета и Института кормов УААН (№ ГР 0106U009958), которые реализуются в рамках Постановления Кабинета Министров Украины № 1341 «Про развитие сельскохозяйственного машиностроения и обеспечения агропромышленного комплекса конкурентоспособной техникой».
Степень разработанности темы. Для производства гидропонной продукции в настоящее время имеется ряд ва-3
риантов оборудования, обладающего определенными конструктивно-технологическими отличиями. Общим недостатком большинства из них является низкий уровень механизации уборочно-высевающих работ. Поэтому необходима разработка эффективных средств механизации гидропонного производства, исключающих данные недостатки.
Рабочая гипотеза: повышение уровня механизации процесса производства гидропонного зеленого корма, может быть достигнуто путем разработки установки, позволяющей одним техническим приемом осуществлять две технологические операции (распределение посевного материала и выгрузку выращенного урожая зеленого корма с вегетационной поверхности).
Цель работы – повышение уровня механизации процесса производства зеленого корма, путем разработки гидропонной установки и определения рациональных параметров ее работы.
Задачи исследований:
-
Проанализировать состояние существующих в настоящее время технологий и средств механизации для производства гидропонной продукции, с целью выбора наиболее перспективных направлений исследований.
-
Разработать общую методику и определить основные методы исследований.
-
Разработать математические модели процессов распределения посевного материала по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки и выгрузки выращенного урожая.
-
Экспериментально исследовать процессы распределения посевного материала по вегетационной поверхности лотка и выгрузки выращенного урожая, с целью определения рациональных параметров работы гидропонной установки.
5. Разработать конструкцию гидропонной установки для
выращивания зеленого корма гидропонным способом.
6. На основании теоретических и экспериментальных исследований определить ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанной конструкции гидропонной установки.
Объект исследования – процесс производства гидропонной продукции и его средства механизации.
Предмет исследования – параметры работы гидропонной установки.
Методика исследований. Теоретические исследования проводились с использованием основных положений высшей математики, механики сыпучих сред, теоретической механики и теории механизмов и машин. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях в соответствии с разработанными методиками, на основании статистической обработки информации и планирования многофакторного эксперимента.
Научная новизна полученных результатов:
– теоретическое обоснование процесса распределения посевного материала по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки;
– аналитические зависимости, описывающие динамику движения выращенного урожая ГЗК по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки в процессе его выгрузки;
– рациональные параметры работы гидропонной установки в процессах распределения посевного материала (зерна ячменя) и выгрузки выращенного урожая ГЗК с вегетационной поверхности лотка;
– область вариации параметров транспортера для получения устойчивых колебаний ленты, несущей распределенную нагрузку в виде выращенного урожая ГЗК;
– техническая новизна выполненных разработок защищена двумя патентами Украины на полезную модель № 65109 и № 85260.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Результаты проведенных исследований позволили разработать конструкцию установки, благодаря которой можно существенно повысить уровень механизации погрузочно-разгрузочных работ гидропонного производства зеленых кормов, а также обосновать рациональные параметры ее работы.
Разработана структурно-аппаратная схема процесса
производства с производительностью по зеленому корму от 330 – 990 кг/сутки, в зависимости от модульной схемы гидропонной установки.
Реализация результатов исследований. Способ выращивания ГЗК использован ОАО «Приморское племпредприя-тие» (г. Керчь, с. Войково) в процессе кормлении опытной группы поросят раннего отъема. Результаты исследований применяются в учебном процессе на кафедре «Оборудование пищевых и рыбоперерабатывающих производств» в ФГБОУ ВО «КГМТУ» (г. Керчь) при изучении дисциплины «Расчет и конструирование машин и аппаратов пищевых производств».
На защиту выносятся следующие основные положения:
– общая методика и основные методы исследований;
– математические модели процессов распределения посевного материала по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки и выгрузки выращенного урожая;
– результаты экспериментальных исследований процессов распределения посевного материала по вегетационной поверхности лотка и выгрузки выращенного урожая, с целью определения рациональных параметров работы гидропонной установки;
– разработанная конструкция гидропонной установки для выращивания зеленого корма гидропонным способом;
– технико-экономическое обоснование для внедрения в сельскохозяйственные и фермерские предприятия разработанной конструкции гидропонной установки.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях КГМТУ (Керчь, 1998-2014 гг.), на научно-технических конференциях Национального Аграрного Университета (Киев,1999-2001 гг.), на Международном симпозиуме по проблемам прочности стальных канатов (Одесса, 1999 г.), на международных конференциях «Современные проблемы землеобрабатывающей механики» (Львов, 2008 г.), (Киев, 2010, 2013 гг.), (Винница, 2012 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 24 научные работы, из них 15 в специализированных изданиях ВАК Украины и РФ, а также 2 патента Украины на полезную модель. Общий объем публикаций составляет 6,69 печатных листа, из них личный вклад автора 4,11 печатных листа.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников, включающих 148 наименований и приложения. Работа изложена на 154 страницах, включая 23 страницы приложений, содержит 44 рисунка и 9 таблиц.
Современные технологии производства гидропонного зеленого корма
История исследований по выращиванию растений на искусственных почвах начинается с глубокой древности. Археологические раскопки свидетельствуют, что висячие сады Семирамиды древнего Вавилона, вошедшие в число «Семи Чудес Света» были одной из первых удачных попыток земледелия на искусственных почвах. Плавающие сады ацтеков в Центральной Америке - еще один пример удачного применения гидропоники. Кочевые племена были вытеснены с пахотных плодородных земель более сильными враждебными племенами и тогда ацтеки построили из длинных стеблей тростника плоты, на которые уложили ил, поднятый со дна озера Теночитлан (Мексика). На этих плотах выращивался обильный урожай овощей, цветов и даже деревьев. Влагу растения получали корнями, которые пробивались вниз к воде [22].
Гидропоника - это способ выращивания растений без почвы. Слово «гидропоника» произошло от двух греческих: «hydro» - вода и «ponos» - работа. Этот предельно простой принцип принимается за основу для всех форм современной гидропоники [36, 140, 142].
Первым, кто задумался о том, как питаются растения, был Аристотель. Его перу принадлежат работы, в которых он пытался объяснить этот процесс. Затем в течение продолжительного времени исследования по этому вопросу не проводились. В дальнейшем этим вопросом стал экспериментально заниматься голландский ученый И. Б. Ван Гельмонт (1575 - 1642). Профессор медицины Д. Вудворд (1665 - 1728) был первым, кто осуществил и описал выращивание растений наиболее близкое к определению «гидропоника». Немецкий ученый Ю. фон Ли-бих (1803 - 1873) был первым, кто утверждал, что источником питания растений является неорганическая природа. Таким образом, была создана основа современной агрохимии. Впервые довести растения из семян до цветения и новых ceil мян на искусственном растворе удалось двум немецким ботаникам Ф. Кнопу и Ю. Заксу в 1865 г. Это позволило выяснить, какие именно химические элементы необходимы растениям в процессе выращивания [36, 44].
В 1876 году русский ученый К.А. Тимирязев описал выращивание растений гидропонным методом и предсказал возможность его производственного использования. В это же время им была установлена допустимая концентрация питательного раствора, которой практически придерживаются до настоящего времени. В тот же период Д.Н. Пряшников сформулировал требования, предъявляемые к составу питательного раствора. В 1910 году русский ученый А.В. Арцихов-ский предложил две оригинальные установки: в первой корни растений находились в среде воздуха и периодически опрыскивались водно-минеральным раствором, содержащим питательные вещества, во второй был заложен принцип подачи и сбора питательного раствора по трубопроводам [21,86]. В 1929 году профессор Калифорнийского университета У. Герике обобщил и усовершенствовал существующие в то время методы выращивания растений без почвы и дал общее название «Гидропоника» [21, 22]. Метод Герике блестяще выдержал поверку, когда возникала необходимость в обеспечении свежими овощами отдельные американские воинские подразделения, находящиеся в период второй мировой войны на совершенно бесплодных скалистых островах. В гидропонных бассейнах Герике, часть которых была создана в голой скале с помощью взрыва, непрерывно и в изобилии выращивали превосходные во всех отношениях овощи [36].
Большой вклад в развитие отечественной гидропоники внесли Д.Н. Прянишников, П.С. Косович, Н.Н. Максимов, А.В. Соколов. Пионером практического применения гидропоники является коллектив лаборатории физиологии растений ЛГУ, который возглавлял профессор В.А. Чесноков (1938 - 55 гг.) [21]. С 1957 года исследованиями в области гидропоники стали заниматься в НИИ овощеводства (Москва). Под руководством С.Ф. Ващенко, В.А. Корбута, Р.А. Акопяна был оборудован экспериментальный механизированный гидропоникум [44, 86]. В период с 1955 - 56 гг. велась интенсивная разработка конструкций теплиц, автоматизации полива и освещения, а также питательных растворов и субстратов. Значительный вклад в развитие технологии гидропонного выращивания зеленых кормов, а также разработки качественно новых составов питательных растворов внесли ученые Харьковского УкрНИИ птицеводства и ВИСХОМа [46, 47, 66, 86]. Однако, в период с 1960 - 1975 гг. гидропоника на территории СССР была практически забыта, за исключением ряд регионов Сибири [21, 56, 101].
В Керченском государственном морском технологическом университете (ФГБОУ ВО «КГМТУ»), начиная с 1998 года и по настоящее время, ведутся исследования по разработке энергосберегающих технологий и средств механизации производства гидропонных зеленых кормов для животных и птиц, а также зеленых овощных растений для людей, проживающих в нормальных и экстремальных условиях [79 - 81, 83, 84, 111, 112, 119, 120, 123 - 128]. Данные разработки позволяют существенно снизить затраты на производство конечной продукции.
Гидропонный зеленый корм (ГЗК) - зеленый «ковер» из молодых ростков с их матом, пророщенных в течение 6-12 дней из слоя семян зернофуражных или бобовых культур без почвы на питательном растворе в искусственных условиях [57, 66]. Для производства ГЗК в основном используется зерно ячменя, однако для проращивания также может использоваться овес, рожь, кукуруза, пшеница, горох и вика. Однако следует отметить, что эти культуры по динамике прироста в первые фазы своего развития или уступают ячменю, или их выращивание связано с более длительными сроками. Более того, такая зерновая культура как ячмень произрастает практически во всех поясах земного шара [57, 86].
Для скармливания животным используют всю толщу гидропонного «ковра» из молодых, богатых витаминами, зеленых проростков и корневого мата, состоящего из остатков зерна, переплетенных корнями [66].
Гидропонный зеленый корм вводят в кормовые рационы либо в качестве зеленой витаминной подкормки (5 - 7 кг на 1 голову крупного рогатого скота; 0,5 - 1 кг на 1 голову мелкого рогатого скота и птицы в сутки), либо в качестве основного корма (расход ГЗК возрастает до 30 - 50 кг на 1 голову КРС в сутки). Этот корм скармливают животным в измельченном или цельном виде непосредственно после уборки, без промежуточного хранения [66, 139, 141].
Агробиологической основой выращивания ГЗК является процесс прорастания семян зернофуражной культуры, начальные стадии которого характеризуются определенными физиолого-биохимическими превращениями, происходящими при переходе семян от стадии покоя к стадии нормального роста [66].
Аналитическое описание процесса движения «зеленого ковра» ГЗК по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки
Лоток гидропонной установки представляет собой гладкую прямоугольную поверхность с бортами по его периметру, длина которого значительно больше всех остальных его размеров. Лоток жестко крепится к цилиндрической трубе (по его длине), которая в свою очередь шарнирно крепится к каркасной конструкции установки. Шарнирное крепление позволяет проворачиваться трубе с жестко закрепленным на ней лотком, в результате чего данная система является подвижной.
Согласно рабочей гипотезе, в процессах посева и выгрузки лоток совершает определенное колебательное движение, а именно качение относительно оси трубы, что является определенным техническим приемом, позволяющим осуществить две технологические операции. В результате качения лотка с трубой относительно ее оси в противоположные стороны, посевной материал перемещается от одного борта прямоугольной поверхности к другому борту. Движущийся слой посевного материала от одного качения к другому постоянно расширяется по поверхности, что и обеспечивает его равномерное распределение. После определенного числа качений посевной материал покрывает равномерным по толщине слоем всю поверхность лотка.
В данном подразделе ставится задача математического описания модели динамикам системы «сыпучая среда - лоток» (рисунок 2.1).
Для построения математической модели используем уравнение движения в векторной записи в переменных Эйлера и уравнение неразрывности механической среды [105, 106, 119, 128]. В результате получим:
Система уравнений (2.1) и (2.2) имеет общий вид. Для ее детализации исследуем поведение сыпучего материала, находящегося на лотке, который колеблется относительно некоторой оси. Вследствие этого компоненты вектора скорости и тензора напряжений можно принять независящими от координаты х. В слу чае рассмотрения продольного перемещения, можно предположить, что компонента скорости в направлении оси z равна нулю и частицы материала не перемещаются в поперечном направлении. Кроме того, полагаем, что объем сыпучего материала при пластических деформациях остается постоянным, т.е. р = const. С учетом указанных предположений система (2.1), (2.2) принимает вид:
Таким образом, имеем систему трех уравнений с шестью неизвестными. Недостающие зависимости необходимо определять при рассмотрении физических свойств сыпучего материала. Для случая плоской деформации, в пластической зоне объем сыпучего материала при деформациях остается постоянным, а главные оси тензоров напряжений и скоростей деформаций образуют между собой угол JU, который можно определить из выражения sin2 = 7" (2 4) где со - скорость вращения элемента объема как твердого тела, с"1; у - интенсивность скоростей деформации, с"1; т - интенсивность касательных напряжений, Н/м2; р - статическое давление, Па.
Далее следует найти величины со и у, необходимые для определения угла//. Полагая, что деформация среды в пластической зоне происходит за счет сдвигов вдоль поверхностей скольжения, величину касательных напряжений будем определять по формуле тп = оп tgr\ + W, что соответствует силе трения движения при проскальзывании твердых элементов, V7-величина сцепления. Так как идеальная сыпучая среда обладает сухим внутренним трением, сопоставляя обычные явления трения, можно предположить, что на поверхностях скольжения направление скорости деформаций сдвига совпадает с направлением касательных напряжений. Таким образом, в любой точке пластической зоны оси тензоров скоростей деформаций и напряжений совпадают, а остальные образуют между собой угол JU, рассчитываемый по формуле (2.4). Для определения со и у составим тензор градиентов скоростей. Симметрическая часть его
Введем понятие слоя, которым является совокупность частиц сыпучей среды с одинаковой скоростью движения. Как следствие этого определения, поверхности максимальной скорости сдвига одновременно будут являются поверхностями, отделяющими слои друг друга. Введем систему криволинейных коорди нат хх\Q так, чтобы в любой точке направление было перпендикулярным х\ по 1 гт 1 dvx п верхности максимальной скорости деформации сдвига. Тогда ухд = —— = 0.
Следовательно, vx не зависит от в и угол р одновременно является углом наклона слоя. Направления є2 и є3 совпадают с направлениями оси в и биссектрисы угла между осями xj и х соответственно, так как в любой точке пластической зоны картина деформаций представляет собой чистый сдвиг. Для определения угловой скорости вращения элемента объема составим антисимметрическую часть тензора градиентов скоростей: гол /и отсчитывается от оси ах к ЕХ против движения часовой стрелки. Нетрудно видеть, что как при прямом, та и обратном скольжении одна из поверхностей скольжения совпадает с поверхностью максимальной скорости деформаций сдвига, которая одновременно отделяет смежные слои. Теперь уже имеется достаточно физических зависимостей, для того чтобы составить недостающие уравнения для определения скорости vx и компонента тензора о. Во-первых, поскольку направление главного напряжения о2 совпадает с направлением є2, а последнее -с осью в, то
Таким образом, уравнения (2.3), (2.9) и (2.13) совместно образуют систему семи уравнений с 7-ю неизвестными: vx, (p,oy,oz, Txy,Txz,Tyz. Составляющую напряжений не входящую в эту систему уравнений, можно определить из условия предельного состояния как (ах -aXl) + Ьт\ = [(ах + а%) sin (р + 4Ч cos р] , где о = aycos2cp + azsin2(p + 2ryz sin 2 p.
Следовательно, имеется возможность полностью определить напряженное состояние и скорость движения сыпучей среды при продольном движении. Произведем некоторые преобразования для того, чтобы решение приведенной системы уравнений не было связано со значительными трудностями. Упомянутая выше система уравнений значительно упрощается, если предположить, что составляющая напряжения
Это предположение можно обосновать следующими доводами. Во-первых, Tyz = 0 на боковых стенках лотка (сила трения направлена всегда противополож но движению), на средней плоскости z=0 (виду симметрии) и на верхней поверхности как на свободной. Во-вторых, исходя из того, что сила трения всегда направлена противоположно относительной скорости, можно предположить, что в любой плоскости у = const касательные напряжения направлены противоположно скорости деформаций сдвига, т.е.ту2 = 0.
Методика экспериментального исследования процесса распределения зерна ячменя по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки
В торцевой поверхности брусков были изготовлены пазы, по размеры трубы (25 х 1мм), на которой прикрепляется лоток. Установка лотка с трубой в данный паз, позволяет отклонять его на определенные (заданные) углы. На картонную поверхность 6 наклеена белая бумага, на которую нанесена горизонтальная линия 7, совпадающая по высоте с дном лотка, при его горизонтальном положении, и ожидаемые углы его отклонения 8. Данная картонная поверхность помещена на стену, к которой практически в плотную установлены бруски с лотком. Со стороны свободной от стены на выходной конец трубы крепится рычаг 9, пластина которого присоединена к общей тяге 10 (изготавливаемой из уголка 15x15 мм), которая в свою очередь через промежуточную тягу 11 присоединена к валу редуктора 12, установленного на подставку. Для данного процесса использовался червячный самотормозящийся редуктор (РЧУ-50).
Методика экспериментального исследования процесса распределения посевного материала по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки
Целью экспериментального исследования является поверка полученных теоретическим путем основных параметров работы основного узла разработанной установки. Исследовался процесс распределения посевного материала (зерна ячменя) по вегетационной поверхности лотка гидропонной установки.
Исследования проводились с ячменем сорта Вакула. В соответствии с ГОСТ 12036-85, для проверки всхожести семян, с трех различных мест мешка цилиндрическим щупом был проведен отбор проб [57]. Из проб семян бралась навеска и разбиралась на семена основной культуры и отходы. Из семян основной культуры отсчитывались четыре навески по 100 семян каждая и в соответствии с методикой ГОСТ 12038-84 определялась ее всхожесть. Посевную всхожесть семян (X) вычисляли по формуле:
В процессе исследований использовался ячмень влажностью 10%, 14%, 16% и 18%, т.е. сухой средней и предельной влажности, влажный и сырой. Влажность зерна ячменя проверялась ускоренным методом (на приборе Чижовой). Со гласно данному методу, изготавливался пакет из бумаги размером 150x150 мм, складывали его по диагонали, загибали углы, а затем края примерно на 15 мм. Пакет вкладывали в мешок пергамента несколько большего размера, чем пакет, не загибая краев. Подготовленный пакет высушивали в приборе 3 мин, охлаждали в эксикаторе и взвешивали. В пакет помещали 4 - 5 г исследуемой измельченной пробы зерна ячменя, равномерно распределяли его и взвешивали. Пакет с навеской закрывали, вкладывали в пергаментный мешок и помещали в прибор, где высушивали его в течение 5 мин при температуре 150 - 152 С. По истечению указанного времени пакет с высушенной пробой охлаждали в эксикаторе 3-5 мин и взвешивали.
Эксперимент проводился в лабораторных условиях, при фиксированной влажности окружающей среды (85 - 88%). Влажность в помещении лаборатории контролировалась цифровым термогигрометром AR837 каждые 30 мин в течение всего эксперимента.
В ходе экспериментальных исследований были определены основные факторы, влияющими на рассматриваемый процесс. В процессе посева зерна ячменя на вегетационную поверхность лотка гидропонной установки основное влияние оказывают следующие факторы:
Согласно принятым норма посева (таблица 1.2), на лоток эксперименталь-ной установки площадью 0,165 м помещалось 910 г зерна ячменя. Масса навески для посева определялась путем взвешивания на технических весах с трехкратной повторностью и точностью до 1 грамма. Вращая ручку редуктора, лоток отклоняли на необходимый угол, после чего производились необходимые замеры, а именно координаты движущегося слоя зерна. Для этого на внутреннюю поверхность лотка и бортов были нанесены шкалы (ось абсцисс от -5 до +5, а ось ординат от 0 доі). Предварительными исследованиями было выявлено, что в результате такого рода качений лотка, зерно распределяется по нормальному закону, т.е. явно выражена кривая Гаусса. После проведения замеров лоток отклоняется на следующий исследуемый угол и т.д. В ходе проводимого эксперимента определено, что для полного распределения зерна по вегетационной поверхности лотка необходимо было сделать в среднем 5 качений с затухающей амплитудой.
Проводился эксперимент типа 2 , где число факторов к=3, число уровней р=2, число опытов N=8, число повторных опытов п=5. Матрица планирования приведена в таблице П8.1 приложения 8.
Многоярусная гидропонная установки с поворачивающимися лотками
Для увеличения производительности по выращенному зеленому корму вышеописанную установку можно рассматривать как некоторую модульную единицу, которая может быть наращена в длину, в высоту и в длину и в высоту одновременно (смешанное наращивание). Все три вида наращивания применяются при условии того, что это позволяет производственное помещение или здание гидропонного цеха).
Наращивание в длину осуществляется соединением трубной муфтой 1 выходных концов труб 3, свободных от рычагов 6 и общей тяги 7 основной установки (в дальнейшем будем называть ее первым модулем) с выходными концами труб второго такого же модуля (рисунок 4.4). В конструкции второго модуля будут отсутствовать рычаги и общая тяга и с точки зрения кинематики он будет ведомым, в то время как первый модуль будет ведущим.
Наращивание в высоту осуществляется увеличением количества ярусов гидропонной установки с четырех, к примеру, до шести (рисунок 4.5). Выше шести ярусов установку не рекомендуется наращивать ввиду ее достаточно большой высоты (ориентировочно 2500 - 2700 мм), что может затруднить ее обслуживание и эксплуатацию с точки зрения эргономических показателей.
При наращивании в длину ожидаемая производительность гидропонной установки по выращенному ГЗК, при условии, что цех оснащен 7-8 единицами данного типа, возрастает до 660 кг/сутки. При наращивании в высоту ожидаемая производительность гидропонной установки при тех же условиях возрастает 500 кг/сутки, а при смешанном - 990 кг/сутки. С точки зрения экономии производственных площадей наиболее приемлемым способом увеличения производительности является наращивание в высоту.
Эффективность проекта определяется на основе денежного потока CF (потока реальных денег), представляющего собой распределенные во времени денежные поступления и платежи для всего расчетного периода осуществления проекта.
В каждом периоде времени в пределах расчетного периода проекта значение денежного потока характеризуется притоком (выручка от реализации продукции и т.п.) и оттоком (производственные затраты, налоги и т.п.). При оценке инвестиционного проекта приведение равновременных значений денежного потока к начальному моменту времени осуществляется на основе дисконтирования.
Экономический смысл дисконтирования состоит в предположении о получении будущего дохода на сегодняшнюю сумму денежных средств. Следовательно, будущие денежные потоки можно привести к настоящему моменту времени с помощью понижающего коэффициента на основе следующей формулы: где т - номер периода расчета; Е - ставка дисконтирования, равная норме дохода на капитал, доли единиц. Норма доходности капитала может определяться на основе величины банковских кредитных ставок, уровня инфляции и риска. Для расчета экономической эффективности использованы четыре показателя, имеющих наибольшее распространение в мировой практике: чистый дисконтированный доход, индекс доходности, внутренняя норма доходности, срок окупаемости. Чистый дисконтированный доход (ЧДД) характеризует превышение сум 105 марных денежных поступлений над суммарными затратами, включая инвестиционные, с учетом неравномерности денежного потока в течение расчетного периода проекта. Он рассчитывается по формуле: ЧДД = а=о СРгп ат. (4.2)
Для признания проекта эффективным необходимо, чтобы его ЧДД был положительным. Важное свойство этого показателя - аддитивность во времени, что позволяет использовать его в качестве основного критерия оценки эффективности инвестиционного проекта.
Индекс доходности представляет собой отношение суммы приведенных эффектов к величине капитальных вложений. Он связан с чистым дисконтированным доходом: если ЧДД положительный, то индекс доходности больше 1.
Внутренняя норма доходности (ВНД) - это такое значение ставки дисконтирования, при которой чистый дисконтированный доход проекта становится равным нулю. Этот показатель отражает максимально допустимый относительный уровень доходности, которую обеспечивает проект. Если ВНД больше цены привлекаемых для проекта финансовых ресурсов, проект эффективен.
Таким образом, применение гидропонной установки по выращиванию зеленых кормов является экономически эффективным и имеет высокие параметры рентабельности и окупаемости.
Для оценивания инвестиционного проекта недостаточно определять годовой экономический эффект. Рассчитаем показатели его эффективности - чистый дисконтированный доход, индекс доходности, внутренняя норма доходности, дисконтированный срок окупаемости. Примем за расчетный период 5 лет. Денежный поток определим как сумму чистой прибыли и амортизационных отчислений, направляемых на покрытие инвестиционных затрат. Коэффициент дисконтирования (формула 4.1) определим на основе дисконтной ставки в 25%.
Внутренняя норма доходности определена с помощью функции «Подбор параметра» в MS Excel, которая реализует метод последовательных итерационных вычислений. Она численно равна 44,85%. Это означает, что проект обеспечивает эту величину доходности, и в случае применения заемных средств это максимальная ставка по кредиту, при которой поступления проекта покрывают его инвестиции.