СПОСОБ ДОБЫЧИ ЛАКРИЦЫ Российский патент 2001 года по МПК A01D91/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам уборки корней растений, например лакрицы.

Известен способ уборки корней растений, преимущественно лакрицы, содержащий обрезку верхней части корней, подкапывание и извлечение кондиционной их фракции из земли, в котором обрезку верхней части корней осуществляют фрезерованием полосы верхнего почвенного горизонта при непрерывном движении на глубину до 5-6 см (см. RU, патент N 2116023, М.кл.⁶ A 01 D 91/02. Способ уборки корней растений//А.М. Салдаев, А.В. Колганов, В.В. Бородычев. Заявлено 10.07.1997, опубликовано 27.07.1998).

При добыче лакричного корня удаление фрезерованием нетоварных частей с корневой массы солодки является правильным агротехническим приемом. Эта операция проверена в производственных условиях с 1997 г. в базовом хозяйстве, занимающемся заготовкой лакричного сырья, и показала высокую эффективность и экономически оправдана.

Известен также способ уборки корней солодки, включающий скашивание надземной части растений, срезание поверхностного слоя с корневыми шейками и карабашем, подкапывание и извлечение корней из почвы, в котором срезание поверхностного слоя с корневыми шейками и карабашем производят почвенной фрезой фрезерованием стерни и корней на глубину 5-6 см, а после извлечения корней из слоя 0-60 см подкопанного пласта производят повторный оборот верхнего горизонта на глубину 20-25 см с последующей выборкой корней в верхнем слое 0-40 см путем ручного сбора и вычесывания (см. RU, патент N 2116718, М.кл.⁶ A 01 D 91/02. Способ уборки корней солодки//А.М. Салдаев, А. В. Колганов, В.В. Бородычев. Заявлено 10.07.1997, опубликовано 10.08.1998).

При анализе строения корней солодки пойменного экотипа, добываемой в качестве лакричного сырья, до 80% запасов метрового слоя корневой массы распределен в горизонте мощностью 0-60 см. По этой причине энергетически оправдана обработка этого слоя. Однако двухфазный способ уборки корней лакрицы растянут по времени. Из-за резкоконтинентального и острозасушливого климата юга Российской Федерации это приводит к гибели карабаша солодки. Дикорастущие заросли солодки не могут восстановить естественным способом свою исходную продуктивность.

Известен также способ добычи корней лакрицы, включающий скашивание надземных побегов, удаление фрезерованием нетоварных частей солодки и дернины, подрезание корнесодержащего пласта, подъем его над канавой и извлечение из него корней и корневищ солодки ударным воздействием. Часть этих операций осуществляет машина для добычи корней солодки, содержащая раму, опорно-копирующие колеса, последовательно установленные рабочий орган для подкапывания, подъема, перемещения и первичной сепарации выполнен в виде U-образного подрезающего ножа, фронтальные части которого снабжены режущими кромками на съемных лезвиях, на удаленной части от горизонтального лезвия размещены подъемники подрезанного слоя почвы, а рабочий орган для вторичной сепарации слоя почвы выполнен в виде приводного ротора с радиально направленными клыками, причем упомянутый ротор размещен на дополнительной раме, соединенной шарнирно с основной рамой и снабженной возможностью перевода в рабочее и транспортное положения, при этом дополнительная рама снабжена экранами, размещенными впереди ротора; рама выполнена П-образной формы из вертикальных и горизонтальных балок; рама снабжена блоками кронштейнов навески, выполненными с возможностью навешивания на подвески тракторов класса тяги 3, 4, 5 и 6; кронштейны навески снабжены разновеликими пальцами; дополнительная рама выполнена Н-образной формы; она снабжена гидроприводом, размещенным между кронштейнами на вертикальных балках П-образной рамы и кронштейнами на нижних гранях Н-образной рамы; привод ротора размещен на дополнительной раме; привод ротора снабжен главным редуктором, предохранительной муфтой и двумя контурами цепных передач, установленных в плоскостях Н-образной рамы; ось поворота дополнительной рамы в шарнирах основной рамы выполнена соосной с осями предохранительной муфты и главного редуктора; дополнительная рама ротора соединена с рамой машины транспортной тягой; опорно-копирующие колеса снабжены винтовыми механизмами; экран ротора выполнен в виде криволинейных дуг, обращенных консолями в направлении вращения клыков ротора, и гибких звеньев, концы которых ориентированы в сторону U-образного подрезающего ножа; экран из криволинейных дуг снабжен возможностью поворота относительно поперечной балки дополнительной рамы (см. RU, патент N 2116715 М.кл.⁶ A 01 D 25/02. Машина для добычи корней солодки//А.М. Салдаев, А.В. Колганов, В.В. Бородычев. Заявлено 10.07.1997, опубликовано 10.08.1998).

К недостаткам описанной машины при выполнении вышеописанного способа относится то, что при увеличении мощности подрезанного корнесодержащего пласта почвенный горизонт клыками приводного ротора не прорабатывается. Для увеличения степени извлечения корней лакрицы необходимо увеличить частоту ударного воздействия. Это в свою очередь приводит к резкому увеличению энергозатрат и к снижению качественных показателей добываемого сырья.

Наиболее близким по сущности к заявленному способу относится известный способ добычи корней солодки, включающий срезание и измельчение надземных частей, подкапывание и извлечение кондиционной фракции из земли, в котором подкапывание и извлечение кондиционных фракций корней солодки осуществляют полосами шириной 1-3 м, а между убранными полосами создают резервации солодки с естественным травостоем, при этом перед уборкой корней солодки в упомянутых полосах удаляют корни растений и карабаш фрезерованием слоя почвы на глубину 3-6 см, а после уборки извлеченных корней осуществляют посев естественных травосмесей, преимущественно злаковых с нормой высева 20-25 кг/га (10,6·10⁶ - 11,7·10⁶ шт/га) на глубину 1,5 - 2,5 см (см. RU, патент N 2118484, М. кл. ⁶ A 01 D 91/02. Способ добычи корней солодки//Салдаев А.М., Колганов А.В., Бородычев В.В. Заявлено 10.07.1997, опубликовано 10.09.1998).

Описанный способ реализуют последующим выполнением следующих технологических операций: 1) срезание и измельчение надземных частей; 2) подкапывание и извлечение кондиционной фракции корней из земли; 3) рекультивация почвы в полосах подсевом естественных травосмесей. Однако эффективность этого способа падает при увеличении мощности подрезанного слоя почвы, переплетенного скелетными и сосущими корнями лакрицы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение эффективности воздействия на корнесодержащий пласт почвы.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - увеличение выхода товарной массы корня-сырца и снижение энергозатрат.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе добычи лакрицы, включающем скашивание и измельчение надземных побегов, удаление нетоварных частей и карабаша солодки, подрезание корнесодержащего пласта, извлечение корней и корневищ из подрезанного слоя, укладку корневой массы на дневную поверхность полосы, уборку корня-сырца и рекультивацию поверхности убранной полосы, в предлагаемом изобретении, после удаления карабаша и разрушения дернины верхнего слоя при непрерывном движении вертикальным срезом и горизонтальным подрезанием в боковых направлениях осуществляют предварительную деформацию этих частей путем частичного подъема и изгиба в бок, последующую деформацию корнесодержащего пласта производят приложением знакопеременных изгибающих моментов на части пласта в направлении выполняемых операций, а извлечение корней и корневищ достигают высокочастотным ударным воздействием.

За счет того, что корнесодержащиий пласт подвергают эффективным силовым воздействиям, направленным на извлечение корней и корневищ солодки в качестве лакричного сырья, достигается указанный выше технический результат.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителями не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Сущность способа поясняется чертежами.

На фиг. 1 показано поперечное сечение пласта почвы и грунта с надземными побегами солодки голой и ее корней и корневищ в активном корнеобитаемом горизонте;
на фиг. 2 - то же, после скашивания, измельчения и распределения надземных побегов на поверхность слоя мортмассы;
на фиг. 3 - то же, после удаления нетоварных частей солодки голой (карабаша) и разрушение дернины верхнего слоя на глубину 3-5 см;
на фиг. 4 представлен процесс вертикального среза и горизонтального подрезания части пласта и предварительной деформации этих частей путем частичного подъема и изгиба в бок;
на фиг. 5 - процесс отделения частей пласта от материковой части грунта путем вертикальных равноудаленных срезов и подрезов по криволинейным дугам на глубинных участках;
на фиг. 6 изображен подъем подрезанных частей пласта над канавой для последующей обработки корнесодержащего пласта;
на фиг. 7 - интенсивная деформация пласта почвы и грунта с корнями солодки путем приложения знакопеременных изгибающих моментов;
на фиг. 8 - извлечение приводными рабочими органами корневой массы лакрицы из предварительно деформированного пласта;
на фиг. 9 - распределение корневой массы по поверхности убранной полосы;
на фиг. 10 - поперечное сечение канавы и полосы после выполнения рекультивационных работ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

На выбранных участка с продуктивностью сырых корней и корневищ солодки не ниже 10 т/га для пойменного экотипа дикорастущих зарослей солодки голой (Glycyrrhiza glabra L.) выбирают основное направление проведения механизированных работ и вехами отмечают контуры (границы) участка. После визуального осмотра участка с поверхности зарослей убирают камни, металлические и другие инородные предметы. Первой операцией, проводимой на данном участке, является скашивание надземных частей дикорастущих растений и солодки голой. Стебли 1 солодки сразу скашивают машиной КИР-1,5Б в агрегате с трактором МТЗ-50, измельчают и распределяют резку 2 на мортмассу 3 скошенной полосы 4 (см. фиг. 1, 2 и 9). Затем проводят фрезерование, например комбинированной почвенной фрезой КФК-2,0, верхнего слоя 5 глубину 3-6 см, стерни 6, мортмассы 3 и скошенных и измельченных частей солодки в виде резки 2. Для данной операции используют тракторный агрегат МТЗ-80 + КФК-2,0. Полосу с обработанным слоем 5 выполняют шириной 1,65-1,85 м. После прохода фрезерного агрегата на поверхности солодковых зарослей остается обработанная полоса, поверхность которой покрыта слоем мульчи. Мульча предотвращает испарение влаги и иссушение почвы под ней, а также исключает солнечную и ветровую эрозию в весенний, летний и осенний периоды. Далее, после удаления карабаша нетоварных частей и разрушения дернины верхнего слоя, при непрерывном движении вертикальным срезом на глубину 0,5-0,6 м по середине подготовленной полосы слоя 5 и горизонтальным подрезанием в боковых направлениях по 0,3-0,5 м осуществляют предварительную деформацию этих частей путем частичного подъема (на высоту 0,10-0,15 м) и изгиба вертикальных срезов 7 в бок (см. фиг. 4). Эту операцию выполняют машинно-тракторным агрегатом, включающим трактор Т-150 К класса тяги 3 и орудие, содержащее раму с кронштейнами навески, опорные колеса и ⊥-образный корнеподрезающий рабочий орган с лезвиями на фронтальной части. При перемещении агрегата вертикальные кромки пластов 8 и 9 поднимаются над будущей канавой 10 (фиг. 4 и 5).

Далее, непосредственно при добыче лакрицы подрезают корнесодержащий пласт со смещениями в боковых направлениях от вертикального среза 7 на удаление 0,6-0,8 м и на глубину 0,5-0,6 м, равную при горизонтальном подрезании (см. фиг. 6). Подрезанные левую и правую части пластов 8 и 9 поднимают над канавой 10. Последующую деформацию корнесодержащего слоя в виде частей из пластов 8 и 9 проводят приложением знакопеременных изгибающих моментов на части пластов 8 и 9 в направлении выполняемых операций. Извлечение корней и корневищ 11 (фиг. 1-5) солодки достигают высокочастотным ударным воздействием (см. фиг. 8).

Пласт почвы и грунта (см. фиг. 5 и 6) подрезают U-образным ножом 12, фронтальные участки которого снабжены режущими кромками на односторонних лезвиях. Наклонными подъемниками 13 левая и правая части 9 и 8 пласта поднимаются над канавой 10 на высоту 2/3 глубины подкапывания. При этом части 8 и 9 пласта претерпевают пассивное сжимающе-растягивающие нагрузки и проводится деформация скелетных корней и корневищ 11 солодки.

Интенсивное воздействие на части 8 и 9 корнесодержащего пласта энакопеременными изгибающими моментами достигают приводным ротором 14 с двумя диаметрально противоположно установленными бесприводными вальцами 15. За счет большой амплитуды части 8 и 9 пласта с заданной частотой приподнимаются и опускаются над канавой 10. Вальцы 15 обкатывают корнесодержащий пласт в нижней плоскости - в плоскости подрезания U-образного горизонтального ножа 12. Части 8 и 9 пласта при деформации разрушаются, а корни и корневища 11 выдавливаются на дневную поверхность полосы 10 снизу вверх (см. фиг. 8 и 9). За счет того, что вальцы 15 на оси вращения установлены свободно (см. фиг. 7 и 8), исключается наматывание корней и корневищ 11 на их поверхности.

Окончательное отделение корней и корневищ 11 солодки из частей 8 и 9 пласта проводят высокочастотным ударным воздействием. Для этого используют приводной ротор 17 с радиально ориентированными клыками 18. Частота вращения ротора 17 - 4,5...9,0 с^-1. Клыками 18 из частей 8 и 9 пласта деформируются до агрономически ценных фракций 19 и ориентируются на дно канавы 10 (см. фиг. 8). Отделенные корни и корневища 11 укладываются на дневную поверхность обработанной полосы 16 (см. фиг. 9). После просыхания корня-сырца в течение 2-3 дней убирают одним из известных способов с привлечением машинно-тракторных агрегатов. Устройство для уборки корней УДК-2,0 агрегатируют с трактором МТЗ-80 и дополнительно соединяют с его ВОМ. При движении вдоль полосы 16 методом седлания присыпанные корни и корневища 11 извлекаются из верхнего слоя, отделяются от присыпанной почвы, сепарируются и транспортерами направляются в прицепные емкости тракторных самосвальных прицепов. Тракторными прицепами корневая масса отвозится к пунктам первичной подработки корня-сырца солодки. Убранную поверхность полосы 16 подвергают рекультивации. Перед паводком в затапливаемых поймах полосы 16 прикатывают гладкими водоналивными катками ЭКВГ-1,4. Этим исключаются процессы водной эрозии. При добыче лакрицы в послепаводковый период поверхности полос 16 сначала прикатывают катками ЭКВГ-1,4, после этого проводят посев трав, соответствующих данной зоне, и осуществляют послепосевное прикатывание кольчато-шпоровыми катками ЗККШ-6А.

Данные по эффективности добычи лакрицы по базовой и заявленной технологиям представлены в таблице.

Такой способ уборки корней солодки голой обеспечивает высокую кондицию сырья, исключает непроизводительные затраты ручного труда на обрезке участков с механическими повреждениями, увеличивает выход корневой массы с единицы площади, снижает общие энергозатраты несмотря на введение новой, дополнительной технологической операции, гарантирует условия восстановления продуктивности естественных зарослей на 4 и 5 годы жизни растений. Дополнительный вертикальный срез корнесодержащего пласта сохраняет высокое качество корней и корневищ лакрицы.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Способ включает скашивание и измельчение подземных побегов, удаление нетоварных частей и карабаша солодки, подрезание корнесодержащего пласта, извлечение корней и корневищ из подрезанного слоя, укладку корневой массы на дневную поверхность полосы, уборку корня-сырца и рекультивацию поверхности убранной полосы. После удаления карабаша и разрушения дернины верхнего слоя при непрерывном движении вертикальным срезом и горизонтальным подрезанием в боковых направлениях осуществляют предварительную деформацию этих частей путем частичного подъема и изгиба в бок. Последующую деформацию корнесодержащего пласта проводят приложением знакопеременных изгибающих моментов на части пласта в направлении выполняемых операций. Извлечение корней и корневищ достигают высокочастотным ударным воздействием. Увеличивается выход товарной массы корня-сырца и снижаются энергозатраты. 1 табл, 10 ил.

Способ добычи лакрицы, включающий скашивание и измельчение надземных побегов, удаление нетоварных частей и карабаша солодки, подрезание корнесодержащего пласта, извлечение корней и корневищ из подрезанного слоя, укладку корневой массы на дневную поверхность полосы, уборку корня-сырца и рекультивацию поверхности убранной полосы, отличающийся тем, что после удаления карабаша и разрушения дернины верхнего слоя при непрерывном движении вертикальным срезом и горизонтальным подрезанием в боковых направлениях осуществляют предварительную деформацию этих частей путем частичного подъема и изгиба в бок, последующую деформацию корнесодержащего пласта проводят приложением знакопеременных изгибающих моментов на части пласта в направлении выполняемых операций, а извлечение корней и корневищ достигают высокочастотным ударным воздействием.