СПОСОБ ДОБЫЧИ ГЛУБОКОКОРНЕВИЩНЫХ ДИКОРАСТУЩИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК A01D91/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к машинным технологиям уборки корней лекарственных растений, например лекарственных форм солодки, девясила высокого, алтея и др.

Известен 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).

Анализ строения корней солодки пойменного экотипа (пойма р. Волги, Астраханская обл.), добываемой в качестве лакричного сырья, показал, что до 80% запасов метрового слоя корневой массы находится в горизонте мощностью 0 - 60 см. Однако двухфазный способ уборки корней лакрицы растянут по времени. Из-за резкоконтинентального и острозасушливого климата юга Российской Федерации в сухом слое почвы и грунта карабаш и оставшиеся корни солодки высыхают. По этой причине прекращаются процессы корнеобразований. Дикорастущие заросли солодки не могут восстановить описанным способом исходную продуктивность и сохранить популяцию.

Известен также способ добычи корней лакрицы, включающий скашивание надземных побегов, удаление фрезерованием нетоварных частей солодки и дернины, подрезание корнесодержащего пласта, подъем его над канавкой 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 H-образной формы; она снабжена гидроприводом, размещенным между кронштейнами на вертикальных балках П-образной рамы и кронштейнами на нижних гранях H-образной рамы; привод ротора размещен на дополнительной раме; привод ротора снабжен главным редуктором, предохранительной муфтой и двумя контурами цепных передач, установленных в полостях H-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.кл⁶ 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 выполняемых операций описанной машины при выполнении вышеописанного способа относится то, что при увеличении мощности подрезанного корнесодержащего пласта почвенный горизонт клыками приводного ротора не прорабатывается. Клыками ротора деформируется сравнительно небольшой слой в нижней части пласта, обращенной в сторону дна канавы. 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 является известный способ добычи корней солодки, включающий срезание и измельчение надземных частей, 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 //А. М. Салдаев, А.В. Колганов, В.В. Бородычев. Заявлено 10.07.1997, опубликовано 10.09.1998).

Описанный способ реализуют последующим выполнением следующих операций: 1) срезание и измельчение надземных частей; 2) подкапывание и извлечение кондиционных фракций корней из пласта почвы и грунта; 3) рекультивация почвы в полосах подсевом естественных травосмесей. Однако эффективность этого способа падает при увеличении мощности подрезанного пласта 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 и грунта с корнями дикорастущих лекарственных растений.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - увеличение полноты сбора растительного сырья в виде корней и корневищ и снижение энергозатрат.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе добычи глубококорневищных дикорастущих лекарственных растений, включающем скашивание и измельчение надземных побегов, удаление нетоварных частей и карабаша, 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 в подготовленной полосе корнесодержащий слой вертикально разрезают на равноудаленные вертикальные равно- и/или разноглубинные щели и части пласта подрезают горизонтально, при этом подрезание корнесодержащего пласта при извлечении корней осуществляют на ширину захвата, большую чем ширина полосы между крайними вертикальными щелями разрезанных пластов, но меньшую чем ширина подготовленной полосы, и на глубину, большую или равную глубине вертикальной части щелей; корнесодержащий пласт подрезают в виде ленты, сечение которого имеет форму или части круга, или треугольника, или трапеции, или прямоугольника, причем сечение подрезанной ленты меньше, чем сечение пласта при последующей добыче сырья.

За счет того, что до начала извлечения корневой массы корнесодержащий пласт разрезают на вертикальные части (узкие вертикальные полосы) или на ленты, 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 заданного 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 заявленного способа добычи глубококорневищных дикорастущих лекарственных растений поясняется чертежами.

На фиг. 1 показано поперечное сечение пласта почвы и грунта с надземными побегами, например, солодки голой пойменного экотипа 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 и разрушения дернины верхнего слоя на глубину 3 - 5 см.

на фиг. 4 представлен процесс поделки вертикальных равноудаленных и равноглубинных щелей.

На фиг. 5 - то же, но разноглубинных щелей.

На фиг. 6 - процесс подготовки ленты из корнесодержащего пласта (сечение в виде прямоугольника).

На фиг. 7 - то же, сечение в виде сегмента круга.

На фиг. 8 - то же, сечение в виде трапеции.

На фиг. 9 - то же, сечение в виде треугольника.

На фиг. 10 - процесс подрезания корнесодержащего пласта перед выборкой корня (поперечное сечение).

На фиг. 11 изображен подъем подрезанных вертикальных полос и горизонтальных лент для последующей обработки корнесодержащего пласта.

На фиг. 12 - первичная деформация пласта почвы и грунта с корнями солодки путем приложения знакоперменных изгибающих моментов.

На фиг. 13 - извлечение корневой массы из деформированного пласта приводными рабочими органами.

На фиг. 14 - распределение корневой массы на поверхности убранной полосы.

На фиг. 15 - поперечное сечение канавы и обработанной полосы после выполнения рекультивационных работ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

На выбранных участках с дикими зарослями лекарственных растений, например солодки голой с продуктивностью сырых корней и корневищ не ниже 10 т/га для пойменного экотипа, выбирают основное направление проведения механизированных работ и вехами отмечают контуры участка. После визуального осмотра участка с поверхности зарослей убирают инородные предметы. Первой операцией, проводимой на данном участке, является скашивание надземных частей дикорастущих растений и солодки голой. Стебли 1 (фиг. 1) солодки голой скашивают, измельчают и укладывают на стерню 2 и мортмассы обработанной полосы. Эту операцию выполняют прицепной машиной КИР-1,5Б с приводом от ВОМ агрегатируемого трактора МТЗ-80. Поперечное сечение обработанной поверхности и стерни 2 солодки и резки показано на фиг. 2. Затем проводят удаление нетоварной части и карабаша солодки, стерни и мочку сопутствующих дикорастущих трав, не являющихся лекарственным сырьем. Эту операцию осуществляют навесной комбинированной почвенной фрезой КФК-2,0 с приводом от ВОМ колесного трактора МТЗ-80 класса тяги 1,4. Ширина обработанной полосы 4 - 1,65-1,85 м (см. фиг. 3). После прохода фрезерного агрегата на поверхности дикорастущих солодковых зарослей остается необработанная полоса 4, поверхность которой покрыта слоем мульчи.

После удаления карабаша и разрушения дернины верхнего слоя при непрерывном движении в подготовленной полосе 4 корнесодержащий слой 5 вертикально разрезают на равноудаленные вертикальные равноглубинные щели 6 (фиг. 4) и/или разноглубинные щели 7 (фиг. 5). Часть корнесодержащего слоя 5 подрезают горизонтально. Эти участки показаны на фиг. 4 и 5 дуговыми подрезанными слоями 8 (см. фиг. 4, 5 и 10).

Подрезание (вертикальное, наклонное, горизонтальное) корнесодержащего пласта в слое 5 при извлечении корней 9 осуществляют на ширину захвата, большую чем ширина полосы между крайними вертикальными щелями 6 разрезанных пластов (см. фиг. 10). Ширина подрезанного пласта a-b-c-d-e-f между стойками 10 и 11 U-образного ножа 12 меньше, чем ширина подготовленной полосы 4 (фиг. 10). Глубина хода U-образного ножа 12 больше или равна глубине вертикальной части щелей 6 или 7.

Для увеличения выхода товарной фракции корневой массы солодки корнесодержащий пласт подрезают в виде ленты 13, сечение которой имеет форму или прямоугольника (фиг. 6), или сегмента круга (фиг. 7), или трапеции (фиг. 8), или треугольника (фиг. 9). Сечение подрезанной ленты 13 меньше сечения подрезанного пласта a-b-c-d-e-f при последующей выборке корней и корневищ солодки при добыче сырья. Эту операцию с одним из видов рабочих органов (фиг. 5-9) выполняет почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, кронштейны навески, опорное колесо с винтовым механизмом и комплект сменных рабочих органов. Конструкция упомянутых рабочих органов читается на фиг. 4-9. Почвообрабатывающий агрегат содержит орудие и трактор класса тяги 3. При перемещении агрегата корнесодержащий пласт разрезается на вертикальные щели 6 с расстоянием между ними 0,35 м или полосы с шириной ленты 13 не более 0,8 - 0,9 м и толщиной 0,25 - 0,35 м.

Далее, непосредственно при добыче лакрицы подрезают корнесодержащий пласт с вертикальными щелями 6 (7) и горизонтальным сечением шириной 1,1 - 1,2 м на глубину 0,5 - 0,6 м. Подрезанный пласт a-b-c-d-e-f поднимают над канавой 144 (фиг. 11). Последующую деформацию корнесодержащего слоя в виде вертикальных частей из пластов или лент проводят приложением знакопеременных изгибающих моментов снизу пласта вверх над канавой 14 (см. фиг. 12). Интенсивное воздействие на пласт ударным воздействием со стороны клыков вращающегося ротора 15 приводит к извлечению корней и корневищ на дневную поверхность (фиг. 13).

Предварительно разрезанный на вертикальные щели 6 или 7 или на горизонтальные ленты 13 сечением в виде или прямоугольника, или сегмента круга, или трапеции, или треугольника подрезают U-образным ножом 12 (фиг. 10, 11 и 12). Фронтальные участки ножа 12 снабжены режущими кромками на односторонних лезвиях. Наклонными пассивными подъемниками 16 подрезанный по периметру a-b-c-d-e-f (фиг. 10) корнесодержащий пласт поднимается над канавой 14 на высоту не менее 1/2 - 3/4 глубины подкапывания. За счет того, что сечение лент 13 (фиг. 6), (фиг. 7), (фиг. 8), (фиг. 9) меньше сечения подрезанного пласта a-b-c-d-e-f U-образный ножом 12, упомянутые ленты 13 и пласт непрерывным потоком, не сгруживаясь, поступают на наклонные подъемники 16 и претерпевают первый вид деформации: сжатие лент и растяжение пласта. Корни и корневища солодки из-за своей большой пластичности и влажности не претерпевают механических повреждений.

Интенсивное воздействие на ленту 13 и пласт a-b-c-d-e-f знакопеременными изгибающими моментами достигают приводным ротором 17 с двумя диаметрально противоположно установленными бесприводными вальцами 18. За счет большой амплитуды перемещений ленты 13 относительно поверхности подрезанного пласта и пласта относительно дна канавы 10 с заданной частотой последние приподнимаются и опускаются над канавой 10. Вальцы 18 ротора 17 обкатывают корнесодержащий пласт в нижней плоскости - в плоскости подрезания U-образного горизонтального ножа 12. Лента 13 и пласт a-b-c-d-e-f разрушаются на комья, а корни и корневища 9 выдавливаются на дневную поверхность полосы 19 снизу вверх. За счет того, что вальцы 18 на оси вращения ротора 17 установлены свободно, этим исключается наматывание корней и корневищ на их поверхности.

Окончательное отделение корней и корневищ солодки из ленты 13 и пласта проводят высокочастотным ударным воздействием (см. фиг. 13). Для этого используют приводной ротор 15 с радиально ориентированными клыками 20. Частота вращения ротора 15 - 4,5 - 9,0 с^-1 Клыками 20 из индивидуально не связанных между собой лент 13 и пласта корни и корневища извлекаются на дневную поверхность, а комья 21 почвы деформируются до агрономически ценных фракций и ориентируются на дно канавы 14.

Отделенные корни и корневища укладываются на дневную поверхность обработанной полосы 19 (фиг. 14). После просушки корня-сырца в течение 2 - 3 дней последние убирают одним из известных способов с привлечением машинно-тракторных агрегатов. Устройство для уборки корней УДК-2,0 приемлемо для подборки широкого спектра лекарственных растений (девясила высокого, алтея, солодки и др. ). Агрегат (МТЗ-80 + УДК-2,0) методом седлания частично присыпанные корни и корневища извлекает из верхнего слоя, отделяет от почвы, сепарирует и транспортирует в прицепные емкости, которые перемещают параллельным курсом. Тракторными самосвальными прицепами корневая масса отвозится к пунктам первичной подработки корня-сырца (солодки, алтея, девясила и др.). Поверхность полосы подвергают рекультивации. Перед паводком в затапливаемых поймах полосы прикатывают гладкими водоналивными катками. Этим исключаются процессы водной эрозии и создается контакт оставшихся мелких корешков для естественного восстановления популяции, например солодки. При добыче лакрицы в послепаводковый период поверхности полос сначала прикатывают катками ЗКВГ-1,4, после этого проводят посев трав сеялкой СН-16ПМ и осуществляют послепосевное прикатывание кольчато-шпоровыми катками ЗККШ-6А.

Предлагаемый способ добычи глубококорневищных дикорастущих лекарственных растений обеспечивает высокую кондицию сырья, исключает непроизводительные затраты ручного труда при обрезке участков корней с механическими повреждениями, увеличивает выход корневой массы с единицы площади, снижает общие энергозатраты, несмотря на введение новой дополнительной технологической операции - поделки группы вертикальных щелей или одной непрерывной ленты с сечением, меньшим чем сечение подрезанного пласта, гарантирует условия восстановления исходной продуктивности естественных зарослей на 4 и 5 годы жизни растений. Дополнительные вертикальные срезы корнесодержащего пласта при добыче сохраняют высокое качество добываемых корней и корневищ девясила высокого. Это также относится к лентам при добыче корней и корневищ алтея и солодки.

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

Способ включает скашивание и измельчение надземных побегов, удаление нетоварных частей и разрушение дернины верхнего слоя, 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 нетоварных частей и разрушения дернины верхнего слоя при непрерывном движении в подготовленной полосе корнесодержащий слой разрезают или вертикально на равноудаленные вертикальные равно- и/или разноглубинные щели или горизонтально в виде ленты. Сечение ленты имеет форму прямоугольника, или части круга, или трапеции, или треугольника. Сечения обработанных зон с разноглубинными вертикальными щелями или разнопрофильными лентами меньше, чем сечение извлекаемого подрезанного по периметру корнесодержащего пласта. Увеличивается полнота сбора растительного сырья в виде корней и корневищ и обеспечивается снижение энергозатрат. 15 ил.

Способ добычи глубококорневищных дикорастущих лекарственных растений, включающий скашивание и измельчение надземных побегов, удаление нетоварных частей и разрушение дернины верхнего слоя, 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 нетоварных частей и разрушения дернины верхнего слоя при непрерывном движении в подготовленной полосе корнесодержащий слой разрезают или вертикально на равноудаленные вертикальные равно- и/или разноглубинные щели или горизонтально в виде ленты, сечение которой имеет форму прямоугольника, или части круга, или трапеции, или треугольника, при этом сечения обработанных зон с разноглубинными вертикальными щелями или разнопрофильными лентами меньше, чем сечение извлекаемого подрезанного по периметру корнесодержащего пласта.