Belka Polowa Opryskiwacza – Klucz do Precyzyjnej i Wydajnej Aplikacji

Współczesne rolnictwo stawia przed maszynami rolniczymi coraz wyższe wymagania. Opryskiwacze polowe, jako jedne z najważniejszych narzędzi w ochronie roślin, muszą zapewniać nie tylko wysoką wydajność, ale przede wszystkim precyzyjne i równomierne nanoszenie środków. Kluczowym elementem, na którym skupia się uwaga konstruktorów i użytkowników, jest belka polowa. Jej konstrukcja, stabilizacja i zastosowane technologie mają fundamentalne znaczenie dla efektywności i bezpieczeństwa zabiegów, a także dla minimalizacji zagrożeń dla środowiska naturalnego.

Konstrukcja i Wybór Belki Polowej

Wybór odpowiedniej belki polowej dla danego modelu opryskiwacza jest decyzją kluczową, która wpływa na jakość pracy, komfort operatora i możliwości maszyny. Istotnych aspektów jest wiele, począwszy od szerokości roboczej, poprzez materiały konstrukcyjne, aż po specjalistyczne systemy zabezpieczające.

Eliminacja Zjawiska Samooprysku

Jednym z niedopuszczalnych zjawisk jest samooprysk, który występuje, gdy ciecz robocza osiada na elementach konstrukcyjnych opryskiwacza. Aby go uniknąć, należy unikać opryskiwaczy, których sekcje robocze w części centralnej znajdują się zbyt blisko ramy. Jest to szczególnie problematyczne w przypadku coraz powszechniejszych rozpylaczy dwustrumieniowych, a także rozpylaczy wielootworowych oraz wachlarzowych do płynnych doglebowych roztworów saletrzano-mocznikowych (RSM), które kierują strumień do tyłu, a elementy konstrukcyjne belki (osłaniające oprawy rozpylaczy) stanowią przeszkodę. Rozwiązaniem są belki, które nie powodują tego problemu, lub te, gdzie magistrala cieczowa ma możliwość regulacji położenia w pionie w stosunku do konstrukcji belki nośnej. Regulacja ta ma również znaczenie w przypadku konieczności korekty położenia magistrali cieczowej w stosunku do ramy belki w celu wyrównania odległości poszczególnych rozpylaczy od powierzchni docelowej. Różnica ta nie powinna przekraczać 10 cm lub 0,5% szerokości roboczej belki.

Szerokość Robocza i Wymogi Transportowe

Szerokość robocza belki powinna uwzględniać system ścieżek przejazdowych wynikający z szerokości roboczej siewnika. Ważna jest również możliwość podniesienia belki na określoną wysokość, zwłaszcza gdy planujemy ochronę roślin wysokich, takich jak kukurydza, słonecznik czy szkółki drzewek. W niektórych wypadkach szerokość belki polowej już po złożeniu w pozycji transportowej może mieć znaczenie w przypadku wąskich przejazdów czy miejsc parkowania sprzętu. Wysokość położenia belki w położeniu transportowym może mieć wpływ na stabilność opryskiwacza (położenie środka ciężkości) w czasie transportu, nieraz z prędkościami rzędu 40 km/h i więcej. Planując nawożenie płynne doglebowe roztworami saletrzano-mocznikowymi (RSM) przy użyciu węży (zboża w późniejszych fazach) lub rur rozlewowych (do upraw rzędowych), należy wybrać belkę, której sposób składania do pozycji transportowej umożliwi jej złożenie bez konieczności demontażu standardowych węży lub rur.

Hydrauliczne Systemy Sterowania i Zawieszenia

Belki opryskiwaczy o szerokości od 15 m są standardowo wyposażane w hydrauliczne systemy podnoszenia, a także mogą posiadać hydrauliczny system rozkładania i składania. Belki o szerokości roboczej powyżej 12 metrów powinny być wyposażone w system zawieszenia niezależnego (trapezowy, wahadłowy), najlepiej z kompensacją położenia całej belki lub niezależnie prawej lub lewej strony, a czasami nawet jej fragmentu. Bardzo przydatna okazuje się możliwość złożenia jednego z ramion w sytuacji oprysku w sąsiedztwie przeszkody lub obiektu wrażliwego.

Nowoczesne Materiały Konstrukcyjne - Belki Karbonowe

Belki o dużych szerokościach roboczych stanowią niemałe wyzwanie dla konstruktorów. Muszą być one sztywne, stabilne, a przy tym lekkie. Tradycyjnie stosuje się stopy aluminiowe (całe belki lub ich zewnętrzne sekcje), ale w ostatnim czasie coraz większe znaczenie zyskuje włókno węglowe (karbon). Karbon okazał się dobrym substytutem metalu, oferującym doskonały współczynnik wytrzymałości do wagi. Umożliwiło to konstruowanie belek lżejszych bądź powiększanie ich szerokości roboczych bez zwiększania ciężaru.

Mocniejszy materiał, dający belce niską bezwładność, pozwala na jazdę opryskiwacza z prędkością do 28 km/h. Dodatkowo, karbon charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję, która może być skutkiem kontaktu z pestycydami lub płynnymi nawozami, a także odpornością na promienie UV, które nie powodują spadku wytrzymałości, jak ma to miejsce w przypadku innych tworzyw. Istotnym elementem jest również opracowany zestaw naprawczy, umożliwiający szybką naprawę i przywrócenie wytrzymałości belki. Jednym z pierwszych producentów, który dostrzegł zalety karbonu, była firma John Deere, która od 2015 roku we współpracy z firmą KingAgro zaproponowała belki z tego materiału.

Stabilizacja Belki Polowej - Klucz do Precyzji

Kluczowe znaczenie, jeśli chodzi o precyzję aplikacji środków ochrony roślin, ma utrzymanie odpowiedniej odległości rozpylacza od opryskiwanej powierzchni na całej szerokości belki roboczej. Stabilność belki polowej, zarówno w płaszczyźnie pionowej, jak i poziomej, jest parametrem, który można ocenić wyłącznie w ruchu, szczególnie w przypadku belek o większych szerokościach roboczych, przekraczających obecnie nawet 50 m.

Znaczenie Stabilności Wertykalnej i Horyzontalnej

Wielu użytkowników opryskiwaczy dość lekko podchodzi do ustawienia belki opryskowej na odpowiednią wysokość. Zmniejszenie wysokości belki powoduje większe nakładanie się "stożków opryskowych", co zwiększa nierównomierność oprysku. Natomiast wahania belki w płaszczyźnie pionowej prowadzą do nierównomierności poprzecznej. Wibracje belki w płaszczyźnie poziomej mogą mieć większy wpływ na jakość oprysku (nierównomierność wzdłużna) niż wahania w płaszczyźnie pionowej, jednak zjawisko to jest często ignorowane i trudne do oszacowania podczas badań technicznych.

Aktywne Systemy Stabilizacji

Stabilizacja wahań belki w płaszczyźnie poziomej była dotychczas rozwiązywana w sposób mechaniczny, poprzez zapewnienie odpowiedniej sztywności belki oraz wyposażenie jej zawieszenia w stabilizatory wibracji. Współczesne systemy stabilizacji są coraz częściej wyposażone w sensory odległości, umożliwiające równoległe prowadzenie belki polowej na optymalnej wysokości. Większość producentów wykorzystuje ultrasoniczne sensory (sonary) mierzące odległość od gleby lub powierzchni upraw (np. Boom Trac Pro firmy John Deere). Warto rozważyć zaawansowany system Boom Sight, będący ulepszoną wersją Boom Control Pro firmy Horsch, który skanuje laserowo powierzchnię 15 m przed opryskiwaczem oraz 20 m po lewej i prawej stronie, identyfikując przeszkody i ubytki w łanie. Tradycyjne sensory punktowe mają ograniczoną precyzję w przypadku zaburzeń jednorodności monitorowanej powierzchni (ścieżki przejazdowe, miejscowe uszkodzenia). Komplementarnie firma Horsch oferuje również belkę o zagęszczonym rozstawie rozpylaczy (co 25 cm), co przy udoskonalonej stabilizacji umożliwia obniżenie odległości belki od powierzchni opryskiwanej do około 30 cm, co przekłada się na mniejsze znoszenie i lepsze naniesienie cieczy roboczej.

Firma Kuhn wyposaża belki w system EQUILIBRA z akumulatorami gazowymi (azot) na siłownikach ramion belki, co chroni konstrukcję w przypadku nagłego przyspieszania i hamowania. Odchylenia belki polowej stabilizowane są poprzez automatyczną korektę przechyłu (sprężyny) oraz hydrauliczną korektę przechyłu i blokady ramy. Oryginalną koncepcję kompensacji wibracji belki w płaszczyźnie poziomej zaproponowała firma Amazone. System ten, o nazwie SwingStop, powoduje zmniejszenie dawki podczas wychyłu belki w kierunku jazdy i odwrotnie - zwiększenie dawki w przypadku wychyłu do tyłu. System ten, rozwinięty wspólnie z firmą Rometron, jest znany jako SwingStop pro.

Wysokość Belki i Kąt Pracy Rozpylaczy

Aby móc dokładnie określić optymalną wysokość belki nad łanem (często około 50 cm), należy przede wszystkim znać kąt pracy rozpylaczy. W przypadku znakomitej większości obecnie stosowanych rozwiązań wynosi on pomiędzy 110 a 120 stopni.

Innowacyjne Systemy Dystrybucji Cieczy Roboczej

Nowoczesne opryskiwacze oferują szereg zaawansowanych systemów dystrybucji cieczy, mających na celu maksymalizację efektywności i minimalizację strat.

Systemy Wspomagane Powietrzem

W polowych opryskiwaczach rękawowych wspomaganie powietrzne polega na wytworzeniu kurtyny powietrznej, emitowanej przez specjalnie zaprojektowany rękaw wypełniony powietrzem dostarczanym przez wentylator. Kurtyna ta odpowiedzialna jest za zmniejszenie dryfu drobnych kropel, podatnych na znoszenie. W efekcie pozwala to na pracę przy wyższych prędkościach wiatru na polu. System rękawowy, na skutek znacznych prędkości powietrza emitowanego wzdłuż belki, powoduje turbulencje roślin, poprawiając jednocześnie dystrybucję cieczy roboczej (penetrację i pokrycie), szczególnie w gęstych, ulistnionych uprawach.

Zabiegi opryskiwania wykonywane w początkowych fazach rozwoju upraw powinny być realizowane ze zredukowaną wartością pomocniczego strumienia powietrza, ze względu na zjawisko wtórnego znoszenia odbitej od powierzchni opryskiwanej cieczy roboczej umieszczonej w strumieniu powietrza. Zasadny wtedy jest wybór rozpylaczy średnio lub grubo kroplistych przy jednoczesnym ograniczeniu lub wyłączeniu wspomagania powietrznego.

Niektóre systemy rękawowe wyróżniają się możliwością jednoczesnego zmiennego ustawienia belki powietrznej i cieczowej w stosunku do pionu, charakteryzując się wysoką zdolnością do reagowania na kierunek wiatru i prędkości jazdy, zapewniając optymalną dystrybucję cieczy. Liczne doświadczenia potwierdzają skuteczną walkę ze znoszeniem kropel oraz znakomitą penetrację i wysoki stopień pokrycia, w tym dolnych powierzchni liści, w gęstych uprawach. Warto wymienić interesujący system (Dual-Air-System) zaproponowany przez firmę Dammann.

Koncepcja firmy Danfoil polega na wyposażeniu belki w sztywny rękaw, który stanowi rura, w której zamontowano rozpylacze pneumatyczne typu Eurofoil. Rura ta rozprowadzająca strumień powietrza stanowi równocześnie konstrukcję nośną. Belka ta nie posiada klasycznej armatury cieczowej z rozpylaczami hydraulicznymi. Wytwarzanie kropel uzależnione jest od dostarczenia powietrza; im większa prędkość i objętość powietrza, tym drobniejsze krople. System charakteryzuje się bardzo dobrą penetracją bujnych, gęstych upraw. We wczesnych stadiach wegetacji, gdzie wielkość strumienia powietrznego jest ograniczona zjawiskiem odbicia, wytwarzanie grubszych kropel nie sprzyja dobremu pokryciu, jeżeli stosujemy niskie (30-60 l/ha) dawki cieczy roboczej. Zaletą tej metody jest także stosunkowo niskie zużycie powietrza w porównaniu z innymi systemami ze wspomaganiem powietrznym. Wadą jest brak możliwości oprysku konwencjonalnego, co uniemożliwia stosowanie płynnych nawozów doglebowych typu RSM.

Przykładowo, samobieżny opryskiwacz marki Condor firmy Agrifac może być wyposażony opcjonalnie w różne systemy dystrybucji cieczy: klasyczny z rozpylaczami hydraulicznymi, system z rozpylaczami dwuczynnikowymi hydrauliczno-pneumatycznymi (HighTechAirPlus) i wyrafinowany system rękawowy z pomocniczym strumieniem powietrza (AirFlowPlus). Oryginalnym rozwiązaniem jest to, że hydraulicznie napędzane wentylatory rozmieszczone są na całej szerokości belki co 3 metry, gwarantując równomierność wydatku powietrza. Firma Agrifac, dzięki wysokim prędkościom jazdy (20 km/h), szerokim belkom (48 m) i niskim dawkom cieczy roboczej na hektar, bije kolejne rekordy wydajności (ponad 2600 ha/24h), co możliwe jest również dzięki konstrukcji zawieszenia układu jezdnego StabiloPlus, poprawiającej stabilizację belki polowej.

Cyrkulacja Cieczy i Jednorodne Ciśnienie

Osobnym problemem jest zapewnienie wyrównanego, dostępnego natychmiast po włączeniu oprysku ciśnienia cieczy roboczej (eliminacja efektu „parasola”) oraz jednorodnego stężenia w każdym miejscu belki. Zapewnić to może system cyrkulacji cieczy roboczej w belce. Dwustronne zasilanie każdej sekcji umożliwia również jej przepłukanie, mimo obecności cieczy roboczej w zbiorniku.

Rozpylacze o Zmiennym Wydatku i Precyzyjna Aplikacja

Wymagania dotyczące precyzji aplikacji ciągle rosną, co wymusza rozwój nowych technologii rozpylaczy oraz systemów sterowania.

Potrzeba Zmiennych Dawek i Rozpylacze Adaptacyjne

Potrzeba realizacji różnych wielkości dawek cieczy roboczej na hektar zrodziła konieczność opracowania rozpylaczy o szerokich zakresach wydatków jednostkowych. O ile opracowanie map aplikacyjnych uwzględniających zmienne dawki pestycydów jest trudne, o tyle w nawożeniu płynnym taką mapę sporządza się dość łatwo, w oparciu o mapę zmienności plonu (z czujnika plonu kombajnu) oraz klasyczną analizę gleb. Zmienne dawkowanie nawozu płynnego możliwe jest również w oparciu o monitoring uprawy w trybie online, z wykorzystaniem optycznych sensorów montowanych na ciągniku (np. Yara N-sensor, Crop Sensor-ISARIA).

Chcąc uniknąć konieczności zmiany rozpylacza na inny rozmiar w przypadku zróżnicowanych dawek aplikacyjnych lub zmian prędkości roboczych, proponowane są obecnie rozpylacze o szerokim zakresie wydatków do płynnych nawozów doglebowych typu RSM. Firma TeeJet proponuje kołpakowy rozpylacz wielootworowy z elastyczną kryzą ze specjalnej gumy. Kryza ta, pod wpływem wzrostu ciśnienia roboczego, powiększa swój otwór, zwiększając wartość przepływu dodatkowo w stosunku do wzrostu przepływu będącego skutkiem wzrostu ciśnienia. W rezultacie jeden rozpylacz typu VR jest w stanie zastąpić 3 rozmiary tradycyjnych rozpylaczy ze sztywną kryzą. W ostatnim czasie firma Lechler zaproponowała jeszcze inne innowacyjne rozwiązanie, polegające na zastosowaniu metalowego mechanizmu sprężynowego zamiast tradycyjnej sztywnej kryzy, który pod wpływem wzrostu ciśnienia zwiększa wielkość otworu dozującego. W zdecydowanej większości przypadków wystarczą 2 typy takich rozpylaczy.

Strategia Dwóch Rozpylaczy

Zgodnie z proponowaną obecnie „strategią dwóch rozpylaczy”, podstawowym rozpylaczem staje się eżektorowy rozpylacz dwustrumieniowy (symetryczny lub totalnie asymetryczny, zwłaszcza przy wyższych prędkościach jazdy). Drugim uzupełniającym rozpylaczem byłby jednostrumieniowy rozpylacz eżektorowy. Rozpylaczem dwustrumieniowym wykonuje się zdecydowaną większość zabiegów; jest on doskonały do aplikacji płynnych nawozów dolistnych, choć nie nadaje się do roztworów saletrzano-mocznikowych.

Indywidualne Sterowanie Rozpylaczami i Sekcjami

Wymagania obejmują również automatyzację wyłączania poszczególnych sekcji czy nawet indywidualne sterowanie rozpylaczy, co daje możliwość zmiennego dawkowania (rolnictwo precyzyjne) oraz unikania podwójnego opryskiwania (szczególnie na uwrociach i przy omijaniu przeszkód). Jednym z pierwszych wyrafinowanych systemów może pochwalić się firma Dammann, oferująca opryskiwacze z systemem C.C.A (Curve Control Application). Polega on na możliwości wyboru jednego z 4 różnych rozmiarów rozpylaczy zamontowanych w poczwórnej oprawie lub jednoczesnej pracy dowolnej ich kombinacji.

W konwencjonalnym opryskiwaczu podczas manewru skrętu miejscowa dawka cieczy na ha zależy od odległości rozpylacza od osi obrotu opryskiwacza. Prędkość liniowa rozpylacza zamontowanego na końcu belki może być wielokrotnie wyższa niż tego bliższego zbiornika, a zatem miejscowe dawki cieczy roboczej będą się różnić. Dzięki zamontowanemu układowi zmiany kierunku ruchu automatycznie następuje korekta dawki cieczy roboczej z dokładnością równą rozstawowi opraw rozpylaczy (standardowo co 0,5 m). Systemy tego typu oferuje obecnie wielu producentów opryskiwaczy, gdzie różnicowane są dawki poszczególnych sekcji belki (Section Control). Spotyka się już belki, gdzie ilość sekcji przekracza nawet 20, a pojedyncza sekcja posiada tylko 1,5 m (3 rozpylacze) szerokości roboczej. W przypadku belek wyposażonych w indywidualne elektryczne lub pneumatyczne sterowanie każdej oprawy rozpylacza ilość sekcji może być definiowana nawet do 72, a szerokość jednej sekcji to 0,5 m. Rozwiązania takie, z wykorzystaniem nawigacji GPS, umożliwiają uniknięcie podwójnego oprysku (oszczędności środków ochrony roślin na poziomie 3-5%) oraz oprysku obiektów wrażliwych (np. studzienka melioracyjna).

Indywidualny system sterowania pojedynczej oprawy rozpylaczy umożliwia również kompensację nierównomierności naniesienia preparatu w przypadku oprysku na zakrętach i łukach oraz omijania przeszkód (drzewo, słupy energetyczne). Koncepcja regulacji dawki pojedynczego rozpylacza, pierwotnie opracowana na potrzeby Rolnictwa Precyzyjnego z zastosowaniem inteligentnych sensorów (np. rozpoznających zachwaszczenie), została rozwinięta w 2015 roku jako system AmaSpot przez firmy Amazone, Agrotop i Rometron. Wykorzystuje on specjalne modulowane rozpylacze SpotFan 40-03 o precyzyjnym, wąskim kącie strumienia. Istotą rozwiązania jest modulacja czasu trwania i częstotliwości impulsu (PWFM - pulse width frequency modulation), który otwiera/zamyka rozpylacz, dzięki czemu można regulować jego wydatek w zakresie od 100% do 20% bądź wyłączyć indywidualnie poszczególne rozpylacze.

Dodatkowe Elementy Poprawiające Jakość i Bezpieczeństwo Pracy

Oprócz podstawowych funkcji, nowoczesne belki polowe wyposażane są w szereg opcjonalnych rozwiązań, które znacząco poprawiają komfort i bezpieczeństwo pracy.

Oświetlenie LED do Oprysków Nocnych

Jednym z „hitów” ostatnich lat jest system podświetlania strugi cieczy oświetleniem typu LED. Możliwość monitorowania oprysku w nocy podnosi kulturę techniki ochrony roślin. Zabieg w nocy może być bezpieczniejszy i często w ogóle możliwy ze względu na z reguły mniejszy wiatr, niższą temperaturę powietrza, wyższą wilgotność względną powietrza oraz zakończenie oblotu pszczół. Dodatkowe, mocniejsze oświetlenie na krańcach belki pozwala w porę dostrzec ewentualne przeszkody znajdujące się na polu, a także zwiększa bezpieczeństwo czynności pomocniczych odbywających się nocą (obsługa, napełnianie).

Belka w Opryskiwaczach Samobieżnych

Decydując się na opryskiwacz samobieżny, mamy do wyboru modele z belką polową umieszczoną z przodu lub z tyłu. Z ergonomicznego punktu widzenia, lepiej jest widzieć belkę, co preferuje umiejscowienie jej z przodu opryskiwacza.

Testowanie i Ocena Stabilności Belki Polowej

Podczas wielu wystaw maszyn rolniczych (np. Agro Show, Dni Pola) do głównych atrakcji należą pokazy opryskiwaczy, w tym wyposażonych w techniki sensorowe. Umożliwiają one ocenę pracy belki polowej podczas przejazdu przez tor przeszkód imitujący trudne warunki polowe.

Jedna z najciekawszych polowych prezentacji opryskiwaczy podczas Dni Pola DLG (Niemcy) różni się od większości innych podobnych pokazów tym, że tor przeszkód wymuszający wibrację belki umieszczony został w rosnącym łanie. Procedura przejazdu opryskiwacza podlega standardowym regułom: pierwsza część odbywa się z prędkością 8 km/h i służy ocenie stabilności belki. Druga część, po nawrocie, odbywa się przy prędkości 12 km/h i ma pokazać reakcję belki na zmianę konturu pola, którą stanowi przeszkoda w postaci usypanego wału ziemnego.

Większość obserwatorów ma możliwość ustawienia się na wprost do jadącego opryskiwacza, co jest słuszne, jeśli chcą oceniać stabilność poprzeczną belki. Będąc na takim pokazie, warto jednak również, jeśli jest taka możliwość organizacyjna, stanąć z boku i ocenić wibrację belki w płaszczyźnie poziomej, która może mieć większy wpływ na jakość oprysku (nierównomierność wzdłużna) niż wahania belki w płaszczyźnie pionowej (nierównomierność poprzeczna).

tags: #opryskiwacz #polowy #belka