Комбайни за ягодоплодни култури

Ръчното бране на ягодоплодни култури е до 80% от разходите в производствения цикъл. След разработването на модели комбайни, се увеличи скоростта на прибиране на реколтата и това направи възможно отглеждането на ягодоплодни култури в насаждения, вариращи от няколко десетки до няколкостотин хектара. Всички тези предимства обуславят засилващ се интерес към ягодоплодните култури, което води до необходимостта от използване на специални машини, за висока производителност на всеки етап от производството.

В статията ще разкажем за устройството, принципа на работа и предназначението, за особеностите на комбайните за черно касис, френско грозде, цариградско грозде и арония, за особеностите на комбайните за малини, къпини и боровинки, за американските комбайни за бране на малини в България, за иновационните разработки за роботизирано бране.

Текст: списание АгроБио Техника

При липса на достатъчно сезонни работници,  механизираното прибиране на реколтата е основното условие за разширяване на производството на отглежданата култура. За да се вземе решение за широкото използване на машинната технология за прибиране на ягодоплодни култури, насаждението трябва да бъде специално подготвено. Машината трябва да има проход от всяка страна на редицата, например-за малинови насаждения. Растенията в линията трябва да са с еднаква височина, издънките-да не са огънати към земята. За да се изравни височината на растенията, горната част на летораслите, събрана на гроздове, се съкращава с 15-30сm. Най-големи успехи са постигнати в машинното прибиране на касиса (френско грозде).

 Устройство, принцип на работа и предназначение

Съвременните комбайни за ягодоплодни култури са проектирани като самоходни машини, които са оборудвани с дизелови двигатели с вътрешно горене с мощност над 50kW. Причината е отглеждането на сортове, подходящи за машинно прибиране на реколтата от големи площи. Всички комбайни имат един и същ принцип на работа-плодовете се отърсват от специални вибратори (активатори), улавят се, почистват се от примеси чрез въздушен поток и се подават в контейнер. Разликите между комбайните се свеждат до конструкцията на активатора, метода на агрегатиране и цената.Активаторът в комбайните от най-новата модификация е направен под формата на два наклонени пръстови барабана, разположени последователно и „търкалящи се“ по половината от обема на короната на реда, оформени в наклонена листно-стъблена лента.

Барабаните извършват ъглови трептения  около осите си, в резултат на което пръстите, проникващи в листно-стъблената маса, предават вибрации на плодовете (директно или през стъблата), които се откъсват и падат върху транспортьора, който ги придвижва към устройството за опаковане. Комбайните се произвеждат в 2 версии. Първите (пълноредовите) са предназначени да работят върху насаждения с големи площи(повече от 20ha), като събират плодовете на целия ред от храсти с едно минаване. Вторите (полуредовите) са по-малко мощни, като събират плодовете от половината храст наведнъж с едно преминаване, но могат да бъдат агрегирани от мини-трактори.

 Особености на комбайните за черно френско грозде, цариградско грозде и арония

Стандартният самоходен комбайн за касис се състои от ходова част, механизъм за разклащане на плодовете, който има формата на дълги ролки с пръсти подредени под ъгъл, контейнери за транспортиране на плодовете и вентилаторна секция, която осигурява почистване на реколтата от примеси. Системата работи благодарение на взаимодействието на хидравлични помпи и хидравлични двигатели. Това позволява плавно да се регулират работните параметри-скоростта на събиране, честотата на вибрациите и скоростта на вентилатора. Пространството, което комбайнът достига до дъното на храстите (т.е. работния просвет) се контролира от саморегулиращ се механизъм за адаптиране на ширината му към ширината на втулката.

Процентът на събиране(бране) на плодовете варира от 95-97%, в зависимост от производителя. Такъв комбайн се управлява от екип от трима души. През сезона комбайна може да събира плодове от 30-50ha (например, в Полша). Регулирането на интензивността на разклащане на плодовете е много важно, ако комбайнът се планира да се използва не само за събиране на черно или червено френско грозде. Всяка култура има свои собствени характеристики. Така например, аронията изисква по-голяма амплитуда от касиса, а цариградското грозде-много по-малко.

Версии на полуредови прикачени комбайни(ремаркета), работят с трактори от клас 6kN, чиято минимална скорост на ниски предавки трябва да осигурява възможност за получаване на скорост в диапазона от 0,8-1,5km/h. Задвижването на работните механизми може да се получи от вала за отвеждане на мощността (ВОМ) на трактора и да се предаде механично. По-новите модели са с хидравлично управление и имат плавно регулиране на работните параметри на механизмите. Вибраторът се състои от един или два механизма за разклащане с пръсти разположени на 2 въртящи се барабана, като се използват и двете версии на тези механизми. На практика почасовата производителност на такива комбайни е 0,1-0,2ha.

Основният недостатък е необходимостта от двойно преминаване през всички редове на насаждението и фактът, че храстите трябва да се разделят два пъти. Това може да доведе до повишени механични повреди, свързани с проникването на вредители в увредените тъкани, което се отразява негативно на здравето на насажденията. Ефективността на механизираното прибиране на касис, цариградско грозде и арония се определят от правилно подбрани работни параметри на комбайна.

Неправилните настройки на комбайна и неподходящите параметри на разклащане могат да доведат до прекомерно увреждане на храстите, което се отразява неблагоприятно на добива през следващата година. За арония е необходимо да се използва по-голяма амплитуда на вибрациите на шейкъра за пръсти, отколкото при касис. Прибирането на цариградско грозде изисква по-малка амплитуда на трептене, по-ниско положение на долните пръсти на шейкъра и по-ниско прилягане на механизма за бране на плодове близо до основата на храстите.

Особености на комбайните за малини, къпини и боровинки

Един от основните проблеми при механизираното събиране на малини е голямата ширина на храстите в основата, което затруднява събирането на плодовете след разклащане. Използването на уплътнителни системи в комбайните не може да се справи с проблема с падането на плодове между летораслите, което води до падане на част от реколтата на земята. Намаляването на честотата на вибрациите и скокове на зъбите на разклащащите механизми води до факта, че са събрани само 75% от узрелия плод. Модерен и несъмнено по-усъвършенстван модел за бране на малини е прикачен комбайн с вертикални пръсти за изтръскване с движение във вертикална равнина.

От разтърсващият механизъм малините попадат върху транспортьор, преминават през почистваща секция и постъпват в опаковките за съхранение и транспорт. Агрегатът е подходящ за бране на малини с опорна конструкция, като се събират 95-96% от плодовете.  Тази система е по-безопасна за издънки и плодове, попадащи върху транспортьора. Поради необходимостта от отстраняване на неузрели или повредени плодове, често на гърба на комбайна се монтира транспортна лента, която се управлява от до 4 души (в зависимост от модела) за ръчно сортиране на събраните плодове.

Потенциалната производителност на комбайна е следната. На плантация с ширина на реда 4m комбайнът се движи със скорост по-малка от 1кm/h и може да събира плодове от площ 0,2ha/h, тоест за 10-12 часа работа-3 парцела на 2ha. Това означава, че комбайнът, повтаряйки събирането на всеки 4 дни, може да събира плодове на парцел от 8-10ha.  Друг самоходeн комбайн може да извършва бране на къпини от цял ред с едно минаване в култивирани насаждения, пригодени за механична беритба. Принципът на механизирано събиране на къпините е по "контактен метод". Това означава, че беритбата на къпините се състои в събаряне на зрелите плодове със силиконови пръсти, разположени на 2 въртящи се барабана, като плодовете, лесно се отделят от дръжките и не увреждат храстите.

Предимствата от използването на този пълноредов комбайн е, че не изисква голямо междуредово разстояние, достатъчно е 2m (докато при използване на прикачен комбайн е необходима по-широка следа от повече от 3m за движение на трактора). Обслужва се от 3 работници (1 водач-механизатор, 2 работници, контролиращи пълненето на касетите с къпини). Производителността на комбайна е събиране на капини от  насаждения на 5 до 7ha на ден (0,5-0,7ha/h). Двата въртящи се барабана работят вертикално, при което наклонът на храсти е изключен и няма счупване на храсти и клони. Меките силиконови пръсти не нараняват плодове и храсти.

Съединените щати си остават единствената страна, която произвежда комбайни за боровинки. Американските производители предлагат комбайни с различни размери, вариращи от самоходни до прикачни - за трактори с мощност 30к.с. (22kW). Комбайните за събиране на боровинки са оборудвани с двойни ролки с хоризонтално разположени шейкъри. Те се различават от комбайните за касис по детайлните настройки на системата за разклащане. Например, някои комбайни от този тип имат система за кръгови вибрации в хоризонталната равнина. Тази опция е актуална в началото на сезона, когато трябва да се излезе на пазара преди конкурентите. В края на сезона може да се използва възможността за разклащане с товар, когато целият храст се разклаща интензивно. Закупуването на такъв комбайн може да бъде оправдано на големи парцели от 15 или повече хектара.

 Комбайни за бране на малини

В България малината е на първо място по отглеждане сред ягодоплодните култури. По данни на Асоциацията на малинопроизводителите и ягодоплодните културипрез последните години са внесени множество комбайни за бране на малини. Така по механизирано прибиране на реколтата България е вече на първо място в Европа и изпреварва доскоро водещите тази класация Сърбия и Полша, които са производители на комбайни. В Полша се произвеждат самоходни едноредови комбайни, прикачни едноредови комбайни, прикачни полуредови комбайни. Например, прикаченият полуредов комбайн за събиране на малини Natalia на компанията Weremczuk Fmr работи чрез многократно разклащане на малини (за бране от площ 7-9ha).

Комбайнът е агрегиран с трактор 47к.с. (34kW). Друг пример е сръбският комбайн BERAC за събиране на малини и къпини. Той е проектиран като самоходен селскостопански агрегат, който извършва събирането на плодове чрез система за предизвикване на вибрации в горната част на дървото, което води до падане на плодовете. Този метод на прибиране на реколтата прави възможно ефективното падане само на технологично зрели плодове. Внесените в България американски комбайни Littau Harvester за бране на малини, се оказват най-подходящи и пригодни за българските условия. Те са високотехнологични и спестяват много време и човешки труд.

Един комбайн замества 35-50 берачи, които в последните години все по-трудно се намират. От асоциацията са пресметнали, че един комбайн може да се изплати и за един сезон, което е уникален резултат за възвръщане на инвестиция в земеделската техника. Проведени са производствени експерименти с машините на големи площи с всички сортове малини, отглеждани в страната. Тестовете са доказали ефективността на машините. Американските малинокомбайни са самоходни. Те биват два вида.

Първите са надредови, т.нар Over-The-Row, защото водачът и останалите работници се намират отгоре на машината, и вторите Side-Row-при тях водачът и останалите работници се намират отстрани на машината. Надредовият комбайн работи, като разтърсва малиновите храсти така, че само зрелият плод пада и се улавя в множество подложни плоскости и транспортна лента, която изпраща плодовете направо в касетки, след като преди това са били почистени от листа и други остатъци с помощта на мощни въздушни вентилатори.

 Иновационни разработки за роботизирано бране

Сега за прибиране на реколтата се използват както прикачни, така и самоходни комбайни. Основната разлика между самоходните комбайни и прикачните е, че такова оборудване е подходящо само за определен вид плодове-един за прибиране на малини, друг за касис. В същото време всяко ново поколение специализирано механизирано оборудване третира деликатните плодове все по-внимателно, а най-новите разработки са насочени към предоставяне на всеки плод на потребителя в оригиналната му форма. Едни от най-добрите комбайни в света за прибиране на малини, както и на къпини и боровинки, са американските самоходни комбайни Oxbo9120 и Korvan8000 B/R (Korvan е част от Oxbo от 2012г.) на компанията Oxbo International

Corporation (Ню-Йорк, САЩ). Благодарение на възможността за прибиране на няколко ягодоплодни култури тяхната амортизация на единица площ се намалява наполовина. Най-новите модели напълно автоматизират процеса, като осигуряват нежен ефект върху храстите и без да увреждат културата. Има комбайн с водопочистваща система, която според производителя гарантира идеално чисти малини. В близко бъдеще арсеналът на производителите на ягодоплодни култури ще бъде попълнен със самоходни роботизирани машини. Роботът за бране на малини вече е разработен от британската компания Fieldwork Robotics.

През 2019-2020г. той е преминал полеви тестове и сега инженерите подготвят комерсиална версия на устройството за производство. Това колесно превозно средство има четири роботизирани „ръце”. Меките подплатени ръкохватки се управляват от сензори и 3D камери и използват изкуствен интелект за идентифициране на зрели плодове. Всяка „ръка“ ще вземе един плод за 10 секунди или по-малко и ще го пусне в тава, където реколтата се сортира по зрялост. За един ден машината ще може да бере повече от 25000 плода (един работник бере около 15000 плода за 8-часова смяна). След разработването на технологията за малини, Fieldwork Robotics планира да я разшири за събирането на други ягодоплодни култури.

За най-популярния плод, градинска ягода, в света са създадени няколко независими разработки на роботизирани берачи, които вече са преминали полеви практически тестове през 2019-2020г. Една от тези машини е рожба на испанския проект Agrobot. В селското стопанство все по-често се използват така наречените коботи - роботи, които работят заедно с хора. Колесният автоматизиран комбайн с ръкохватки, е в състояние да събира плодовете поотделно. Затова е оборудван с индуктивни, ултразвукови сензори и система от камери. Технологията за изкуствен интелект се използва за анализ на зрелостта на плодовете.

Необходим е един оператор за управление на машината и прибиране на реколтата от цялото поле. Този робот с 24 манипулатора може да събере плодове от 8ha за 3 дни. Друг робот за бране на ягоди е разработен от Dogtooth Technologies (стартъп от Кеймбридж). Устройството използва технология за компютърно зрение за идентифициране на зрели плодове и машинно обучение за разработване на ефективни стратегии за прибиране на реколтата. Камерите на роботизираните ръце сканират плода, определят неговото 3D местоположение и преценяват дали е готов за бране. В зависимост от зададените критерии реколтата се сортира в няколко коша. Един работник може да управлява 12 такива машини.

Стартъпът Harvest CROO Robotics (Флорида, САЩ), е създал берач на ягоди, който е оборудван с 16 роботизирани глави, всяка с 6 ръце. Манипулаторът сканира, избира и бере плодове - 3 броя за 10 секунди. През деня тази автономна машина успява да прибере реколта от 3,2ha, като замества труда на 30 души. Роботът с чувствителни ръце на белгийската компания Octinion може да прибере 70-100% от узрялата реколта, в зависимост от сорта на плода. Ръката се движи отдолу нагоре и с помощта на 3D компютърно зрение хваща ягодата, с две меки пластмасови купи, завърта я на 90 градуса и я изпраща в кошницата. Прототипът бере по една ягода на всеки 4 секунди или 24 килограма ягоди на час, но може да работи 24 часа в денонощието.