Энергия, зерно, трактор и АМАК-система

Энергия, зерно, трактор и АМАК-система

Читателю, который занимается энергией профессионально, рассказывать, что такое энергия, не надо. А вот читателю обычному и далёкому от этой темы дать некоторые пояснения надо. Энергия – это скалярная (т.е. выраженная числом) физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи. Видов энергии много, например: тепловая, механическая, химическая, электрическая, электромагнитная, ядерная и другие. Один вид энергии может превращаться в другой, например, электрическая в тепловую (это вы наблюдаете, когда на электроплите варите суп). Любой вид энергии измеряется единой мерой, названной «джоулем» (сокращённо Дж). Для завершения ликбеза, маленький пример. Если вы поднимите гирю в один килограмм на высоту в один метр, вы затратите 9,8 Дж механической энергии.

Читать дальше →

Зачем хлеборобу джоуль

Зачем хлеборобу джоуль
Большинству хлеборобов России (да и, пожалуй, в мире) понятие «джоуль» неведомо (или почти неведомо). Спроси любого хлебороба: что такое джоуль? – он, в лучшем случае, сочтёт это за «прикол», а в худшем – пошлёт куда подальше. И будет прав. Как сказала бы одна из героинь пьесы об одном из героев, задавшего витиеватый вопрос: «… учёность свою показывают». А тем ни менее, понятие это имеет самое непосредственное отношение к земледелию вообще и к хлеборобам в частности.

Один джоуль (пишется 1 Дж) – это принятая всеми физиками мира единица измерения энергии. Любой энергии. И механической, с помощью которой хлеборобы сеют и убирают урожаи. И химической, которая скрыта в моторном топливе тракторов, комбайнов и зерновозов. И электромагнитной (солнечной), благодаря которой наливаются зерном колосья пшеницы и растут все растения на земле. Именно с этой энергией ежегодно, ежедневно и даже ежечасно имеет дело любой хлебороб. Чтобы рационально и по-хозяйски использовать эту энергию, надо, по меньшей мере, научиться правильно её измерять. А научившись её измерять, принимать правильные решения. Особенно полезно это знать тем, кому суждено принимать судьбоносные решения «быть или не быть» новой технике на полях хлеборобов. Дать «зелёный свет» новому изобретению, или положить его «под сукно». Об этом и пойдёт речь ниже.

Чтобы обычный читатель, хорошо подзабывший школьную физику, представил энергию в один джоуль «весомо, грубо, зримо», приведём пример. Если любое тело массой в 102 грамма поднять на высоту в один метр, то в этом случае мы затратим механической энергии ровно один джоуль. Расчёт этой энергии сделан сравнительно просто: надо массу тела (в килограммах) умножить на ускорение свободного падения (9,8 м/сек²) и ещё раз умножить на высоту подъёма тела (в метрах), при этом полученное значение и будет обозначать количество затраченной механической энергии в джоулях. Для интереса (школьную программу вспомнили!) можете сами подсчитать количество энергии (механической), которую надо затратить, чтобы поднять одну тонну зерна на высоту трёх метров в бункер комбайна.

Очень полезно для хлебороба знать: сколько требуется затратить механической энергии, чтобы перевезти на расстояние в один километр одну тонну зерна от комбайна до склада. Рассчитать эту энергию тоже не очень сложно. Надо массу зерна (в килограммах) умножить на ускорение свободного падения (см. выше), умножить на коэффициент сопротивления качению, и ещё раз умножить на расстояние (в метрах) транспортировки зерна. В результате получим количество механической энергии в джоулях. Почти уверен, что заинтересованному читателю уже захотелось самому воспользоваться этой формулой и произвести свой расчёт. Ускорение свободного падения известно, массу зерна и расстояние его транспортировки можно брать любыми, а вот коэффициент сопротивления качению – строго определённый. Он зависит от вида транспортного средства и дороги, по которой оно будет передвигаться. Если вы воспользуетесь услугами типового автомобиля-зерновоза, то коэффициент сопротивления следует брать таким: 0,10 – для стерни; 0,04 – для сухой грунтовой дороги; 0,01 – для асфальтобетонной дороги. Можете приступить к расчёту для вашего конкретного случая. Только имейте в виду, что получать вы будите значения механической энергии. И учитывайте массу автомобиля-зерновоза.

Познакомившись с джоулем и простыми формулами расчёта затрат механической энергии, можно получить очень интересные цифры. Например, 65 000 МДж (МДж – миллион джоулей) – столько энергии моторного топлива затрачивает трактор К-701 вместе со стерневой сеялкой КСКП-2 «Омич» только для передвижения самих-себя любимых по активному угодью в 1000 гектар (КПД двигателя трактора 0,3). Ещё пример: 50 700 МДж – столько энергии моторного топлива затрачивает комбайн ДОН-1500Б только для передвижения самого-себя по активному угодью в 1000 гектар (КПД двигателя 0,3). Не слабо! Но вы можете спросить: а что делать? Кто-то же должен передвигать по полю посевные агрегаты и уборочные механизмы? Их кто-то должен носить или возить на себе. Да, это так. Но может быть есть другие «носильщики», которые для передвижения самих-себя затрачивали бы меньше энергии? Оказывается такой «носильщик» есть – это АМАК – автоматизированный мостовой агротехнический комплекс (см. Интернет, сайт amak-sistema.ru). Для передвижения самого-себя с навесными агрегатами по активному угодью в 1000 га он затрачивает 4 500 МДж электроэнергии (при передвижении по грунтовым колеям) и 110 МДж (при передвижении по рельсовым колеям). КПД электродвигателей в АМАК равен 0,95. Это значит, что АМАК с навесными посевными агрегатами для передвижения самого-себя по грунтовым колеям требует в 14,4 раз меньше энергии, чем трактор с прицепной сеялкой. А при передвижении АМАК по рельсовым колеям – в 591 раз (!). Цифры впечатляют.

Внимательный читатель вправе задать вопрос: если АМАК даёт такой фантастический выигрыш в экономии энергии, то почему он до сих пор не применяется в земледелии? Почему мы не видим его на полях России? И, в конце-концов, почему им не заинтересовались за рубежом, американцы, например? Ответ прост: те люди, которые определяют научно-техническую политику и финансирование в земледелии либо ничего не знают о существовании АМАК (точнее АМАК-системы), либо игнорируют джоуль, как объективный инструмент анализа новой техники и принятия решений по её внедрению. Либо выжидают: кто внедрит её первым (внедрение АМАК-системы требует больших начальных капитальных вложений, но не больше, чем на проведение зимних олимпиад и чемпионатов мира по футболу). АМАК-система изобретена в России, и уже в 1977 году могла быть реализована на практике. В своё время АМАК-системе мог дать «зелёный свет» Михаил Сергеевич Горбачёв, который сам поработал комбайнёром (тоже хлебороб!), ответственным за всё сельское хозяйство в СССР, а потом и Генеральным секретарём ЦК КПСС. Но не включил «зелёный свет». А мог бы, если бы на юридическом факультете МГУ изучал не только труды Карла Маркса, но и познакомился хотя бы с одним трудом Джеймса Джоуля, в честь которого и названа единица измерения энергии – джоуль. Надо признать – плохо в российских вузах нашим юристам преподают физику.
Ю. Жуков

Энергия, зерно и АМАК-система

Энергия, зерно и АМАК-система
Энергия – это «скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие». Такое определение понятию «энергия» вы найдёте в Википедии. Давайте скажем проще. Энергия – это то, что надо затратить при выполнении определённой работы, например, для производства одной тонны зерна. Энергию принято измерять в джоулях. Или в киловатт-часах, что для обычных читателей, не связанных с наукой, более привычно и понятно. Ведь в киловатт-часах в наших квартирах электросчётчики подсчитывают энергию, которую мы потребляем для варки, парки и стирки. И за которую расплачиваемся ежемесячно по счетам-квитанциям. И чтобы уж совсем представить энергию более «весомо и зримо», приведём примеры. Если вы поднимите 102 грамма зерна на один метр, вы затратите один джоуль энергии (записывается «1 Дж»). Если вы поднимите 367,3 тонны зерна на один метр вы затратите энергии один киловатт-час (записывают «1 кВт*ч», звёздочка – вместо знака умножения). Далее в статье энергию будем измерять в киловатт-часах. Кто захочет измерять в джоулях, может самостоятельно перевести киловатт-часы в джоули, воспользовавшись известным равенством: 1 кВт*ч = 3,6 МДж (3,6 миллионов джоулей). Теперь кратко поясним: что такое АМАК-система.

Читать дальше →