Tractors and Agricultural MachineryTractors and Agricultural MachineryТракторы и сельхозмашины0321-44432782-425XEco-Vector34465010.17816/0321-4443-344650New machines and equipmentНовые машины и оборудованиеResearch ArticleMathematical model of the supporting structure of a finely-dispersing sprinkler installationМатематическая модель несущей конструкции мелкодисперсной дождевальной установкиhttps://orcid.org/0000-0002-5448-57821530-1950ApazhevAslan K.АпажевАслан Каральбиевич
Russian Federation

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Technical Mechanics and Physics Department

профессор, д-р техн. наук, профессор кафедры технической механики и физики

kbr.apagev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6300-0823ShekikhachevYury A.ШекихачевЮрий Ахметханович
Russian Federation

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Dean of the Mechanization and Energy Supply of Enterprises Faculty

профессор, д-р техн. наук, декан факультета механизации и энергообеспечения предприятий

shek-fmep@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5830-43556145-0808KhazhmetovLuan M.ХажметовЛуан Мухажевич
Russian Federation

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Technical Mechanics and Physics Department

профессор, д-р техн. наук, профессор кафедры технической механики и физики

hajmetov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6206-8612PazovaTaimira Kh.ПазоваТаймира Хасановна
Russian Federation

Associate Professor, Dr. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Agricultural Mechanization Department

доцент, д-р техн. наук, доцент кафедры механизации сельского хозяйства

pazova65@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3080-0901FiapshevAmur G.ФиапшевАмур Григорьевич
Russian Federation

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Energy Supply of Enterprises Department

доцент, канд. техн. наук, доцент кафедры энергообеспечения предприятий

energo.kbr@rambler.ruhttps://orcid.org/0009-0003-6286-73638402-3461KhazhmetovaAlina L.ХажметоваАлина Лиуановна
Russian Federation

Sci. (Tech.), Senior Lecturer of the Agricultural Mechanization Department

канд. техн. наук, старший преподаватель кафедры механизации сельского хозяйства

alinahazhmetova@yandex.ruKabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. KokovКабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова27082023071020239043153242404202330072023Copyright ©; 2023, Eco-VectorCopyright ©; 2023, Эко-Вектор2023Eco-VectorЭко-Векторhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/https://journals.eco-vector.com/0321-4443/article/view/344650

BACKGROUND: The paper considers the issue of creating a reliable system for protecting fruit plantations from adverse atmospheric phenomena, diseases, pests in mountain terrain, which can be solved with the use of artificial irrigation. To solve this issue, it is necessary to develop a supporting structure for a finely-dispersing sprinkler installation with sprayers attached to it, which make it possible to process fruit plantations from all sides simultaneously. At the same time, the design and technological parameters of the operation of the finely-dispersing sprinkler installation depend on ensuring the strength and stability of the supporting structure.

AIMS: Development of the mathematical model of the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation.

METHODS: The methods of physical and mathematical modeling, the method of task-oriented enumeration of parameters (the Gemerling’s method) were used. The research object is the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation. The verification of the operability of the supporting structure according to the criteria of strength and stability was carried out with a computer using the MATLAB software.

RESULTS: An optimization problem has been solved for 4 variants of the layout of the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation.

CONCLUSIONS: Various options for the layout of the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation have been obtained, ensuring the fulfillment of the conditions of stability and strength; technological requirements for the total length of the pipeline, for its internal diameter and for the number of nozzles; the requirements of the standard for the material and outer diameter of the pipeline.

Обоснование. В статье рассмотрена проблема создания надежной системы защиты плодовых насаждений от неблагоприятных атмосферных явлений, болезней, вредителей в условиях горного рельефа местности, которую можно решить за счет применения искусственного орошения. Для решения указанной проблемы необходимо разработать несущую конструкцию мелкодисперсной дождевальной установки с подвешенными к ней распылителями, позволяющими обрабатывать плодовые насаждения со всех сторон одновременно. При этом конструктивно-технологические параметры работы мелкодисперсной дождевальной установки зависят от обеспечения прочности и устойчивости ее несущей конструкции.

Цель ― разработать математическую модель несущей конструкции мелкодисперсной дождевальной установки.

Методы. Использовались методы физического и математического моделирования, метод целенаправленного перебора параметров (метод Гемерлинга). Объект исследования — несущая конструкция мелкодисперсной дождевальной установки. Проверка работоспособности несущей конструкции по критериям прочности и устойчивости произведена на ЭВМ с использованием программы МАТLAB.

Результаты. Решена оптимизационная задача для 4 вариантов компоновки несущей конструкции мелкодисперсной дождевальной установки.

Заключение. Получены различные варианты компоновки несущей конструкции мелкодисперсной дождевальной установки, обеспечивающие выполнение условия устойчивости и прочности; технологические требования к общей длине трубопровода, к его внутреннему диаметру и к количеству распылителей; требования стандарта к материалу и наружному диаметру трубопровода.

mountain terrainfruit plantationsprotectionfinely-dispersing sprinklingsupporting structurestabilitystrengthгорный рельефплодовые насаждениязащитамелкодисперсное дождеваниенесущая конструкцияустойчивостьпрочностьBerbekov VN, Bakuev ZhKh, Bishenov KhZ, et al. Intensive apple orchards on terraced slopes. In: Actual problems and prospects for the development of agriculture in the South of Russia. Collection of reports based on the materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference (with international participation). Maykop; 2019:375–377. (in Russ).Бербеков В.Н., Бакуев Ж.Х., Бишенов Х.З., и др. Интенсивные сады яблони на террасированных склонах // Актуальные проблемы и перспективы развития сельского хозяйства Юга России. Сборник докладов по материалам Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). Майкоп, 2019. С. 375–377.Berbekov VN, Bakuev ZhKh, Bishenov KhZ. Brief report on the research and development done by the staff of the Federal State Budgetary Scientific Institution “North Caucasian Research Institute of Mountain and Piedmont Gardening” for 2020. Nauchnye trudy Severo-Kavkazskogo federalnogo nauchnogo tsentra sadovodstva, vino-gradarstva, vinodeliya. 2021;32:86–92. (in Russ).Бербеков В.Н., Бакуев Ж.Х., Бишенов Х.З. Краткий отчет о проделанной коллективом ФГБНУ «Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного садоводства» НИОКР за 2020 год // Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. 2021. Т. 32. С. 86–92.Apazhev AK, Berbekov VN, Shekikhachev YA, et al. Environmental engineering approach for ecologization of plant protection systems. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020;919:62002. doi: 10.1088/1757-899X/919/6/062002Apazhev A.K., Berbekov V.N., Shekikhachev Y.A., et al. Environmental engineering approach for ecologization of plant protection systems // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020. Vol. 919. P. 62002. doi: 10.1088/1757-899X/919/6/062002Varkvasova MA, Bishenov KhZ. Irrigation of orchards and the role of soil moisture on pebble lands. In: Actual problems and prospects for the development of agriculture in the South of Russia. Collection of reports based on the materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference (with international participation). Maykop; 2019:377–382. (in Russ).Варквасова М.А., Бишенов Х.З. Орошение садов и роль почвенной влаги на галечниковых землях // Актуальные проблемы и перспективы развития сельского хозяйства Юга России. Сборник докладов по материалам Всероссийской научно-практической конференции (с международным участием). Майкоп, 2019. С. 377–382.Vasiliev SM, Babichev AN. Basic principles for the formation of sustainability of reclaimed agricultural landscapes. Ekologiya i vodnoe khozyaystvo. 2021;3(1):1–10. (in Russ). doi: 10.31774/2658-7890-2021-3-1-1-10Васильев С.М., Бабичев А.Н. Основные принципы формирования устойчивости мелиорированных агроландшафтов // Экология и водное хозяйство. 2021. Т. 3, № 1. С. 1–10. doi: 10.31774/2658-7890-2021-3-1-1-10Vasiliev SM. Water-saving irrigation technologies and rational use of water resources in the agro-industrial complex of Russia. In: Modern problems of the development of melioration and ways to solve them (Kostyakov readings). Materials of the international scientific-practical conference. Moscow; 2020:6–11.Васильев С.М. Водосберегающие технологии орошения и рациональное использование водных ресурсов в АПК России // Современные проблемы развития мелиорации и пути их решения (Костяковские чтения). Материалы международной научно-практической конференции. Москва, 2020. С. 6–11.Vasiliev SM, Shkura VN, Shtanko AS. Local contours of drip soil moisture formed on sloping lands. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professi-onalnoe obrazovanie. 2020;1(57):279–289. (in Russ). doi: 10.32786/2071-9485-2020-01-28Васильев С.М., Шкура В.Н., Штанько А.С. Локальные контуры капельного увлажнения почв, формирующиеся на склоновых землях // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2020. № 1 (57). С. 279–289. doi: 10.32786/2071-9485-2020-01-28.Vasilyev SM, Babichev AN, Olgarenko VI. Applying the precision irrigation technology to address the deficit of water resources in the South of Russia. In: The Challenge of Sustainability in Agricultural Systems. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 206. Heidelberg: Springer; 2021:789–795. doi: 10.1007/978-3-030-72110-7_86.Vasilyev S.M., Babichev A.N., Olgarenko V.I. Applying the precision irrigation technology to address the deficit of water resources in the South of Russia // The Challenge of Sustainability in Agricultural Systems. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 206. Heidelberg: Springer, 2021. С. 789–795. doi: 10.1007/978-3-030-72110-7_86Shevchenko VA. Involvement in the turnover of unused agricultural land. Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo. 2021;4:12–16. (in Russ).Шевченко В.А. Вовлечение в оборот неиспользуемых земель сельскохозяйственного назначения // Мелиорация и водное хозяйство. 2021. № 4. С. 12–16.Shevchenko VA, Lytov MN. Strategies for the resumption of the use of previously withdrawn reclaimed lands. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professi-onalnoe obrazovanie. 2021;4(64):283–296. (in Russ). doi: 10.32786/2071-9485-2021-04-30Шевченко В.А., Лытов М.Н. Стратегии возобновления использования ранее выведенных из оборота мелиорированных земель // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 4 (64). С. 283–296. doi: 10.32786/2071-9485-2021-04-30Shevchenko VA, Borodychev VV, Soloviev AM. Influence of fertilizer systems and precursors on the water properties of fallow lands, when they are involved in agricultural turnover. Problemy razvitiya APK regiona. 2021;1(45):115–121. (in Russ). doi: 10.52671/20790996_2021_1_115Шевченко В.А., Бородычев В.В., Соловьев А.М. Влияние систем удобрения и предшественников на водные свойства залежных земель, при вовлечении их в сельскохозяйственный оборот // Проблемы развития АПК региона. 2021. № 1 (45). С. 115–121. doi: 10.52671/20790996_2021_1_115Kochetov IS. Adaptive-landscape agriculture in Russia: problems and tasks. In: The state and prospects for the development of agriculture in the mountains and foothills of the Russian Federation. Vladikavkaz; 2001:3–14.Кочетов И.С. Адаптивно-ландшафтное земледелие России: проблемы и задачи. // В сборнике «Состояние и перспективы развития сельского хозяйства в горах и предгорьях Российской Федерации». Владикавказ, 2001. С. 3–14.Patent RUS № RU 58848 / 10.12.2006. Byul. № 34. Khazhmetov LM, Shekikhachev YuA, Berbekov VN, et al. Kombinirovannaya ustanovka dlya ukhoda za kronami plodovykh derevyev. Accessed: 24.04.2023. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/RU58848U1_20061210Патент РФ № RU 58848 / 10.12.2006. Бюл. № 34. Хажметов Л.М., Шекихачев Ю.А., Бербеков В.Н. и др. Комбинированная установка для ухода за кронами плодовых деревьев. [дата обращения: 24.04.2023] Режим доступа: https://yandex.ru/patents/doc/RU58848U1_20061210