Pastaruoju metu ypač susirūpinta neigiama sudėtingos technikos įtaka dirvoms, ieškoma įvairių šios problemos sprendimų. Vis labiau propaguojama arimą keisti paviršiniu tausojamuoju dirvų dirbimu, skatinama sėti į ražieną ar į visiškai neįdirbtą dirvą. Tačiau šios technologijos turi ir trūkumų: dirvos vis tiek slegiamos, nors ir mažiau, daugėja dirvos kenkėjų.

Kol kas daugiausia vilčių išspręsti minėtas problemas teikia tiltinė žemdirbystė, kuri plačiai taikoma JAV, Japonijoje, Anglijoje, Izraelyje. Tiltinė technologija pašalina ne tik dirvų sutankinimo pasekmes, bet ir jų priežastis. Be to, tam reikia itin mažų energetinių sąnaudų.

Pirmas tiltinės žemdirbystės modulis, judantis bėgiais, sukurtas Anglijoje 1855 m. Po penkerių metų anglai sukūrė vikšrinį, judantį lauku, 15 m tarpuvėžio modulį. 1930 m. rusų studentas S.Pravorotovas suprojektavo 100 m tarpuvėžio šaudyklinį tiltinį modulį, o 1961 m., įkvėptas J.Gagarino skrydžio, jis numatė ateities viziją – kompiuterizuotą tiltinę technologiją, kurios darbinės dalys judėtų pagal užprogramuotą koordinatinį tinklą. Japonai 1960-1995 m. laikotarpiu pirmieji pradėjo tyrinėti žemės ūkio laukininkystės technologijas, kurios veiktų be žmogaus. Šių tyrimų kryptys buvo:

ttraktorių ir savaeigių mašinų konstrukcijų tobulinimas ir automatizavimas; ttiltinių modulių automatizavimas ir robotizavimas; tprecizinė žemdirbystė, naudojant kosminio ryšio sistemas.

Lietuvos žemės ūkio inžinerijos institute 1995-1998 m. buvo bandomi paprastesni apskritiminiai, aplink centrinę energijos tiekimo atramą judantys tiltiniai moduliai, skirti smulkiems daržininkystės ūkiams, o nuo 2000 m. tiriami našesni ir dideliems laukams skirti šaudykliniai tiltiniai moduliai.

Tiltinių modulių paskirtis gali būti labai įvairi: visiems laukininkystės darbams ar daliai jų, derliui nuimti ir net pirminio dorojimo-pakavimo darbams atlikti. Pvz., skinant braškes, agurkus ar salotas, nepozicijonuojama modulio sija neša sėdinčius ar gulinčius skynėjus, kurie derlių deda į išilgai sijos judančias dėžutes. Surinkta produkcija kraunama į transporto priemones. Tai gana paprasti ir našūs moduliai, kurie nepakenkia augalams ir ne vienu laiku bręstančiam derliui. Be to, labai sumažinama priklausomybė nuo meteorologinių sąlygų. Lietuvoje, kaip ir kitose šalyse, pirmiausia tiltinius modulius reikėtų pritaikyti šiltnamių ir lauko daržininkystėje.Šaudyklinių tiltinių modulių tipai

• Važiuoklės su tiltine sija, kurioje nepaslankiai įtvirtinti padargai juda išilgai lauko, o galulaukėse jie perstatomi pagal gretimos varsnos plotį
• Padargai juda išilgai pozicijonuotos sijos, kuri periodiškai perstatoma išilgai lauko varsnos pagal padargų darbinį plotį

Antrojo tipo modulis turi tris svarbius privalumus: tnedidelė instaliuota galia ir mažos bendros energetinės sąnaudos; tdaugiau galimybių padargų tikslumui didinti ir pasipriešinimui judant jiems sija mažinti; tįrenginys gali dirbti be žmogaus priežiūros, nepriklausomai nuo apšvietimo.

Šiuo metu jau yra automatizuotų, saulės energija varomų energetinių modulių. Plėtojami tiltinės žemdirbystės tyrimai, siekiant patobulinti įrengimus. Prancūzijos kompanija „Nord Pulve“ apskritiminę tiltinę laistymo sistemą tobulino, kol sukūrė universalią apskritiminę-šaudyklinę technologiją, kurios energetiniai moduliai gali judėti šaudykliniu tiesialinijiniu ir apskritiminiu judesiu.

Lietuvos mokslininkai tyrė šaudyklinio tiltinio, automatiškai nustatomo ir valdomo žemdirbystės modulio galimybes mažinti energijos sąnaudas ir padidinti tikslumą, naudojant kuo paprastesnes automatinio valdymo be žmogaus priežiūros priemones. Tai ateityje leistų tiltiniuose moduliuose atsisakyti vidaus degimo variklių, išsivyniojančių elektros tiekimo kabelių ir panaudoti saulės energiją ar kitus energijos šaltinius.

Tiltinio modulio konstrukcija ir veikimo principas

Eksperimentinį šaudyklinį tiltinį modulį sudarė 18 m ilgio tuščiavidurė sija (1), kurios galuose sumontuotos dviratės važiuoklės (2). Važiuoklių varantieji ratai varomi per sliekinius reduktorius hidrovarikliais. Antrieji važiuoklių ratai yra atraminiai (3). Sijos (1) būgninio temptuvo (4) lynu (5) perstumiamas padargų (6) tvirtinimo vežimėlis (7), prie kurio padargai tvirtinami lygiagretainio pakabinimo mechanizmu, padėties nustatymo pradžioje ir pabaigoje pasisukančiu apie vertikalią ašį. Padargai prie važiuoklių galėjo priartėti 1 m atstumu, todėl jų darbo eiga sija buvo 16 m. Sija galėjo būti dar ilgesnė, bet tuomet jos konstrukcija turėjo būti sąraminė ar vantinė. Atvažiavęs į sijos galą padargų vežimėlis nuspaudžia galinius perjungimo kontaktus, paleidžiančius važiuoklių variklius. Elektros energija tiekiama įsivyniojančiu ant technologinio tako KPG-5x1,5 lanksčiu kabeliu. Jis vyniojamas ant būgno frikcine automatizuota perdava nuo vienos važiuoklės atraminio rato.

Pozicijonuojamo tiltinio modulio tiesialinijinis kursas palaikomas lazerine įranga UKL-1, kuri naudojama daugiakaušiams ekskavatoriams valdyti. Lazerio spindulių generatorius, skleidžiantis vertikalų spindulių pluoštą modulio kurso link, statomas lauko gale. Lazerio spindulių pluošto gaudytuvas su fotodiodais montuojamas ant modulio stovo kuo toliau nuo sijos ir nuo tiesiniu kursu pozicijonuojamos važiuoklės. Moduliui nukrypus nuo kurso, lazerio spindulių pluoštas patenka į vieną iš kraštinių fotodiodų, ir tada siunčiamas signalas į valdymo pultą. Valdymo pultas išjungia vienos ar kitos važiuoklės perdavą ir, sijai pasisukus statmenai į tiesinį kursą, važiuoklės perdava vėl įjungiama.

Modulio hidromechaninę perdavą sudaro pastovaus darbo tūrio siurblys, kuris sukamas 3 kW elektros varikliu. Alyva tiekiama į trijų sekcijų skirstytuvą. Tiltinio modulio pozicijonavimo metu skirstytuvas tiekia alyvą į važiuoklių hidraulinius variklius, po to – į padargų vežimėlio perdavos hidraulinį variklį. Važiuoklėms judant, jų hidrauliniai varikliai yra sujungti lygiagrečiai. Variklių sukimosi dažnio sinchroniškumą, esant skirtingoms kairės ir dešinės važiuoklių apkrovoms, palaiko slėgio kompensatoriai. Nukrypus nuo tiesinio kurso, automatiškai pristabdomas vienas iš važiuoklių variklių, tam tikru dydžiu perstumiant skirstytuvo sekcijos sklandį tol, kol kursas vėl bus pakankamai tiesus.

Kol augalai nesudygę, modulis periodiškai pozicijonuojamas atstumais, atitinkančiais padargų darbinį plotį, specialiu padėties nustatymo ratuku ar vienoje iš važiuoklių įrengtu įtaisu su eigos ribotuvais. Augalams sudygus, padargų padėtis augalų tarpueiliuose nustatoma kontaktiniais augalų kompaktizatoriais ir bekontaktinių augalų eilučių daviklių infraraudonaisiais spinduliais. Jie montuojami prie abiejų važiuoklių. Judančio lauku modulio davikliams atsidūrus ties augalų eilute, prie jo esančios važiuoklės perdava išjungiama. Sustojus abiem važiuoklėms, padargai atsiduria tarpueilių viduryje ir automatiškai įsijungia padargų vežimėlio temptuvo perdava. Padargų vežimėliui atvažiavus į sijos galą, nuspaudžiama galinio jungiklio svirtelė, tuomet išsijungia padargų vežimėlio temptuvo perdava ir įsijungia važiuoklių perdavos. Minėtieji ciklai kartojasi periodiškai. Įrenginiui pervažiuojant galulaukėmis, važiuoklių ratai pasukami 90o kampu. Pervažiuojant didesniu atstumu į kitą lauką, vienas modulio sijos galas kabinamas prie traktoriaus.

Neigiami veiksniai

Dėl technologinių vėžių nelygumų atskiros važiuoklės gali nuvažiuoti nevienodus atstumus, o modulio kursas nukrypti nuo nustatytos tiesės. Tinkamai atlikti darbą trukdo skirtingos vieno lauko savybės (kietumas, drėgnis ir kt.), sijos deformacijos, kintančios dirvos savybės įrenginio eksploatacijos metu. Tam tikrą įtaką turi skirtingas važiuoklių krūvis. Minėtame tyrime, nustatant modulio padėtį ratuku, vidutinė kurso nuokrypa buvo 2,6 cm, maksimali – 5 cm.

Padėties nustatymo tikslumas priklauso nuo važiuoklių greičio. Greitį didinant nuo 0,08 m/s iki 0,24 m/s, atstumų tarp kairės važiuoklės sustojimų pozicijose skirtumai padidėjo vidutiniškai 3,1 cm, o dešinės – 2,0 cm. Greičiui padidėjus nuo 0,08 m/s iki 0,39 m/s, šie atstumų skirtumai buvo atitinkamai 6,1 cm ir 5,5 cm. Ratuku pozicijonuojamos važiuoklės padėties nuokrypos yra mažesnės. Šios važiuoklės padėties nustatymo vidutinė nuokrypa, esant 0,08 m/s greičiui, buvo ±3,2 cm, važiuojant maksimaliu greičiu (0,38 m/s), vidutinės nuokrypos siekė ±5 cm. Remiantis minėtais duomenimis, lemiamas tikslios padėties nustatymo veiksnys yra greitis. Važiuojant greičiau, išauga inercijos jėgos stabdant ir pradedant važiuoti. Todėl padidėja padėties nustatymo ir tiesinio kurso nuokrypos. Duomenys rodo, kad, įdirbant dirvą ir sėjant iki 0,38 m/s greičiu, įrenginio padėtis nustatoma ir kursas išlaikomas gana tiksliai.

Sekant augalus bekontaktiniais augalų davikliais ir naudojant hidromechaninę perdavą, tiksliausiai įrenginio padėtis nustatoma, kai važiuoklių greitis iki 0,2 m/s: vidutinės nuokrypos buvo 3,5-4,0 cm. Didėjant greičiui, vidutinės nuokrypos padidėja iki 8,0-11,5 cm.

Palyginamieji tyrimai

Minėtuose bandymuose taip pat buvo palyginta, kaip nuo tiesinio kurso nukrypsta tiltinis modulis ir prie traktoriaus Zetor 10540 priekinės ir galinės pakabos prijungti agregatai. Tiltinio nepozicijonuojamo modulio tiesinio kurso vidutinės nuokrypos siekė iki 5 cm, tuo tarpu prie traktoriaus prikabinus grumstų ir akmenų separatorių, traktorinis agregatas nuo tiesinio kurso nukrypo vidutiniškai 15 cm. Dar didesnės (20 cm) nuokrypos gautos, traktoriaus priekinėje pakaboje papildomai prikabinus technologinių vėžių formuotuvą su trimis sunkiojo kultivatoriaus noragėliais. Traktoriaus priekinėje pakaboje sumontavus tik technologinių vėžių formuotuvą, vidutinės nuokrypos siekė net iki 30 cm. Tyrimai rodo, kad šiuolaikiniais traktoriniais agregatais tiesinio kurso nuokrypos daug didesnės negu automatiškai valdomų tiltinių modulių.

Tiltinių modulių tobulinimo kryptys

Didinant našumą ir taupant energiją, reikia ilginti modulių sijas, didinti darbinį greitį ir padargų plotį. Modulių su 20 m ilgio sija važiuoklės sudaro vėžes tik 5-6 proc. lauko plote, t.y. likusi dirva nesutankinama. Pagrindiniai techniniai parametrai gali būti tokie: sijos ilgis 50 m ir daugiau, padargų vežimėlio greitis, įdirbant dirvą ir sėjant, - iki 1,0 m/s, prižiūrint augalus – apie 0,2 m/s,

kituose nereikalaujančiuose tikslaus padėties nustatymo darbuose – daugiau kaip 1,0 m/s. Fotodiodai turi būti nutolę nuo sijos bent 2 m ir kuo toliau nuo tiesiniu kursu pozicijonuojamos važiuoklės. Modulio su 40 m ilgio sija ir 1,2 m pločio padargais našumas gali siekti 0,45 ha/val., važiuoklių pozicijonavimo darbo našumas - 7 ha/val., bendras našumas – 0,42 ha/val. Perspektyvaus modulio vienkartinio dirvos purenimo 10 cm gyliu padargų energetinės sąnaudos lygios 8,0 kWh/ha, važiuoklių pozicijonavimo – 0,6 kWh/ha, bendros energetinės sąnaudos gali siekti tik apie 8,6 kWh/ha.

Tiltinių modulių privalumai

Tiltiniai poziciniai moduliai, lyginant su traktoriniais agregatais turi svarbius privalumus: tnesutankinama dirva augalų augimo zonose; ttechnologinių takų plotas labai mažas; ttiesiau važiuojama; tgaunamas priimtinas našumas ir, svarbiausia, 1 ha tenka tik 8,6 kWh. Nereikalaujantis didelių energijos sąnaudų įrenginys ateityje galės dirbti, naudodamas saulės, vėjo energiją arba vandeniliu varomus variklius ir taip neteršti aplinkos. Kita vertus, įrenginio padėtį gali nustatyti ir žmogus.

Tiltiniai moduliai gali būti naudojami lygiuose, sukultūrintuose daržininkystės, gėlininkystės ūkių laukuose. Padargai tiltiniuose moduliuose turėtų būti kombinuoti: dirva purenama, kartu tręšiant ir sėjant. Jais gali būti purenami pasėlių tarpueiliai, tuo pačiu metu laistant ir tręšiant. Daugelis technologinių darbų tiltiniais moduliais gali būti atliekami ypač preciziškai ir efektyviai, pvz., vanduo ir trąšos įterpiamos augalų šaknų gylyje.

Tokie įrenginiai visiškai nepakeis traktorinės žemdirbystės, tačiau juos būtų galima pritaikyti ekologiniuose daržininkystės ūkiuose, nes tiltiniai moduliai nesutankina dirvos, gali laistyti vandenį ir įterpti ekologiškas trąšas. Be to, automatizavus tiltinius modulius, galima apsieiti be žmogaus priežiūros. Skeptikai teigia, kad tokie įrenginiai labai sudėtingi, tačiau tai netiesa, nes tiltinis modulis - tai daug paprastesnis, tik labai platus traktorius. Paprastesnis už traktorius todėl, kad jame vidaus degimo variklis pakeistas elektriniu, sudėtinga perdava pakeista belaipsnine, jį lengviau valdyti. Be to, nereikia kabinos ir jos įrangos, padargai pozicijonuojamuose moduliuose gali būti minimalaus darbinio pločio. Automatinis valdymas yra toks pat efektyvus kaip traktoriaus. Norint palyginti traktoriaus ir tiltinio modulio konstrukcijos sudėtingumą, reikia lyginti juos lygiaverčiai: vienodo darbinio našumo, vienodo darbinių dalių komplektavimo, tokio pat automatizavimo laipsnio, instaliuotos galios lygio ir panašiai. Taip lyginant, akivaizdus tiltinių modulių pranašumas. Traktorinius agregatus automatizuoti yra sudėtingiau. Remiantis praktika, tiltiniai moduliai gali būti automatizuoti gana lengvai. Nebūtina naudoti lazerinį metodą: daug efektyvesnė DGPS sistema.

Tiltinius modulius automatizuoti ir tobulinti yra tikslingiau negu traktorius, nes, kaip minėta straipsnio pradžioje, jais dirbant šalinamos ne tik dirvų sutankinimo pasekmės, bet ir priežastys. Žemės ūkio mašinų gamintojai, pasinaudodami mokslininkų patirtimi, galėtų pagaminti naujos kartos techninę priemonę - bandomąjį automatiškai valdomo tiltinio modulio pavyzdį su sąramine arba vantine sija, kombinuotu dirvos dirbimo, sėjos, tarpueilių priežiūros, laistymo ir tręšimo padargų komplektu ir išbandyti daržininkystės ūkiuose.