Azijos rinkose išpopuliarėję ir vėliau visą pasaulį užkariavę purškimui ir barstymui skirti dronai pasižymi unikaliu gebėjimu adaptuotis darbui bet kokiame lauke įvairiausiomis meteorologinėmis sąlygomis.

Pirmieji purškimo ir barstymo darbams skirti dronai nebuvo tokie universalūs ir labiau priminė teorinį veikimo principą įrodančius skraidančius įrenginius, tačiau nuo pirmųjų bandymų (1986 m.) iki dabar žemės ūkyje pasitelkiamų dronų konstrukcijos ir joms gaminti skirtos medžiagos gerokai patobulėjo.

Daugelio šiuolaikinių rinkoje prieinamų bepiločių orlaivių pagrindiniai technologiniai konstrukcijos sprendimai – tai degalų tipas, propelerių ir purkštukų kiekis, išdėstymas arba konstrukcija ir barstymo sistemos veikimo principas. Pagal juos dronus galima klasifikuoti.

Variklių tipai

Pagal naudojamą jėgainę žemės ūkio dronai skirstomi į elektrinius, dyzelinius, benzininius, hibridinius. Kaip ir atitinkamo modelio automobilių jėgainės, to tipo varikliai sukuria pagrindinę varomąją jėgą, pavyzdžiui, benzininiuose dronuose naudojamas vidaus degimo variklis su judesio perdavimo mechanizmais kiekvienam propeleriui (arba atskiri maži benzininiai motoriukai, skirti kiekvienam propeleriui individualai). Tokio tipo dronų konstrukcijoje yra ne tik darbinio tirpalo, bet ir degalų bakai.

O štai elektrinėmis jėgainėmis varomuose bepiločiuose orlaiviuose pagrindinį judesį propeleriams sukuria elektriniai motorai ir jų konstrukcijoje yra tik vienas darbinio tirpalo bakas. Tačiau numatoma papildoma baterijos tvirtinimo jungtis, nes šio tipo dronų pagrindinis elektros šaltinis yra ne pats motoras, o baterija, kuri įkraunama dar esant ant žemės. Pagrindiniai dronų elektrinių variklių tipai – šepetėliniai ir bešepetėliai. Pastarieji yra patikimesni ir ilgaamžiškesni.

Skirstymas pagal propelerių skaičių

Pagal propelerių skaičių purškimo ir barstymo dronai skirstomi į vieno, dviejų, keturių, šešių, aštuonių ar daugiau propelerių kategorijas.

Vieno propelerio – tai sraigtasparnio tipo dronai. Rinkoje pirmaujanti gamintoja „Yamaha“ klientams gali pasiūlyti didelę šio tipo bepiločių orlaivių įvairovę. Pagrindiniai modeliai yra varomi dyzeliniais degalais, tačiau naujausias dronas turi hibridinę jėgainę. „Yamaha“ yra purškimo dronų pradininkė, šias technologijas plėtojanti jau nuo 1986 metų. Įvairių tyrimų, atliktų naudojant šiuos dronus, duomenimis, galima teigti, kad tai vieni iš geriausią srauto prispaudimą sukuriančių dronų, tačiau dėl to jie negali būti naudojami žemai virš pasėlių. Pavyzdžiui, skraidančių po elektros laidais, kurie paprastai yra 5 ir 8 m aukštyje virš pasėlio, šio tipo dronų sukuriamas žemyn nukreiptas oro srautas atsitrenkia į žemę sūkuriais keldamas išpurkštą tirpalą – taip padidinama preparatų dreifo rizika.

Skrendant aukščiau, kur šis efektas nepasireiškia arba pasireiškia silpnai, nunešimas labai suintensyvėja tik purškiant smulkesnius lašelius. Tokiu atveju galima dirbti tik esant labai mažam vėjui arba reikalingi papildomi dreifą mažinantys adjuvantai, o tai jau brangina purškimą. Taip pat dreifo pasireiškimo tikimybę galima sumažinti pakeitus lašelių dydį (slėginėms purškimo sistemoms pakeitus purkštukus, peristaltinėms – purkštuko disko sukimosi greitį programiškai) arba purškiamo srauto elektrinį krūvį, renkantis elektrostatinius purkštukus. Šie purkštukai sukuria neigiamai jonizuotą tirpalo srautą, kuris yra pritraukiamas prie teigiamą krūvį turinčių augalų ar žemės paviršiaus.

Barstymas iš šio tipo bepiločių orlaivių atliekamas naudojant išcentrinių siurbliaračių barstomuosius mechanizmus.

Dviejų propelerių dronai, angliškai vadinami twincopter arba dualcopter, sukurti lygiagrečiai ant drono korpuso tame pačiame aukštyje tvirtinant du identiškus, tačiau priešingų sukimosi krypčių propelerius. Varikliai, kaip ir kitų propelerių komponuočių dronų, gali būti įvairūs. Pagrindinis šio modelio pranašumas – aukštas manevringumas ir gebėjimas dirbti žemiau nei tai galima daryti su vieno propelerio bepiločiais orlaiviais. Šio dizaino orlaiviai gali dirbti ir po elektros tinklų laidais, nesukurdami tokių didelių sūkurių, be to, jei reikia nutraukti purškimą, orlaivis greičiau sustoja erdvėje nei vieną propelerį turintis įrenginys.

Pagrindinė šio tipo įrenginių gamintoja yra XAG – bepiločių purškimo orlaivių lyderė. Jai pirmajai pavyko praktiškai įgyvendinti dviejų propelerių drono idėją ir savo įrenginiuose panaudoti peristaltines siurblių sistemas ir išcentrinius purkštukus (skleistuvus). O barstymas, pasitelkiant šio tipo orlaivius, atliekamas naudojant lėkštinę barstymo sistemą, kuriai granulės tiekiamos per srieginius tiektuvus.

Keturių propelerių dronai – kone dažniausiai ne tik užsienio, bet jau ir Lietuvos laukuose matomi bepiločiai orlaiviai. Dėl atitinkamų konstrukcinių sprendimų šie orlaiviai gali skristi labai žemai virš pasėlių ir technologiniu požiūriu yra prilyginami skraidančiam savaeigiam purkštuvui, nes purkšti gali iš tokio pat aukščio. Bet, atsižvelgiant į naudojamą purškimo sistemą, padengimas gali minimaliai arba kardinaliai skirtis nuo to, ką esame pratę matyti purškiant savaeigiais ar prikabinamais purkštuvais.

Pagrindinis purškimo iš drono principas yra sunaudoti kuo mažiau išteklių, t. y. taupyti tiek vandenį, tiek preparatus. Vadovaujantis pasaulyje nusistovėjusia purškimo iš drono praktika, purškimui naudojami ne didesni kaip 20 l/ha tirpalo kiekiai, dažnai šis kiekis mažinamas ir iki 5–7 l/ha.

Tai vadinama mažatūriu purškimu. Įvertinus tai, jog preparato koncentracija tokiame tirpale yra gerokai didesnė, galima mažinti preparato kiekį. Pavyzdžiui, remiantis užsienio valstybių mokslininkų patirtimi, glifosatų ir herbicidų norma gali būti mažinama 20–50 proc., atsižvelgiant į tai, koks preparatas naudojamas. Fungicidų ir insekticidų (dėl jų naudojimo paskirties) normų mažinti nerekomenduojama, tačiau 10–20 proc. mažesnė norma didelio poveikio derliaus kokybei nepadaro.

Mikro- ir makroelementinių trąšų kiekiai taip pat gali būti nežymiai mažinami arba purškimas skaidomas į kelis atskirus, mažesnės koncentracijos purškimus, siekiant, kad kuo didesnį preparatų kiekį augalai pasisavintų, o lietaus vanduo neišplautų jų į gruntą. Be to, siekiant sutaupyti, galima pagrindinio tręšimo normą mažinti 20–30 proc., o paskui ją kompensuoti purškiant tų elementų tirpalus pagal diferencijuotos normos žemėlapius, t. y. purškiant tik ten, kur to tikrai reikia.

Atsižvelgiant į mažą išpurškiamą tūrį, tikslinga tirpalą ant augalo ar dirvos paskleisti kuo plačiau. Tai įgyvendinama naudojant smulkialašį purškimą (30–150 μm dydžio lašeliais). Lašelio skersmenį sumažinus dvigubai, lašelių kiekis ir atitinkamai tirpalo paveiktas plotas padidėja 8 kartus. Taigi, mažinant lašelio dydį nuo 500 iki 125 μm, lašelių kiekis padidėja net 64 kartus, o iki 65 μm – net 512 kartų! Taigi, lygindami augalų padengimą purškiant savaeigiu purkštuvu ir dronu, pastarojo atlikto purškimo rezultatai bus labai didelis kiekis smulkių lašelių, kurie nekonglomeruoja ir nenubėga nuo augalo. Savaeigio purkštuvo purškimo rezultatai rodys vienalytį tolygų padengimą, tarsi plėvele, tačiau vėliau daug tirpalo nuvarvės nuo lapų. Ir nors vanduo pamaitina augalus, deja, preparatas prarandamas veltui.

Šešių, aštuonių ir daugiau propelerių dronai naudojami didesniems svoriams kelti, tačiau kartu prarandama ir prispaudžiamo srauto galia. Yra nusistovėjusi dronų gamybos taisyklė – kuo propelerių daugiau, tuo jie mažesni. Atitinkamai dronai su mažesniais propeleriais mažiau prispaudžia išpurškiamą tirpalo srautą. Tokio tipo įrenginiai gali būti naudojami purškiant ypač žemai (< 1 m virš pasėlių), tačiau tai ne tik pavojinga, bet ir nepraktiška, atsižvelgiant į tai, kad kuo dronas žemiau, tuo siauresnis jo darbinis plotis, todėl praktiškai tokius įrenginius tikslingiau naudoti pavienių augalų priežiūrai, pvz., parkuose, alėjose ir kt.

Taip pat dideliu kiekiu propelerių pasižymi ir didelės keliamosios galios dronai su vidaus degimo varikliais. Tačiau tokių įrenginių eksploatacinis trūkumas – atsitikus avarijai, jų vienam išsinešti iš lauko beveik neįmanoma, o kartais reikia net ir sunkiosios technikos, dėl to sužalojama labai didelė derliaus dalis.

Retai, tačiau dar kai kada barstymo ir purškimo darbams atlikti naudojami lėktuvo išvaizdos fiksuoto sparno dronai. Šie dronai savo išvaizda labai primena propeleriais varomus lėktuvus ir turi 1, 2 arba 4 variklius, nukreiptus ne lygiagrečiai, o vertikaliai žemės paviršiaus atžvilgiu. Tokiems dronams dažnai reikalingos papildomos pakilimo aikštelės arba naudojamas VTOL funkcionalumas – drono propeleriai pasiverčia horizontaliai kylant ir tupiant, o pakilus į reikiamą aukštį, propeleriai pasiverčia vertikaliai ir dronas pradeda skristi reikiama kryptimi.

Purškimo sistema ir jos konfigūracija

Slėginės purškimo sistemos dronai – bepiločiai orlaiviai, kurių purškimo veiksmams atlikti naudojami slėginiai siurbliai su atitinkamais plyšiniais plokščiasraučiais ar kitais purkštukais, kuriems tinkamai funkcionuoti sistemoje reikalingas tam tikras slėgis.

Peristaltinės purškimo sistemos dronų konstrukcijoje montuojami peristaltiniai siurbliai su išcentriniais diskiniais purkštukais (skleistuvais). Šio tipo sistemos yra pranašesnės, kadangi išpurškiamo tirpalo kiekis į hektarą reguliuojamas nepriklausomai nuo lašelių dydžio, o slėginėse sistemose pakeitus purškiamą tūrio normą hektarui, automatiškai pasikeičia ir lašelių dydis.

Siekiant visais atžvilgiais kokybiško purškimo, reikėtų žvalgytis drono būtent su tokia purškimo sistema nes, pastebėjus meteorologinius pokyčius, nenutraukiant skrydžio galima be vargo pakeisti purškimo parametrus ir dronas, akimirksniu sureagavęs į komandas, pradės dirbti naujai nustatytais parametrais. O štai naudojant droną su slėgine sistema, norint atlikti tą patį veiksmą, reikėtų įrenginį nutupdyti ir fiziškai keisti jo komponentus.

Kiti technologiniai sprendimai

Skirtingų gamintojų dronai gali skirtis purškimo sijos arba kraštinių purškimo taškų atstumu. Dauguma šiuo metu rinkoje prieinamų purškimo dronų purškimo sijos arba atstumas tarp tolimiausių vienas nuo kito purkštukų yra apie 1–2 metrai. Išskirtiniais atvejais, ypač kai kalbama apie sunkiasvorius dronus su vidaus degimo varikliais, galimas 2–4 ar daugiau metrų atstumas tarp purkštukų.

Pagal purkštukų kiekį dronai atitinkamai gali būti 1 purkštuko (dažniausiai naudojami soduose arba dezinfekuojant išorines erdves, kartais purkštukas būna su atskirai valdomu pokrypio, posvyrio ir polinkio mechanizmu, o tai leidžia purkšti 360° aplink droną visomis kryptimis), 2 purkštukų – dažniausiai 2 arba 4 propelerių dronai, 4 ir daugiau purkštukų – šie išdėstomi po propeleriais arba ant sijos drono apačioje.

Pagal barstymo sistemos konstrukciją šiuo momentu rinkoje prieinami dronai gali būti trijų tipų: su lėkštine barstymo sistema (granulės ar sėklos iš bunkerio tiekiamos per srieginius tiektuvus); oro srauto greitintuvais (sėklos įberiamos į vamzdelius, kuriuose ventiliatoriais išgreitintas oro srautas jas pagauna ir šauna į žemę); išcentrinių siurbliaračių mechanizmais.

Rinkdamiesi droną ūkiui, atkreipkite dėmesį į gamintojo specifikacijas, kadangi daugumą dronų, pagamintų nuo 2020 m., galima naudoti daugiau nei vienai paskirčiai, pakeitus kelis komponentus. Iki tų metų gaminti dronai greičiausiai bus skirti tik barstymui arba tik purškimui. O naujausi gali būti naudojami abiem šioms užduotims, o kai kurių gamintojų siūlomi modeliai taip pat gali atlikti ir pasėlių stebėjimą ar skenavimą.