«Потом я решил попросить помощи у природы, – рассказал Лев Емельянович. – Уж сколько раз она выручала конструкторов! Не может быть, чтобы и в этот раз она не дала никакого совета»…
Так на подоконниках квартиры Панасюка появились цветочные горшки. И росли в них не какие-нибудь экзотические кактусы, а самая прозаическая картошка. Каждые пятнадцать дней Лев Емельянович брал один из горшков, осторожно размывал землю струей воды, интересовался подробностями образования клубней.
И сделал для себя открытие – клубни образуются на столонах. Столоны – это побеги, которые вырастают из «глазков» посаженного клубня. Если столон пробивается на поверхность земли, на нем вырастают листья, потом цветы и семена. А вот если побег остается в земле, на нем завязываются новые клубеньки. А вокруг образуется обычная корневая система. Конечно, биологам все это было давным-давно известно. Но Лев Емельянович смотрел на картофельный куст со своей, инженерной точки зрения. И природа не отказала изобретателю в подсказке. Каким образом?
Кроме разницы в своем назначении – корни доставляют растению питательные вещества, а столоны берут их для формирования и роста клубней, те и другие разнятся еще по своей толщине. Диаметр каждого корешка составляет в среднем 1 мм, в то время как толщина столона достигает 3 мм.
Значит, если сажать картофель в сетке, ячейки которой будут такой величины, что пропустят корешки, но не пропустят столоны, то осенью с помощью той же сетки можно будет и доставать картофель из-под земли. Чистенький, неповрежденный!..
На этом принципе и работают машины, сконструированные Л.Е. Панасюком.
…Три изобретателя, начавшие работу примерно в одно время, независимо друг от друга, решили проблему каждый по-своему. Но это вовсе не значит, что ту же задачу нельзя решить еще и четвертым, и пятым способами… Страна наша огромна, картофельные поля занимают в ней свыше 7 млн га. Так что места на этих полях, наверное, хватит разным машинам.
Картофельный детектор
В хлопотах и заботах незаметно прошло лето. Пора и урожай собирать. Но даже человек с его изощренным зрением не всегда может отличить покрытую мокрой осенней землей картофелину от такого же черного комка почвы. Что же говорить о картофельных комбайнах, гребущих с поля все подряд? Нельзя ли сразу на поле производить и сортировку?
Немало поломали голову над этой проблемой инженеры. Какие только детекторы не перепробовали: механические, телевизионные, ультразвуковые!.. Немецкие ученые как-то даже решили наделить машину «всевидящим» гамма-зрением – поставили на подборочный конвейер что-то вроде рентгеновского аппарата. Его лучи пронизывали насквозь земляные комья и клубни, а стоящий напротив датчика приемник определял «что есть что».
Но гамма-лучи вредны для здоровья людей, и при работе с ними приходится принимать специальные меры предосторожности. Кроме того, как оказалось, для безошибочного детектирования необходимо, чтобы все клубни и комья были приблизительно одинакового диаметра.
Контролировать уборку картофеля можно с помощью емкостного датчика
По другому пути пошли специалисты Рязанского радиотехнического института; старший преподаватель А.Д. Касаткин и тогдашний студент-дипломник, а ныне уже инженер Сергей Решетников.
Они взглянули на картофельный клубень с точки зрения физики. Известно, что емкость конденсатора зависит от проницаемости материала, заложенного между его обкладками. Меняется диэлектрическая проницаемость. Меняется и емкость. Этот физический принцип и был положен в основу детектирования, так как диэлектрическая проницаемость картофеля оказалась отличной от диэлектрической проницаемости земли.
Но найти правильный физический принцип – только начало дела. Нужно было еще выяснить, на каких частотах детектор будет работать в оптимальном режиме, разработать принципиальную схему устройства, проверить правильность разработки на лабораторном макете.
«Наиболее трудной частью работы оказалось создание чувствительного емкостного датчика, – рассказывал Сергей Решетников. – Мы перебрали несколько вариантов и в конце концов остановились на такой конструкции. Датчик представляет собой две пружинные пластинки, расположенные друг относительно друга под некоторым углом. В эту своеобразную воронку и падают картофелины вперемешку с комьями земли. Как только картофелина или комок касаются обкладок конденсатора, система управления вырабатывает сигнал, значение которого зависит от диэлектрической проницаемости объекта, находящегося внутри датчика. Исполнительный орган – заслонка отклоняется в ту или иную сторону, производя сортировку»…
Эта работа удостоена награды Всероссийского студенческого научно-технического общества. И как знать, возможно, пройдет еще какое-то время, и в конструкцию отечественных картофельных комбайнов, разрабатываемых здесь же, в Рязани, добавится еще один узел – картофельный детектор с емкостным датчиком.
Ропот про арбузный робот
Одна из наиболее трудоемких работ в сельском хозяйстве – уборка бахчевых культур. Попробуйте-ка потаскать по августовской жаре массивные – весом до 10 кг, а то и более – шары арбузов, эллипсоиды дынь. Тут поневоле задумаешься о механизации…
Первое упоминание о возможности повышения производительности работ, связанных с арбузами, мне попалось в книжке Льва Кассиля – бывшего саратовца (а в окрестностях этого волжского города, как известно, сплошные бахчи), ставшего московским писателем. Описание технологии погрузки арбузов на баржу до предела лаконично: девчата кидали, Антон Кандидов ловил. И, натренировавшись, стал вратарем сборной республики.
Потом и сам я внес посильную лепту в арбузную антологию, рассказав в 1976 году, как на Всесоюзном слете юных техников внимание жюри и прессы привлекла действующая модель бахчевого комбайна, созданная школьниками из Ростова-на-Дону. Один из авторов, Виктор Парасочка, так описывал особенности своего детища, способного по замыслу механизировать все операции цикла выращивания бахчевых – от посадки семян до уборки.
«Устройства для посадки, подкормки использовали готовые, от уже существующих сельскохозяйственных машин, – рассказывал он. – Сложнее оказалось наладить механизм уборки. Но все же справились – разработали механическую руку с вакуумным стаканом, который берет арбуз “на присос”. Уборка более нежных дынь производится рукой с резиновыми пальцами».
Одна из наиболее трудоемких работ в сельском хозяйстве – уборка бахчевых культур
Но как научить машину отличать спелые плоды от неспелых? Тут и взрослые люди ошибаются. Оказывается, для этой цели приспособили рентген. «Оператор видит на экране: если косточки темные – значит, плоды спелые, если светлые – пусть немного полежат, дозреют», – пояснил Виктор.
Школьники получили заслуженные дипломы, а про их разработку незаслуженно забыли. Во всяком случае, когда пять лет спустя я побывал в Саратовском институте механизации сельского хозяйства, единственной новинкой, которую мне смогли продемонстрировать, были орудие УПВ-8 и подборщик ПБВ-1, повышавшие производительность труда на уборке бахчевых аж в 80 раз!
«Ого!» – удивленно воскликнете вы. Я тоже воскликнул, но мое удивление стало куда большим, когда поближе познакомился с этими агрегатами.
Представьте себе: по полю движется колесный трактор. По бокам от него, а также непосредственно перед колесами укреплены толкатели – прикрученные к раме пластиковые или резиновые пластины. Машина едет – они, как им и положено, толкают, катят по полю арбузы, насильно отрывая от плетей. Причем толкают все подряд – большие и маленькие, спелые и зеленые. Да и от самой плети после такого наезда остается одно воспоминание. Правда, арбузы при этом худо-бедно выстраиваются в некое подобие шеренги.
Тогда на поле выходит подборщик. К нему, опять-таки под углом к направлению движения, приделана эластичная планка. Действует она по примеру пластин валкообразователя: по мере перемещения подборщика вперед перекатывает арбузы влево, в ячейки барабана. Тот вращается, арбузы в ячейках поднимаются вверх, пока пальцы выталкивателя не подадут их на транспортер. А резиновая лента с бортиками (чтобы собранное не скатывалось) доставляет плоды прямо в кузов грузовика. Поскольку прямо сбросить арбузы на дно кузова – сразу же их и угробить, транспортер кончается клеткой-гасителем, по зигзагам которой они должны мягко скатываться вниз.
Насколько детища доцента В.И. Милюкова успешно справлялись с возложенной на них задачей, вы можете судить сами. Хотя бы по тому, что распространились сии агрегаты в основном по выставкам и институтам, а на поле их выпускали при крайней необходимости, когда уж урожай убирать совсем некому. Да и в самом деле: не все ли равно, какие арбузы попадут на корм скоту – целые или побитые?
На том, наверное, и стоило закончить арбузную эпопею, если бы не наши бывшие соотечественники, а ныне израильтяне. Воспользовались накопленным потенциалом в своем кибуце и предложили работоспособный арбузный комбайн. Нечто среднее между изобретениями ростовских школьников и волгоградского доцента. «Арбузный робот будет выглядеть как прицеп к трактору, оснащенный гибкими захватами, – говорит один из создателей прототипа Гейл Майлз. – Дополнительно он оснащается сильными вентиляторами и видеокамерами».
В общем, суть процедуры должна выглядеть так. Проезжая по бахче, агрегат струями воздуха раздвигает листья. Свет, отраженный непосредственно глянцевой арбузной коркой, фиксируется видеокамерами. Он тут же анализируется спектрометром. Кроме того, дополнительные датчики определяют состав и концентрацию ароматических газов, выделяемых растением. На основании полученной информации компьютер принимает решение о спелости того или иного плода. Если арбуз созрел, в действие вступает механическая рука со щупальцами, которая захватывает и срывает его. Перенося плод в транспортную тележку, робот одновременно взвешивает его и наклеивает кодирующую этикетку с указанием веса и даты уборки.