Obilné kombajny súčasnosti a budúcnosti
To akým smerom bude postupovať ďalší vývoj techniky na zber obilnín, nemôžeme zatiaľ s istotou určiť. Samozrejme bude pokračovať vývoj tradičných strojov, pri ktorých budú čoraz viac aplikované inteligentné automatické prvky, vrátane zmien v oblasti pohonných systémov s cieľom eliminovať emisnú záťaž. V poslednom období bolo okrem obilných kombajnov „klasickej“ koncepcie predstavených aj niekoľko zaujímavých konceptov, ktoré by mohli ďalší smer vývoja kombajnov trochu načrtnúť.
Podľa dostupných literárnych zdrojov mláťací mechanizmus bol známy už v roku 1831, vtedy išlo o mláťací mechanizmus zubový. Neskôr bol patentovaný mlatkový mláťací mechanizmus, to bolo v roku 1860. Konštrukcia samohybného obilného kombajnu potom bola patentovaná už v roku 1912, ale k rozšíreniu a sériovej výrobe došlo oveľa neskôr. Zhruba od roku 1935, kedy bol vyrobený samohybný obilný kombajn Massey-Harris 20 SP a k rozšíreniu jeho výroby došlo až po roku 1937. Predaj Modelu 20 za dva roky predstavoval 925 strojov, ale keď v roku 1941 prišiel nový kombajn MH-21, vytvoril obrovský dopyt s ročnou produkciou kulminujúcou na 10 000 plus v roku 1949. Avšak vo vojnových rokoch 1939 až 1945 pre nízke dodávky ocele spolu s nedostatkom komponentov, ako sú šesťvalcové motory Chrysler s výkonom 39 kW/53 k, bola obmedzená výroba. Najväčší rozmach potom zaznamenali samohybné obilné kombajny až po ukončení druhej svetovej vojny.
Obilné kombajny sú teda už niekoľko desaťročí pri zbere zrnín nezastupiteľnými strojmi. Praktici poznajú, že ide o sezónne stroje, ktoré často pracujú iba niekoľko dní v roku, a to ešte ich nasadenie v zberovej sezóne často ovplyvňuje rozmanitosť počasia. Hlavný dôraz pri vývoji obilných kombajnov bol preto vždy kladený predovšetkým na ich vysokú výkonnosť tak, aby bol zber vykonaný v čo najkratšom čase a bola pritom dosiahnutá čo najvyššia kvalita zberaného produktu.
Kým vývoj obilných kombajnov v minulosti sa zameriaval predovšetkým na urýchlenie prác spojených so zberom zrnín, v súčasnosti sú už pri vývoji obilných kombajnov využívané automatizačné a regulačné prvky majú za úlohu uľahčiť prácu obsluhe, znížiť jej únavu pri riadení stroja, zvýšiť kvalitu a efektívnosť vykonávanej práce, a tým znížiť prevádzkové, ale v konečnom dôsledku aj výrobné náklady.
Súčasnosť vývoja obilných kombajnov
Od uvedenia prvého obilného kombajnu do prevádzky uplynulo už viac ako 85 rokov. V pomerne dlhom období používania tejto skupiny strojov došlo k výrazným zmenám tak vo výkonnosti, ako aj v konštrukcii mláťacieho a separačného ústrojenstva kombajnu. Výkon motora obilných kombajnov sa zvýšil z niekdajších približne 50 k na súčasných 700 k, pracovná šírka žacích stolov sa z necelých 3 m dostala cez hranicu 14 m a objem zásobníkov na zrno z pôvodných 2 m3 narástol na súčasných 18 m3 (aj viac). Kým u uvedených parametrov kombajnu došlo k približne 5 až 10 násobnému nárastu, potom pri hmotnostnej výkonnosti vyjadrenej v množstve pozberané zrna za hodinu došlo k nárastu až 100 násobnému (napr. pri zbere pšenice sa pôvodná výkonnosť okolo 1,3 t.h -1 zvýšila na súčasných až 135 t.h-1).
Výkonnosť obilných kombajnov sa spočiatku zvyšovala zväčšením plochy pre výmlat v klasickom tangenciálnom mláťacom ústrojenstve (šírka a priemer mláťacieho bubna, plocha koša), ako aj plochy separačného ústrojenstva (dĺžka a počet klávesových vytriasadiel slamy a celková plocha sít). Neskoršie sa objavili axiálne mláťacie ústrojenstvá a v 80. rokoch kombajny s hybridným systémom mlátenia a oddeľovania zrna zo slamy. Touto konštrukčnou zmenou došlo k náhrade klávesových vytriasadiel slamy dvojrotorovými bubnami na oddeľovanie zrna zo slamy. Nové mláťacie a najmä separačné systémy boli tiež míľnikom vo vzťahu k nárastu výkonnosti kombajnov.
Súčasné konštrukcie obilných kombajnov zahŕňajú jedno- a viacbubnové tangenciálne mláťacie ústrojenstvá na mlátenie obilnej hmoty, hybridné riešenia s tangenciálnym bubnovým mláťacim systémom a jedno- alebo dvojrotorovými separátormi zrna a jedno- alebo dvojrotorové axiálne bubnové mláťacie ústrojenstvá a separátory zrna. Ich výkonnosť je určená geometrickými rozmermi ich mláťacích, separačných ako aj čistiacich ústrojenstiev. Maximálne rozmery obilných kombajnov sú obmedzené pravidlami cestnej premávky: šírka 3,5 metra, výška 4 metre a dĺžka 18 metrov vrátane ťahaného adaptéra.
Aké budú obilné kombajny budúcnosti?
V najbližších rokoch sa ešte určite budeme na našich cestách a poliach stretávať s „klasickými“ obilnými kombajnmi tak, ako ich v súčasnosti poznáme, ale možno sa aspoň ako demonštračné stroje aj u nás objavia niektoré z novo vyvíjaných zberových strojov. Skúsme si aspoň niektoré z nich predstaviť.
Tribine
Koncept kĺbového kombajnu Tribine bol prvýkrát predstavený už v roku 2013 konštruktérom Benom Dillonom, ktorý sa prepojením kombajnu s prekladacím vozidlom zaoberal po dve desaťročia. V následnom období došlo k založeniu spoločnosti Tribine Harvesters so sídlom v Newtone, štáte Kansas v USA. Nová spoločnosť začala vyvíjať úplne nový stroj, pretože pôvodný model z roku 2013 vychádzal z platformy kombajnu Gleaner. Koncepcia kĺbového podvozku so štyrmi rovnako veľkými flotačnými pneumatikami a veľkým zásobníkom v druhej časti podvozku zostala zachovaná.
Nový Tribine T1000 je vybavený úplne novou zberovou časťou kombajnu v prednom module, založenou na axiálnom jednorotorovom mechanizme s pozdĺžnym uložením, dvojici 9litrových motorov Cummins s výkonom 650 koní a ako prvý mal kabínu s riadením joystickmi, teda bez volantu (v súčasnosti je k dispozícii tiež pre kombajny Fendt Ideal). Veľký zásobník v zadnom module disponuje kapacitou 35 000 litrov (1000 bušlov) a s prekladacou výkonnosťou 300 l.s-1 môže byť vyprázdnený do dvoch minút.
|
Obr. 1: Prvý prototyp kĺbového kombajnu Tribine z roku 2013 |
U obilných kombajnov Tribine v podstate odpadá, alebo sa minimalizuje použitie obslužných prostriedkov pohybujúcich sa po pozemku, čo prispieva k obmedzenému zhutneniu pôdy a tiež eliminuje potrebu pracovných síl. Tribine je zatiaľ k dispozícii iba v USA, v začiatkoch výroby sa kvôli servisnej podpore obmedzila distribúcia len na niektoré štáty v tzv. kukuričnom páse s následným rozšírením do ďalších regiónov. V ďalších etapách vývoja sa predpokladá väčšia variabilita modelov s uplatnením aj na ďalších kontinentoch, vrátane Európy.
Autonómny obilný kombajn
V poslednej dobe sa čoraz viac objavujú najrôznejšie autonómne prostriedky. Ide väčšinou o energetické robotické jednotky určené na spracovanie pôdy, zakladanie alebo ošetrovanie porastov. Rýdzo autonómny obilný kombajn bol predstavený už v polovici septembra 2019, kedy holandský špecialista na zber HuizingHarvest/Agrobotix v spolupráci so spoločnosťou eFarmer, dodávateľom softvéru a hardvéru pre presné poľnohospodárstvo, predviedli pred verejnosťou aplikáciu FieldBee a predstavili kombajn eFarmer.
Podľa zúčastnených spoločností sa pilotný projekt, ktorého primárnym cieľom bolo získať potrebné vedomosti o ďalšej automatizácii systémov zberu, zameral na vývoj veľmi kompaktného kombajnu, ktorý má šírku žacieho ústrojenstva 2 m, celkovú hmotnosť okolo 3,5 t a objem zásobníka na zrno 1 m3. V autonómnej prevádzke dosahuje kombajn plošnú výkonnosť až 0,6 ha.h-1.
„Veľký“ autonómne pracujúci obilný kombajn na trhu doposiaľ chýbal. To sa zmenilo až na konci novembra roku 2021, kedy čínska spoločnosť Country Garden na svojej demonštračnej farme v okolí mesta Nanshan, v provincii Guangdong, takýto stroj predstavila. Bol vyvinutý dcérskou spoločnosťou Chassis Systems of Haoyun Technology vrátane ďalších strojov, predovšetkým traktorov.
|
Obr. 2: Autonómny obilný kombajn spoločnosti Country Garden |
Obilný kombajn bez kabíny, vybavený umelou inteligenciou, disponuje motorom so základným výkonom 300 koní, ktorý môže byť upgradovaný až na 400 koní. Pri ukážke boli kombajnu odovzdávané pokyny od pracovníkov prostredníctvom tabletu, jej umelá inteligencia je však veľmi vysoká, sama rozpoznáva pracovné prostredie, obchádza prekážky alebo upravuje nastavenia. Žiadne ďalšie podrobnejšie technické špecifikácie tohto stroja nalakovaného do ružovej farby zatiaľ neboli zverejnené, ale kombajn sa veľmi podobá modelom John Deere radu S, na ktorých platforme mohla byť táto koncepcia vyvinutá.
NeXaT - Systemtraktor
NeXaT je nosič náradia, ktorý je možné použiť pre všetky práce v rastlinnej výrobe, od spracovania pôdy a siatia až po ochranu plodín a zber. Náradie nesie, to vedie k zvýšeniu efektivity v porovnaní s kombináciou traktora a ťahaného náradia. NeXaT je navrhnutý ako autonómny pracovný stroj a je vybavený periférnym monitorovacím systémom. Vybavený je aj kabínou s ručným ovládaním, ktorú je možné otáčať o 270°. To vytvára základ pre plne automatizovanú prevádzku stroja a umožňuje ručné ovládanie vozidla počas prepravy. Integrované náradie je namontované medzi štyri veľké, elektricky poháňané pásové jednotky, ktoré je možné pre jazdu po ceste otočiť o 90°. V súčasnej dobe je pohon zaisťovaný dvoma nezávislými dieselovými motormi, z ktorých každý ponúka výkon 400 kW/545 k, s generátormi. Vozidlo je navrhnuté pre alternatívne technológie pohonu, ako sú palivové články.
Medzi konvenčnou poľnohospodárskou technikou nosič náradia NeXaT pôsobí ako zjavenie. Má zvládnuť takmer všetky poľné práce vďaka rýchlovýmennému modulárnemu systému. Kvôli nemu bola vyvinutá nová závesná technika.
Stroj má variabilný pracovný záber 6 až 24 metrov, a tak ho možno využiť v systéme Controlled Traffic Farming (CTF). Stroj je tiež pripravený na autonómnu prevádzku. Vďaka variabilnému pracovnému záberu NeXaT nikdy neprejde 95% celkovej výmery ornej pôdy. Preto je možné dosiahnuť maximálny výnosový potenciál pri maximálnej ochrane pôdy a životného prostredia. Za zmienku stojí najmä možnosť trvalo udržateľného zlepšovania pôdy vďaka priebežnému vytváraniu humusu, značná úspora CO2 (uhlíkové poľnohospodárstvo) a tiež trvalo udržateľná ochrana cennej ornej pôdy pred veternou a vodnou eróziou.
So strojom NeXaT je možné zberať aj zrniny. S integrovaným kombajnom dosahuje NeXaT prvýkrát výkonnosť 130 až 200 t.h-1. Mláťacie ústrojenstvo využíva 5,8 m dlhý axiálny rotor namontovaný priečne k smeru jazdy. Tok plodiny je privádzaný centrálne a energeticky efektívne tangenciálne do rotora.
|
Obr. 3: NeXat pri zbere obilnín |
Tým sa dosahuje približne dvojnásobná výkonnosť výmlatu oproti bežným strojom. Pracovný záber je až 14 metrov. Zásobník má objem 32 m3, v dôsledku čoho kombajn nepotrebuje na poliach bežnej dĺžky prekladacie vozidlo. Vyprázdnenie zásobníka trvá asi jednu minútu.
Záver
Samohybné obilné kombajny sa vo väčšom meradle presadzujú v poľnohospodárstve už viac ako 85 rokov. Konštrukcia prvého prevádzkyschopného obilného kombajnu, ktorá združovala žací stroj a mláťačku, bola patentovaná pred viac ako 110 rokmi. Do podoby, v akej poznáme obilné kombajny dnes, však muselo byť ešte vykonaných mnoho vývojových a konštrukčných prác. Aký bude ďalší vývoj obilných kombajnov však ukážu až najbližšie roky.
Farmári vedia, že obilný kombajn je jednou z najväčších strojových investícii podniku. Avšak len farmár, ktorý využije všetky možnosti optimalizácie zberu, ktoré sú dnes dostupné, môže účelne využiť tieto technicky náročné stroje. Vieme, že často práve obilné kombajny s vysokým výkonnostným potenciálom, s rastúcou výkonnosťou sa využívajú málo, niektoré merania dokazujú, že je to často len na 50 - 60 %. U vysokovýkonných kombajnov sa tak stráca približne 40 % ich výkonnosti. V tomto prípade sa odporúča venovať pozornosť predovšetkým vnútropodnikovým organizačným otázkam. Experti tvrdia, že je treba dosiahnuť 80 - 85 %-né využitie špičkových obilných kombajnov. Pod pojmom špičková technika rozumieme aplikáciu vyspelých technických noviniek, t.j. všetko to, čo zvyšuje výkonnosť, zjednodušuje obsluhu a zvyšuje bezpečnosť, a to je predovšetkým ďalšia automatizácia činnosti obilného kombajnu smerujúca až k vytvorenie a používaniu kombajnu ako autonómneho zberového stroja.
