Беседы о сельском хозяйстве 6 страница

Не мудрено поэтому, что, когда всего через пять лет Б. Шелищ выступил со своим предложением, опасений было достаточно. И вероятно, только фронтовая отчаянная обстановка обусловила спокойствие экспериментаторов: «Ну, взорвемся, ну, машину взорвем… ну и что?!»

Никто не взорвался. Автомобильный двигатель в процессе испытаний проработал несколько часов — и ничего. Потом водородом «заправили» автомобиль, и постепенно о «дополнительном риске» езды на нем забыли все. А спустя тридцать лет многие специалисты стали доказывать, что именно самому легкому веществу на Земле удастся решить одну из самых тяжелых проблем…

Сейчас конструкций «водородных двигателей» очень много. Все они похожи на обычные бензиновые, но легче их и миниатюрнее при той же мощности. Главное же — их выхлопные газы безвредны: ведь основной продукт сгорания водорода — обычная вода. Единственный вредный побочный продукт сгорания — окись азота, но её в 10 раз меньше, чем у самого лучшего современного двигателя.

Решена в принципе и проблема взрывобезопасности.

Осталось решить ещё одну: где взять водород? Точнее, как добыть: ведь источником его может быть обычная вода — и морская и пресная. Ее на Земле пока хватает — миллиард кубических километров! Стоимость полученного из неё водорода ещё высока, но ведь, помимо всего сказанного, следует учесть и то, что, сжигая нефтепродукты, по словам академика Н. Семенова, мы «бездумно расходуем запасы ценнейшего сырья, которое понадобится будущим поколениям людей для обеспечения производства химических препаратов, органических материалов, моющих средств» и, добавим, синтетических пищевых Продуктов. Нефть, а также уголь, природный газ, древесина — все это в относительно недалеком будущем из энергетического сырья превратится в более ценное техническое и пищевое сырье, использование которого позволит человечеству сделать новый шаг вперед.

— Получается так: от лошади мы отказались потому, что она отнимала у нас овсяную кашу, а от трактора откажемся из-за того, что он съедает наше нефтяное пюре?!

— Ничего удивительного: сейчас производство нефтепродуктов удваивается каждые 20 лет. Примерно то же самое можно сказать и об их стоимости. При таких темпах, если учесть, что они покрывают 40 процентов мировой потребности в энергии…

— А остальное?

— Уголь, газ и древесина — 53, атомная и гидроэнергия — 6, топливо животного происхождения — 1 процент.

— Простите, а это… последнее… что?

Высушенный на солнце навоз домашних животных и птиц — один из древнейших строительных и топливных материалов. Если исходить из приведенных цифр, то сегодня его роль в энергетике вовсе ничтожна. Однако утверждать так было бы ошибкой. Оценки специалистов очень сильно разнятся, но все они сходятся в том, что значительно больше половины человечества продолжает пользоваться кизяком все в тех же целях.

В такой стране, как Турция, он до сих пор покрывает 26 процентов потребности в энергии!

Здесь нет ничего странного. Теплотворная способность коровьего навоза вполне удовлетворительная.

В пересчете на другие виды топлива получается, что одна «средняя буренка» способна произвести 262 литра бензина или 525 килограммов каменного угля. Расчеты показывают, что в зависимости от совершенства методов получения топлива из экскрементов животных и человека оно может покрыть до 30 процентов современной мировой потребности в энергии и стать, таким образом, одним из основных её источников. Тем более что в отличие от других видов топлива, это — по природе своей — неисчерпаемо, так как количество его растет пропорционально росту числа людей и их домашних животных.

«Микробиологический мотор» изобрел русский инженер А. Мельников в 90-х годах прошлого столетия. Вот в чем состояла его идея…

В отсутствие кислорода (в специальных емкостях) и при температуре 32-35 градусов происходит сбраживание осадка сточных вод или навоза. Брожение навоза осуществляется в две фазы под действием специфических бактерий и выделяемых ими ферментов. Вначале происходит расщепление сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов), содержащихся в упомянутом осадке, на более простые соединения с образованием органических кислот жирного ряда (муравьиной, уксусной, масляной и других), затем — их разрушение с образованием углекислоты и метана.

Биогаз, полученный в результате сбраживания навоза, состоит из углекислоты и метана, который, как известно, горит неплохо: его теплотворная способность лишь в 1,5-2 раза ниже теплотворной способности нефти и угля. Причем последние загрязняют среду, а биогаз — нет. Кроме того, из метана можно «достать» водород — топливо будущего…

Биогазовые двигатели в начале пути, но не исключено, что в скором времени заправочные станции для тракторов и автомобилей начнут строить в… коровниках. Во всяком случае, недавно французские инженеры создали технологию и двигатель, работающий на «бензине» из смеси навоза, сухой ботвы, соломы, стеблей кукурузы и других отходов. В США разработали установку, перерабатывающую стоки животноводческих ферм в горючий этилен и брикеты древесного угля. В Токийском технологическом институте создали «биоэлементы»», конечным продуктом которых является электрический ток. Ведутся аналогичные работы и в Советском Союзе.

Итак, превратить экскременты, бытовые отходы городов и деревень в топливо можно. Однако как быть с землей, которая уже сейчас не получает взятого из нее?

Что станет с ней, если человечество начнет перерабатывать весь навоз в горючий газ?

Вопрос очень серьезен. В поисках его решения предлагали даже делать биогаз не из навоза, а из… растений, специально для этой цели выращиваемых. Таким образом, трактору, возможно, придется ещё раз вспомнить о своей четвероногой родственнице. Впрочем, проверка расчетов показала, что при существующем низком КПД фотосинтеза выращивание «топливных чурок»

экономически не эффективно: нефть обходится дешевле.

Да и занимать под новый вид топлива значительные площади — не слишком-то прогрессивная идея: не успели освободиться от забот, связанных с кормом для лошадей, и на тебе… Правда, недавно было найдено «бензиновое» дерево. Сок этого дерева — эуфоры, — растущего в некоторых засушливых районах мира, обладает теми же свойствами, что и сырая нефть…

Так или иначе, а поиски «чистого горючего» продолжаются… Задача эта, безусловно, будет решена, и, возможно, в недалеком будущем. Пока же борьба с вредными выхлопными газами трактора сводится к тому, что его стремятся снабдить высокой выхлопной трубой и кабиной с… кондиционером. Кстати, последний оказывается вовсе не лишним и в очень жаркое и в очень холодное время года.

С вибрациями (а с увеличением скорости тракторов они, естественно, увеличиваются) конструктору бороться куда труднее. Еще раз напомним, трактор не автомобиль, а поле не шоссе. По данным английского исследователя Р. Симонса, преобладающая частота колебаний трактора на пневматических шинах равна 3-6 герцам.

Это как раз соответствует собственной частоте колебаний человеческого тела и способствует развитию резонансных явлений. К чему приводят последние, читатель, вероятно, хорошо знает: вспомните хотя бы классический случай с мостом, рухнувшим только оттого, что его собственная частота колебаний совпала с частотой солдатского марша.

Исследования, проведенные во многих странах, показали, что длительное воздействие вибрации и толчков может привести к серьезным заболеваниям пищеварительной, сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, ухудшению зрения и потере чувства равновесия, снижению быстроты реакции, нарушению работы желез внутренней секреции и преждевременному старению организма.

Казалось бы, задача ликвидации вибраций достаточно проста: стоит только как следует подрессорить сиденье тракториста или всю кабину, как… Однако просто хорошо подрессоренная кабина вопроса не решает:

слишком упруго подвешенная мешает работе, ориентации и управлению, а слишком жесткая приводит к появлению профессиональных заболеваний позвоночника и желудка.

Для гашения вибраций (вертикальных и горизонтальных, разных по частоте и фазе) приходится разрабатывать чрезвычайно сложную систему демпфирования и подрессоривания. В принципе задача полного освобождения тракториста от вибрационных нагрузок и тряски оказалась разрешимой, но чрезвычайно дорогой. По-видимому, в связи с этим некоторые зарубежные фирмы объявили, что тракторист, сидя в герметичной кабине с хорошей антивибрационной защитой, может впасть в психологическую ошибку и потерять контроль над реальными условиями, в которых движется и работает трактор, что может явиться причиной аварии.

Шведская статистика свидетельствует, что до середины 60-х годов на каждые 100 тысяч сельскохозяйственных тракторов приходилось 20-30 несчастных случаев от опрокидывания. За период с 1920 по 1970 год число несчастных случаев со смертельным исходом от опрокидывания тракторов во всем мире составило 30 тысяч.

Конечно, приведенные цифры значительно ниже тех, которые характеризуют безопасность на автомобильных трассах, и тракторист имеет значительно больше шансов дожить до преклонного возраста, чем счастливый владелец автомашины. И тем не менее…

Тем не менее… в последние 10 лет особо пристальное внимание оказывается проблеме устойчивости трактора против опрокидывания, разработке таких кабин, в которых было бы «удобно» и безопасно опрокидываться.

Это вызвано опять-таки повышением скорости тракторных агрегатов. Результаты достигнуты вполне положительные: трактор стал более безопасной машиной, но и, конечно, более дорогой.

Бороться с шумом трактора, пожалуй, ещё труднее, чем с вибрациями. Правда, Национальный институт механизации сельского хозяйства Англии ещё в начале 60-х годов опубликовал успокоительное заявление о том, что у трактористов не наблюдаются профессиональные ушные заболевания и не замечаются случаи ослабления или потери слуха. Тем не менее признано, что из-за слишком большого уровня шума они быстро утомляются, а производительность труда снижается.

Австралийская опытная станция в Уэрриби произвела замеры уровня шума на рабочем месте тракториста.

В результате была опубликована «лестница шума».

На верхней её ступеньке помещается шум, вызванный взрывом бомбы. Его величина — 135 децибелл. Рев реактивного самолета — 130, винтового — 120, а трактора — 105 децибелл. Для сравнения укажем, что самая шумная городская улица дает всего 80 децибелл. Вот ещё одно свидетельство того, что «звуковое загрязнение» рабочей среды в сельской местности частенько превышает городской уровень. Что поделаешь: современному человеку некуда спрятаться от утомляющей машинной цивилизации.

Учитывая, что болевой порог равен всего 130-140 децибеллам, бороться с шумом на рабочем месте тракториста просто необходимо. Наилучшая защита — акустически плотно изолированная кабина. Однако звукоизоляция обходится дорого. Дешевле так называемые слухопротекторы, или, проще говоря, «затычки». Они не совсем удобны и непривычны, но специалисты убеждены в их полезности и делают все возможное для рекламирования.

Возможно, что весьма перспективны попытки гасить шум… шумом (той же частоты, но другой фазы). С этой целью применяют специальные акустические генераторы, излучающие звук, «обратный» издаваемому двигателем.

Но это дорого; без сложнейшей автоматики и хотя бы «простенькой» вычислительной машины здесь не обойтись. Ну и, по-видимому, прежде чем ставить генератор антишума на трактор, следовало бы поставить его в наших городских квартирах: сейчас в них живет значительная часть человечества, и «шумокондиционер», перерабатывающий грохот городских автотрасс в шепот листвы и шум падающего дождя, просто необходим.

Итак, чтобы трактор догнал страуса, необходимо позаботиться прежде всего о человеке, сидящем в его кабине. По мнению крупнейшего в СССР специалиста, работавшего в области скоростной сельскохозяйственной техники, академика В. Болтинского, последняя в связи с этим должна быть оборудована:

а) кондиционером, регулирующим чистоту, состав, температуру, влажность и давление воздуха; б) спецзащитой, снижающей уровень шума до 50 децибелл (это уже почти «шепот леса»); в) защитами от «беспокоящих солнечных лучей», от тряски и грязи; г) устройствами, позволяющими на ходу позавтракать и пообедать, выпить стакан черного кофе или молока…

— А как насчет изолированной спальни и… простите, ванны и теплого туалета?

— Напрасно иронизируете. Все это, конечно, трактористу не нужно. А вот небольшой вычислительный центр…

— Ну, конечно! Какое же будущее без кибернетики!

Вопрос лишь, сколько стоят все эти удовольствия…

— Вопрос, не сколько стоят, а что дают.

Управление первыми самолетами было предельно простым — лишь рули высоты. Теперь пилот, сидящий в кабине современного самолета, один не управляется.

Чаще всего ему помогает второй пилот, штурман, радист… автопилот, радар, десятки и сотни автоматических приборов. На вооружение взяты вычислительные машины. Но функции пилота ненамного сложнее функций тракториста. Разве что ответственнее, поскольку от правильного выполнения их зависит и его собственная жизнь, и жизнь пассажиров. А вот разнообразие задач, стоящих перед трактористом, пожалуй, больше. Ему ведь приходится не только правильно прокладывать курс, но и следить за работой движущихся вместе с трактором машин. Совсем ещё недавно эту задачу выполняли его помощники: прицепщики, комбайнеры. Теперь чаще всего тракторист (или водитель самоходной машины) один, Без помощников и без автопилотов. Пока…

Технически осмысленная идея самовождения трактора почти так же стара, как и сам трактор. Один из вариантов решения её предложил Джек Лондон в 1916 году: «…Посреди поля возвышалась массивная стальная мачта футов двадцать в вышину. От барабана на верхушке шеста к самому краю поля тянулся тонкий трос, прикрепленный к рулевому механизму маленького бензинового трактора… Барабан сам, без управления, начал накручивать кабель; машина, описывая окружность, или, вернее, спираль, радиусом которой являлась длина троса, соединявшего её с барабаном на стальной мачте, пошла, оставляя за собой глубокую борозду…»

За истекшие 60 лет с момента выхода в свет романа «Маленькая хозяйка большого дома» числу патентов, выданных на «способ автоматического вождения трактора», буквально числа нет. Все изобретения основывались примерно на одних и тех же принципах…

Первая борозда прокладывается «вручную», все последующие — автоматически, по следу первой борозды (или вообще прохода, если ведется не почвообработка, а, скажем, уборка). Следящие устройства — щупы разных конструкций — от механических до лазерных.

Другой принцип: «групповое вождение» нескольких тракторов одним трактористом. Связь между агрегатами осуществляется тросами, проводами, шнурами или бесконтактно — по радио, лазером и т. д. Системы эти не прижились, так как требуют периодических пересадок водителя с машины на машину и обязательного «ручного» поворота на краях полей. Но есть и ещё один вариант.

В недавнее время в Англии разработана система автоматического управления тракторами по подземным кабелям. Она проверялась в небольшом саду на операциях сенокошения, борьбы с сорняками и опрыскивания деревьев. Неудобно и дорого зарывать кабель в землю?

Пожалуйста: разработан метод управления с помощью звуковых сигналов! В этом случае агрегат повинуется окрикам, раздающимся из динамика…

Однако достаточно дешевый и надежный тракторавтомат пока не создан. Тракторист все ещё плотно сидит на своем месте. Переселится ли он из кабины трактора в диспетчерский пункт телеуправления и когда это случится, трудно сказать. Во всяком случае, многое из того, что сделали инженеры для этого, останется. Вот, например, следящая система, обеспечивающая автоматическое вождение в строго заданном направлении… Она нужна уже сегодня и при «живом трактористе». Ведь на больших скоростях работа на поле требует буквально «невероятной» точности. Кстати, о точности…

В начале 60-х годов тракторостроители проверяли предложение изобретателя К. Солдатенкова применить при автовождении гироскопический механизм. Для автоматического пилотирования в космосе, на надводных и подводных судах этот прибор полностью себя оправдал.

А в поле оказался недостаточно точным!

Совсем нетрудно подсчитать, что уклонение от заданного курса на долю миллиметра при обработке рядков свеклы, картофеля или кукурузы может через несколько сот метров привести к уничтожению растений. Поэтому точность работы трактора должна превышать точность продольно-строгального станка: ведь наибольший рабочий ход резца последнего — несколько метров. А длина хода трактора с плугом из конца в конец поля может превышать и километр, и два… Следить за «набеганием»

ошибки на таком расстоянии да ещё при высокой скорости человек не может. Значит, нужен автомат.

Другой пример — работа на склонах.

Последнее время нехватка земель заставляет инженеров строить машины-альпинисты. Крутосклонные модификации трактора уже выпускаются промышленностью.

В процессе работы на склоне их рама остается горизонтальной. Естественно, что эта особенность существенно усложняет и удорожает конструкцию. Вот, например, американец Д. Берд из Оклахомы поставил раму своего трактора на шесть ног, сгибающихся и разгибающихся независимо друг от друга. Это позволяет прекрасно копировать местность и оставаться в горизонтальном положении при работе даже на 30-градусном склоне.

Как экспериментальная «шестиножка», так и серийно выпускаемые горные трактора имеют автоматическую систему «слежения за склоном»: в сложных горных условиях у тракториста много других забот. Забыть о склоне ему позволяют автоматы.

Для разных автоматических систем в — тракторе есть и другое применение… Приборы контролируют работу двигателя, многочисленных рабочих органов, следующих за трактором, или навешенных на него сельхозмашин, они переключают скорости движения агрегата и выполняют ещё целый ряд сложнейших функций…

Снять водителя с трактора мы пока не можем: слишком сложна среда, она требует быстрых решений, «спектр» которых очень широк. Конечно, можно посадить в кабину трактора самопрограммирующуюся электронно-вычислительную машину, но… сельское хозяйство насыщено миллионами тракторных агрегатов, и оборудовать их роботами пока не представляется возможным.

До недавнего времени статистика показывала, что стоимость «вливания» дополнительной энергии на 1 гектар обрабатываемой земли с увеличением энергонасыщенности (то есть мощности и скорости) трактора снижается. Однако необходимость дополнительных затрат на автоматизацию, улучшение условий труда водителя и обеспечение большей его безопасности постепенно «съедают» прирост экономии. По данным компетентных организаций ФРГ, относительная цена трактора начинает повышаться с переходом через порог 100-300 лошадиных сил (в зависимости от типа конструкции). Конечно, «высота порога» зависит и от размеров хозяйств, и от социальных условий. В социалистических странах этот порог, безусловно, выше. И тем не менее он существует. Значит ли это, что трактор изживает себя?

В какой-то степени — да. Об этом говорит хотя бы то, что с течением времени на «сельскохозяйственной сцене» появляется все больше самоходных машин, отказавшихся от услуг трактора. Это свидетельствует, что трактору не удалось стать таким же универсальным транспортно-энергетическим средством, каким была лошадь. Самоходные машины дают некоторый дополнительный прирост энергонасыщения земли. В принципе они отличаются от трактора только очень узкой специализацией, в остальном это тот же самый движитель — двигатель плюс рабочие органы сельхозмашины.

Не решают самоходные машины в полной мере и основного противоречия между трактором и обрабатываемой средой. Они лишь чуть-чуть снижают (и то не всегда!) суммарное давление техники на почву. Что же касается хлопот с рабочим местом комбайнера, то их едва ли не больше, чем с кабиной тракториста: шансов пересесть за пульт и надеть белоснежную сорочку у него пока так же мало.

Трактор привязывает, наконец, к старому и сельскохозяйственная техника. От техники промышленной её отличают деконцентрированность (она как бы «размазана» по пригодной для возделывания растений территории), мобильность, необходимость работать на «свежем воздухе» в быстро меняющихся (чаще непредсказуемо) условиях. Это ставит её в крайне невыгодное положение по сравнению с промышленной техникой.

Почти 100 процентов тракторов имеют двигатели внутреннего сгорания. В промышленности нет такого однообразия: здесь в зависимости от условий используют различные энергетические и транспортные средства.

Это облегчает задачу их автоматизации. Кроме того, большая часть промышленных энергетических средств никуда не перемещается из-под крыш цехов и заводов и содержится, таким образом, в постоянных, искусственно поддерживаемых условиях. А когда эти средства предназначаются для использования под открытым небом в качестве транспортных, для них сооружают дороги.

Трактора лишены всех этих благ. Поэтому автоматизация их в десятки раз сложнее и дороже. Более сложная система далеко не всегда более надежная. Чаще (особенно в «грубых» эксплуатационных условиях сельского хозяйства) бывает наоборот.

Первая транспортная катастрофа, как свидетельствует мифология, произошла с колесницей царя Эномая, когда он преследовал ненавистного Пелопса. Подкупленный последним, слуга Эномая Миртил «забыл» вставить чеки в оси колес экипажа своего господина.

Забывчивость (неорганизованность, неумелость или небрежность) службы технического обслуживания машинно-тракторных агрегатов обходится куда дороже, чем во времена названных мифических персонажей.

Ответственность (а следовательно, и необходимый уровень подготовки, и цена ее) растет с усложнением техники. Рассчитывать последнюю по старинке, как говорили когда-то «на дурака», уже нельзя. А это значит, что растущая цена эксплуатации и ремонта сельскохозяйственных энергетических агрегатов дополнительно понижают допустимые пороги их стоимости и соответственно энергонасыщенности гектара.

Безусловно, трактор ещё далеко не исчерпал себя.

В соответствии с прогнозами вплоть до 2000 года у него вполне обеспеченное и даже прекрасное будущее, возможности реализовать многочисленные резервы. Но…

…Но, несмотря на все разговоры о том, как сельскохозяйственная техника «перекроила природу» и изменила ландшафт Земли, один из основных элементов этой техники — трактор жил лишь тем, что приспосабливался к среде точно так же, как и его четвероногие предшественники. Именно эта среда породила крепкие копыта, замечательный экстерьер, огромную выносливость лошади, которая в руках человека много тысяч лет подряд была орудием перестройки той же среды.

Так и трактор: «в агрегате» с человеком это мощнейшее средство воздействия на почву, на ландшафт в целом…

Но сам по себе это образец приспособленчества к той же почве и к тому же ландшафту, может быть, и не столь великолепный, как лошадь, но все же достаточно выразительный. Вспомните о «копытах» трактора, о его двигателе, «экстерьере», наконец…

Уже сейчас он кажется нам слишком сложным, однако будущее обещает ещё большие усложнения.

Чтобы сделать возможным работу трактора на косогоре, его приходится снабжать несколькими парами складывающихся ног и колес, специальными гироскопами… Трактор приспосабливается к горе. Но почему бы гору не приспособить к трактору, например, срыть ее?

Дорого? А разве кибернетизированный трактор будущего дешев? Надо ещё посчитать, что выгоднее: приспосабливать наши энергетические средства к среде (и, как мы видели, разрушать ее) или, наоборот, — среду к этим средствам.

В начале прошлого века тысячи изобретателей работали над усовершенствованием парусных судов. А лучшее решение состояло в том, чтобы отказаться от парусов и построить пароход. Быть может, нужен не усовершенствованный трактор, а что-то совсем новое…