За лаштунками аграрних інновацій: дрони в дії

За останнє десятиліття технологія безпілотних літальних апаратів у сільскому господарстві зробила величезний крок уперед, демонструючи динаміку розвитку, якої не бачила жодна інша галузь.

На перший погляд, поєднання молодої ІТ-науки з агрономією, основи якої закладалися ще до нашої ери, може здатися дивним. Однак на практиці цей союз виявився надзвичайно вдалим і продовжує активно розвиватися.

Особливої популярності в сільгоспвиробництві набувають агродрони. Якщо раніше фермерів цікавили переважно дрони для моніторингу посівів, то сьогодні на перший план виходять дрони-обприскувачі. Працюючи в умовах ультрамалооб'ємного обприскування, вони мають низку переваг, як-от високу мобільність, можливість обробки високостеблових культур, уникнення механічних пошкоджень рослини, економія води, висока точність внесення препаратів тощо.

Ці переваги роблять агродрони серйозними конкурентами самохідним обприскувачам, а за деякими параметрами вони навіть перевершують їх.

Проте, варто зауважити, що стрімкий розвиток технології виявив неготовність ринку засобів захисту рослин (ЗЗР) до таких швидких змін. Процес розробки, дослідження та реєстрації нових препаратів займає значно більше часу. Як наслідок, виникла ситуація, коли технологія є, а спеціально розроблених і зареєстрованих для неї продуктів бракує.

У цих умовах і сервісні компанії, що надають послуги з внесення препаратів, і виробники ЗЗР часто працюють в експериментальному режимі, й помилок на цьому шляху не уникнути. Однак це частина розвитку і прискорення інновацій, а товаровиробники відграють у цьому не останню роль, хоч і асоційовані ризики для них — найбільші. 

Сама технологія ультрамалооб'ємного обприскування (УМО) також має низку особливостей. Вона суттєво відрізняється від звичного авіаційного методу за об'ємом робочого розчину, відстанню до цільового об'єкта та розміром краплі. Ці відмінності породжують багато питань, особливо коли йдеться про застосування існуючих засобів захисту рослин.

Компанія «Сингента», як R&D-орієнтована організація з одним із найбільших портфоліо ЗЗР у світі та Україні, протягом останніх 5 років активно шукає відповіді на ці питання. Мета досліджень проста — створити зрозумілу і безпечну технологію з передбачуваними, надійними результатами.

Дослідну програму було вирішено розпочати з вивчення краплі. На відміну від самохідного обприскувача, де вилив робочого розчину становить 150–200 л/га, безпілотник працює з 5–10 л/га. При цьому існують чіткі вимоги до якості нанесення засобів захисту: для ефективної роботи продуктів системної дії необхідно, щоб на поверхню об’єкта потрапляло близько 20–30 крапель/см3, а для продуктів контактної дії потрібна більша кількість — 50–70 крапель/см3.

Дрони-обприскувачі можуть бути обладнані щілинними розпилювачами або атомайзерами (рис. 1). Перший вид є досить поширеним. Більшість ранніх моделей дронів обладнувалися саме звичайними щілинними розпилювачами невеликого типорозміру. Залежно від типу дрона їх кількість могла становити від 6 до 12 шт. на одну машину. Перевагами таких розпилювачів є висока якість покриття цільового об’єкта робочим розчином, здатність формувати розпил, вирівняний за кількістю однорідних крапель, а ще строк їх використання значно довший. Щодо недоліків щілинного типу розпилу — високі вимоги до в’язкості робочого розчину. Зокрема, при підвищенні в’язкості робочого розчину різко знижується однорідність розпилу, а якість обприскування / обробки погіршується.

Рис. 1. Види розпилювачів різних типів агродронів.

Другий вид розпилювачів набуває популярності серед останніх моделей дронів. Атомайзер формує краплю за рахунок відцентрової сили ротора розпилювача. Це дозволяє використовувати атомайзер у досить широкому діапазоні розміру краплі — від 50 до 500 мікрон. До того ж атомайзер менш вимогливий до в’язкості робочого розчину порівняно зі щілинним розпилювачем. Недоліком атомайзерів є відносно невисокий ресурс, оскільки ця система більш технологічна.

З точки зору практичного застосування слід відмітити, що кожен варіант розпилювання є досить ефективним, однак за використання однокомпонентних робочих розчинів вищу ефективність матиме саме щілинний розпилювач. Водночас, коли є необхідність внесення дво- або трикомпонентного робочого розчину в умовах УМО, краще підійде атомайзер.

Проведені дослідження (рис. 2) показали, що вилив менше ніж 5,0 л/га при використанні стандартного обладнання (Agras, XAG) не забезпечує оптимальних параметрів обробки. Найкраще покриття досягається при нормі виливу 5–7 л/га і більше. Однак збільшення виливу понад 10 л/га знижує продуктивність, підвищується амортизація обладнання і це стає економічно недоцільним.

Рис. 2. Результати підрахунків кількості крапель за різної норми виливу робочого розчину.

Підсумовуючи, необхідно зауважити, що технологія застосування дронів-обприскувачів має значний потенціал для підвищення ефективності сільськогосподарського виробництва. Незважаючи на певні обмеження, ця технологія продовжує розвиватися і вдосконалюватися, відкриваючи нові можливості для точного землеробства у сталий спосіб. Подальші дослідження і розробки в цій галузі допоможуть оптимізувати використання агродронів та створити спеціалізовані засоби захисту рослин, адаптовані до цієї інноваційної технології.