आधुनिक कृषि ट्र्याक्टरहरूमा यति धेरै अत्याधुनिक प्रविधिहरू छन्, तिनीहरू नवीनतम अन्तरिक्ष यानसँग पनि प्रतिस्पर्धा गर्छन्। तर पछाडिको छेउ अझै पुरानो-विद्यालय हो, जीवाश्म ईन्धनमा धेरै निर्भर छ। त्यसैले ट्रयाक्टरको दक्षतामा कुनै पनि अनुकूलन वातावरणको लागि ठूलो जीत हो।
यसलाई ध्यानमा राख्दै, पर्ड्यू विश्वविद्यालयका अनुसन्धानकर्ताहरूले ट्र्याक्टर र उपकरणहरू जडान गर्ने हाइड्रोलिक प्रणालीहरूलाई अनुकूलन गर्न ऊर्जा विभागको $3.2 मिलियन परियोजना सञ्चालन गरेका छन्।
"तरल शक्ति जताततै छ," भने Andrea Vacca, पर्ड्यूको महा फ्लुइड पावर संकाय अध्यक्ष, प्रोफेसर मिसिन यन्त्रको बिध्या र कृषि र जैविक ईन्जिनियरिङ्, र निर्देशक महा फ्लुइड पावर रिसर्च सेन्टर, देशको सबैभन्दा ठूलो शैक्षिक हाइड्रोलिक प्रयोगशाला। "यो हवाइजहाज, कार र सबै प्रकारका भारी उपकरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ। ट्र्याक्टर भनेको सवारी साधनको उदाहरण हो जसले स्टीयरिङ र प्रोपल्सनदेखि लिएर यसको पछाडि तानेका उपकरणहरूलाई शक्ति दिन तरल शक्ति प्रयोग गर्दछ।"
तर उपकरणहरू पावर गर्न समस्या साबित भएको छ। ट्याक्टरको हाइड्रोलिक कन्ट्रोल सिस्टमले प्लान्टर, सीडर र बेलर जस्ता निश्चित उपकरणहरूको हाइड्रोलिक प्रणालीसँग जोड्दा २०% मात्र दक्षता देखाएको छ।
"नियन्त्रणमा द्वन्द्व छ, जहाँ दुई प्रणालीहरू लगभग एक अर्कासँग लडिरहेका छन्," प्याट्रिक स्टम्पले पीएच.डी. मेकानिकल इन्जिनियरिङमा विद्यार्थी। "नतिजाको रूपमा, जब यो प्लान्टरमा जडान हुन्छ, ट्र्याक्टर सधैं अत्यधिक उच्च शक्तिमा चल्नु पर्छ, जसले इन्धन बर्बाद गर्दछ र उत्सर्जन बढाउँछ।"
यस अध्ययनमा, अमेरिकी ऊर्जा विभाग मार्फत वित्त पोषित ऊर्जा दक्षता र नवीकरणीय ऊर्जा कार्यालय, Vacca को टोलीले आफ्नो ध्यान ट्र्याक्टर र प्लान्टर को एक विशेष कम्बो मा केन्द्रित गर्यो, दुबै द्वारा प्रदान गरिएको केस न्यू हल्याण्ड औद्योगिक, द्वारा प्रदान हाइड्रोलिक प्रणाली संग बोस् रक्स्रोथ. भिडियो हेर्नुहोस्.
प्लान्टर 40 फिट चौडा छ, 16 रोपण पङ्क्तिहरु संग।
"प्रत्येक पङ्क्तिमा बीउ रोप्नका लागि एकसाथ काम गर्ने धेरै मेसिनहरू छन्," सियाओफान गुओ, पीएच.डी. मेकानिकल इन्जिनियरिङमा विद्यार्थी। “अगाडि रहेको वनस्पति हटाउनको लागि सफा गर्ने पाङ्ग्रा छ। काट्ने डिस्कले जमिनको सानो खाडल काट्छ, मोटरले वास्तवमा बीउलाई जमिनमा लैजान्छ, स्प्रेयरले प्वालमा पानी र मल हाल्छ र त्यसपछि अन्तिम डिस्कले प्वाललाई ढाक्छ। त्यहाँ यी रोपण पङ्क्तिहरू मध्ये 16 छन्, जसलाई सफलतापूर्वक बीउ रोप्नको लागि विशेष मात्रामा दबाब चाहिन्छ। र ती सबै एकल हाइड्रोलिक प्रणाली द्वारा संचालित छन्।"
ट्र्याक्टर-प्लान्टर कम्बोलाई अनुकूलन गर्ने समस्या समाधान गर्न, भाक्काको टोलीले तीन चरणको दृष्टिकोण रोज्यो। पहिले, अनुसन्धानकर्ताहरूले हाइड्रोलिक प्रणालीको विशेषता र कम्प्युटरमा सिमुलेशन मोडेल निर्माण गर्न आवश्यक थियो।
"यी ट्र्याक्टरहरू महँगो र जटिल मेसिन हुन्," सिन टियान, पीएच.डी. विद्यार्थी जसले चार वर्षको अवधिमा मोडेलहरू विकास गरे। "त्यसैले हामीले व्यक्तिगत कम्पोनेन्टहरू मोडेल गरेर र यहाँ प्रयोगशालामा स्थिर अवस्थामा परीक्षण गरेर सुरु गर्यौं। जब ती सही हुन्छन्, हामी कम्पोनेन्ट मोडेलहरूलाई प्रणालीमा जोड्छौं - र प्रणालीको परीक्षण गर्छौं - त्यसैले हामी सम्पूर्ण मोडेल मान्य छ भनेर प्रमाणित गर्न सक्छौं। मोडेल यति ठूलो र जटिल छ, मेरो टोलीले यसलाई 'द दानव!'
एक पटक तिनीहरूले आफ्नो मोडेल प्रमाणित गरेपछि, शोधकर्ताहरू दोस्रो चरणमा सारियो: तिनीहरूले परीक्षण गर्न सक्ने समाधानहरू विकास गर्दै।
"बिभिन्न रोपण अवस्थाहरूमा विभिन्न मात्रामा दबाब र प्रवाह दर चाहिन्छ," टियानले भने। "यदि मोडेलले शक्ति र दक्षतामा आशाजनक सुधारहरू देखाउँछ भने, हामी वास्तविक-विश्व परिस्थितिहरूमा यी परिवर्तनहरू लागू गर्न सुरु गर्न सक्छौं।"
तेस्रो चरणको लागि - वास्तविक-विश्व परीक्षणहरू - टोलीले असंख्य सेन्सरहरू सहित ट्र्याक्टर-प्लान्टर कम्बोलाई आउटफिट गर्यो।
"हामीले ट्र्याक्टरले कति पावर खपत गरिरहेको छ, हाइड्रोलिक पम्पहरूले के गरिरहेको छ, र प्लान्टर भरि के दबाव र प्रवाह दरहरू छन् भनेर जान्न आवश्यक छ," जेक लेन्गाचरले भने, प्रथम वर्ष पीएच.डी. विद्यार्थी। "त्यो सबै तारहरू हामीले ट्याक्सीमा स्थापना गरेको नयाँ डाटा अधिग्रहण बक्समा जान्छ, त्यसैले हामीसँग रोपण चक्रमा के भइरहेको छ भन्ने पूर्ण तस्वीर छ।"
टोलीको लागि धन्यबाद, पर्ड्यूसँग विशाल ट्र्याक्टरहरू घुम्नका लागि प्रशस्त ठाउँहरू छन्। द कृषि कलेज भाक्काको टोलीलाई एक चौथाई माइल जमिन बाँडियो पशु विज्ञान अनुसन्धान र शिक्षा केन्द्र पश्चिम Lafayette मा।
"हामी पर्ड्यूमा धेरै भाग्यशाली छौं," भक्काले भने। "हामीसँग महामा धेरै प्रयोगशाला ठाउँ छ जहाँ हामी यी ठूला मेसिनहरूलाई नियन्त्रित अवस्थामा परीक्षण गर्न सक्छौं; र कृषिसँग पनि धेरै खेती जग्गाहरू छन् जहाँ हामी क्षेत्र अनुसन्धान गर्न सक्छौं।"
र टोलीका सदस्यहरू मध्ये कुनैले पनि फिल्डमा यति ठूलो ट्र्याक्टर सञ्चालन नगरेको हुनाले, केस न्यू हल्याण्डले उनीहरूलाई कसरी ड्राइभ गर्ने भनेर तालिम प्रदान गर्यो।
"४३५ अश्वशक्ति भएको २५,००० पाउन्डको ट्रयाक्टरको पूर्ण शक्ति, १०,००० पाउन्डको प्लान्टरलाई टाँस्नु - यो अद्भुत छ," स्टम्पले भने। "तर त्यहाँ पनि ट्याक्सीमा धेरै कुरा भइरहेको छ, विशेष गरी प्लान्टर सञ्चालन गर्न। यो पक्कै पनि दुई-व्यक्तिको काम हो, त्यसैले सामान्यतया जेक पनि ट्याक्सीमा ल्यापटपमा डाटा निगरानी गर्ने गर्दछ।
टोलीले 2021 को वसन्तमा धेरै रनहरू सञ्चालन गर्यो, जहाँ तिनीहरूले विभिन्न पूर्व-निर्धारित इन्जिन गति र रोपण दरहरूमा मकैको बीउ रोपे। डाटा मार्फत कम्बिङ गर्दै, तिनीहरूले फेला पारे कि तिनीहरूको नयाँ हाइड्रोलिक नियन्त्रण प्रणालीले समग्र 25% दक्षता वृद्धिमा अनुवाद गरेको छ।
"सामान्य ट्र्याक्टरले खपत गर्ने इन्धनको मात्रालाई ध्यानमा राख्दै, यो ठूलो सुधार हो," भक्काले भने। “र यो सुरुवात मात्र हो। हाम्रो परियोजना लक्ष्य समग्र हाइड्रोलिक नियन्त्रण प्रणाली को दक्षता दोब्बर छ। भविष्यमा, हामी नियन्त्रण तर्कको लागि दबाव नियन्त्रण दृष्टिकोण स्थापना गर्ने योजनामा छौं, जुन कृषि सवारी साधनहरूमा कहिल्यै प्रयास गरिएको छैन। ”
"जब मैले हाम्रो समाधानले काम गरेको प्रमाणित गर्ने डाटा देखे, म धेरै खुसी भएँ," गुओले भने। “म सहरमा हुर्केको हुँ, त्यसैले यस्तो फार्ममा बाहिर निस्कनु मेरो लागि निकै रोमाञ्चक अनुभव हो। मेरो विशेषता भनेको नियन्त्रण प्रणाली हो, त्यसैले यो ल्याबमा हाम्रा सिद्धान्तहरू वास्तविक संसारमा परीक्षणको लागि राखिएको हेर्न धेरै रोचक थियो। फ्लुइड पावर एक राम्रोसँग स्थापित क्षेत्र हो, तर चीजहरू अझ राम्रो बनाउन नयाँ प्रणालीहरू र नयाँ वास्तुकलाहरू प्रस्ताव गर्न अझै धेरै सम्भावनाहरू छन्।"
स्टम्पले भने, “मैले पीएच.डी.का लागि खेतबारीमा ट्र्याक्टर चलाउनेछु भन्ने कल्पना पनि गरेको थिइनँ। मसँग एयरोस्पेस जाने योजना थियो। तर यी ट्र्याक्टरहरूमा हाइड्रोलिकहरू हवाईजहाज वा रकेट जत्तिकै जटिल छन्। फ्लुइड पावरमा गहिरो डुब्न मेरो भविष्यको लागि इन्जिनियरिङमा एकदमै लागू भएको छ।"
टियानले भने, "यो पक्कै पनि पर्ड्यूमा मेरो समयको मुख्य आकर्षण हो। मैले यी मोडेलहरूमा धेरै समय लगाएँ, र परिणामहरूमा सुधार देख्नु मेरो लागि साँच्चै खुसीको क्षण थियो।
भाक्काले भने, "हाम्रा विद्यार्थीहरूको कडा परिश्रम देखेर - र प्रयोगशालाबाट फिल्डमा पुग्ने विचारको साक्षी दिनु - यो वास्तवमै हाम्रो कामको सबैभन्दा राम्रो भाग हो।"
- Jared Pike, पर्ड्यू विश्वविद्यालय