Аспекты формирования комплекса машин для возделывания, уборки и первичной обработки конопли агротехнического назначения

В.Н. Перевозников
В.Г. Филатов

Общие сведения

Направления возделывание конопли обусловлено назначением получаемой на её основе продукции. В общем случаи, это преимущественно агротехническое назначение: семена, волокно-пенька и костра. Однако развивается и медицинское направление её использования, которое играет неоднозначную роль в судьбе этой культуры.

По площади посева агротехнической и медицинской конопли в 2019 году первое место принадлежит Канаде (56 тыс. га). На второй позиции Китай (около 20 тыс. га), и замыкают тройку лидеров Франция и США (по 10 тыс. га.). В России площадь посева конопли, причём исключительно агротехнической, почти приблизилась к 10 тыс. га, в Польше – 1,5 тыс. гектаров, в Украине – 1,2 тыс. га.

Практически ежегодное расширение площадей возделывания конопли в России и Украине обусловлено следующими основными факторами:

  1. В результате успешной селекции получены местные агротехнические сорта конопли с содержанием психоактивных веществ не более 0,1% (в медицинских - от 0,5% и выше).

  2. На государственном уровне узаконено разрешение на возделывание агротехнических сортов конопли, правил и схем контроля чистоты посевов.

  3. Растущий спрос в Западной Европе на природное целлюлозосодержащее сырье, в роли которого выступает однотипное (не длинное) волокно-пенька, а также на семена конопли и частично её костру, как более урожайную культуру и менее требовательную к условиям возделывания в сравнении со льном.

  4. Применение достаточно несложных технологических приёмов возделывания, уборки и выработки однотипного волокна-пеньки как побочной продукции при производстве семян конопли.

  5. Частичное территориальное сохранение производственного опыта и мощностей пенько- и льнозаводов, а также институтов и лабораторий по селекции и возделыванию конопли.

Задачи исследования

  1. Обобщение опыта возделывания и уборки конопли агротехнической на семена и однотипное волокно-пеньку.

  2. Формирование технологии и комплекса машин производства ОАО «Управляющая компания холдинга «Бобруйскагромаш» для уборки конопли агротехнической на однотипное волокно-пеньку.

  3. Анализ производств по первичной переработке конопли с получением однотипной волокна-пеньки.

Обобщение опыта возделывания и уборки конопли агротехнической на семена и однотипное волокно-пеньку

На наш взгляд, в настоящее время складывается основная тенденция, когда агротехническую коноплю возделывают в первую очередь для получения семян на семенные и пищевые цели, так как на практике при цене их реализации 1,3 евро/кг и урожайности от 3,0 до 8,0 ц/га производство уже само по себе рентабельно. В данном случае стебли и последующая треста рассматриваются как побочный продукт для получения однотипного волокна со сбором костры.

Для возделывания конопли на семена предпочитают более изреженные посевы, что создаёт предпосылки к получению высокорослых (до 3,5 м) стеблей, сравнительно позднюю уборку и получение более грубого волокна-пеньки.

Уборку конопли на семена производят в фазу полного созревания 75% семян, как правило, зерновым комбайном, срезая соцветия на высоте примерно 2 метра от почвы (рисунок 1). Обмолоченные семена в виде вороха должны быть в течении 2-3 часов отправлены на сушку, в противном случае возможно их самосогревание, что приводит к потере их свойств, качества или даже гибели.


Рисунок 1 Конопля в поле сорта Глесия семенного назначения селекции Института лубяных культур НАН Украины (г. Глухов)

Справочно. Более низкий срез стеблей конопли, вероятно неоправдан, так как потребуется производить перетирание механизмами комбайна влажной растительной массы с урожайностью от 40 до 70 ц/га.

Оставшаяся часть урожая составляет стерню в виде стеблей в диаметре от 5 до 10 мм без листьев, которые оставляют в поле на период с осени до ранней весны (рисунок 2).


Рисунок 2 Стерня конопли после сбора семян

В течении этого срока в условиях окружающей среды происходит мацерация – отделение волокна-пеньки от древесины стебля благодаря особым бактериям и грибам, которые питаются пектином – природным клеем, расположенным между волокном и древесной частью сердцевины.

Уборку конопляной тресты начинают ранней весной, путём прикатывания стерни ребристыми катками, типа водоналивных, соединённых сцепкой (рисунок 3). Под тяжестью катков стебли вначале легко сламываются в месте выхода их из почвы – у шейки корня, а затем древесина частично переламывается поперёк по длине стеблей рёбрами катков.


Рисунок 3 Катки для прикатывания тресты конопли

После каткования стебли сгребаются в валки граблями типа ГР-420, ГР-630 или ГВР-700П (рисунок 4).


Рисунок 4 Формирования валков из стеблей конопли роторными граблями ГР-420

Сформированные валки, армированные поломанными стеблями, при высокой урожайности могут ещё раз прикатываться катком для подготовки к прессованию.

На финишной операции валки поднимаются и прессуются в рулоны пресс-подборщиком при достижении массы влажности 19±2%. Чаще применяются ременные льноуборочные пресс-подборщики с прессовальной камерой переменного объёма типа ПРЛ-150АМ с некоторыми доработками непосредственно подборщика (рисунок 5).

Габаритные размеры рулона и их масса практически идентичны, как и для уборки льна: масса 220-260 кг, диаметр 1200-1500 мм, ширина 1100-1200 мм.


Рисунок 5 Формирование рулонов пресс-подборщиком

Сформированные рулоны грузятся на транспортные средства и перевозятся к местам хранения, а затем подаются на переработку (рисунки 6-10).


Рисунок 6 Погрузчик специальный навесной ПСН-1 с захватом для рулонов ЗР-1


Рисунок 7 Транспортировка рулонов


Рисунок 8 Транспортировщик рулонов СТС-12


Рисунок 9 Транспортировщик-загрузчик рулонов ТП-10-1


Рисунок 10 Складированные рулоны конопли

В качестве замечаний по приведённой технологии уборки конопляной тресты можно отметить следующие узкие её места:

  • жатки зерновых комбайнов не предусматривают уборку соцветий на высоком уровне среза (1,5- 2 метра), что требует доработки конструкции;

  • наличие в соцветиях зелёных листьев требует производить сушку семенного вороха в течении 2-3 часов после уборки, что с учётом небольшой урожайности и удалённости участков от стационарных сушилок может вызывать определённые трудности логистического характера;

  • вылежка тресты «на корню» не позволяет производить осеннюю вспашку под последующую культуру;

  • перенос уборки тресты на весенний период создаёт напряжённость в выполнении ранневесенней обработки почвы и посева последующей культуры в требуемые агросроки.

Формирование технологии и комплекса машин производства ОАО «Управляющая компания холдинга «Бобруйскагромаш» для уборки конопли агротехнической на однотипное волокно-пеньку

При анализе материалов печатных источников и интернет ресурсов можно сделать вывод, что наиболее производительным можно считать направление по приготовлению и уборке тресты конопли с применением самоходного коноплеуборочного комбайна и укладкой дезориентированных и промятых стеблей в валки с последующим проходом тюкового пресс-подборщика, формирующего крупногабаритные тюки (рисунок 11). Однако это дорогостоящий комплекс машин и его экономическая целесообразность может подтверждаться при площади посева от 1000 и более гектар.


Рисунок 11 Уборка валков с формированием крупногабаритных тюков

По результатам, полученным при изучении технологии, на наш взгляд, комплекс машин для приготовления и уборки тресты конопли должен быть сформирован по двум вариантам.

Вариант 1. Предусматривается зимняя мацерация стеблей на корню и весенняя заготовка тресты конопли в следующем виде:

Наименование технологической операции

Наименование машины

Состояние с производством

1. Прикатывание стеблей конопли (тресты) по стерне

Каток прикатывающий трёхсекционный с рабочей шириной секции 1,5 – 1,8 м

Требуется разработка на основе, например, рамной конструкции типа бороны дисковой БПТД-7 («Бобруйсксельмаш»)

2. Сгребание стеблей тресты в валок

Грабли роторные

Серийные ГВР-420, ГВР-630, ГР-700П + усиленная конструкция граблин

3. Прикатывание валка тресты

Каток прикатывающий односекционный с рабочей шириной 1,5 – 1,8 м

Требуется унификация по п.1

4. Подбор валков тресты с формированием рулонов

Пресс-подборщик рулонный с переменной камерой прессования

Серийный ПРЛ-150АМ + доработка подборщика

5. Погрузка рулонов в транспортное средство

Погрузчик специальный с рулонным захватом

Серийный ПСН-1+ ЗР-1 с модернизацией

6. Транспортировка рулонов

Транспортировщик-погрузчик или средства транспортные

Серийные ТП-10-1, СТС-7 и СТС-12

7. Разгрузка и складирование рулонов

Погрузчик специальный с рулонным захватом

Серийный ПСН-1+ ЗР-1 с модернизацией


Вариант 2. Предусматривается осенняя мацерация стеблей в валках и осенняя заготовка тресты конопли в следующем виде:

Наименование технологической операции

Наименование машины

Состояние с производством

1. Кошение стеблей конопли (после уборки семян)

Косилка роторная полуприцепная с бильным или плющильным адаптером

Серийная КДП-310А + противонамоточное исполнение бруса режущего и адаптера

2. Сгребание скошенных стеблей тресты в валок после вылежки в тресту

Грабли роторные

Серийные ГВР-420, ГВР-630, ГР-700П + усиленная конструкция граблин

3. Прикатывание валка тресты

Каток прикатывающий односекционный с рабочей шириной 1,5 – 1,8 м

Требуется унификация по п.1 варианта 1

4. Подбор валков тресты с формированием рулонов

Пресс-подборщик рулонный

Серийный ПРЛ-150АМ + доработка подборщика

5. Погрузка рулонов в транспортное средство

Погрузчик специальный с рулонным захватом

Серийный ПСН-1+ ЗР-1 + модернизация

6. Транспортировка рулонов

Транспортировщик-погрузчик или средства транспортные

Серийные ТП-10-1, СТС-7 и СТС-12

7. Разгрузка и складирование рулонов под шохами или в скирду

Погрузчик специальный с рулонным захватом

Серийный ПСН-1+ ЗР-1 + модернизация


Анализ производств по первичной переработке конопли с получением однотипной волокна-пеньки

Как правило, для первичной переработки конопляной тресты используются производственные мощности бывших пенько- льнозаводов с наличием соответствующей инфраструктуры типа шох для хранения рулонов, производственного оборудования в виде поточных технологических линий, систем аспирации воздуха и пневмотраспорта, электро и водоснабжения, бытовых помещений и т.д.

Могут оборудоваться производственные цеха в отдельных приспособленных помещениях, так как технологическая линия по первичной переработке тресты конопли состоит из пяти-шести модулей, установленных в единый поток, аналогично куделеприготовительному агрегату по выработке короткого льняного волокна. Поэтому чаще производство состоит из трёх технологических линий:

  • по первичной переработке льнотресты;

  • по переработке льнотресты и отходов трепания в короткое льноволокно;

  • по первичной переработке конопляной тресты в однотипное волокно-пеньку.

Работоспособность технологического оборудования зарубежного или российского производства, которое морально и физически устарело и изношено, поддерживается благодаря умению и стараниям работающих там специалистов и относительно низкой производственной загруженностью. В технологическом плане оно представляет набор отдельных модулей, установленных в технологическую линию и взаимоувязанных по последовательности выполнения операций, производительности, управлению и общности коммуникаций (вентиляция, пневмотранспорт и т.д.).

Практически вся производимая продукция экспортируется под зарубежный заказ. Как правило, это конопляное волокно-пенька не высокого качества, закипованное в тюки под загрузку еврофур. Частично экспортируется конопляная костра, упакованная в полиэтиленовые мешки по 10-15 кг, или она реализуется на местном рынке как наполнитель для производства строительных плит и блоков.

Также на предприятиях перерабатывается льнотреста на длинное и короткое льняное волокно. Последнее в чистом виде идёт на экспорт, а в смесках с пенькой – на фабрику кручёных изделий для производства верёвок, шпагата и канатов.