ആധുനിക കാർഷിക ട്രാക്ടറുകളിൽ വളരെയധികം അത്യാധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അവ ഏറ്റവും പുതിയ ബഹിരാകാശ പേടകത്തെപ്പോലും വെല്ലുന്നു. പക്ഷേ, പിന്നാമ്പുറം ഇപ്പോഴും പഴയ വിദ്യാലയമാണ്, പ്രധാനമായും ഫോസിൽ ഇന്ധനങ്ങളെ ആശ്രയിക്കുന്നു. അതിനാൽ ട്രാക്ടർ കാര്യക്ഷമതയിലെ ഏത് ഒപ്റ്റിമൈസേഷനും പരിസ്ഥിതിക്ക് വലിയ വിജയമാണ്.
ഇത് മനസ്സിൽ വെച്ചുകൊണ്ട്, ട്രാക്ടറുകളെയും ഉപകരണങ്ങളെയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ഹൈഡ്രോളിക് സംവിധാനങ്ങൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി പർഡ്യൂ യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഗവേഷകർ 3.2 മില്യൺ ഡോളർ ഊർജ്ജ വകുപ്പ് പദ്ധതി ഏറ്റെടുത്തു.
"ദ്രാവക ശക്തി എല്ലായിടത്തും ഉണ്ട്," പറഞ്ഞു ആൻഡ്രിയ വക്ക, പർഡ്യൂയുടെ മഹാ ഫ്ലൂയിഡ് പവർ ഫാക്കൽറ്റി ചെയർ, പ്രൊഫസർ മെക്കാനിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഒപ്പം കാർഷിക, ജൈവ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, കൂടാതെ ഡയറക്ടർ മഹാ ദ്രാവക പവർ ഗവേഷണ കേന്ദ്രം, രാജ്യത്തെ ഏറ്റവും വലിയ അക്കാദമിക് ഹൈഡ്രോളിക് ലാബ്. “വിമാനങ്ങളിലും കാറുകളിലും എല്ലാത്തരം ഹെവി ഉപകരണങ്ങളിലും ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. സ്റ്റിയറിംഗും പ്രൊപ്പൽഷനും മുതൽ പിന്നിൽ വലിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളും പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നതിന് ദ്രാവക ശക്തി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു വാഹനത്തിൻ്റെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ് ട്രാക്ടർ.
എന്നാൽ ഉപകരണങ്ങൾ പവർ ചെയ്യുന്നത് ഒരു പ്രശ്നമാണെന്ന് തെളിഞ്ഞു. പ്ലാൻ്ററുകൾ, സീഡറുകൾ, ബെയിലറുകൾ തുടങ്ങിയ ചില ഉപകരണങ്ങളുടെ ഹൈഡ്രോളിക് സംവിധാനങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ ട്രാക്ടറിൻ്റെ ഹൈഡ്രോളിക് കൺട്രോൾ സിസ്റ്റം 20% കാര്യക്ഷമത മാത്രമേ കാണിച്ചിട്ടുള്ളൂ.
"നിയന്ത്രണങ്ങളിൽ ഒരു വൈരുദ്ധ്യമുണ്ട്, അവിടെ രണ്ട് സംവിധാനങ്ങളും പരസ്പരം പോരടിക്കുന്നു," പാട്രിക് സ്റ്റമ്പ് പറഞ്ഞു. മെക്കാനിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് വിദ്യാർത്ഥി. "ഫലമായി, അത് ഒരു പ്ലാൻ്ററുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ട്രാക്ടർ എല്ലായ്പ്പോഴും ഉയർന്ന ശക്തിയിൽ പ്രവർത്തിക്കണം, ഇത് ഇന്ധനം പാഴാക്കുകയും ഉദ്വമനം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു."
ഈ പഠനത്തിൽ, യുഎസ് ഡിപ്പാർട്ട്മെൻ്റ് ഓഫ് എനർജി വഴി ധനസഹായം ലഭിച്ചു ഓഫീസ് ഓഫ് എനർജി എഫിഷ്യൻസി ആന്റ് റിന്യൂവബിൾ എനർജി, വക്കയുടെ ടീം ട്രാക്ടറിൻ്റെയും പ്ലാൻ്ററിൻ്റെയും ഒരു പ്രത്യേക കോമ്പോയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചു, രണ്ടും നൽകിയത് കേസ് ന്യൂ ഹോളണ്ട് ഇൻഡസ്ട്രിയൽ, നൽകിയ ഹൈഡ്രോളിക് സംവിധാനങ്ങളോടൊപ്പം ബോഷ് റെക്സ്റോത്ത്. വീഡിയോ കാണുക.
പ്ലാൻ്ററിന് 40 അടി വീതിയുണ്ട്, 16 നടീൽ വരികളുണ്ട്.
"ഓരോ വരിയിലും വിത്ത് നടുന്നതിന് ഒന്നിലധികം യന്ത്രങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ട്," പിഎച്ച്.ഡി.യായ സിയാവോഫാൻ ഗുവോ പറഞ്ഞു. മെക്കാനിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് വിദ്യാർത്ഥി. “നിലവിലുള്ള സസ്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ മുന്നിൽ ഒരു ക്ലീനിംഗ് വീൽ ഉണ്ട്. ഒരു കട്ടിംഗ് ഡിസ്ക് നിലത്ത് ഒരു ചെറിയ കിടങ്ങ് മുറിക്കുന്നു, ഒരു മോട്ടോർ യഥാർത്ഥത്തിൽ വിത്തുകളെ നിലത്തേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഒരു സ്പ്രേയർ വെള്ളവും വളവും ദ്വാരത്തിലേക്ക് നൽകുന്നു, തുടർന്ന് ഒരു അന്തിമ ഡിസ്ക് ദ്വാരം മൂടുന്നു. ഈ നടീൽ വരികളിൽ 16 എണ്ണം ഉണ്ട്, വിത്തുകൾ വിജയകരമായി നടുന്നതിന് പ്രത്യേക അളവിലുള്ള സമ്മർദ്ദം ആവശ്യമാണ്. അവയെല്ലാം ഒരൊറ്റ ഹൈഡ്രോളിക് സംവിധാനത്താൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
ട്രാക്ടർ-പ്ലാൻ്റർ കോംബോ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ, വക്കയുടെ ടീം മൂന്ന്-ഘട്ട സമീപനം തിരഞ്ഞെടുത്തു. ആദ്യം, ഗവേഷകർക്ക് ഹൈഡ്രോളിക് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സ്വഭാവവും കമ്പ്യൂട്ടറിൽ ഒരു സിമുലേഷൻ മോഡൽ നിർമ്മിക്കേണ്ടതും ആവശ്യമാണ്.
"ഈ ട്രാക്ടറുകൾ ചെലവേറിയതും സങ്കീർണ്ണവുമായ യന്ത്രങ്ങളാണ്," സിൻ ടിയാൻ പറഞ്ഞു. നാല് വർഷം കൊണ്ട് മോഡലുകൾ വികസിപ്പിച്ച വിദ്യാർത്ഥി. “അതിനാൽ ഞങ്ങൾ വ്യക്തിഗത ഘടകങ്ങളെ മാതൃകയാക്കി ഇവിടെ ലാബിൽ നിശ്ചലമായ അവസ്ഥയിൽ പരീക്ഷിച്ചുകൊണ്ട് ആരംഭിച്ചു. അവ കൃത്യമാകുമ്പോൾ, ഞങ്ങൾ ഘടക മോഡലുകളെ ഒരു സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കുകയും സിസ്റ്റം പരിശോധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു - അതിനാൽ മുഴുവൻ മോഡലും സാധുതയുള്ളതാണെന്ന് ഞങ്ങൾക്ക് പരിശോധിക്കാനാകും. മോഡൽ വളരെ വലുതും സങ്കീർണ്ണവുമാണ്, എൻ്റെ ടീം അതിനെ 'മോൺസ്റ്റർ' എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
അവരുടെ മാതൃക സാധൂകരിച്ച് കഴിഞ്ഞാൽ, ഗവേഷകർ രണ്ടാം ഘട്ടത്തിലേക്ക് നീങ്ങി: അവർക്ക് പരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയുന്ന പരിഹാരങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നു.
"വ്യത്യസ്ത നടീൽ സാഹചര്യങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത അളവിലുള്ള മർദ്ദവും ഒഴുക്ക് നിരക്കും ആവശ്യമാണ്," ടിയാൻ പറഞ്ഞു. "മോഡൽ ശക്തിയിലും കാര്യക്ഷമതയിലും വാഗ്ദാനമായ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ കാണിക്കുന്നുവെങ്കിൽ, യഥാർത്ഥ ലോക സാഹചര്യങ്ങളിൽ നമുക്ക് ഈ മാറ്റങ്ങൾ നടപ്പിലാക്കാൻ തുടങ്ങാം."
മൂന്നാം ഘട്ടത്തിനായി - യഥാർത്ഥ ലോക പരിശോധനകൾ - സംഘം എണ്ണമറ്റ സെൻസറുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ട്രാക്ടർ-പ്ലാൻ്റർ കോംബോ സജ്ജീകരിച്ചു.
"ട്രാക്ടർ എത്രത്തോളം വൈദ്യുതി ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഹൈഡ്രോളിക് പമ്പുകൾ എന്താണ് ചെയ്യുന്നത്, പ്ലാൻ്ററിൽ ഉടനീളം മർദ്ദവും ഫ്ലോ റേറ്റും എന്താണെന്ന് ഞങ്ങൾക്ക് അറിയേണ്ടതുണ്ട്," ഒന്നാം വർഷ പിഎച്ച്ഡി ജേക്ക് ലെംഗച്ചർ പറഞ്ഞു. വിദ്യാർത്ഥി. "ആ വയറിംഗ് എല്ലാം ഞങ്ങൾ ക്യാബിൽ ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്ത ഒരു പുതിയ ഡാറ്റ അക്വിസിഷൻ ബോക്സിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഒരു നടീൽ സൈക്കിളിൽ എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നത് എന്നതിൻ്റെ പൂർണ്ണ ചിത്രം ഞങ്ങളുടെ പക്കലുണ്ട്."
ടീമിന് നന്ദി പറയട്ടെ, ഭീമൻ ട്രാക്ടറുകൾക്ക് കറങ്ങാൻ പർഡ്യൂയിൽ ധാരാളം സ്ഥലങ്ങളുണ്ട്. ദി കാർഷിക കോളേജ് വക്കയുടെ ടീമിന് ഒരു കാൽ മൈൽ ഭൂമി അനുവദിച്ചു അനിമൽ സയൻസസ് റിസർച്ച് ആൻഡ് എഡ്യൂക്കേഷൻ സെൻ്റർ വെസ്റ്റ് ലഫായെറ്റിൽ.
“ഞങ്ങൾ പർഡ്യൂവിൽ വളരെ ഭാഗ്യവാന്മാരാണ്,” വക്ക പറഞ്ഞു. “ഞങ്ങൾക്ക് മഹായിൽ ധാരാളം ലാബ് സ്ഥലമുണ്ട്, അവിടെ ഞങ്ങൾക്ക് ഈ വലിയ മെഷീനുകൾ നിയന്ത്രിത സാഹചര്യങ്ങളിൽ പരിശോധിക്കാൻ കഴിയും; കൃഷിയിലും നമുക്ക് ഫീൽഡ് ഗവേഷണം നടത്താൻ കഴിയുന്ന ധാരാളം ഫാം പ്ലോട്ടുകൾ ഉണ്ട്.
ടീമംഗങ്ങളാരും ഫീൽഡിൽ ഇത്രയും വലിയ ട്രാക്ടർ പ്രവർത്തിപ്പിച്ചിട്ടില്ലാത്തതിനാൽ, അവരെ എങ്ങനെ ഡ്രൈവ് ചെയ്യണമെന്ന് പഠിപ്പിക്കാൻ കേസ് ന്യൂ ഹോളണ്ട് പരിശീലനം നൽകി.
“25,000 കുതിരശക്തിയുള്ള 435 പൗണ്ട് ട്രാക്ടറിൻ്റെ കേവല ശക്തി, 10,000 പൗണ്ട് പ്ലാൻ്റർ വലിച്ചുകൊണ്ടുപോകുന്നത് അതിശയകരമാണ്,” സ്റ്റംപ് പറഞ്ഞു. “എന്നാൽ ക്യാബിൽ ഒരുപാട് കാര്യങ്ങൾ നടക്കുന്നുണ്ട്, പ്രത്യേകിച്ച് പ്ലാൻ്റർ പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ. ഇത് തീർച്ചയായും രണ്ട് ആളുകളുടെ ജോലിയാണ്, അതിനാൽ സാധാരണയായി ജെയ്ക്കും ലാപ്ടോപ്പിലെ ഡാറ്റ നിരീക്ഷിക്കുന്ന ക്യാബിലായിരിക്കും.
2021 ലെ വസന്തകാലത്ത് ടീം നിരവധി ഓട്ടങ്ങൾ നടത്തി, അവിടെ അവർ മുൻകൂട്ടി നിശ്ചയിച്ച എഞ്ചിൻ വേഗതയിലും നടീൽ നിരക്കിലും ധാന്യ വിത്തുകൾ നട്ടു. ഡാറ്റ പരിശോധിച്ചപ്പോൾ, അവരുടെ പുതിയ ഹൈഡ്രോളിക് നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങൾ മൊത്തത്തിൽ 25% കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതായി അവർ കണ്ടെത്തി.
“ഒരു സാധാരണ ട്രാക്ടർ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇന്ധനത്തിൻ്റെ അളവ് കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, അത് വലിയ പുരോഗതിയാണ്,” വക്ക പറഞ്ഞു. “ഇത് ഒരു തുടക്കം മാത്രമാണ്. മൊത്തത്തിലുള്ള ഹൈഡ്രോളിക് നിയന്ത്രണ സംവിധാനത്തിൻ്റെ കാര്യക്ഷമത ഇരട്ടിയാക്കുകയെന്നതാണ് ഞങ്ങളുടെ പദ്ധതി ലക്ഷ്യം. ഭാവിയിൽ, കാർഷിക വാഹനങ്ങളിൽ ഒരിക്കലും ശ്രമിച്ചിട്ടില്ലാത്ത കൺട്രോൾ ലോജിക്കിനായി ഒരു മർദ്ദ നിയന്ത്രണ സമീപനം സ്ഥാപിക്കാൻ ഞങ്ങൾ പദ്ധതിയിടുന്നു.
“ഞങ്ങളുടെ പരിഹാരം പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്ന് തെളിയിക്കുന്ന ഡാറ്റ കണ്ടപ്പോൾ, ഞാൻ വളരെ സന്തോഷവാനായിരുന്നു,” ഗുവോ പറഞ്ഞു. “ഞാൻ ഒരു നഗരത്തിലാണ് വളർന്നത്, അതിനാൽ ഇത്തരമൊരു ഫാമിൽ പോകുന്നത് എനിക്ക് വളരെ ആവേശകരമായ അനുഭവമാണ്. നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങളാണ് എൻ്റെ പ്രത്യേകത, അതിനാൽ ലാബിലെ ഞങ്ങളുടെ സിദ്ധാന്തങ്ങൾ യഥാർത്ഥ ലോകത്ത് പരീക്ഷിക്കുന്നത് കാണാൻ വളരെ രസകരമായിരുന്നു. ഫ്ലൂയിഡ് പവർ നന്നായി സ്ഥാപിതമായ ഒരു മേഖലയാണ്, എന്നാൽ കാര്യങ്ങൾ കൂടുതൽ മികച്ചതാക്കാൻ പുതിയ സംവിധാനങ്ങളും പുതിയ ആർക്കിടെക്ചറുകളും നിർദ്ദേശിക്കാൻ ഇനിയും വളരെയധികം സാധ്യതയുണ്ട്.
സ്റ്റംപ് പറഞ്ഞു, “എൻ്റെ പിഎച്ച്.ഡിക്ക് വേണ്ടി ഒരു കൃഷിയിടത്തിലൂടെ ട്രാക്ടർ ഓടിച്ചു പോകുമെന്ന് ഞാൻ ഒരിക്കലും കരുതിയിരുന്നില്ല. എയ്റോസ്പേസിലേക്ക് പോകാൻ എനിക്ക് പദ്ധതിയുണ്ടായിരുന്നു. എന്നാൽ ഈ ട്രാക്ടറുകളിലെ ഹൈഡ്രോളിക്സ് ഒരു വിമാനം അല്ലെങ്കിൽ റോക്കറ്റ് പോലെ സങ്കീർണ്ണമാണ്. ദ്രവശക്തിയിലേക്ക് ആഴത്തിൽ മുങ്ങുന്നത് എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ എൻ്റെ ഭാവിക്ക് വളരെയധികം ബാധകമാണ്.
ടിയാൻ പറഞ്ഞു, “തീർച്ചയായും പർഡ്യൂവിൽ എൻ്റെ സമയത്തിൻ്റെ ഹൈലൈറ്റ് ഇതാണ്. ഈ മോഡലുകൾക്കായി ഞാൻ വളരെയധികം സമയം ചെലവഴിച്ചു, ഫലങ്ങളിൽ പുരോഗതി കാണുന്നത് എനിക്ക് ശരിക്കും സന്തോഷകരമായ നിമിഷമായിരുന്നു.
വക്ക പറഞ്ഞു, "ഞങ്ങളുടെ വിദ്യാർത്ഥികളുടെ കഠിനാധ്വാനം കാണുകയും ഒരു ആശയം ലാബിൽ നിന്ന് ഫീൽഡിലേക്ക് എത്തുന്നതിന് സാക്ഷ്യം വഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു - അതാണ് ഞങ്ങളുടെ ജോലിയുടെ ഏറ്റവും മികച്ച ഭാഗം."
- ജാരെഡ് പൈക്ക്, പർഡ്യൂ യൂണിവേഴ്സിറ്റി