Technische Universiteit Delft
Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Technische Materiaalwetenschappen Transporttechnologie
A.D. Bruin Het ontwikkelen van een methode om kunstmest plaatsspecifiek te verdelen. Doctoraalopdracht, Rapport 99.3.TT.5228, Sectie Transporttechniek en Logistieke Techniek.
Kunstmest wordt gebruikt om de vruchtbaarheid van landbouwgrond te verhogen. De wetgeving aangaande dit onderwerp wordt aangepast om milieu-verontreiniging door overbemesting te voorkomen. Met verschillende meetmethoden is men in staat om, binnen een raster van vier bij vier meter, de optimale dosering voor het gewas vast te stellen.
Er zijn verschillende typen kunstmeststrooiers op de markt. De centrifugaal-strooier versnelt de kunstmest met behulp van een ronddraaiende schijf waarop enkele schoepen gemonteerd zijn. Bij een pendelstrooier stroomt de kunstmest door een oscillerende pijp. Daarnaast is er nog de pneumatische strooier. Hierin wordt de kunstmest door een luchtstroom versneld. De bestaande machines kunnen niet gebruikt worden om kunstmest plaatsspecifiek te verdelen in combinatie met een grote werkbreedte.
In dit onderzoek wordt een methode ontwikkeld waarmee kunstmest wél plaatsspecifiek kan worden aangebracht. Dit moet met een nauwkeurigheid van vier bij vier meter plaatsvinden; tevens moet de werkbreedte (afstand tussen de rijpaden) ongeveer 45 meter bedragen. In figuur 1 is schematisch het principe van plaatsspecifiek kunstmeststrooien aangegeven. Belangrijk is dat niet achterwaarts geworpen wordt.
Figuur 1: bovenaanzicht van de helft van het strooibeeld; daaronder een mogelijke verdeling van de dosering bij plaatsspecifiek strooien
Als eerste zijn, op grond van literatuuronderzoek, door brainstormen en het systematisch doorlopen van een morfologisch overzicht verschillende concept-oplossingen bedacht. Vier van deze concept-oplossingen blijken aan de gestelde eisen te voldoen. Dit zijn de zogenaamde vertikale sfrooischijf (A), horizontale strooischijf (B), pneumatische kunstmeststrooier (C) en deeltjesversneller (D). Door deze oplossingen aan de gestelde wensen te toetsen, is het mogelijk om een voorkeur voor één concept uit te spreken. Deze wensen zijn 1. eenvoud van constructie, 2. gebruiksgemak, 3. levensduur en onderhoud, 4. het aantal kunstmestsoorten dat verwerkt kan worden en 5. beheersing van snelheid en richting waarmee de kunstmest geworpen wordt.
Weegfactoren zijn gebruikt om bepaalde wensen zwaarder dan andere te laten meetellen. Over de beoordeling van de concepten is overleg geweest met medewerkers van Kverneland Nieuw-Vennep om de objectiviteit zo veel mogelijk te waarborgen.
Na toetsing aan de wensen blijkt de horizontale strooischijf het beste te voldoen. Bij deze beoordeling is er vanuit gegaan dat het mogelijk is om de kunstmest in een gerichte bundel te werpen. Hoewel dit theoretisch mogelijk is, moet dit in de praktijk nog worden aangetoond. Om een acceptabel strooibeeld te verkrijgen, is een stapeling van strooischijven noodzakelijk. In figuur 2 is dit concept schematisch weergegeven.
Figuur 2: concept van de horizontale strooischijf
Wanneer de eis van de werkbreedte van 45 meter verlaagd wordt tot bijvoorbeeld 20 meter voldoet de pneumatische strooier het beste.
Om te onderzoeken of het mogelijk is om met een strooischijf de kunstmest in een gerichte bundel de strooischijf te laten verlaten, is een model voor de beweging van de kunstmest langs een schoep opgesteld. Hierbij is de kunstmest vereenvoudigd tot één enkele ronde korrel. De gemodelleerde baan is exact te berekenen. Met behulp van dit resultaat kunnen de positie, richting en snelheid waarmee de kunstmest de strooischijf verlaat, bepaald worden. Na validatie aan berekeningen uit de literatuur van hetzelfde model blijkt dat geen grove fouten aanwezig zijn. Verder blijkt uit verificatie dat met het model een goede voorspelling van de baan van de kunstmest gegeven wordt.
Door een juiste keuze van de begincondities blijkt het mogelijk te zijn om de kunstmeststroom, die de strooischijf verlaat, te richten. Hierdoor ontstaat een kleine strooihoek. Hiervoor moet de kunstmest van boven ingevoerd worden binnen een door de schoepen doorlopen gebied. De vorm van de
invoeropening bepaalt de grootte van de strooihoek.
De schoepvorm heeft weer invloed op de vorm van de invoeropening. Door de schoep aan het tipeind stekend (tegen de draairichting in) te plaatsen, is het mogelijk om de kunstmest met hogere snelheid te werpen (dus grotere strooibreedte). Wanneer dit gecombineerd wordt met een slepende schoepstand (met de draairichting mee) bij de korrelinvoer neemt de kans op beschadiging van de kunstmestkorrel af.
Als eerste moet de grootste schijf van de stapel schijven gebouwd en beproefd worden. Met behulp van die resultaten worden de afmetingen van de overige strooischijven bepaald.
Om alvast een indruk te krijgen, is een strooibeeld van de grootste strooischijf aangenomen. Gebaseerd hierop blijken 5 strooischijven per schijvenpakket nodig te zijn. Op iedere schijf zijn minimaal 3 schoepen bevestigd, waarmee ook de afmetingen van de invoeropeningen en de vorm van de schoepen zijn bepaald. Met het ontwerp van deze strooischijf is het mogelijk om kunstmest plaatsspecifiek te strooien.
Rapporten studenten Transporttechniek en Logistieke Techniek
