Mathematical model of the supporting structure of a finely-dispersing sprinkler installation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The paper considers the issue of creating a reliable system for protecting fruit plantations from adverse atmospheric phenomena, diseases, pests in mountain terrain, which can be solved with the use of artificial irrigation. To solve this issue, it is necessary to develop a supporting structure for a finely-dispersing sprinkler installation with sprayers attached to it, which make it possible to process fruit plantations from all sides simultaneously. At the same time, the design and technological parameters of the operation of the finely-dispersing sprinkler installation depend on ensuring the strength and stability of the supporting structure.

AIMS: Development of the mathematical model of the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation.

METHODS: The methods of physical and mathematical modeling, the method of task-oriented enumeration of parameters (the Gemerling’s method) were used. The research object is the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation. The verification of the operability of the supporting structure according to the criteria of strength and stability was carried out with a computer using the MATLAB software.

RESULTS: An optimization problem has been solved for 4 variants of the layout of the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation.

CONCLUSIONS: Various options for the layout of the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation have been obtained, ensuring the fulfillment of the conditions of stability and strength; technological requirements for the total length of the pipeline, for its internal diameter and for the number of nozzles; the requirements of the standard for the material and outer diameter of the pipeline.

About the authors

Aslan K. Apazhev

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Email: kbr.apagev@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5448-5782
SPIN-code: 1530-1950

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Technical Mechanics and Physics Department

Russian Federation, Nalchik

Yury A. Shekikhachev

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Author for correspondence.
Email: shek-fmep@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6300-0823

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Dean of the Mechanization and Energy Supply of Enterprises Faculty

Russian Federation, Nalchik

Luan M. Khazhmetov

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Email: hajmetov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5830-4355
SPIN-code: 6145-0808

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Technical Mechanics and Physics Department

Russian Federation, Nalchik

Taimira Kh. Pazova

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Email: pazova65@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6206-8612

Associate Professor, Dr. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Agricultural Mechanization Department

Russian Federation, Nalchik

Amur G. Fiapshev

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Email: energo.kbr@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-3080-0901

Associate Professor, Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor of the Energy Supply of Enterprises Department

Russian Federation, Nalchik

Alina L. Khazhmetova

Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Email: alinahazhmetova@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-6286-7363
SPIN-code: 8402-3461

Sci. (Tech.), Senior Lecturer of the Agricultural Mechanization Department

Russian Federation, Nalchik

References

  1. Berbekov VN, Bakuev ZhKh, Bishenov KhZ, et al. Intensive apple orchards on terraced slopes. In: Actual problems and prospects for the development of agriculture in the South of Russia. Collection of reports based on the materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference (with international participation). Maykop; 2019:375–377. (in Russ).
  2. Berbekov VN, Bakuev ZhKh, Bishenov KhZ. Brief report on the research and development done by the staff of the Federal State Budgetary Scientific Institution “North Caucasian Research Institute of Mountain and Piedmont Gardening” for 2020. Nauchnye trudy Severo-Kavkazskogo federalnogo nauchnogo tsentra sadovodstva, vino-gradarstva, vinodeliya. 2021;32:86–92. (in Russ).
  3. Apazhev AK, Berbekov VN, Shekikhachev YA, et al. Environmental engineering approach for ecologization of plant protection systems. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020;919:62002. doi: 10.1088/1757-899X/919/6/062002
  4. Varkvasova MA, Bishenov KhZ. Irrigation of orchards and the role of soil moisture on pebble lands. In: Actual problems and prospects for the development of agriculture in the South of Russia. Collection of reports based on the materials of the All-Russian Scientific and Practical Conference (with international participation). Maykop; 2019:377–382. (in Russ).
  5. Vasiliev SM, Babichev AN. Basic principles for the formation of sustainability of reclaimed agricultural landscapes. Ekologiya i vodnoe khozyaystvo. 2021;3(1):1–10. (in Russ). doi: 10.31774/2658-7890-2021-3-1-1-10
  6. Vasiliev SM. Water-saving irrigation technologies and rational use of water resources in the agro-industrial complex of Russia. In: Modern problems of the development of melioration and ways to solve them (Kostyakov readings). Materials of the international scientific-practical conference. Moscow; 2020:6–11.
  7. Vasiliev SM, Shkura VN, Shtanko AS. Local contours of drip soil moisture formed on sloping lands. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professi-onalnoe obrazovanie. 2020;1(57):279–289. (in Russ). doi: 10.32786/2071-9485-2020-01-28
  8. Vasilyev SM, Babichev AN, Olgarenko VI. Applying the precision irrigation technology to address the deficit of water resources in the South of Russia. In: The Challenge of Sustainability in Agricultural Systems. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 206. Heidelberg: Springer; 2021:789–795. doi: 10.1007/978-3-030-72110-7_86.
  9. Shevchenko VA. Involvement in the turnover of unused agricultural land. Melioratsiya i vodnoe khozyaystvo. 2021;4:12–16. (in Russ).
  10. Shevchenko VA, Lytov MN. Strategies for the resumption of the use of previously withdrawn reclaimed lands. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: Nauka i vysshee professi-onalnoe obrazovanie. 2021;4(64):283–296. (in Russ). doi: 10.32786/2071-9485-2021-04-30
  11. Shevchenko VA, Borodychev VV, Soloviev AM. Influence of fertilizer systems and precursors on the water properties of fallow lands, when they are involved in agricultural turnover. Problemy razvitiya APK regiona. 2021;1(45):115–121. (in Russ). doi: 10.52671/20790996_2021_1_115
  12. Kochetov IS. Adaptive-landscape agriculture in Russia: problems and tasks. In: The state and prospects for the development of agriculture in the mountains and foothills of the Russian Federation. Vladikavkaz; 2001:3–14.
  13. Patent RUS № RU 58848 / 10.12.2006. Byul. № 34. Khazhmetov LM, Shekikhachev YuA, Berbekov VN, et al. Kombinirovannaya ustanovka dlya ukhoda za kronami plodovykh derevyev. Accessed: 24.04.2023. Available from: https://yandex.ru/patents/doc/RU58848U1_20061210

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. General view of a finely-dispersing sprinkler installation.

Download (257KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Analytical model of the supporting structure of the finely-dispersing sprinkler installation: a) general; b) right side.

Download (134KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. General analytical model of the finely-dispersing sprinkler installation with a console.

Download (54KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Graphs of the force in the rope (1), stresses at the fixation (2), critical force (3) and the stability margin coefficient (4) depending on the compressible length of the supporting structure with a single supporting rope.

Download (93KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Graphs of the force in the rope (1), the stresses at the fixation (2), the critical force (3) and the stability margin coefficient (4) depending on the compressible length of the switchgear with two supporting ropes.

Download (119KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Graphs of the forces in the ropes (1), stresses at the fixation (2) and the stability margin coefficient (3) depending on the height of the supporting structure suspension.

Download (111KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».