СУТТЄВІ ЗДОБУТКИ МОЛОДИХ НАУКОВЦІВ КАФЕДРИ МЕХАНІКИ ФАКУЛЬТЕТУ КОНСТРУЮВАННЯ ТА ДИЗАЙНУ
Вже третій рік поспіль на кафедрі механіки нашого факультету успішно виконується науково-дослідна робота за договором № 110/2м/пр/2024 для молодих вчених, яка фінансується МОН України за темою: «Відновлення рельєфу та родючості пошкоджених внаслідок воєнних дій земель сільськогосподарського призначення». Керівником цієї теми є доцент кафедри механіки Троханяк Олександра Миколаївна. Загальний обсяг фінансування на три роки становить 3 млн грн.
Так сталось, що на момент подання заявки та подальшого відкриття даної тематики у 2023 році на кафедрі механіки та і в цілому на факультеті конструювання та дизайну було обмаль науково-педагогічних працівників, які не тільки б мали досвід наукової або інженерної роботи, але відповідали б головному критерію можливої участі в даному проєкті – це вік, який повинен був тоді складати не більше ніж 35 років. Але майбутньому керівнику затвердженого у подальшому даного проєкту доценту Троханяк О. М. вдалось зібрати потрібну кількість науковців-фахівців, в тому числі і за межами нашого факультету та університету, які відповідали даному критерію і були здатні успішно виконати поставлене завдання.
Слід відмітити, що на самому початку розв’язання складних питань даного проєкту її керівником було поставлене питання на кафедрі про можливість ознайомлення з цією тематикою якомога більше наукових установ нашої країни не тільки з інформаційної точки зору, а й з можливістю взяти в ньому участь (в рамках виконавців сторонніх організацій, які офіційно передбачались згідно календарного плану, тобто мали на це юридичну можливість), допомогти порадами у виконанні завдання, надати (по можливості) деякі матеріали, прийняти безпосередню участь тощо.
Головним було тоді поставлено завдання для виконавців даного проєкту не тільки отримати нові наукові та конструкторсько-технологічні результати, які отримані не на якихось моделях, або на лабораторних експериментальних установках зроблених на кафедрі, а такі, які б мали суттєве значення і отримані на зразках, що спроектовані на високому професійному конструкторському рівні, виготовлені в заводських умовах на сучасному промисловому обладнанні та пройшли випробовування і дослідження в польових умовах на реальних ґрунтах. Тобто не суто наукові, а й конкретні промислові розробки, що можна буде у подальшому використати з максимальною користю для України, під час відновлення родючості та рельєфу пошкоджених внаслідок воєнних дій земель сільськогосподарського призначення.
І це теж вдалося керівнику даного проєкту, оскільки вказане звернення до наукових і виробничих установ нашої країни отримало не тільки ні з чим не зрівняний позитивний відгук, а й палке бажання провідних установ та їх досвідчених керівників допомогти молодим науковцям нашої кафедри виконати поставлене завдання. Першим відгукнувся директор Національного наукового центру “ІНСТИТУТ ҐРУНТОЗНАВСТВА ТА АГРОХІМІЇ ІМЕНІ О. Н. СОКОЛОВСЬКОГО” доктор сільськогосподарських наук, професор, академік НААН Святослав Антонович Балюк, який не тільки був радий, що науковці-механіки (нехай і молоді) займаються цією суто інженерною проблематикою, а й провів відповідні консультації, надав корисні поради, деякі матеріали, таблиці даних, фото. У той час науковці його Центру мали вже деякі напрацювання по вимірюванню параметрів пошкоджень родючих ґрунтів унаслідок вирв у Харківській області, мали вже чималі дані по стану ґрунту на внутрішніх поверхнях вирв, їх зараження важкими (навіть радіаційними) металами тощо. Науковцям цієї установи Національної академії аграрних наук України було вкрай цікаво не тільки мати чітке уявлення про стан зараженого ґрунту, а й мати хоча б які технології по його збиранню, вивезенню, утилізацію та подальшу дезактивацію і знезараження, але головне – як відновлювати рельєф пошкоджених родючих земель сільськогосподарського призначення. Молоді науковці кафедри механіки надали у Харків таку потрібну їм інформацію, за що отримали подяку. Протягом наступних двох років академік НААН Балюк С. А. передавав молодим науковцям нашої кафедри вже подальші друковані праці їх наукової установи, в яких містились результати нових хімічних та радіаційних досліджень родючих ґрунтів України пошкоджених внаслідок військових дій.
Тісний контакт молодих науковців кафедри був також встановлений з Національним науковим центром “Інститут землеробства Національної академії аграрних наук України”. Так, заступник директора з наукової роботи з питань землеробства та рослинництва Лариса Петрівна Коломієць, а також співробітники її відділу брали участь у сумісному вимірюванні параметрів вирв, які були на дослідних полях цієї наукової установи. Цей Центр також надав кафедрі матеріали власних вимірювань хімічного складу пошкоджених земель та деякі інші матеріали, які торкались зруйнованих родючих земель сільськогосподарського призначення вже Київської області. Ще у 2024 році була домовленість з директором цієї наукової установи член-кореспондентом НААН, доктором сільськогосподарських наук Миколою Адамовичем Ткаченко про те, що дослідження по даному проєкту, в тому числі і сумісні зі співробітниками його Центру, будуть сумісно надруковані в Україні та за кордоном, обов’язково будуть щорічно доповідатись у них, і у кінці строку виконання цього проєкту вони нададуть відповідний акт про впровадження результатів наукової роботи молодих вчених нашої кафедри. Це безумовно буде реальним впровадженням наукових та конструкторських трирічних надбань молодих науковців. Вже зараз є домовленість з керівництвом даної потужної наукової установи України про подальше співробітництво з науковцями кафедри механіки вже по нових проєктах.
Але найбільш плідним було співробітництво виконавців цього молодіжного проєкту нашої кафедри з Інститутом механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України та зі спеціалізованим підприємством «Агромаш» Краснянське Вінницької області, яке вже багато років виготовляє сучасну конкурентоспроможну сільськогосподарську техніку.
Завдяки багаторічній і суттєвій підтримці нашої кафедри з боку директора ІМА АПВ НААН, академіка НААН Валерія Васильовича Адамчука була отримана згода про надання допомоги молодим виконавцям цього проєкту по професійному проектуванню та промисловому виготовленню потрібних зразків техніки, а також допомоги під час проведення виробничої перевірки та безпосередньому проведенню польових експериментальних досліджень на їх полі. До речі, заступник директора з науково-інноваційної і виробничої діяльності цього Інституту кандидат наук Наталя Валеріївна Сергєєва є виконавицею цього проєкту, як сумісник і багато разів особисто брала участь у вимірюванні параметрів вирв, які були на дослідному полі Інституту (сел. Оленівське, Фастівського району), організації проведення, підготовці та безпосереднього здійснення самих польових експериментальних досліджень тощо.
За згоди директора «Агромаш» Краснянське Юрія Васильовича Поломаря, до речі випускника нашого факультету, на його підприємстві у Вінницькій області було здійснено промислове виготовлення найскладнішого агрегату по даній тематиці – гнучкого шнекового механізму для зібрання та транспортування у кузов автомобіля пошкодженого ґрунту.
За офіційною згодою Міністерства освіти і науки України, до якої у минулому році звернувся наш університет про можливість даного співробітництва, і було успішно виконане промислове виготовлення зразків техніки, яку розробили молоді науковці, працюючи за тематикою даного проєкту.
В цілому за цією тематикою був виконаний суттєвий обсяг наукових та конструкторських робіт. Так, на початковому етапі виконання даного наукового проєкту в перший рік його виконання на основі проведених теоретичних досліджень було сформоване Технічне завдання, згідно якого у Відділі проектування науково-експериментальних зразків техніки та обладнання Інституту механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України було розроблено два комплекти конструкторської документації на виготовлення робочого органу для зчищення пошкодженого шару ґрунту у середині вирви, утвореної внаслідок бомбардування чи розмінування територій, та гнучкого гвинтового конвеєра, за допомогою якого можна перевантажити знятий забруднений ґрунт з середини вирви у кузов транспортного засобу для його вивезення і подальшої утилізації.
Згідно календарного плану на другому етапі досліджень (2025 р.) в рамках тематики за розробленою конструкторською документацією було здійснено виготовлення робочого органу для зчищення пошкодженого ґрунту з внутрішньої (у переважній більшості конічної форми) поверхні вирви на дно вирви, який закріплювали на стрілу екскаватора. Його було виготовлено саме на заводі експериментальних зразків Інституту механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України.
|
а) |
б) |
Робочий орган для зчищення пошкодженого шару ґрунту у середині вирви:
а) загальний вигляд; б) встановлений на стрілі екскаватора
Також у 2025 році було виготовлено гнучкий гвинтовий конвеєр на заводі «Краснянське спеціалізоване підприємство «Агромаш», яке розташоване у Вінницькій області.
Новий гнучкий шнековий механізм для зібрання та транспортування
пошкодженого ґрунту у кузов автомобіля з дна вирви
Таким чином, працівниками тематики запропоновано метод для здійснення технічної рекультивації пошкоджених земель вибухами, який передбачає спочатку очищення вирв від пошкодженого та забрудненого ґрунту важкими металами та іншими небезпечними речовинами. Для переміщення знятого забрудненого шару ґрунту можна використовувати гнучкий гвинтовий конвеєр з секційними шнековими робочими елементами, який дає можливість захоплювати з середини вирв зчищений забруднений ґрунт і перевантажити його у кузов транспортного засобу. Після цього необхідно здійснити засипання воронок, тобто здійснити вирівнювання поверхні поля. Далі на цій земельній ділянці можна проводити дискування та культивацію, а за необхідності – оранку.
Перед проведенням польових експериментальних досліджень працівниками даної тематики: було проведено огляд розробленого робочого органу, вимірювання його геометричних параметрів і співставлення з розмірами вирв, які були отримані безпосередньо в полі. Ці підготовчі роботи виконували: керівник тематики – Олександра Троханяк, доцент кафедри механіки, старший науковий співробітник проєкту – Наталя Сергєєва і молодший науковий співробітник – Станіслав Ковальчук. Тоді було з’ясовано, що вирви значної глибини (10 м і більше) вимагають пошарової обробки внутрішньої їх конічної поверхні. Але в цьому разі потрібна довга стріла екскаватора, на якій встановлюється даний робочий орган. В разі вирв невеликої глибини, які найбільш часто зустрічаються під час військових дій на полях сільськогосподарського призначення (до 1.0 – 1.5 метра) і які не мають чітко вираженої внутрішньої порожнини конічної форми, конічна частина самого робочого органу може бути встановлена по центру днища вирви і занурена стрілою екскаватора на відповідну глибину. В даному варіанті виконання розробленого робочого органу не можна було б провернути конічний робочий орган за допомого гідромотора, який працював би від гідросистеми екскаватора, оскільки за браком коштів була виготовлена спрощена модель без надання робочому органу примусового обертального руху. Порівнюючи отримані результати вимірювання середніх розмірів вирв тут же на місці виконавці проєкту з’ясували, що для малих розмірів зовнішнього пошкодження поверхні родючого поля спроектований та виготовлений робочий орган не обов’язково провертати. Необхідно шляхом його вертикального занурення зробити по центру вирви штучну воронку конічної форми. А вже тоді гнучким шнеком відбирати з цієї воронки у центральній її частині увесь пошкоджений ґрунт. В разі ж значної глибини вирви даний робочий орган може бути «активним», тобто нахилятись під різними кутами і навіть провертатись навколо осі тільки завдяки самій стрілі екскаватора і маневрам, що може здійснювати машиніст екскаватора.
Вимірювання геометричних параметрів (лінійних і кутових) розробленого робочого органу перед проведенням польових експериментальних досліджень.
Справа наліво: керівник проєкту О. Троханяк, мол. наук. співроб. С. Ковальчук, ст.наук. співроб. Н. Сергєєва
Під час вимірювання параметрів робочого органу
Для проведення самих польових експериментальних досліджень процесу зчищення поверхневого шару ґрунту розроблений робочий орган було закріплено на стрілі екскаватора за допомогою кронштейнів. Дослідження робочого процесу зчищення пошкодженого шару гранту у середині вирви проводилися на дослідному полі Інституту механіки та автоматики агропромислового виробництва Національної академії аграрних наук України.
Дослідження руйнування щільного ґрунту робочим органом
Дослідження здатності робочого органу копіювати конічну
поверхню вирви
За результатами проведених досліджень виконавцями цього проєкту на даний час були отримані такі показники: опубліковано 5 наукових статей в журналах, що входять до переліку фахових видань України; опубліковано 12 статей у журналах, що входять до наукометричних баз даних WoS та Scopus; отримано 1 патент України на винахід, подано 2 заявки на отримання патентів України на винаходи, опубліковано англійською мовою 15 статей у міжнародному науковому журналі; опубліковані 25 тез доповідей на міжнародних наукових конференціях. Також отримано 4 акти впровадження результатів даної науково-дослідної роботи. Виконавці проєкту взяли участь у 10 науково-практичних конференціях.
Цього більш ніж достатньо, за відповідно задекларованими раніше показниками видавничої діяльності, за даним проєктом, протягом 3 років.
До кінця 2026 року планується опублікувати 2 монографії українською та мовою країни ЄС, і ще декілька статей у закордонних виданнях, що були подані на початку року.
Побажаємо молодим науковцям кафедри механіки і факультету конструювання та дизайну успішного звітування в кінці поточного року, а також подальших нових суттєвих наукових та конструкторських здобутків на благо та велич нашої Батьківщини – України!