I. Основные компоненты сельскохозяйственной техники

Рама и корпус сельскохозяйственной техники из углеродного волокна

Характерные преимущества: Удельная прочность (отношение прочности к плотности) композитных материалов из углеродного волокна в 4-5 раз выше, чем у стали. При использовании для изготовления рам или корпусов сельскохозяйственной техники, такой как тракторы и комбайны, он позволяет снизить общий вес машины на 15% - 30%, обеспечивая при этом прочность конструкции. Например, рамы кабин некоторых высококлассных сельскохозяйственных машин изготавливаются из углеродного волокна, что не только снижает расход топлива, но и повышает мобильность техники на сложных участках.

Пример применения: Корпуса некоторых сельскохозяйственных роботов в Японии изготавливаются из композитных материалов на основе углеродного волокна, что в сочетании с облегченной конструкцией делает их более подходящими для работы в узких пространствах, таких как теплицы и сады, и уменьшает уплотнение почвы.

2. Компоненты трансмиссии из углеродного волокна

Приводные валы и шестерни: Карданные валы из углеродного волокна обладают отличными демпфирующими свойствами, что позволяет снизить вибрацию и шум в процессе передачи. Кроме того, они обладают высокой усталостной прочностью, а срок их службы в 2-3 раза превышает срок службы металлических приводных валов. Например, если приводной вал крупного зерноуборочного комбайна изготовлен из углеродного волокна, это может снизить частоту технического обслуживания и повысить эффективность работы.

Шкивы и подшипники: Износостойкость и коррозионная стойкость композитных материалов из углеродного волокна делают их пригодными для использования во влажной и пыльной сельскохозяйственной среде. Например, после того как шкив рисоуборочного комбайна будет изготовлен из углеродного волокна, он сможет предотвратить ржавление металлических деталей из-за длительного контакта с грязью и водой, а также уменьшить проскальзывание ремня.

3. Компоненты для уборки и обработки почвы из углеродного волокна

Режущий нож: нож газонокосилки, изготовленный из композитного материала с керамической матрицей, усиленной углеродным волокном, обладает высокой твердостью и малым весом. Его эффективность резки более чем на 10% выше, чем у традиционных стальных лезвий, при этом снижается энергопотребление оборудования.

Лемех: Поверхность лемеха из углеродного волокна может быть покрыта износостойким слоем. При работе на тяжелой глинистой почве его износостойкость 15% ниже, чем у металлических лемехов, и он меньше прилипает к почве, что снижает затраты на очистку.

Ii. Посадочные и селекционные сооружения

Каркас теплицы из углеродного волокна

Структурные преимущества: Трубы из углеродного волокна обладают высокой прочностью и хорошей жесткостью. Они используются для изготовления каркасов тепличных навесов и способны выдерживать сильные ветры (до 12-уровневых тайфунов) и тяжелый снег (снеговая нагрузка до 0,5 кН/㎡). Кроме того, они на 40% легче каркасов из алюминиевого сплава, что делает их удобными для транспортировки и монтажа.

Устойчивость к погодным условиям: Композитные материалы из углеродного волокна не вступают в реакцию с кислотами и щелочами. Они не подвержены коррозии в условиях повышенной влажности и солевых брызг (например, в прибрежных районах), а срок их службы может достигать более 20 лет, что в 2-3 раза больше, чем у традиционных стальных рам.

Пример применения: Некоторые современные теплицы в Нидерландах оснащены каркасами из углеродного волокна и прозрачными фотоэлектрическими панелями, которые не только удовлетворяют потребности растений в свете, но и вырабатывают электричество для самообеспечения, достигая интеграции "растениеводство + энергия".

2. Клетки и ограждения для аквакультуры из углеродного волокна

Морская аквакультура: Каркас садка из углеродного волокна устойчив к коррозии от солевого тумана в морской воде и на 60% легче стального каркаса, что делает его удобным для буксировки и перемещения судами. Например, глубоководные садки для разведения лосося в Норвегии изготовлены из композитных материалов на основе углеродного волокна, которые могут противостоять воздействию сильных волн, уменьшают прикрепление морских организмов (благодаря высокой гладкости поверхности) и снижают затраты на очистку.

Пресноводная аквакультура: Ограждения из углеродного волокна используются в рыбных прудах или креветочных прудах. Они предотвращают ржавление металла и загрязнение воды, а также обладают высокой прочностью, что позволяет противостоять ударам рыбы или диких животных.

3. Компоненты орошения из углеродного волокна

Трубы для подачи воды: Внутренняя стенка композитных труб из углеродного волокна гладкая, а сопротивление потоку воды на 20% ниже, чем у труб из ПВХ, что позволяет снизить энергопотребление ирригационных насосов. Кроме того, высокая устойчивость к давлению (рабочее давление до 1,6 МПа) делает их подходящими для капельного орошения, спринклерного орошения и других систем, особенно в горных районах или регионах со сложным рельефом, что может снизить риск разрыва трубопровода.

Кронштейн для форсунок: Кронштейн для форсунок из углеродного волокна имеет небольшой вес и может устанавливаться на беспилотники или мобильные ирригационные машины. Он позволяет гибко регулировать угол распыления, снижая нагрузку на оборудование.

Iii. Сельскохозяйственные инструменты и расходные материалы

Сельскохозяйственные инструменты из углеродного волокна

Ручные инструменты: мотыги, серпы, садовые ножницы и другие инструменты из углеродного волокна на 50% легче, чем металлические инструменты. Длительное использование может снизить трудоемкость работ для фермеров. Например, садовые ножницы из углеродного волокна, выпущенные Японией, имеют лезвие из карбида кремния, усиленного углеродным волокном, и их острота сохраняется в три раза дольше, чем у стальных ножниц.

Ранцевое оборудование: Рамы из углеродного волокна используются для ранцевых опрыскивателей, газонокосилок и т.д. Они имеют небольшой вес и высокую прочность, что позволяет распределить вес оборудования и снизить усталость плеч фермеров.

2. Вспомогательные инструменты для выращивания и посадки саженцев из углеродного волокна

Лотки для рассады: Лотки для рассады из углеродного волокна обладают отличной теплопроводностью и воздухопроницаемостью, что способствует развитию корней рассады. Они также устойчивы к плесневой коррозии и могут быть использованы более 50 раз (традиционные пластиковые лотки могут быть использованы только 10-15 раз).

Рама для поддержки растений: Стержни из углеродного волокна используются для поддержки виноградных растений, таких как виноград и томаты. Они прочны и не подвержены старению, могут заменить бамбуковые столбы или металлические рамы, снижая ежегодные расходы на замену.

3. Компоненты сельскохозяйственного дрона из углеродного волокна

Каркас фюзеляжа: В сельскохозяйственном дроне используется фюзеляж из углеродного волокна, который имеет небольшой вес (общий вес может контролироваться в пределах 5 кг) и сильную ударопрочность, что делает его подходящим для операций по защите растений на небольшой высоте. Например, кронштейны и шасси сельскохозяйственных дронов DJI серии T изготовлены из композитных материалов на основе углеродного волокна, что увеличивает их выносливость на 15 минут по сравнению с традиционными пластиковыми фюзеляжами.

Кронштейн системы опрыскивания: Кронштейн из углеродного волокна позволяет зафиксировать ящик с пестицидами и форсунку, уменьшить вибрацию во время полета и повысить точность распыления (погрешность менее 5 см).