Разработка механического амбара для хранения урожая в различных погодных условиях с помощью конструктора Lego Education

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Разработка механического амбара для хранения урожая в различных погодных условиях с помощью конструктора Lego Education

Михайлов М.С. 1Полюдов С.В. 1Сюняев И.Р. 1Гусев Е.С. 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Долгов Е.А. 1Волокитина Е.А. 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Хранение урожая является важнейшим этапом сельскохозяйственного производства, так как оно напрямую влияет на качество продукции, её сохранность и экономическую эффективность аграрного сектора. Потери урожая из-за неправильного хранения могут достигать 30-40%, что приводит к значительным убыткам для фермеров и перерабатывающих предприятий. Основными факторами, влияющими на сохранность продукции, являются температура, влажность, вентиляция и защита от вредителей.

Фрукты, овощи и зерновые культуры требуют различных условий хранения. Например, зерно нуждается в сухих и проветриваемых помещениях, а картофель и корнеплоды – в прохладных и влажных камерах с контролируемым микроклиматом. В традиционных амбарах для регулирования этих параметров применяются простые механические устройства – вентиляционные отверстия, подвижные заслонки и изоляционные материалы. Однако такие методы не всегда позволяют достичь стабильного микроклимата, особенно при резких перепадах температуры и повышенной влажности.

Одним из перспективных решений является разработка механического амбара, способного обеспечивать оптимальные условия хранения продукции независимо от внешних факторов. Такой амбар должен защищать урожай от влаги, перегрева и гниения, а также обеспечивать циркуляцию воздуха и контроль температуры. Для наглядной демонстрации принципа работы подобного сооружения используется конструктор LEGO "Первые механизмы".

Цель работы: Разработать механический амбар для хранения урожая, обеспечивающий защиту продукции от неблагоприятных погодных условий.

Задачи:

  1. Изучить основные факторы, влияющие на сохранность урожая.

  2. Проанализировать существующие системы хранения в сельском хозяйстве.

  3. Рассмотреть методы автоматизации контроля влажности и температуры.

  4. Разработать модель механического амбара с использованием конструктора LEGO "Первые механизмы".

  5. Провести тестирование модели и оценить её эффективность.

  6. Предложить возможные улучшения и модернизацию конструкции.

Глава 1. Теоретические основы хранения урожая

1.1 Влияние окружающей среды на хранение урожая

Эффективное хранение урожая требует соблюдения ряда условий. Влажность воздуха играет решающую роль в процессе хранения: при превышении допустимого уровня плоды начинают портиться, а зерновые культуры покрываются плесенью и теряют всхожесть. Высокая температура также неблагоприятно влияет на сохранность урожая, способствуя ускоренному разложению органических соединений и развитию микроорганизмов.

Осадки представляют еще одну серьезную проблему: если амбар не защищён должным образом, вода может проникнуть внутрь, что приведёт к гниению продукции. Кроме того, без должной вентиляции внутри хранилища может накапливаться конденсат, что также повышает риск развития плесени. В зимний период скопление влаги может привести к образованию льда, что ухудшает состояние конструкций и делает помещение непригодным для хранения.

1.2 Системы вентиляции и контроля влажности

Системы хранения должны включать эффективную вентиляцию, предотвращающую скопление влаги и перегрев. Для зерновых культур обычно используются вентиляционные каналы, равномерно распределяющие воздушные потоки. В некоторых современных хранилищах применяются автоматизированные системы контроля влажности, которые измеряют уровень влажности внутри помещения и регулируют потоки воздуха с помощью заслонок.

Кроме того, в амбарах может применяться принудительная вентиляция с использованием вентиляторов и воздушных фильтров. Это позволяет поддерживать постоянный поток свежего воздуха, снижая риск перегрева и застоя влаги. В более сложных системах устанавливаются датчики влажности, подключенные к автоматическим регуляторам воздушных клапанов.

1.3 Современные технологии хранения урожая

На сельскохозяйственных предприятиях применяются различные методы хранения:

  • Амбары с естественной вентиляцией – традиционные постройки, использующие воздушные потоки для контроля влажности.

  • Металлические и бетонные силосы – применяются для хранения зерновых культур в герметичных условиях.

  • Рефрижераторные склады – используются для сохранения овощей и фруктов при низких температурах.

  • Мобильные контейнеры – позволяют транспортировать урожай с сохранением его качественных характеристик.

  • Умные амбары – оснащены системой датчиков, регулирующих температуру, влажность и уровень углекислого газа внутри хранилища.

Каждая из этих систем имеет свои преимущества и ограничения, поэтому выбор способа хранения зависит от типа продукции, климата и доступных ресурсов.

Глава 2. Практическая часть разработки модели

механического амбара

2.1 Выбор конструкции и материалов

Модель амбара разрабатывается с учётом ключевых требований:

  • Защита от влаги – использование крыши со скатами для отвода воды.

  • Система вентиляции – встроенные клапаны для циркуляции воздуха.

  • Механизм регулирования температуры – регулируемые заслонки и изоляционные элементы.

Для демонстрации принципа работы амбара используется конструктор LEGO "Первые механизмы". Этот набор позволяет создать функциональную модель с подвижными элементами, имитирующими вентиляционные системы и механизмы регулирования влажности.

2.2 Процесс сборки модели

  1. Создание каркаса – основа амбара с устойчивыми стенами.

  2. Монтаж крыши – установка элементов с уклоном для отвода осадков.

  3. Размещение вентиляционных каналов – внедрение подвижных заслонок для контроля циркуляции воздуха.

  4. Добавление системы хранения – создание полок и отсеков для разных видов продукции.

2.3 Тестирование модели

Модель тестируется на устойчивость к влаге, циркуляцию воздуха и температурные колебания. Измеряется уровень влажности внутри амбара при различных условиях окружающей среды.

Заключение

Разработанный механический амбар продемонстрировал эффективность в защите урожая от неблагоприятных погодных условий. Тестирование показало, что система вентиляции и изоляции значительно снижает уровень влажности и предотвращает перегрев продукции.

В перспективе возможны усовершенствования модели, включая автоматические датчики контроля влажности и температуры, а также интеграцию системы предупреждения о переполнении хранилища. Использование подобных решений в сельском хозяйстве поможет значительно снизить потери урожая и повысить его качество при длительном хранении.

Список использованных источников и литературы:

  1. Ботаника для садоводов. Д. Ходж, 2019

  2. Умный огород в деталях. Н. И. Курдюмов, 2011

  3. Десять этапов проектирования малого сада. А. Сапелин, 2013

  4. Белая книга садовода для детей. П. Каролина, 2024

  5. Большая книга идей Lego. Машины и механизмы. Й. Исогава, 2021

Электронные источники:

  1. https://education.lego.com/en-us/;

  2. https://good-tips.pro/index.php/house-and-garden/orchard-and-garden/vegetables/plant-growth

Просмотров работы: 1