আধুনিক কৃষি ট্রাক্টরগুলিতে এত অত্যাধুনিক প্রযুক্তি রয়েছে, তারা এমনকি সর্বশেষ মহাকাশযানের প্রতিদ্বন্দ্বী। কিন্তু পিছনের প্রান্তটি এখনও পুরানো স্কুল, জীবাশ্ম জ্বালানির উপর নির্ভর করে। তাই ট্র্যাক্টরের দক্ষতায় যেকোনো অপ্টিমাইজেশন পরিবেশের জন্য একটি বিশাল জয়।
এটি মাথায় রেখে, পারডিউ বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা ট্রাক্টর এবং সরঞ্জামগুলিকে সংযুক্ত করে এমন হাইড্রোলিক সিস্টেমগুলিকে অপ্টিমাইজ করার জন্য $3.2 মিলিয়ন ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি প্রকল্প হাতে নিয়েছে৷
"তরল শক্তি সর্বত্র আছে," বলেন আন্দ্রেয়া ভাকা, পারডিউ এর মহা ফ্লুইড পাওয়ার ফ্যাকাল্টি চেয়ার, অধ্যাপক ড যন্ত্র প্রকৌশল এবং কৃষি এবং জৈবিক প্রকৌশল, এবং পরিচালক মহা ফ্লুইড পাওয়ার রিসার্চ সেন্টার, দেশের বৃহত্তম একাডেমিক হাইড্রলিক্স ল্যাব। “এটি বিমানে, গাড়িতে এবং সব ধরনের ভারী যন্ত্রপাতিতে ব্যবহৃত হয়। একটি ট্র্যাক্টর হল এমন একটি গাড়ির উদাহরণ যা স্টিয়ারিং এবং প্রপালশন থেকে শুরু করে তার পিছনে টানানো সরঞ্জামগুলিকে শক্তি দেওয়ার জন্য তরল শক্তি ব্যবহার করে।"
কিন্তু সরঞ্জামগুলিকে শক্তি দেওয়া একটি সমস্যা হিসাবে প্রমাণিত হয়েছে। ট্রাক্টরের হাইড্রোলিক কন্ট্রোল সিস্টেম শুধুমাত্র 20% দক্ষতা দেখিয়েছে যখন নির্দিষ্ট কিছু যন্ত্রপাতি যেমন প্লান্টার, সিডার এবং বেইলারের হাইড্রোলিক সিস্টেমের সাথে সংযুক্ত থাকে।
"নিয়ন্ত্রণের মধ্যে একটি দ্বন্দ্ব রয়েছে, যেখানে দুটি সিস্টেম প্রায় একে অপরের সাথে লড়াই করছে," বলেছেন প্যাট্রিক স্টাম্প, একজন পিএইচডি। মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং এর ছাত্র। "ফলস্বরূপ, যখন এটি একটি প্ল্যান্টারের সাথে সংযুক্ত থাকে, তখন ট্র্যাক্টরটিকে সর্বদা অত্যন্ত উচ্চ শক্তিতে চালাতে হয়, যা জ্বালানীর অপচয় করে এবং নির্গমন বাড়ায়।"
এই গবেষণায়, মার্কিন শক্তি বিভাগের মাধ্যমে অর্থায়ন করা হয়েছে শক্তি দক্ষতা এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি অফিস, Vacca এর দল ট্র্যাক্টর এবং প্ল্যান্টারের একটি নির্দিষ্ট কম্বোতে তার মনোযোগ নিবদ্ধ করেছে, উভয়ই প্রদত্ত কেস নিউ হল্যান্ড ইন্ডাস্ট্রিয়াল, দ্বারা প্রদান জলবাহী সিস্টেমের সঙ্গে Bosch Rexroth. ভিডিও দেখুন.
প্ল্যান্টার 40 ফুট চওড়া, 16টি রোপণ সারি সহ।
"প্রতিটি সারিতে বীজ রোপণের জন্য একাধিক মেশিন একসাথে কাজ করে," বলেছেন জিয়াওফান গুও, একজন পিএইচডি। মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং এর ছাত্র। “বিদ্যমান গাছপালা অপসারণের জন্য সামনে একটি পরিষ্কারের চাকা রয়েছে। একটি কাটিং ডিস্ক মাটিতে একটি ছোট খাদ কেটে দেয়, একটি মোটর আসলে বীজগুলিকে মাটিতে চালিত করে, একটি স্প্রেয়ার গর্তে জল এবং সার দেয় এবং তারপর একটি চূড়ান্ত চাকতি গর্তটিকে ঢেকে দেয়। এই রোপণ সারিগুলির মধ্যে 16টি রয়েছে, যেগুলি সফলভাবে বীজ রোপণের জন্য নির্দিষ্ট পরিমাণে চাপের প্রয়োজন। এবং তাদের সব একটি একক জলবাহী সিস্টেম দ্বারা চালিত হয়।"
ট্র্যাক্টর-প্লান্টার কম্বো অপ্টিমাইজ করার সমস্যা মোকাবেলা করার জন্য, ভাক্কার দল একটি তিন-পর্যায়ের পদ্ধতি বেছে নিয়েছে। প্রথমত, গবেষকদের হাইড্রোলিক সিস্টেমকে চিহ্নিত করতে এবং কম্পিউটারে একটি সিমুলেশন মডেল তৈরি করতে হবে।
"এই ট্রাক্টরগুলি ব্যয়বহুল এবং জটিল মেশিন," জিন তিয়ান বলেছেন, একজন পিএইচডি। ছাত্র যে চার বছরের ব্যবধানে মডেলগুলি তৈরি করেছে৷ “সুতরাং আমরা পৃথক উপাদানগুলির মডেলিং করে এবং এখানে ল্যাবে স্থির অবস্থায় পরীক্ষা করে শুরু করেছি। যখন সেগুলি সঠিক হয়, আমরা একটি সিস্টেমে উপাদান মডেলগুলিকে একত্রিত করি - এবং সিস্টেমটি পরীক্ষা করি - যাতে আমরা যাচাই করতে পারি যে পুরো মডেলটি বৈধ। মডেলটি এত বড় এবং জটিল, আমার দল একে 'দ্য মনস্টার' বলে!
একবার তারা তাদের মডেলকে যাচাই করার পরে, গবেষকরা দ্বিতীয় ধাপে চলে যান: তারা পরীক্ষা করতে পারে এমন সমাধানগুলি বিকাশ করছে।
"বিভিন্ন রোপণের অবস্থার জন্য বিভিন্ন পরিমাণে চাপ এবং প্রবাহের হার প্রয়োজন," তিয়ান বলেন। "যদি মডেলটি শক্তি এবং দক্ষতার প্রতিশ্রুতিশীল উন্নতি দেখায়, তাহলে আমরা বাস্তব-বিশ্বের অবস্থার অধীনে এই পরিবর্তনগুলি বাস্তবায়ন শুরু করতে পারি।"
তৃতীয় পর্বের জন্য - বাস্তব-বিশ্বের পরীক্ষা - দলটি অগণিত সেন্সর সহ ট্র্যাক্টর-প্লান্টার কম্বো সাজিয়েছে।
"আমাদের জানতে হবে ট্র্যাক্টরটি কতটা শক্তি খরচ করছে, হাইড্রোলিক পাম্পগুলি কী করছে এবং পুরো প্লান্টার জুড়ে চাপ এবং প্রবাহের হার কী," বলেছেন জেক লেঙ্গাচার, প্রথম বর্ষের পিএইচডি৷ ছাত্র. "সেই সমস্ত ওয়্যারিং একটি নতুন ডেটা অধিগ্রহণ বাক্সে নিয়ে যায় যা আমরা ক্যাবে ইনস্টল করেছি, তাই আমাদের কাছে একটি রোপণ চক্রের সময় কী ঘটছে তার সম্পূর্ণ চিত্র রয়েছে।"
দলের জন্য ধন্যবাদ, পারডুতে বিশাল ট্রাক্টর ঘোরাঘুরি করার জন্য প্রচুর জায়গা রয়েছে। দ্য কৃষি কলেজ ভাক্কার দলকে এক চতুর্থাংশ মাইল জমি বরাদ্দ করেছে প্রাণী বিজ্ঞান গবেষণা ও শিক্ষা কেন্দ্র পশ্চিম লাফায়েতে।
"আমরা পারডুতে খুব ভাগ্যবান," ভাকা বলেছেন। “আমাদের মহা-এ প্রচুর ল্যাব স্পেস রয়েছে যেখানে আমরা নিয়ন্ত্রিত পরিস্থিতিতে এই বড় মেশিনগুলি পরীক্ষা করতে পারি; এবং কৃষিতেও প্রচুর খামারের প্লট রয়েছে যেখানে আমরা মাঠ গবেষণা চালাতে পারি।"
এবং যেহেতু দলের সদস্যদের কেউই মাঠে এত বড় ট্র্যাক্টর চালায়নি, কেস নিউ হল্যান্ড তাদের কীভাবে গাড়ি চালাতে হয় তা শেখানোর প্রশিক্ষণ দিয়েছিল।
"25,000 হর্সপাওয়ার সহ একটি 435-পাউন্ড ট্র্যাক্টরের নিছক শক্তি, একটি 10,000-পাউন্ড প্ল্যান্টারকে টানানো - এটি আশ্চর্যজনক," স্টাম্প বলেছিলেন। “কিন্তু ক্যাবের মধ্যেও অনেক কিছু চলছে, বিশেষ করে প্লান্টার চালানোর জন্য। এটি অবশ্যই একটি দুই-মানুষের কাজ, তাই সাধারণত জ্যাক একটি ল্যাপটপের ডেটা নিরীক্ষণের ক্যাবেও থাকে।"
দলটি 2021 সালের বসন্তে বেশ কয়েকটি রান পরিচালনা করেছিল, যেখানে তারা বিভিন্ন পূর্ব-নির্ধারিত ইঞ্জিন গতি এবং রোপণ হারে ভুট্টার বীজ রোপণ করেছিল। ডেটার মাধ্যমে আঁচড়ানো, তারা দেখতে পেয়েছে যে তাদের নতুন হাইড্রোলিক কন্ট্রোল সিস্টেমগুলি সামগ্রিকভাবে 25% দক্ষতা বৃদ্ধিতে অনুবাদ করেছে।
"একটি সাধারণ ট্র্যাক্টর যে পরিমাণ জ্বালানী খায় তা বিবেচনা করে, এটি একটি ব্যাপক উন্নতি," ভাকা বলেছেন। "এবং এই মাত্র শুরু. আমাদের প্রকল্পের লক্ষ্য হল সামগ্রিক জলবাহী নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার দক্ষতা দ্বিগুণ করা। ভবিষ্যতে, আমরা কন্ট্রোল লজিকের জন্য একটি চাপ নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি চালু করার পরিকল্পনা করছি, যা কৃষি যানবাহনে কখনও চেষ্টা করা হয়নি।"
"যখন আমি দেখেছি যে ডেটা যা প্রমাণ করে যে আমাদের সমাধান কাজ করেছে, আমি খুব খুশি হয়েছিলাম," গুও বলেছিলেন। "আমি একটি শহরে বড় হয়েছি, তাই এই ধরনের একটি খামারে থাকা আমার জন্য একটি চমত্কার উত্তেজনাপূর্ণ অভিজ্ঞতা। আমার বিশেষত্ব হ'ল নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা, তাই ল্যাবে আমাদের তত্ত্বগুলিকে বাস্তব জগতে পরীক্ষা করা দেখতে খুব আকর্ষণীয় ছিল। তরল শক্তি একটি সু-প্রতিষ্ঠিত ক্ষেত্র, তবে জিনিসগুলিকে আরও ভাল করার জন্য নতুন সিস্টেম এবং নতুন স্থাপত্যের প্রস্তাব করার এখনও অনেক সম্ভাবনা রয়েছে।"
স্টাম্প বলেন, “আমি কখনো কল্পনাও করিনি যে আমি আমার পিএইচ.ডি করার জন্য একটি খামারের মাঠ দিয়ে ট্রাক্টর চালাব। আমার মহাকাশে যাওয়ার পরিকল্পনা ছিল। কিন্তু এই ট্রাক্টরগুলির হাইড্রলিক্সগুলি বিমান বা রকেটের মতোই জটিল। তরল শক্তির গভীরে ডুব দেওয়া আমার প্রকৌশলে ভবিষ্যতের জন্য ব্যাপকভাবে প্রযোজ্য।"
তিয়ান বলেছেন, “এটা অবশ্যই পারডুতে আমার সময়ের বিশেষত্ব। আমি এই মডেলগুলিতে অনেক সময় দিয়েছি, এবং ফলাফলের উন্নতি দেখতে আমার জন্য সত্যিই একটি আনন্দের মুহূর্ত ছিল।"
ভাকা বলেছেন, "আমাদের শিক্ষার্থীদের কঠোর পরিশ্রম দেখা - এবং ল্যাব থেকে ক্ষেত্র পর্যন্ত একটি ধারণার সাক্ষী হওয়া - এটি সত্যিই আমাদের কাজের সেরা অংশ।"
- জ্যারেড পাইক, পারডু বিশ্ববিদ্যালয়