ساخت دستگاهی برای برداشت بیشتر از درختان پسته توسط دانشمند ایرانی

بازار؛ گروه کشاورزی: محققان به دنبال راه هایی برای بهبود بهره وری برداشت پسته از طریق تکان دادن بیشتر محصول پسته و کاهش تنش روی درختان و کاهش مصرف انرژی در زمان برداشت هستند.  این در حالی است که صنعت پسته که با درختان پسته بسیار بزرگ هنگام برداشت، طراحی دستگاه برداشت فعلی و محدودیت های اپراتور دستگاه سروکار دارد، در هنگام برداشت با مشکلات عمده ای روبرو است. به همین دلیل در کالیفرنیا تحقیقات محدودی در مورد کارایی برداشت مکانیکی مغز پسته از نظر طراحی مهندسی و فیزیولوژی درخت و اثرات لرزش بر سلامت و عملکرد درخت انجام شده است.

فرکانس لرزش مطلوب برای درختان، متناسب با اندازه درخت متفاوت است
باب کلاین، مدیر هیئت تحقیقاتی پسته کالیفرنیا، گفت: جداسازی مناسب مغز پسته  از درختان بزرگتر همچنان با چالشهایی برای باغداران پسته روبرو است.

وی افزود: البته اندازه درخت تنها عامل چالش زا نیست و مقاومت و انعطاف پذیری چوب درخت پسته نیز چالش زا است.

کلاین گفت: توسعه یک ماشین که بتواند با عوامل مختلفی مانند اندازه و تنوع سازگار باشد، باعث بهبود جداسازی مغز پسته از درخت می شود.

بر اساس این گزارش، پروفسور رضا احسانی، مهندسی مکانیک دانشگاه UC Merced در حال انجام مطالعاتی با بودجه هیئت تحقیقات پسته کالیفرنیا (CPRB) برای رسیدگی به بازده برداشت پسته و اثرات برداشت مکانیکی بر درختان است.

فرکانس لرزش مطلوب برای اندازه های مختلف درختان متفاوت است

پروفسور احسانی، که قبلاً در زمینه طراحی ماشین آلات برداشت مکانیکی مرکبات در فلوریدا کار می کرد، گفت: از زمان برداشت مکانیکی اولین درختان پسته در اوایل دهه ۱۹۷۰، تغییر کمی در طراحی اساسی دستگاه های برداشت پسته ایجاد شده است.

احسانی به عنوان بخشی از تحقیقات خود، آزمایشات صحرایی را در باغ های پسته شگفت انگیز در Lost Hills واقع در کالیفرنیا در سال ۲۰۱۹ انجام داد و در آنجا سه دسته درخت براساس اندازه دور تنه انتخاب شد؛ قطر کمتر از ۲۵ اینچ، قطر ‌بین ۲۵ اینچ و ۳۷.۷ اینچ  و قطر بزرگتر از ۳۷.۷ اینچ. از سوی دیگر ده درخت برای هر گروه انتخاب شد و در مجموع ۳۰ درخت برای آزمایش مهیا شد.

نتایج این آزمایش ثابت کرد که فرکانس لرزش مطلوب برای اندازه های مختلف درختان متفاوت است.

وی همچنین متوجه شد که امکان نصب سنسور بر روی شیکر  متصل بر تنه درخت برای اندازه گیری اندازه تنه در هنگام برداشت و الگوی لرزش مطلوب به اپراتور وجود دارد.

چالش دید اپراتورها هنگام نزدیک شدن به درخت برای برداشت مغز پسته
احسانی گفت: کمبود داده در مورد کارایی برداشت ماشین وجود دارد، اما برای بهبود کارایی، درک همه عوامل درگیر از جمله درختان، ماشین آلات و اپراتورها مهم است.

وی خاطرنشان کرد: هدف از ساخت شیکرهای مکانیکی برداشت پسته به حداکثر رساندن مغز پسته با کمترین آسیب به درختان است در حالی که انرژی مورد نیاز کاهش یابد و هزینه برداشت را متعادل سازند.

یک پرورش دهنده پسته نیز اظهار داشت: به دلیل نوع طراحی ماشین، اپراتورها هنگام نزدیک شدن به یک درخت چالش دید دارند و همیشه نمی توانند اندازه تنه را تعیین کنند. به همین دلیل ممکن است نیمی از فصل برداشت طول بکشد تا یک اپراتور جدید ماشین با یک شیکر مهارت یابد و سازگار شود.

احسانی: هدف از ساخت شیکرهای مکانیکی برداشت پسته، به حداکثر رساندن مغز پسته با کمترین آسیب به درختان است در حالی که انرژی مورد نیاز کاهش یابد و هزینه برداشت را متعادل سازند

محدودیت های فعلی شیکرها
بر اساس این گزارش، طراحی باغ و فاصله درخت بر نوع و اندازه دستگاهی که می توان در یک باغ استفاده کرد تأثیر می گذارد. در بیشتر موارد، ماشین برداشت باغ موجود را در خود جای می دهد، اما احسانی معتقد است اگر ماشین برداشت و طراحی باغ را بتوان با هم انجام داد، می توان به نتایج بهتری رسید. از سوی دیگر احسانی گفت: برای تعیین بهترین روش هرس برای برداشت بهینه، تحقیقات بیشتری لازم است.

در برداشت مکانیکی با استفاده از شیکر تنه، نیروی بستن، ارتفاع بست، دامنه و فرکانس شیکر از عوامل کلیدی موثر در جداسازی مغز پسته و آسیب به درخت هستند. البته تمام این عوامل با اندازه و ساختار درخت تغییر می کنند.

وی افزود: ارتفاع گیره مهم است زیرا برای نقاط اتصال بالاتر به دلیل تغییر شکل الاستیک تنه در چنین نقاط اتصالی، قدرت خالص کمتری مورد نیاز است. همچنین نقطه بستن را می توان با ارتفاع تنه محدود کرد.
نیروی گیره عامل دیگری است که باید مد نظر قرار بگیرد  چون نیروی زیاد می تواند به درخت صدمه بزند و شل تر گرفتن  نیز نیروی کافی را منتقل نمی کند.

هدر رفت انرژی شیکر توسط درختان بزرگتر و مسن تر
گفتنی است لرزش درختان مسن و بزرگتر به دو دلیل دشوارتر از درختان کوچکتر است. اولین مورد این است که اندازه و جرم کل درخت برای لرزش نیاز به انرژی بیشتری دارد.  دوم اینکه، درختان مسن دارای ریشه های بزرگتر و طولانی تری هستند که باعث از بین رفتن بیشتر انرژی شیکر می شود.

بهترین فرکانس لرزش برای جداسازی و برداشت مغز پسته، طیف وسیعی از فرکانس های لرزش در اطراف فرکانس طبیعی یک درخت است

از سوی دیگر درختان جوان در برابر صدمات لرزش درخت، آسیب پذیرتر هستند.

احسانی گفت: ما تمایل داریم که برای درختانی که تازه تولید می شوند نیز گزینه لرزش وجود داشته باشد که محصول را جدا کند اما به درختان آسیب نرساند.

اگرچه بر اساس این گزارش،  برای یافتن الگوی بهینه طراحی و نیرو برای ماشین های شیکر، تحقیقات بیشتری لازم است. با این وجود احسانی معتقد است بهترین فرکانس لرزش برای جداسازی و برداشت مغز پسته، طیف وسیعی از فرکانس های لرزش در اطراف فرکانس طبیعی یک درخت است. مسئله این است که هر درخت، بسته به اندازه و ساختار آن، دارای فرکانس طبیعی متفاوتی است  و لرزش درختان با فرکانس بالاتر از فرکانس طبیعی می تواند به درخت آسیب جدی برساند.

لازم به ذکر است که تحقیقات رضا احسانی مهندسی مکانیک دانشگاه UC Merced، بر توسعه محصولاتی تمرکز دارد که قادر به تنظیم پارامترهای لرزش برای هر درخت و ایجاد یک سیستم لرزش خاص با هدف به حداکثر رساندن برداشت مغز پسته است در حالی که آسیب درختان را کاهش می دهد.

از سوی دیگر تیم آزمایشگاهی وی همچنین در حال کار بر روی یک سیستم لرزش برای کاهش انرژی مورد نیاز است که اجازه استفاده از موتورهای کوچکتر در ماشین های برداشت را می دهد.