وحدة مبتكرة بمحرك واحد لخفض تكاليف الري وتدوير المخلفات

تواجه مصر منذ سنوات تحديات متعددة في القطاع الزراعي، لا تزال قائمة حتى اليوم، ويأتي في مقدمتها تفتّت الحيازات الزراعية. إذ تشير الإحصاءات إلى أن نحو 88% من الحيازات الزراعية تقل مساحتها عن 5 أفدنة، خاصة في الأراضي القديمة. ويؤدي صِغر حجم الحيازة إلى تراجع الدور الفعّال للميكنة الزراعية، حيث يعتمد المزارع في هذه الحالة على العمالة اليدوية أو أبسط وأقل الأدوات تكلفةً لإنجاز العمليات الزراعية، نظرًا لضعف القدرة الشرائية وانخفاض العائد السنوي مقارنةً بتكلفة شراء المعدات الحديثة.

أ.د. عبدالرؤوف رمضان
أستاذ الهندسة الزراعية وإدارة المياه
المركز القومي للبحوث

وعند حصر أهم العمليات الزراعية في المزارع الصغيرة، تبيّن أن عمليتي الري وتقطيع (فرم) المخلفات الزراعية تُعدّان من العمليات الأساسية التي لا غنى عنها. غير أن كل عملية منهما تتطلب معدّة مستقلة بمحرك خاص؛ حيث تحتاج عملية الري إلى مضخة تعمل بمحرك ديزل، بينما تتطلب عملية تقطيع المخلفات آلة ذاتية الحركة مزوّدة بمحرك آخر. وقد أدى تعدد المحركات إلى زيادة ملحوظة في تكاليف شراء وتشغيل هذه المعدات، وهو ما لا يتناسب مع إمكانات المزارع محدود الحيازة.

وفي هذا السياق، ومع وجود بعض القصور في آلات تقطيع المخلفات الزراعية التقليدية، تم التوصل إلى مجموعة من الحلول الابتكارية التي تسهم في خفض التكاليف ورفع كفاءة الأداء، وذلك من خلال:
تصميم وتصنيع وحدة ميكانيكية مبتكرة تتيح إدارة كلٍّ من مضخة الري وآلة تقطيع المخلفات الزراعية باستخدام محرك واحد يعمل بالتبادل، بما يقلل من تكلفة اقتناء وتشغيل المعدات.

تطوير تصميم الجهاز الفعّال لآلة التقطيع، بحيث يعتمد على دمج نظريتين لرفع كفاءة الأداء:
أولاهما التقطيع باستخدام الحدافة القاطعة، تليها نظرية التقطيع بالسكاكين الحرة التصادمية، وهو ما يحقق كفاءة أعلى في فرم المخلفات بمختلف أنواعها.

تتميز الوحدة المبتكرة بأن شفرات التقطيع صنعت من خامات عالية الجودة معالجة حرارياً (High Speed Steel Tool – HSS) ، بما يمنحها قدرة عالية على تحمّل ظروف التشغيل المختلفة، سواء عند تقطيع المخلفات الجافة أو تلك ذات المحتوى الرطوبي المرتفع.

ابتكار طريقة جديدة لتثبيت شفرات السكاكين، تعتمد على تصنيع جزء صغير فقط من خامة (HSS) بدلًا من تصنيع السكين بالكامل منها، وهو ما يساهم في خفض التكلفة دون التأثير على كفاءة الأداء.

إمكانية الوصول إلى زاوية شحذ تصل إلى 20 درجة للحافة القاطعة، بفضل الخصائص المتميزة لخامة (HSS) المعالجة حراريًا، مقارنةً بالخامات التقليدية التي لا تسمح عادةً بأقل من 30 درجة، مما يعزز من كفاءة التقطيع وجودته.

يمثل هذا الابتكار خطوة عملية نحو دعم صغار المزارعين، من خلال تقديم حلول هندسية منخفضة التكلفة وعالية الكفاءة، تسهم في تعظيم الاستفادة من الموارد الزراعية وتحسين مستوى الميكنة في الحيازات الصغيرة.