Головний аргумент на користь широких шин: чим менший тиск на квадратний сантиметр, тим менше ущільнення. Утім, треба зважати й на те, що ширші шини ущільнюють ґрунт на більшій глибині
Небезпека сучасної сільськогосподарської практики полягає в хибній думці, що ширші шини або гумові гусениці менше ущільнюють ґрунт. Це уявлення часто викликає спокусу зробити техніку важчою і масивнішою, збільшуючи продуктивність шляхом збільшення розміру бункера на комбайнах, іноді навіть за допомогою легкодоступних запасних частин, які можна придбати на вторинному ринку.
Той факт, що ширші шини спричиняють ущільнення на більшій глибині, легко пояснити законами механіки ґрунту. Протягом багатьох років різні дослідники в кількох країнах проводили вимірювання, які підтверджують цю гіпотезу. Недавні дослідження швейцарського вченого Роджера Штірнімана (Roger Stirnimann) також пояснюють природу такого ущільнення.
Гумові гусениці також мають свої обмеження
Ще в 1953 році було доведено, що широка шина ущільнює ґрунт глибше, ніж вузька
Наукова база
Роджер Штірніман провів вимірювання впливу сучасних шин, включно з шиною VF та різними системами гусениць. З’ясувалося, що тип поверхні шини, яка чинить тиск на ґрунт, не має значення. Незалежно від того, чи це бетонна плитка, чи гладка гумова шина, важливим є тиск на квадратний сантиметр і розмір площі контакту. Це не новина, адже ще в 1953 році німецький професор В. Зьоне (W. Söhne) продемонстрував, що широка шина ущільнює ґрунт глибше, ніж вузька. Він визначив, що на глибині 20 см тиск на ґрунт зростає зі збільшенням ширини шини, навіть якщо підібрати співвідношення між шиною і навантаженням так, щоб тиск на ґрунт на поверхні, під колесом, залишався незмінним. Під широкою шиною ґрунт не може рухатися вбік, тому навантаження поширюється глибше в ґрунт.
Ґрунт складається з часток органічної речовини, повітря та води. Ущільнення відбувається, коли трактори та інші машини витискають повітря з ґрунту через навантаження шинами. Колись пористий ґрунт перетворюється на суцільну масу. Схильність ґрунту до ущільнення залежить від його типу та вологості. Глинистий ґрунт особливо схильний до ущільнення, коли він вологий.
Широкі шини або гусениці не повинні автоматично давати дозвіл на те, щоб робити комбайни ще більшими і важчими
Під широкою шиною ґрунт не може рухатися вбік, тому навантаження поширюється глибше в ґрунт
Тривалість і вібрації мають значення
Окрім тиску на квадратний сантиметр, важлива також тривалість навантаження. Чим довше чиниться тиск, тим більше ущільнюється ґрунт. Ось чому ущільнення від гусениць (у порівнянні з пневматичними шинами) є більшим, ніж можна було б очікувати, зважаючи лише на тиск на квадратний сантиметр.
Вібрації також сприяють ущільненню. Коли важка збиральна машина або гусеничний транспортний засіб проїжджає через розворотну смугу, вода в канаві може хвилюватися через вібрації, які, очевидно, передаються в ґрунт. Іншими словами, багато факторів вступають у гру, впливаючи на те, як відбуватиметься ущільнення і наскільки глибоким воно буде.
Уявіть собі ґрунт у вигляді м′ячиків для пінг-понгу, які повинні підтримувати транспортний засіб, що їде по них. М′ячики містяться в структурі, яка не дає змоги їм рухатися вбік. Але структура м′ячів може бути стиснута. Якщо тиск більший, ніж м′яч може витримати, він деформується.
Сучасні, гнучкі, надширокі шини та вдосконалені гусеничні шасі є величезною перевагою для сільського господарства, але водночас їх треба відповідально використовувати.
Під широкою шиною ґрунт не може рухатися вбік, тому навантаження поширюється глибше в ґрунт
Експертна думка
Герт Хеккерт (Geert Hekkert), головний редактор журналу Future Farming
Надширокі шини або гусениці приховують глибшу небезпеку
Сміливо крокуючи в майбутнє сільського господарства, важливо зупинитися на мить і замислитися над тихою, але підступною загрозою, що ховається під важковаговою сільськогосподарською технікою. Настав час звернути увагу на занепокоєння, що зростає, щодо ущільнення ґрунту ― загрози, яка підкрадається до нас мірою того, як наші машини стають дедалі більшими, а поля ― дедалі вимогливішими.
Уявіть собі: тиск сільськогосподарської машини на ґрунт ― це тонкий баланс між її вагою та площею поверхні, якою вона торкається. Збільшуючи площу поверхні, ви зменшуєте тиск на квадратний сантиметр. Цього можна досягти, зменшивши вагу. Це є найскладнішим шляхом, оскільки відбувається завдяки продуктивності та ефективності. Інший варіант ― встановити ширші шини чи, як зараз модно говорити, гумові гусениці.
Гумові гусениці стали найкращим вибором для самохідних комбайнів. Колись ці системи використовували як крайній засіб для порятунку врожаю з перезволожених полів. Сьогодні ж їх сприймають як ефективний засіб збереження здоров′я ґрунту. Як наслідок, збиральну техніку тепер зазвичай постачають прямо із заводу з гусеничними шасі як стандартну або додаткову опцію.
Однак для боротьби з ущільненням на польових смугах важливо, щоб вага машини була якомога меншою. Тиск у шинах також відіграє важливу роль. За однакового навантаження на вісь вибір ширших шин є корисним для ґрунту лише тоді, коли тиск у шинах може бути знижений, в ідеалі нижче 1 бар (14,5 фунтів на квадратний дюйм) і навіть нижче, близько 0,5 бар (7,2 фунта на квадратний дюйм), для весняного садіння і сівби насіння.
Незважаючи на те, що шинні технології вдосконалюють, пропонуючи більшу площу контактної поверхні, зазвичай ці переваги нівелюються внаслідок збільшення навантаження на вісь. У деяких випадках це може навіть погіршити ущільнення, просуваючи його глибше в шари ґрунту під зоною обробітку. У такому разі виправити ситуацію буває неможливо навіть за допомогою глибокорозпушувачів.
За однакового навантаження на вісь, ширші шини є ефективнішим засобом боротьби з ущільненням ґрунту, ніж просте регулювання тиску в шинах. Неущільнений ґрунт краще утримує вологу і забезпечує кращі умови для проростання і проникнення коренів, що призводить до збільшення врожайності від 10 до 30%, залежно від різних факторів, таких як тип культури, склад ґрунту і клімат.
За однакового навантаження тиск на ґрунт вдвічі ширшої шини (посередині) становить лише половину тиску вузької шини (ліворуч), і тиск проникає в ґрунт менш глибоко. Якщо вдвічі ширшу шину навантажити вдвічі більшою вагою, поверхневий тиск на квадратний сантиметр знову стане однаковим. Проте тепер тиск значно глибше проникає вглиб ґрунту
Ситуація 1
На поверхні на ґрунт діє тиск в 1 кг. Цей тиск поширюється у вигляді трапеції вглиб ґрунту. Куля у верхньому шарі витримує тиск 1 кг. Потім цей 1 кг підтримується двома кулями у другому шарі, кожна з яких несе по пів кілограма. У третьому шарі середня куля несе половину ваги двох куль, які лежать зверху, що знову додає пів кілограма. Сусідні кулі несуть по чверті кілограма
Ситуація 2
У цьому випадку шина втричі ширша, а вага втричі більша. Тиск на квадратний сантиметр такий самий, як і в сценарії з вузькою шиною, описаному в ситуації 1. Вага одного кілограма на кожну кульку на поверхні, як і раніше, втричі більша в глибині ґрунту: що ширша шина, то глибше передається тиск ущільнення ґрунту в глибину