جدید زرعی ٹریکٹروں میں اتنی جدید ٹیکنالوجی ہوتی ہے، وہ جدید ترین خلائی جہاز کا بھی مقابلہ کرتے ہیں۔ لیکن پچھلا حصہ اب بھی پرانا اسکول ہے، جو زیادہ تر جیواشم ایندھن پر انحصار کرتا ہے۔ لہذا ٹریکٹر کی کارکردگی میں کوئی بھی اصلاح ماحول کے لیے ایک بہت بڑی جیت ہے۔
اس بات کو ذہن میں رکھتے ہوئے، پرڈیو یونیورسٹی کے محققین نے ٹریکٹرز اور آلات کو جوڑنے والے ہائیڈرولک نظام کو بہتر بنانے کے لیے $3.2 ملین ڈیپارٹمنٹ آف انرجی پروجیکٹ شروع کیا ہے۔
"سیال طاقت ہر جگہ ہے،" کہا اینڈریا ویکاپرڈیو کی مہا فلوئیڈ پاور فیکلٹی چیئر، پروفیسر میکانی انجینرنگ اور زرعی اور حیاتیاتی انجینئرنگ، اور ڈائریکٹر مہا فلوڈ پاور ریسرچ سینٹرملک کی سب سے بڑی تعلیمی ہائیڈرولکس لیب۔ "یہ ہوائی جہازوں، کاروں اور ہر قسم کے بھاری سامان میں استعمال ہوتا ہے۔ ٹریکٹر ایک ایسی گاڑی کی مثال ہے جو اسٹیئرنگ اور پروپلشن سے لے کر اپنے پیچھے کھینچنے والے آلات کو طاقت دینے کے لیے سیال طاقت کا استعمال کرتی ہے۔
لیکن آلات کو طاقت دینا ایک مسئلہ ثابت ہوا ہے۔ ٹریکٹر کے ہائیڈرولک کنٹرول سسٹم نے صرف 20 فیصد کارکردگی دکھائی ہے جب بعض آلات جیسے پلانٹر، سیڈرز اور بیلرز کے ہائیڈرولک سسٹم سے منسلک ہوتے ہیں۔
پیٹرک اسٹمپ، پی ایچ ڈی نے کہا، "کنٹرول میں تنازعہ ہے، جہاں دونوں نظام تقریباً ایک دوسرے سے لڑ رہے ہیں۔" مکینیکل انجینئرنگ کا طالب علم۔ "نتیجتاً، جب یہ پلانٹر سے منسلک ہوتا ہے، تو ٹریکٹر کو ہمیشہ انتہائی زیادہ طاقت سے چلنا پڑتا ہے، جس سے ایندھن ضائع ہوتا ہے اور اخراج میں اضافہ ہوتا ہے۔"
اس مطالعہ میں، امریکی توانائی کے محکمے کے ذریعے فنڈ کیا گیا ہے توانائی کی افادیت اور قابل تجدید توانائی کے دفتر, Vacca کی ٹیم نے اپنی توجہ ٹریکٹر اور پلانٹر کے ایک مخصوص طومار پر مرکوز کی، دونوں کی طرف سے فراہم کردہ کیس نیو ہالینڈ انڈسٹریل, کی طرف سے فراہم ہائیڈرولک نظام کے ساتھ بوش ریکسروت. ویڈیو دیکھیں۔.
پلانٹر 40 فٹ چوڑا ہے، جس میں پودے لگانے کی 16 قطاریں ہیں۔
"ہر قطار میں بیج لگانے کے لیے متعدد مشینیں مل کر کام کرتی ہیں،" Xiaofan Guo، ایک پی ایچ ڈی نے کہا۔ مکینیکل انجینئرنگ کا طالب علم۔ "موجودہ پودوں کو ہٹانے کے لیے سامنے ایک صفائی کا پہیہ ہے۔ ایک کٹنگ ڈسک زمین میں ایک چھوٹی کھائی کو کاٹتی ہے، ایک موٹر دراصل بیجوں کو زمین میں چلاتی ہے، ایک سپرےر سوراخ میں پانی اور کھاد ڈالتا ہے اور پھر ایک آخری ڈسک سوراخ کو ڈھانپتی ہے۔ ان میں سے 16 پودے لگانے والی قطاریں ہیں، جنہیں کامیابی سے بیج لگانے کے لیے مخصوص مقدار میں دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔ اور یہ سب ایک ہی ہائیڈرولک سسٹم سے چلتے ہیں۔"
ٹریکٹر پلانٹر کومبو کو بہتر بنانے کے مسئلے سے نمٹنے کے لیے، Vacca کی ٹیم نے تین فیز اپروچ کا انتخاب کیا۔ سب سے پہلے، محققین کو ہائیڈرولک نظام کی خصوصیت اور کمپیوٹر میں ایک نقلی ماڈل بنانے کی ضرورت تھی۔
"یہ ٹریکٹر مہنگی اور پیچیدہ مشینیں ہیں،" Xin Tian، ایک پی ایچ ڈی نے کہا۔ وہ طالب علم جس نے چار سال کے عرصے میں ماڈلز تیار کیے۔ "لہذا ہم نے انفرادی اجزاء کی ماڈلنگ کرکے اور انہیں یہاں لیب میں ایک مستحکم حالت میں جانچ کر شروع کیا۔ جب وہ درست ہوتے ہیں، تو ہم اجزاء کے ماڈلز کو ایک سسٹم میں جوڑتے ہیں – اور سسٹم کی جانچ کرتے ہیں – تاکہ ہم تصدیق کر سکیں کہ پورا ماڈل درست ہے۔ ماڈل اتنا بڑا اور پیچیدہ ہے، میری ٹیم اسے 'دی مونسٹر' کہتی ہے!
ایک بار جب انہوں نے اپنے ماڈل کی توثیق کر لی، محققین دوسرے مرحلے میں چلے گئے: ایسے حل تیار کرنا جن کی وہ جانچ کر سکتے ہیں۔
"پودے لگانے کے مختلف حالات میں مختلف مقدار میں دباؤ اور بہاؤ کی شرح کی ضرورت ہوتی ہے،" تیان نے کہا۔ "اگر ماڈل طاقت اور کارکردگی میں امید افزا بہتری دکھاتا ہے، تو ہم حقیقی دنیا کے حالات میں ان تبدیلیوں کو نافذ کرنا شروع کر سکتے ہیں۔"
تیسرے مرحلے کے لیے - حقیقی دنیا کے ٹیسٹ - ٹیم نے ٹریکٹر پلانٹر کومبو کو بے شمار سینسر کے ساتھ تیار کیا۔
"ہمیں یہ جاننے کی ضرورت ہے کہ ٹریکٹر کتنی بجلی استعمال کر رہا ہے، ہائیڈرولک پمپ کیا کر رہے ہیں، اور پورے پلانٹر میں دباؤ اور بہاؤ کی شرح کیا ہے،" جیک لینگاچر نے کہا، جو پہلے سال کے پی ایچ ڈی ہیں۔ طالب علم "یہ تمام وائرنگ ایک نئے ڈیٹا ایکوزیشن باکس کی طرف لے جاتی ہے جسے ہم نے ٹیکسی میں نصب کیا ہے، لہذا ہمارے پاس پودے لگانے کے دوران کیا ہو رہا ہے اس کی مکمل تصویر ہے۔"
شکر ہے کہ ٹیم کے لیے، پرڈیو کے پاس بڑے ٹریکٹرز کے گھومنے کے لیے کافی جگہیں ہیں۔ دی زراعت کالج نے ویکا کی ٹیم کو ایک چوتھائی میل زمین کی پٹی الاٹ کی۔ اینیمل سائنسز ریسرچ اینڈ ایجوکیشن سینٹر مغربی لافائیٹ میں۔
"ہم پرڈیو میں بہت خوش قسمت ہیں،" ویکا نے کہا۔ مہا میں ہمارے پاس لیبارٹری کی کافی جگہ ہے جہاں ہم ان بڑی مشینوں کو کنٹرول شدہ حالات میں جانچ سکتے ہیں۔ اور زراعت کے پاس بھی بہت سے فارم پلاٹ ہیں جہاں ہم فیلڈ ریسرچ کر سکتے ہیں۔"
اور چونکہ ٹیم کے ارکان میں سے کسی نے بھی کھیت میں اتنا بڑا ٹریکٹر نہیں چلایا تھا، کیس نیو ہالینڈ نے انہیں گاڑی چلانے کا طریقہ سکھانے کی تربیت فراہم کی۔
"25,000 ہارس پاور کے ساتھ 435 پاؤنڈ ٹریکٹر کی سراسر طاقت، 10,000 پاؤنڈ پلانٹر کو کھینچنا - یہ حیرت انگیز ہے،" اسٹمپ نے کہا۔ "لیکن ٹیکسی میں بھی بہت کچھ چل رہا ہے، خاص طور پر پلانٹر کو چلانے کے لیے۔ یہ یقینی طور پر دو آدمیوں کا کام ہے، اس لیے عام طور پر جیک بھی لیپ ٹاپ پر ڈیٹا کی نگرانی کرنے والی ٹیکسی میں ہوتا ہے۔
ٹیم نے 2021 کے موسم بہار میں کئی رنز بنائے، جہاں انہوں نے پہلے سے طے شدہ انجن کی رفتار اور پودے لگانے کی مختلف شرحوں پر مکئی کے بیج لگائے۔ اعداد و شمار کو تلاش کرتے ہوئے، انہوں نے پایا کہ ان کے نئے ہائیڈرولک کنٹرول سسٹمز کی مجموعی کارکردگی میں 25 فیصد اضافہ ہوا ہے۔
"ایک عام ٹریکٹر کے ایندھن کی مقدار کو دیکھتے ہوئے، یہ ایک بہت بڑی بہتری ہے،" Vacca نے کہا۔ "اور یہ صرف شروعات ہے۔ ہمارے پروجیکٹ کا مقصد مجموعی ہائیڈرولک کنٹرول سسٹم کی کارکردگی کو دوگنا کرنا ہے۔ مستقبل میں، ہم کنٹرول منطق کے لیے پریشر کنٹرول اپروچ قائم کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں، جس کی کبھی زرعی گاڑیوں میں کوشش نہیں کی گئی۔
گو نے کہا، "جب میں نے وہ ڈیٹا دیکھا جس نے ثابت کیا کہ ہمارے حل نے کام کیا، تو میں بہت خوش ہوا،" گو نے کہا۔ "میں ایک شہر میں پلا بڑھا ہوں، اس لیے اس طرح کے فارم پر جانا میرے لیے ایک بہت ہی دلچسپ تجربہ ہے۔ میری خاصیت کنٹرول سسٹمز ہے، لہذا یہ دیکھنا بہت دلچسپ تھا کہ لیب میں ہمارے نظریات کو حقیقی دنیا میں آزمایا جا رہا ہے۔ سیال طاقت ایک اچھی طرح سے قائم فیلڈ ہے، لیکن چیزوں کو اور بھی بہتر بنانے کے لیے نئے نظام اور نئے فن تعمیرات کی تجویز کرنے کی بہت زیادہ صلاحیت موجود ہے۔
اسٹمپ نے کہا، "میں نے کبھی سوچا بھی نہیں تھا کہ میں اپنے پی ایچ ڈی کے لیے کھیت کے کھیت سے ٹریکٹر چلاؤں گا۔ میرا ایرو اسپیس میں جانے کا منصوبہ تھا۔ لیکن ان ٹریکٹروں پر موجود ہائیڈرولکس اتنا ہی پیچیدہ ہے جتنا ہوائی جہاز یا راکٹ۔ سیال طاقت میں گہرائی میں غوطہ لگانا انجینئرنگ میں میرے مستقبل پر بہت زیادہ لاگو ہوتا ہے۔
تیان نے کہا، "یہ یقینی طور پر پرڈیو میں میرے وقت کی خاص بات ہے۔ میں نے ان ماڈلز میں بہت زیادہ وقت لگایا، اور نتائج میں بہتری دیکھنا میرے لیے واقعی خوشی کا لمحہ تھا۔
Vacca نے کہا، "ہمارے طلباء کی محنت کو دیکھنا – اور ایک خیال کو لیب سے فیلڈ تک جانا – یہ واقعی ہمارے کام کا بہترین حصہ ہے۔"
- جیرڈ پائیک، پرڈیو یونیورسٹی