З ІСТОРІЇ ПЛУГА

Вже більше кількох тисячоліть людина використовує плуг, який протягом цього часу пос­тійно вдосконалювався. А почалося все із звичайної дерев’яної рогулі, яку людина використала для рихлення ґрунту, щоб дістати їстівне коріння. Ви неодноразово бачили такі рогулі на деревах. Але, щоб нею орати землю, потрібна була міцна деревина, тому її вирізали з твердих порід деревини з достатньою товщиною. Тож від дерев’яної рогулі бере свій початок сучасний плуг. Згодом людина перетворила рогулю на клин і вже у IV тисячолітті до нашої ери він став основним засобом для орання.

На початку опанування людиною технології обробки землі в різних частинах нашого світу знаряддя для цього було різне. Так, чорношкірі мешканці Сенегалу у якості плуга використовували бойові мечі, а на Канарських островах замість європейського клину землю орали рогами биків.

Досвід та знання, як краще обробляти землю та вирощувати хліб, поступово накопичувалися з покоління у покоління і передавалися від батька до сина. Землеробство, як і відповідні знаряддя праці, хоч і поволі, але постійно вдосконалювалося.

Прочитавши записи Вергілія (І ст. до н.е.) щодо технології обробки землі, зокрема, опис тогочасних знарядь праці для орання, та порівнявши все це з нині існуючими, можна зробити висновок, що тогочасний римський плуг мав усі головні частини сучасного: леміш, що вже був схожий на відвал, вертикальну стійку, ніж, який підрізав ґрунт у вертикальному напрямі, раму, передок і ручки керування, за які тримався орач.

На початку XVIII століття технологія орання почала змінюватися. Люди додумалися перевертати верхній шар ґрунту донизу, щоб він відпочивав до наступного року, коли після орання його знову перевернуть на поверхню. Крім того, така обробка землі робила грунт потрібної щільності та структури, одночасно рихлячи його великі брили.

Постійно вдосконалюючи якість обробки ґрунту, людина шукала і засоби вдосконалення праці самого орача, щоб підвищити продуктивність роботи. Вирішення таких задач відбувалося у кількох напрямах: вдосконалення форму плуга та створення його багатокорпусного варіанту, розробка нових грунтооброблюючих знарядь та перехід до більш потужної і витривалої тяглової сили, поява нових способів обробки ґрунту.

Якщо раніше пошуки вдосконалення плуга і підвищення продуктивності праці орача мали поодинокий характер, то із зростанням промислового виробництва у ХІХ столітті ця справа стала нагальною потребою. Почали з’являтися промислові міста, зростала чисельність міського населення. Все це призвело до стрімкого попиту на хліб. На це одразу відреагували такі держави, як Бельгія та Голландія, які вперше вводять на своїй землі чергування засіву зернових культур з коренеплодами з одночасним внесенням у землю гною.

Гостро постала і проблема вдосконалення засобів обробки землі, що призвело до появи у Бельгії брабантського плуга, а в Голландії — фландрського. Брабантський плуг мав відвал, що виготовлявся із заліза і кріпився бовтами до лемеша під певним кутом. Плуг мав регулятор глибини й ширини захвату. Фландрський плуг через те, що застосовувався на болотистих землях із чагарником, не мав передка, а леміш і відвал виготовлялися із суцільного кусня заліза. Виробництво таких плугів організував у 1763 році годинниковий майстер Джон Смолл.

Дослідним шляхом визначив форму гвинтового плуга у 1795 році англієць Бейлей. Його плуг вирізав шар землі довжиною у 54 дюйми, шириною 9 дюймів і товщиною 6 дюймів; підіймаючи пласт під кутом 45 градусів до горизонту, плуг перевертав його травою донизу. Форма скрученої тильної поверхні пласту землі і прислужилася моделлю гвинтового відвалу. Через два роки президент США Джеферсон математично обґрунтував його форму, встановивши новий принцип обробки ґрунту плугом — обертання пласту.

Незважаючи на прогрес в галузі модернізації засобів праці на землі, пошуки конструкторів щодо вдосконалення самого плуга не припинялися. Незабаром з’являється напівгвинтова поверхня робочої частини плуга, який отримав назву «гогенгеймського». Його сконструював професор Шварц у 1818 році. У 1832 році абати Ламбручіні та Рідольфі ще більше змінили форму робочої частини плуга, зробивши його гелікоїдом. Через сорок років брати Веверко сконструювали плуг з циліндричною поверхнею.

Вдосконалення традиційної форми плуга обумовило диференціювати призначення його окремих частин: ніж підрізав вертикальний пласт ґрунту, леміш — горизонтальний, відвал обертав відрізаний пласт, польова дошка забезпечувала опору плуга відносно вертикальної площини, підошва приймала на себе горизонтальні сили при обертанні пласту землі.

Не залишилася осторонь від справи вдосконалення та виготовлення плугів і промисловість. Заводи — виробники плугів теж патентують та випускають вдосконалені конструкції. Так, завод Ренсома в Англії запатентував та налагодив масове виробництво чавунного самозаточного плуга. В Німеччині завод Еккерта почав випуск багатокорпусних плугів та суцільно металевого рязанського плуга під назвою «Громадянин». Завод Сакка, теж в Німеччині, опанував випуск плугів з різними формами робочої поверхні.

На початку ХХ століття сільське господарство різних країн вже використовувало 140 типів рал. Про це унаочнено говорять експонати музею, відкритого при заводі Сакка, де була зібрана колекція різноманітних плугів, що були об’єднані в групи: для важких ґрунтів, для обробки на луках, для середніх ґрунтів, для в’яжучих. клейких та м’яких ґрунтів.

У США робочі поверхні плугів були зведені до чотирьох типів: для повільного підйому верхнього пласту й повного його обертання, для орання тряських й липучих ґрунтів та чорнозему, універсального типу та дуже подрібнюючі плуги.

Вніс вклад у модернізацію конструкції плуга і академік В.П.Горячкін, який запропонував конструкцію з розгинаючими поверхнями. Відвал у них, як і леміш, кріпився до стояка або башмака за допомогою болтів з потаємними головками.

Винайдення парової машини дозволило застосовувати декілька плугів одночасно. Продуктивність орання землі паровою машиною із застосуванням балансирних плугів досягло 0,25 га за годину при глибині орання 30 сантиметрів.

Накопичений досвід з внесення змін у конструкцію плуга та їх практичного застосування дозволило конструкторам сільськогосподарської техніки ще більше вдосконалити його форму, перейшовши від принципу поступового його руху до обертального. Так само почали створюватися нові робочі органи та інше. Зокрема, французи Гібальд та Тенар у 1850 році закріпили робочі органи плуга на обертаючому барабані — продуктивність орання склала 0,1 га за годину. Англієць Дербі у 1865 році використав механічну лопату, що дозволило зробити продуктивність праці 0,5 га за годину. Єгиптянин Бегос Нубар Паша у 1865—1870 роках започаткував використання фрези для обробки ґрунту, і це дало 0,2 га за годину продуктивності. Далі усіх пішов німець Ганц, який у 1890 році встановив ножі на барабані, який обертався поперек руху рала. Це дозволило підвищити продуктивність праці до 2,25 га за годину. У 1911 році його земляк Мейенбург додумався застосувати «еластичну лопату» у вигляді сталевої пружини із закріпленою на ній мотикою або долотом, отримавши продуктивність 0,5 га за годину. Те ж саме, але на два роки раніше за німця, зробив француз Кенінг. Він теж використав мотику й кирку, встановивши їх на обертаючий барабан, що дало 0,42 га за годину продуктивність праці.

Одразу після винайдення двигуна внутрішнього згоряння ним замінюють паровий двигун. Вже у 1909 році Р.Шток сконструював авторало з шістьма корпусами й досяг продуктивності 0,6 га на годину. Ідея використання двигуна внутрішнього згоряння для обробки ґрунту отримало своє продовження у створенні тракторів. Їх вдосконалення призвело до збільшення загальної маси, а, отже, збільшення тиску на грунт, який поступово ущільнювався, що призводило до зниження врожайності. Це змусило конструкторів шукати шляхи вирішення цієї проблеми. При вивченні історії створення техніки для орання землі пригадали, що у 1865 році конструктор Фаулер використав для орання канатну тягу та парову машину, що знаходилася на краю поля. Технологія була у наступному: махове колесо намотувало линву, яка проходила через блоки, що знаходилися на протилежному боці поля. Балансирне рало, закріплене до линви, орючи землю, поступово просувалося вздовж поля. Інший варіант пропонував використання двох локомобілів, що рухалися вздовж поля, а між ними на линві рухалося рало.

Виготовлення рала в Україні розпочалося дуже давно. У сільськогосподарській країні рало поважали й і ставилися до нього з повагою. Щойно юнак ставав за рало, його вважали вже дорослим чоловіком.

Батьком сучасних багатокорпусних плугів дехто вважає п’ятикорпусне рало Василя Христофорова, створене у 1866 році. Воно мало таку конструкцію: на дубовій рамі були змонтовані 5 рал, кожне шириною захвату корпусу 30 см, відстань між корпусами за ходом рала становила 50 см.

Промислове виготовлення рал в Російській імперії розпочалося з 1802 року на заводі Х. Вільсона.

Надаючи великого значення сільськогосподарській продукції, за часів радянської влади було створено Всесоюзний науково—дослідний інститут механізації сільського господарства та Всесоюзний інститут сільськогосподарського машинобудування. Також були збудовані заводи сільгосптехніки в Одесі, Миколаєві, Ростові-на Дону і Харкові, де, зокрема, виробляли і рала. У 1922 році були сконструйовані електролебідки з балансирними восьмикорпусними ралами. Конструктори почали створювати рала з активними робочими органами: роторні машини, у яких робочі органи здійснюють обертальний рух, і «машинні рала», корпуси робочих органів у яких переміщуються прямолінійно вздовж рами. Загальним для них було те, що вони суміщали рушії з робочими органами в один пристрій. Основою конструкції реактивних рал були дві секції — «крила». Зовнішньо вони схожі на тракторні гусениці, на яких кріпилися корпуси звичайний рал. Рух від двигуна передавався на «гусениці» за допомогою ведучих зубчатих коліс. При русі «гусениці» ті плужні корпуси, які знаходяться внизу, рихлять грунт, а верхні здійснюють холостий хід.

Основою ротаційних машин є двоє обертальних барабанів з різними швидкостями, на яких кріпляться різні робочі органи. Вісі барабанів встановлюються як паралельно, так і під кутом один до одного. За рахунок того, що барабани обертаються з різними швидкостями, відбувається переміщення машин на полі.

З розвитком тракторобудування і створення трактора С-80 у 1933 році конструктори Брянського та Омського заводу спроектували тради­ційне восьмикорпусне рало. У 1936 році Харківський тракторний завод опанував виготовлення трактора середньої потужності СТЗ-НАТІ з комплектом рал В-535У і 5К-35. Вони мали по два з’ємні корпуси, що дозволяло отримувати комбінацію з’єднань від 3 до 10 штук з шириною захвату 105—350 см. На базі рала 5К-35 було розроблено трьохкорпусне посилене рало 5К-35У для важких гористих земель і рало 5К-35УП з грунтозаглиблювачами для орання під технічні культури на глибину до 45 см. На базі цих рал було створено уніфіковане рало П-5-35, яке стало загальноприйнятим для народного господарства у нашій країні. П’ятикорпусні плуги почали випускати заводи «Рост­сільмаш» і «Сибсельмаш».

Освоєння цілини дало новий імпульс для вдосконалення конструкції плугів. Все почалося з того, що мотори тракторів не тягнули, леміш лопався, згиналися плужні рами. Лише трактор-силач «С-80» зміг тягнути за собою п’ятикорпусний плуг. Маневрені, але легкі «ДТ-54» і «НАТІ» виявилися для цілини слабосильними. Доводилося знімати з плугів по одному і навіть по два лемеша. На додаток перевернути верхній пласт ґрунту повністю було неможливо. Потрібні були плуги з напівгвинтовими і гвинтовими відвалами.

Т.С.Мальцевим у 1960-і роки була розроблена на практиці ідея безвідвальної обробки ґрунту для умов Сибіру і Уралу. Така ідея вже втілювалася на практиці ще в дореволюційні часи поміщиками у Вишневолоцькому повіті Тверської губернії. Суть цього методу полягала у тому, що верхній шар ґрунту не перепахувався, а лише подряпувався.

У ті ж 60-і широко запроваджується і глибинне рихлення ґрунту пласкорізами-глибинозрихлювачами. Робочими органами пласкорізу стали V-видні ножі, що рухалися паралельно поверхні поля, не перемішуючи верхній шар і не перевертаючи його. За такої умови стерня зберігалася на 84—87%. Продуктивність за цим методом складала від 2,07 до 4,36 га за годину.

Науковці сільськогосподарського Донського інституту Ф.А.Мироненко і В.П.Плетньов винайшли спосіб «підпільного рихлення» фрезою, яка заглиблюється з краю поля і потім обробляє усе поле, знищуючи коріння бур’янів, але не порушуючи верхній шар ґрунту. Цей метод підвищував врожайність пшениці на 1—2 центнери з гектара. Витрати праці знижувалися на 30%, а собівартість до 20%.

Співробітники іншого Всесоюзного інституту сільгосптехніки І.Н.Панов і В.І.Мелехов створили ротаційний плуг ПР-2, який у порівнянні з фрезою витрачав менше енергії.

Львівській інститут сільського господарства разом із заводом «Алтайсельмаш» створив і запустив у виробництво вібраційний плуг.

На Одеському заводі сільгосптехніки сконструювали трьохкорпусний комбінований плуг із відвалами, що оберталися.

Винахідник М.В.Попов запропонував мостовий метод, при якому плуг повинен пересуватися на металевій балці, що кріпилася на дві самохідні опори, які знаходилися на краю поля. За таким методом можливо використати різноманітні двигуни. На додаток до цього, на металевій балці можна встановлювати й інші сільськогосподарські засоби для виконання різних операцій. Механізми керуються на відстані за заздалегідь створеною програмою.

Академік Г.В.Муромцев у 1970-і роки розпочав дискусію про доцільність суцільного зорювання під посіви. На його думку, при застосуванні великої кількості мінеральних добрив потреба у інтенсивній обробці ґрунту майже відпадає, з точки зору мікробіологів.

Знайомлячись з історією розвитку головного засобу обробки ґрунту — плуга, можна зробити висновок, що з самого початку свого зародження людина намагалася вдосконалити не тільки плуг, а й процес обробки ґрунту. Конструктори намагалися збільшити потужність тягових зусиль з одночасним збільшенням корпусів плугів; підвищити міцність вузлів і механізмів плуга за рахунок нових конструкційних матеріалів; змінити навіть саму форму плуга, надаючи йому форму лопати, диску, фрези, плаского ножа, шнека тощо. Отримуючи нові знання, відбувався перехід від кінної тяги до парової машини, двигуна внутрішнього згоряння, гусеничного і колісного ходу. Нові знання про верхній шар ґрунту дозволили вдосконалити технологію землекористування, розширили можливість застосування добрив.

Олександр Бєлошицький,
канд. пед. наук Матеріал люб’язно надано шеф-редактором журналу
«Історія в школі» Юрієм Войцеховським