33
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Fide üretim tesislerinde kullanılan viyole ekim sistemlerinin teknik özelliklerinin ve kullanımında yaşanan sorunların belirlenmesi
Ülkemizde gün geçtikçe gelişmeye devam eden hazır fide sektöründeki fide taleplerinin karşılanması için fide üretim tesislerinin sayısı her geçen yıl artmaktadır. Tarımın önemli bir kolu olan fidecilik sektörü, seri üretim şeklinde tohumların viyollere ekilmesi ve fide boyutuna gelene kadarki süreçte üretim seralarında yetiştirilmesini sağlamakta ve üreticinin hazır fide taleplerini karşılamaktadır. Bu seri üretim modelinin gerçekleşmesindeki en önemli etkenlerden birinin, işletmelerde bulunan viyole ekim sistemleri olduğu bilinmektedir. Öyle ki bu sistemler, fidecilik sektörü için kilit bir rol oynamakta ve fide üretim tesislerinin ekimhâne departmanı için önemli bir temel ekipman olarak görülmektedir. Bu yüksek lisans tez çalışmasında; fide üretim sektörünü temsil edecek 30 fide üretim tesisiyle yüz yüze görüşülüp, 21 sorudan oluşan anket formu kullanıcılara yöneltilmiştir. Böylece sektörde kullanılan viyole ekim sistemleriyle ilgili birçok farklı parametrede veri elde edilmiştir. Elde edilen veriler ışığında; sektördeki viyole ekim makinelerinin %72'lik bir kısmının tablalı tip, %26'lık bir kısmının tamburlu tip, %2'lik bir kısmının ise iğneli tip ekici düzene sâhip olduğu tespit edilmiştir. Ekim derinliği oluşturma sistemlerinde ise %79'luk bir oranda baskı tip, %21'lik bir oranda ise merdâne tip ekim derinliği oluşturma sistemlerinin kullanıldığı belirlenmiştir. Makine kullanım süreleriyle ilgili elde edilen verilerde en sık rastlanılan kullanımların; makinenin yıllık kullanım süresi olarak 12 ay, aylık kullanım süresi olarak 26 gün ve günlük kullanım süresi olarak da 8 saat kullanıldığı tespit edilmiştir. Viyole ekim makinelerinde çalışan işçi sayısında, işletmelerin %46'lık bir kısmında 5 işçi olarak bildirilmiştir. Yöneltilen yeterlilik sorularında işletmelerin %65'lik bir kısmı makinenin her viyol gözüne tek tohum atma başarısında yeterli olduğunu bildirmiş, yetersiz olduğunu düşünen işletmelerin ise %45'lik kısmı başlıca neden olarak yüksek ikizleme oranını belirtmiştir. Son olarak makinenin eksiklikleri ve geliştirilmesi gerektiği düşünülen yönleriyle ilgili; makine ayarlarının daha kolay yapılabilecek şekilde geliştirilmesi, torf doldurma birimi ve vermikülit uygulama birimine geri dönüşüm sistemlerinin eklenmesi, ekimi yapılan tohum değiştirileceği zaman ekim tablasının ve ekim tamburunun daha kolay değiştirilebilir hâle getirilmesi, viyol besleme birimi ve viyol istifleme biriminin fazla işgücü ihtiyâcı gerektirmesinden dolayı otomatik sistem hâline getirilmesi ve makinenin ekim başarısının tespiti için kameralı görüntülüme sistemlerinin ekim birimine eklenebilirliği görüşleri belirtilmiş ve yapılacak araştırma-geliştirme çalışmalarının bu alanlarda yoğunlaşılması önerilmiştir.
Sera iç ortam havasının iş sağlığı ve güvenliği yönünden araştırılması
Tarımsal üretimdeki işlemler, teknolojik uygulamalara bağlı olarak insan işgücü ya da mekanizasyon araçları ile gerçekleştirilmektedir. Yapılan işin doğası gereği çalışanlar, farklı girdi kullanmak ve işlemler sırasında alet ve makinalardan yararlanmak zorundadırlar. Tarımsal üretimde çeşitli girdi ve araçların kullanımı, uygun şartlarda gerçekleştirilmediğinde iş sağlığı ve güvenliği açısından bazı riskleri barındırmaktadır. Bu özellikleri ile tarımsal üretim iş sağlığı ve güvenliği açısından riskli sektörler arasında değerlendirilmektedir. Dünya'da ve Türkiye'de iş sağlığı ve güvenliği açısından riskli konuların belirlenmesi, istatistiklerin çıkarılması, iş kazalarının önlenmesine yönelik farkındalık oluşturulması, eğitim ve yasal yaptırımlar gibi farklı alanlarda çalışmalar yürütülmektedir. Yoğun emek ve sermaye gerektiren sera yetiştiriciliği tarımsal üretim kolları içerisinde, özel bir yere sahiptir. Türkiye'de uzun yıllardır yapılan sera yetiştiriciliğinde yetiştirilen ürünler, ısıtma yöntemleri ve yetiştiricilik dönemleri vb. özellikler dikkate alındığında son yıllarda çeşitliliğin arttığı görülmektedir. Üretim alanları başta olmak üzere seralarda yetiştirilen ürünlerin çeşitliliği, kullanılan girdilerin üretimi ve ticareti dikkate alındığında ülkemizde sera tarımının merkezinin Antalya olduğu görülmektedir. Uzun yıllardır yapılan seracılık faaliyetleri, üretim alanları açısından sürekli artış göstermiştir. Günümüzde toplam 50000 ha'ı aşan Türkiye toplam sera alanlarının yaklaşık %60'i Antalya ili'nde yer almaktadır. Bölgede geleneksel yapıdaki seralarda aile işletmeleri tarafından sebze yetiştiriciliği en yaygın üretim şeklidir. Sera yetiştiriciliğinde altyapı özelliklerine bağlı olarak farklı düzeylerde mekanizasyon veya otomasyon sistemleri kullanılmasına rağmen, özellikle kültürel işlemler için yoğun bir insan işgücü kullanımı söz konusudur. Bu özellik, sera yetiştiriciliğinde iş sağlığı ve güvenliği konularının önemini artırmaktadır. Mekanizasyon araçları, iklimlendirme sistemleri, kimyasallar, ergonomi, yüksekte çalışma, elektrik ve iç ortam havasının özellikleri gibi konular iş sağlığı ve güvenliği açısından başlıca dikkat edilmesi gereken konular arasında görülmektedir. Türkiye'de iş sağlığı ve güvenliği ile ilgili konular incelendiğinde seracılık ile ilgili yapılan çalışmaların diğer üretim kollarına göre sınırlı düzeyde kaldığı söylenebilir. Özellikle, sonraki çalışmalara da yön verebilecek, sahadan doğrudan verilerin toplandığı çalışmalara ihtiyaç olduğu görülmektedir. Çalışmalar incelendiğinde kapalı bir ortam olan seralardaki iç ortam havası ile ilgili bir çalışmaya rastlanılamamıştır. Bu çalışmada, farklı işlemler sırasındaki farklı boyutlardaki partikül madde-PM (µg/m3), sıcaklık (ºC) ve bağıl nem (%) miktarlarının belirlenerek, sera iç ortam havası değerlerine yönelik bir veri tabanının oluşturulması amaçlanmıştır. Geleneksel yapıda farklı sebze yetiştiriciliğinin yapıldığı toplam 5 adet seradan alınan veriler kullanılarak mekânsal haritalar oluşturulmuştur. Domates, biber ve hıyar ürünlerinin yer aldığı seralarda uygulanan toprak işleme-dikim, bakım ve hasat işlemleri sırasında ölçülen değerler uluslararası standart değerler ile kıyaslanmıştır. Eylül-Ocak dönemindeki işlemler sırasında ölçülen ortalama bağıl nem değerlerinin çoğunlukla standartlarda belirtilen sınır değerlerin altında olduğu, sıcaklık değerlerinin ise sınır değerlerin üzerinde olduğu belirlenmiştir. Hasat işlemleri sırasında, tüm ürünler için ölçülen PM1, PM2.5 ve PM10 değerlerinin standartlardaki sınır değerlerin oldukça üzerinde olduğu belirlenmiştir.
Süt sığırcılığı işletmelerinde güç gereksinimi ve enerji tüketiminin belirlenmesi
Küresel süt ürünleri tüketiminin dünyada 2050 yılına kadar kişi başına %19 oranında artacağı tahmin edilmektedir. Süt üretimi yoğun enerji tüketen bir süreçtir. Bu yüzden tarımdan kaynaklanan küresel sera gazı emisyonlarıyla ilgili endişelerle birlikte, süt üretiminin artırılması, süt endüstrisinin gelecekteki ekonomik ve çevresel sürdürülebilirliğini sağlamak için enerji kaynaklarının sürdürülebilir kullanımıyla karşılanmalıdır. Enerji maliyetlerinin azaltılması ve enerji verimliliğinin artırılması hem ekonomik sürdürülebilirlik hem de çevresel etkilerin azaltılması açısından önem taşımaktadır. Fakat tüm bu verimlilik ile ilgili işlemlerden önce toplam tüketimlerin makinalarda dahil bütün enerji tüketen sistemler bazında incelenmesi gerekmektedir. Bu çalışma, büyükbaş süt sığırcılığı işletmelerinde enerji tüketimine yönelik bir analiz sunmaktadır. Modern işletmelerde enerji tüketimi; su ısıtıcılar, süt sağım makinaları, yem karma sistemleri, süt soğutma tankları ve gübre mekanizasyonu gibi çeşitli araçlara bağlıdır. Bu bağlamda, enerji tüketimindeki durumun dönemsel ve bireysel makina bazında ortaya konulması, geleceğe yönelik atılması gereken adımların tespiti ve iyileştirilmesi, hem işletmelerin mevcut durumunu ortaya koyacak hem de ileride yapılacak karbon ayak izinin düşürülmesine yönelik çalışmalara destek olacaktır. Araştırma, Türkiye'de Batı Akdeniz Bölgesinde yer alan Akdeniz Üniversitesi (AKDÜ), Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi (MAKÜ) ve Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi (ISUBÜ) büyükbaş hayvancılık işletmelerinde gerçekleştirilmiştir. Veriler, ENTES marka ES3-80LSE model enerji ölçüm cihazları kullanılarak toplanmıştır. Çalışmada, enerji tüketim verileri detaylı olarak analiz edilmiş ve işletmelerin enerji kullanım profilleri çıkarılmıştır. Ayrıca, farklı işletmelerin dönemler ve makinalar arasında enerji tüketimleri açısından karşılaştırmalar yapılmıştır. Enerji tüketim değerleri, düzensiz çalışan makinalar, su ısıtıcıları (SIST), süt sağım makinaları (SSM) ve süt soğutma tankları (SST) için birer hafta boyunca kaydedilirken, düzenli çalışan makinalar, gübre sıyırıcılar (GS), gübre pompaları (GP), gübre karıştırıcıları (GK), gübre separatörleri (GSP), hayvan serinletme fanları (HSF) ve hayvan kaşıma fırçaları (HKF) için bir tur ya da periyot tamamlanana kadar ölçülmüştür. Bir hafta süren ölçümler sırasında ahır içindeki sağım, yemleme ve bakım faaliyetlerinde çalışanlara eşlik edilmiş; işçilik süreleri ve yapılan işlemler detaylı şekilde kaydedilmiştir. Sağım sırasında sağım odasına giren ve sağım başlangıcından bitişine kadar aynı grupta bulunan sağmal hayvanların sağım süreleri ölçülmüş ve işletmeler arasındaki farklılıklar istatistiksel analizle değerlendirilmiştir. SST'ye giriş yapan süt miktarı (kg), SST içindeki süt sıcaklığı (°C) ve ortam sıcaklığı (°C), sağım süresi boyunca her dakika kaydedilmiştir. Bu veriler kullanılarak SST'deki sütün zamana bağlı sıcaklık ve ağırlık değişim grafikleri oluşturulmuştur. Vakum pompasının çalışma süresi boyunca her 5 dakikada bir, pompanın en sıcak bölgesi olan egzoz çıkış noktasından sıcaklık (°C) ölçümleri alınmış ve işletmeler arası farklılıklar karşılaştırılmıştır. Toplanan aktif enerji tüketim verileri, günlük sağmal hayvan sayısı ve elde edilen süt miktarı üzerinden analiz edilmiştir. Bu hesaplamalar sonucunda, farklı dönemlerdeki işletmelerin sağılan hayvan başına ve elde edilen süt miktarı başına birim enerji tüketimleri belirlenmiştir. Araştırma sonuçları, süt sığırı işletmelerinde enerji tüketiminin büyük bir kısmının su ısıtıcılar, süt sağım makinaları ve süt soğutma sistemlerinden kaynaklandığını göstermiştir. Ayrıca yeni geliştirilen hayvan serinletme fanlarının tüketimde kaleminde büyük bir orana sahip olduğu tespit edilmiştir. Kış dönemi denemelerinde günlük enerji tüketimi (kWh), birim sağmal hayvan (kWh/baş) ve sağılan süt (kWh/kg) başına enerji tüketim değerleri sırasıyla AKDÜ işletmesinde 52.69 kWh, 0.99 kWh/baş ve 0.044 kWh/kg, MAKÜ işletmesinde 106.98 kWh, 2.42 kWh/baş ve 0.083 kWh/kg, ISUBÜ işletmesinde 48.56 kWh, 2.70 kWh/baş ve 0.138 kWh/kg olarak belirlenmiştir. Yaz dönemi denemelerinde belirtilen veriler aynı sırayla, 146.26 kWh, 3.37 kWh/baş ve 0.176 kWh/kg, 194.71 kWh, 3.51 kWh/baş ve 0.121 kWh/kg, 48.11 kWh, 3.01 kWh/baş, 0.133 kWh/kg olarak bulunmuştur. Kış döneminde AKDÜ, MAKÜ ve ISUBÜ işletmelerinde süt verimleri sırasıyla 22.51, 29.23 ve 19.56 kg/baş, yaz döneminde ise yine aynı sırayla 19.17, 29.06 ve 22.56 kg/baş değerleri elde edilmiştir. Birim süt başına tüketilen aktif enerji açısından kış döneminde en düşük, yaz döneminde en yüksek işletme AKDÜ işletmesi olmuştur. Büyükbaş süt sığırcılığı işletmelerinde aktif enerji tüketimini sağılan hayvan sayısı (baş), süt verimi (ortalama kg) ve makinaların çalışma süreleri (dk.) doğrudan etkileyen unsurlardır. Makinaların düzenli bakım ve onarımlarının yapılması, bu tüketim değerlerini doğrudan etkilemektedir. Bu çalışma ile elde edilen veriler makinalar bazında değerlendirilerek yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanım durumları gibi çeşitli verimlilik artırıcı ve tüketimi azaltıcı çalışmalar yapılabilir. ANAHTAR KELİMELER: Büyükbaş hayvan yetiştiriciliği, Hayvansal üretimde mekanizasyon, Tarımda enerji kullanımı, Tarımsal enerji sistemleri, Tarımsal makina sistemleri.
Bazı toprak işleme makinalarındaki yapısal değişikliklerin makina iş başarısına etkilerinin belirlenmesi üzerinde araştırma: Sabit ve döner kulaklı pulluk örneği
Tarım sektörü, insanlığın temel besin ihtiyacını karşılaması ve geniş bir kesime istihdam olanağı sunması bakımından hem ulusal hem de küresel ölçekte stratejik öneme sahip bir alan olarak öne çıkmaktadır. Gıda arz güvenliğinin sağlanması, kırsal kalkınmanın desteklenmesi ve ekonomik istikrarın korunması gibi çok yönlü işlevleriyle tarım, sürdürülebilir kalkınma hedeflerinin gerçekleştirilmesinde kritik bir rol üstlenmektedir. Bu bağlamda, tarımsal üretimdeki temel amaç, mevcut tarım arazilerinden hem kalite hem de miktar bakımından en yüksek verimin elde edilmesidir. Tarımsal verimliliği artırmaya yönelik çabalar; modern üretim tekniklerinin uygulanması, girdi kullanımının optimize edilmesi ve çevresel koşullara duyarlı üretim modellerinin geliştirilmesi gibi çok boyutlu stratejilerle desteklenmektedir. Bu araştırma, Batı Akdeniz Tarımsal Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü (BATEM)'e ait tarım arazilerinde yürütülmüş olup, bazı toprak işleme makinalarındaki yapısal değişikliklerin makina iş başarısına olan etkilerini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Deneysel çalışmalar kapsamında, New Holland TD110 model traktöre monte edilen beş gövdeli sabit kulaklı pulluk (SKP) ve döner kulaklı pulluk (DKP) kullanılarak arazi denemeleri gerçekleştirilmiştir. Araştırmada öncelikle, toprak işleme makinalarındaki yapısal tasarım farklılıklarının, işlemlerdeki performans üzerindeki etkileri sistematik bir şekilde analiz edilmiştir. Bu kapsamda; çeki kuvveti gereksinimi, patinaj oranı, yakıt tüketim miktarı ve tarla etkinliği gibi toprak işleme parametreleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Elde edilen veriler, çeşitli ölçüm cihazları aracılığıyla sahadan doğrudan toplanmıştır. Özellikle, traktörün çeki gücünü belirlemek amacıyla dinamometre, toprağın fiziksel direncini ölçmek için toprak penetrometresi ve kulaklı pulluklar ile sürüm işleminde süre ölçümlerinde ise dijital kronometre kullanılmıştır. Bu ölçümler ışığında yapılan hesaplamalar ve analizler, tarla koşullarında kullanılan farklı tip pullukların iş başarısı ve enerji verimliliği açısından performanslarını ortaya koyarak, mekanizasyon stratejilerinin geliştirilmesine yönelik bilimsel bir temel sunmaktadır. Araştırma bulguları, sabit kulaklı pulluk (SKP) ve döner kulaklı pulluk (DKP) kullanılarak gerçekleştirilen toprak işleme uygulamalarında, toplam işlem süresi içerisinde en fazla zamanın parsel uzunluğu boyunca yapılan ana sürüm işlemlerinde harcandığını ortaya koymuştur. Bu durum, tarla içi zaman kullanım etkinliği açısından parsel boyu işlemesinin, dönüş, ayar ve diğer yardımcı işlemlere kıyasla daha yüksek zaman gerektirdiğini ve dolayısıyla makina performans değerlendirmelerinde bu faktörün dikkate alınması gerektiğini göstermektedir. Yapılan karşılaştırmalı analizler, SKP ve DKP arasında mevcut olan yapısal tasarım ve ağırlık farklılıklarının, söz konusu süreler üzerinde belirgin etkiler yarattığını ortaya koymuştur. Bu bağlamda, 9.0 da'lık deneme alanında SKP ile gerçekleştirilen toprak işleme süresi 3,752.0 s olarak ölçülürken, DKP ile yapılan uygulamalarda bu sürenin 4,997.0 s'ye kadar çıktığı belirlenmiştir. Toprak işleme koşullarının değerlendirilmesinde önemli bir parametre olan toprak nem içeriği, ölçüm anında %21.78 olarak tespit edilmiştir. Bu değer, standart aralıkların üzerinde olup, işleme sırasında hem çeki kuvveti hem de enerji gereksinimini artırıcı yönde etki etmiştir. Nitekim SKP ile yapılan işlemlerde çeki kuvveti değeri 9.63 kN olarak belirlenirken, DKP için bu değer 15.82 kN'a ulaşmıştır. Patinaj oranları da benzer şekilde DKP'de (%19.34), SKP'ye (%18.33) kıyasla daha yüksek seyretmiştir. Bu durum, DKP'nin yapısal olarak daha ağır ve dirençli bir donanıma sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Yakıt tüketimi açısından değerlendirildiğinde, SKP ile yapılan işlemlerde saatlik ortalama tüketim 18.74 l olarak ölçülmüş; DKP ile yapılan uygulamalarda ise bu değerin 22.06 l'ye kadar yükseldiği görülmüştür. Zaman etüdü sonuçlarına göre, tarla etkinliği SKP'de 0.75; DKP'de ise 0.80 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen oranlar, DKP'nin sürüm süresinin daha uzun olmasına rağmen, kesintisiz ve sürekli toprak işleme avantajı sunduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca, makinaların efektif alan kapasitesi açısından yapılan değerlendirmede, SKP'nin 5.68 da/h, DKP'nin ise 6.06 da/h iş başarısına ulaştığı tespit edilmiştir. Tüm bu araştırma verilerine göre, SKP ve DKP'nin farklı uygulama koşulları için MS Excel yazılımında makina iş başarısı excel modeli geliştirilmiştir. Bu sonuçlar, kulaklı pulluk tiplerinin arazi koşulları, yapısal özellikleri ve enerji gereksinimleri doğrultusunda farklı iş başarıları sergileyebildiğini ve toprak işleme performansı üzerinde belirleyici parametreler oluşturduğunu ortaya koymaktadır. Toprak işleme, tarımsal üretim sürecinin temel yapı taşlarından biri olup, üretim verimliliği ve sürdürülebilirliği açısından kritik öneme sahiptir. Bu işlemlerin etkinliği; zaman etütleri, toprağın fiziksel özellikleri ve kullanılan tarım makinalarının iş başarısı gibi performans göstergeleriyle doğrudan ilişkilidir. Bu bağlamda, sürüm sırasında kullanılan kulaklı pullukların yapısal özellikleri, iş gücü gereksinimi, enerji tüketimi ve tarla içi zaman kullanımı gibi faktörler üzerinde belirleyici rol oynamaktadır. Araştırma kapsamında incelenen SKP ve DKP arasındaki yapısal tasarım farklılıklarının, toprak işleme performansı üzerinde önemli etkiler yarattığı gözlemlenmiştir.
Tarım robotları için IMU ve GPS destekli yersel koordinat sistemi platformunun geliştirilmesi
Hassas tarım faaliyetlerinde gerçekleştirilen çıktılarda istenilen verim konumlandırma işlemleri ile doğrudan ilişkilidir. Ekim, dikim, gübreleme, ilaçlama ve hasat işlemlerinde tarım alanının verimli kullanılması, iş gücü, zaman ve maddi maliyetlerin en aza indirgenmesi amaçlanarak tarım alanı üzerinde koordinat sistemi oluşturularak otonom tarım makinalarının tarımsal faaliyetlerdeki temelini kapsamaktadır. Yöntem olarak tarımsal faaliyetlerde otonom sistemlerin kullanımı artmaktadır. Traktörlere entegre edilebilen otomatik dümenleme sistemi en önemli örneğidir. Otomatik dümenleme ve otonom sistemlerin temelinde konumlandırma işlemleri bulunmakta ve elektronik ve yazılım tabanında çalışmaktadır. Disiplinler arası ihtiyacı doğuran bu yaklaşım ile ülkemizde tarımsal faaliyetlerde elektronik ve yazılım tabanlı yersel koordinat sistemi platformu çalışması ilk olma niteliği taşıyacaktır. Çalışmanın temelinde konumlandırma amaçlı kullanılan GPS tabanlı sistemler oldukça yaygın olmakla beraber tarımsal faaliyetlerde de kullanılmaktadır. Ancak GPS tabanlı sistemlerde gerek maliyet gerekse konumlandırma hatalarından dolayı tekil kullanımı tercih edilememektedir. Planlanan süreçte yersel koordinat sistemi platformu, GPS destekli hata düzeltme işlemleri ile kapalı devre koordinat sistemi oluşturma ve hareketli sistem koordinat sistemi karşılaştırma ölçümleri ile beraber gerçekleştirilerek konum hesaplama süreci gerçekleştirilecektir. Konum hesaplamalarında ortaya çıkan hassasiyet doğrultusunda ilaçlama ve gübreleme öncelikli olarak kullanılacaktır. Sistemi modüler yapıda tasarlayarak elektrikle çalışan hareketli bütün tarım makinalarında kullanılabilir özgünlükte olması hedeflenmiştir. Mobil robot üzerinde geliştirilen Sensor Fusion sisteminden ve RTK GPS'ten elde edilen konum bilgileri değerlendirildiğinde ortalama olarak 0,11 m sapma değeri belirlenmiştir. Her iki sistemden elde edilen konum bilgileri sapma değerlerine göre RMSE (Ortalama Karekök Sapması) 0,13 m olarak belirlenmiştir.
Hidrolik etkili toprak kazı makinesinin (skreyper) mukavemete dayalı bilgisayar destekli tasarımı üzerine bir araştırma
Bu tez çalışmasında, tarım makineleri tasarımı ve imalatı araştırma alanı özelinde, bitkisel üretimde kullanılan hidrolik etkili bir toprak kazı makinesinin (skreyper) mukavemete dayalı bilgisayar destekli tasarımı üzerine özgün bir araştırma yürütülmüştür. Araştırma sürecinde tarım alet ve makine tasarımlarının geliştirilmesi ve iyileştirilmesi süreçlerine katkıda bulunabilecek özgün bir bilgisayar destekli tasarım ve mühendislik uygulama algoritması kurulmuştur. Teknik olarak ülkemizde kullanılan kazı makinelerinde genellikle kazıma, taşıma ve boşaltma işlemleri birden fazla hareket mekanizması kullanılarak yapılmaktadır. Çalışmada, hidrolik etkili hareket sisteminin özgün tasarlanan mekanizması yardımı ile bahsedilen üç aşama tek bir mekanizma ile gerçekleştirilebilmiş, pratik ve kullanışlı çekilir tip bir toprak kazı makinesinin imalata hazır tasarım çıktıları ortaya konmuştur. Elde edilen tasarım çıktıları ardından makinenin üç boyutlu 1:15 ölçekli bir prototip modeli katmanlı imalat tekniği ile imal edilerek tasarım fiziksel olarak değerlendirilmiş ve 1:1 ölçekli ilk prototip imalatının yapılabileceği imalat/teknik resimleri hazırlanmıştır.
Zeytin budama ve sera domates artıklarının peletlenmesinde sıcak buhar uygulaması ve pelet torefikasyon işleminin pelet kalite parametrelerine etkisinin belirlenmesi
Son yıllarda, evsel ve endüstriyel ısıl ihtiyaçların karşılanması amacıyla odun peletlerinin üretimi ve tüketimi dünya çapında artış göstermiştir. Artan talep, odun peletlerinin birincil hammaddesi olan orman endüstrisi artıklarının sürdürülebilir temininde aksaklıklara neden olmaktadır. Bu durum dünya çapındaki başlıca pelet üreticisi ülkelerin hammadde veya doğrudan odun peleti ithalatına yönelmesine neden olmuştur. Yerli enerji kaynağı kullanımının son derece stratejik olduğu günümüzde, mevcut tarımsal artıkların pelet olarak değerlendirilmesi pelet hammaddesi temin sorunlarına çözüm niteliğindedir. Tarımsal artıkların pelet olarak değerlendirilebilmesi için orman ürünlerinden farklı olan peletleme değişkenlerinin optimize edilmesi ve yakıt iyileştirme teknolojileriyle uyumluluğunun araştırılması konusunda ulusal ve uluslarası literatürde eksiklik bulunmaktadır. Tarımsal artıkların ürün bazında değişken fiziksel ve kimyasal yapısı her bir tarımsal artığın peletlenebilme karakteristiklerinin ve termokimyasal dönüşüm yöntemlerine tepkilerinin ürün bazında belirlenmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Tarımsal artıkların sürdürülebilir temini, peletleme değişkenlerinin optimize edilmesi ve peletlere yakıt iyileştirme teknolojilerinin uyarlanmasıyla dünya çapında pelet üretimine önemli katkılar sunması beklenmektedir. Bu çalışmada, tarımsal artıklardan sera domates sapları (SD) ve zeytin budama (ZB) artıkları alternatif pelet hammaddesi olarak kullanılmıştır. Odun peleti üretiminde yaygın biçimde kullanılan sıcak buharlı peletleme yöntemi tarımsal artıklara uyarlanarak, sıcak buhar düzeyinin peletleme parametrelerine, pelet fiziksel özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Tarımsal artıkların odun peletlerine ve kömüre kıyasla görece düşük kalitede yakıt özelliklerine sahip olması nedeniyle torefikasyon yöntemiyle peletlerin yakıt özelliklerinde iyileştirme işlemi yapılmıştır. Elde edilen peletler otomatik beslemeli ev tipi bir pelet sobasında yakılarak yanma performansları ve baca gazı emisyonu değerleri incelenmiştir. Çalışma sonunda elde edilen sonuçlara göre, sıcak buharlı peletleme işlemi pelet üretim kapasitesini SD peletlerinde %112 arttırırken, ZB peletlerinde %50 artış meydana gelmiştir. Sıcak buhar uygulaması peletleme sırasında özgül enerji tüketimlerini düşürerek SD'de 114.07 kWh/ton, ZB'de 152.80 kWh/ton değerleri hesaplanmıştır. Sıcak buhar, peletleme sırasında hammadde fiziksel özellikleri ve lignoselülozik yapıya göre her iki tarımsal artığın pelet üretim parametreleri ve pelet fiziksel özelliklerine farklı düzeylerde etki etmiştir. Genel anlamda, sıcak buhar düzeyinin artışı, peleti oluşturan öğütülmüş partiküller arası bağı kuvvetlendirerek daha yoğun ve dayanıklı peletler üretilmesine olanak sağlamıştır. Böylece, SD peletlerinde en yüksek parça yoğunluğu ve yığın yoğunluğu değeri sırasıyla 1395 kg/m3 ve 833 kg/m3 olarak hesaplanmıştır. ZB peletleri için en verimli buhar düzeyinde parça yoğunluğu ve yığın yoğunluğu değerleri sırasıyla 1289 kg/m3 ve 736 kg/m3'tür. Sıcak buhar uygulamasının pelet üretim parametreleri ve pelet fiziksel özellikleri üzerindeki iyileştirme etkisi öğütülmüş hammaddenin partikül boyutu ve lignoselülozik içeriğiyle doğrudan ilişkilidir. Peletlerin torefikasyonu azot ortamında, 220, 250 ve 280 °C sıcaklıklarda 15 dakika işlem süresince gerçekleştirilmiştir. Artan sıcaklık peletlerin yakıt özelliklerinde iyileşmeye neden olurken, fiziksel açıdan pelet kırılganlıklarında artış meydana gelmiştir. Ayrıca, sıcak buhar düzeyinin artışı sıcak buharsız peletlemeye göre daha yoğun formda peletler üretilmesine olanak sağladığı için yoğun peletler torefikasyona karşı direnç göstermişlerdir. Torefikasyon işlemiyle elde edilen en yüksek iyileştirme faktörü SD ve ZB peletlerinde sırasıyla 1.20 ve 1.18 olarak hesaplanmıştır. İşlem görmemiş SD peletlerinin 16.91 MJ/kg olan ısıl değeri torefikasyon işlemiyle 20.29 MJ/kg'a, ZD peletlerinde 17.52 MJ/kg olan ısıl değer 20.73 MJ/kg'a yükselmiştir. Artan torefikasyon sıcaklığıyla koyulaşan peletlerin renk parametreleri farklılığyla torefikasyon verimlilikleri arasında yüksek düzeyde ilişki (R2≥0.90) tespit edilmiştir. Peletlerin yakılmasında, domates sapı artıklarının içerdiği plastik askı ipi ve plastik klip partikülleri yanma odasında cüruflaşma ve tıkanma meydana getirmiştir. Bu bakımdan verimli yanma için yeterli hava akışının sağlanamaması CO ve NOx emisyonlarının sırasıyla 2363-11616 ppm ve 123-296 ppm düzeylerinde elde edilmesine neden olmuştur. Sera domates saplarının %0.26-0.44 düzeyinde kükürt içermesi yanma sırasında 35-203 ppm düzeylerinde SO2 salınımı meydana getirmiştir. ZD peletlerinin yakılması sırasında yanma odasında kül birikmesi ve cüruflaşma meydana gelmemiş olup, yanma verimleri SD peletlerine göre oldukça üstündür. SD ve ZD peletlerinin ortalama baca gazı sıcaklıkları sırasıyla 110-213 °C ve 198-269 °C düzeylerindedir. ZD peletlerinde CO ve NOx emisyonları sırasıyla 764-2353 ppm ve 134-206 ppm aralığındadır. Tarımsal artıkların peletlenme karakteristikleri artık tipine, öğütülmüş hammadde parçacık boyutuna ve sıcak buhar düzeyine göre farklılık göstermektedir. Bu bakımdan, tarımsal artıkların verimli peletleme işlemi için peletleme değişkenlerinin artık tipine göre ayrı ayrı değerlendirilmesi gerekmektedir. Yakıt özelliklerini iyileştirmek adına kullanılan torefikasyon işlemi tarımsal artıkların yakıt kalitesini arttırmak için kullanılabilecek umut vadeden bir dönüşüm teknolojisidir. Tarımsal ürünlerin yetiştiriciliğinde kullanılan azot ve kükürt içerikleri gübreler tarımsal artıklardan elde edilen biyokütle yakıtlarının elementel içeriklerine ve yanma karakteristiklerine doğrudan ve dolaylı olarak etkide bulunurlar. Ayrıca, seralarda yetiştiricilikte kullanımı zorunlu olan askı ipi, plastik klips gibi yabancı maddelerin, sera artıklarından üretilecek peletlerin yanma kalitesini olumsuz yönde etkileme potansiyeli bulunmaktadır. Genel anlamda, tarımsal artıkların pelet hammaddesi olarak kullanımı ulusal enerji kaynaklarının üretilmesi kapsamında stratejik öneme sahiptir. Tarımsal peletlerin ısıl verimliliğinin maksimize edilmesi için özgün yakma sistemleri ve yakma yöntemlerinin üzerine çalışmalar yürütülmesi gerekmektedir.
Düşey plakalı mekanik hassas ekici düzenin bazı küçük tohumlar için tasarım analizi
Ülkemizde hassas ekim makinelerinin kullanımı gün geçtikçe yaygınlaşmasına rağmen mekanik tip ekici düzene sahip hassas ekim makineleri ile az sayıda araştırma bulunmaktadır. Bu makinalar ile özellikle sebze tohumları gibi küçük tohumların ekiminde önemli sorunlar yaşanmaktadır. Küçük tohumların ekonomik değerinin yüksek oluşu ve literatürde düşey plakalı ekici düzenler ile ilgili veri eksikliği dikkate alınarak bu çalışma da düşey plakalı mekanik bir ekici düzenin sorgum ve soğan tohumları için tasarım analizi çalışılmıştır. Öncelikle bilgisayar destekli tasarım ve simülasyon programları ile sanal ortamda üç farklı tohum yuvası, ekici plaka düşme noktası açısı ve ekici plaka dönme hızı test edilmiştir. Düşey plakalı ekici düzen simülasyon testlerinde en iyi sonuçların elde edildiği parametrelere uygun olarak üretilmiş ve laboratuvar ortamında da test edilmiştir. Simülasyon denemeleri sonucu sorgum ve soğan tohumu için en uygun tohum yuvası şeklinin trapez olduğu sonucuna varılmıştır. Depo üzerinde bulunan düşme noktası açısı 120° olduğunda her iki tohum için de en iyi performans elde edilmiştir. Sorgum tohumu için en iyi tohum dağılım düzgünlüğünün elde edildiği ekici plaka dönme hızı 24 d/d iken, soğan için bu değer 12 d/d olarak gerçekleşmiştir. Simülasyon denemelerinin doğrulaması için bilgisayar ortamında tasarlanan ekici düzenin aynısı imal edilmiş ve simülasyon denemelerinde belirtilen koşullarda çalıştırılmıştır. Laboratuvar ortamında yapılan denemelerde peş peşe düşen tohumlar arası süre ölçülmüş ve bu değerlerin ortalaması, varyasyon katsayısı ve tohum dağılım düzgünlüğünü belirlemede kullanılan ikizleme oranı, boşluk oranı ve kabul edilebilir tohum uzaklığı oranı gibi parametreler analiz edilmiştir. Laboratuvar denemesi sonuçlarına göre; sorgumda sıra üzeri uzaklık varyasyon katsayısı %17.3, kabul edilebilir tohum aralığı oranı %86.03, soğanda ise sıra üzeri uzaklık varyasyon katsayısı %12.5 ve kabul edilebilir tohum aralığı oranı ise %89.1 olmuştur. Bu değerler ile simülasyonda elde edilen veriler arasındaki farklılık %10'un altında olup laboratuvar denemeleri simülasyon denemelerini doğrular niteliktedir.
Toprak kaymak tabakası ile mekanik mücadele için çeşitli kaymak kırma makinalarının etkinliklerinin karşılaştırılması
Başarılı bir bitkisel üretim için öncelikle, toprak içerisinde tohumların çimlenmesi ve filizlerin toprak yüzeyine çıkması için uygun koşulların oluşturulması gerekir. Kaymak tabakası oluşumu bu sürece olumsuz etkileyen en önemli faktörlerden birisidir. Ekim işleminden sonra kaymak tabakası oluşmuş ise bu tabakanın çeşitli tarım makinaları kullanılarak uygun bir şekilde kırılması gerekir. Mekanik mücadele olarak adlandırılan bu yöntem kaymak tabakası ile en etkin mücadele yöntemlerinden biridir. Uygulamada kaymak kırma işlemi için hangi ekipmanların kullanılması gerektiği ve mevcut kullanılan ekipmanların kaymak kırma etkinlikleri belirsizdir. Uygulamadaki eksikliğin giderilmesine katkı sağlamak için bu çalışmada pamuk ekimi sonrası kaymak tabakasının oluşumu sağlanmış ve 3 farklı kaymak kırma makinası (yıldız dişli tip, yatay parmaklı merdane ve kızak tip) kullanılarak kaymak kırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Her bir uygulamanın kaymak kırma etkinlikleri ile fide çıkışına etkileri farklı toprak tekstürü özelliğine sahip iki ayrı arazide gerçekleştirilmiştir. Araştırma sonuçlarına göre her üç makinanın da kaymak kırma açısından etkin bir şekilde kullanılabileceği, Akdeniz Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Aksu Araştırma ve Uygulama Arazisi'nde yapılan denemelerde yatay parmaklı merdane tipi kaymak kırma makinasının fide çıkışına etkisinin en yüksek olduğu, dişli tip ve kızaklı tip arasında istatistiksel olarak anlamlı bir fark olmadığı tespit edilmiştir. Akdeniz Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Kampüs Araştırma ve Uygulama Arazisi'nde yapılan deneme sonuçlarına göre de kaymak kırma makinaları arasında istatistiksel olarak anlamlı bir farklılık olmadığı sonucuna varılmıştır.
Haşhaş bitkisi için biçme düzeni parametrelerinin belirlenmesi ve elektronik kontrollü prototipinin geliştirilmesi
Haşhaş bitkisi yetiştiriciliği ülkemizde her geçen yıl artmaktadır. Bunun en önemli nedeni haşhaş tohumu ve haşhaş kapsülünün ekonomik değerinin artmasıdır. Ayrıca ülkemiz dünyada haşhaş üretiminin de ilk sıralardadır. Önceden küçük alanlarda yapılan haşhaş bitkisi yetiştiriciliği, artık büyük alanlarda yapılmaya başlanmıştır. Bundan dolayı da haşhaş bitkisi için tarımsal mekanizasyon ihtiyacı artmıştır. Haşhaş bitkisi farklı boylarda ve farklı dallanma yapısına sahiptir. Bu sebepten dolayı bitkinin makine ile hasat işlemi zordur. Bu çalışmada haşhaş bitkisi için biçme düzeni parametreleri araştırılmış ve elektronik kontrollü bir prototip tasarlanmıştır. Tasarlanan prototip, kademeli olarak sapın kesilmesi prensibi ile çalışmaktadır. Prototipte haşhaş bitkisi topraktan ayrıldıktan sonra prototipin sonuna kadar taşınabilmesi için taşıyıcı fırça, farklı boydaki haşhaş bitkilerinin aynı boya kalibre edilebilmesi için çekici fırça ve haşhaş kapsüllerinin depoya taşınabilmesi için taşıyıcı bant sistemleri tasarlanmıştır. Hasat işlemleri için üç farklı noktada dairesel kesme işlemi yapılmıştır. Dairesel kesme bıçakları haşhaş bitkisini topraktan ayırma, uzun bitkileri kısaltma ve kapsülü sapından ayırma işlemi yapmaktadır. Prototipteki mekanizmaların hareketi için AC ve DC motorlar kullanılmıştır ve kontrolleri için hız kontrol devreleri tasarlanmıştır. Prototipte hasat başarısını arttırmak için önünde yönlendirici kollar ve arka kısmında ayırıcı saç plakalar yapılmıştır. Prototipin ilerlemesini insan gücü ile yapmaktadır. Çalışma kapsamında, hasat zamanı gelmiş haşhaş bitkisinin fiziko-mekanik özellikleri araştırılmıştır. Bunlar haşhaş kapsülü iz düşüm alanı, kapsül hacmi, haşhaş bitkisinin sapı ve kapsülünün nem içerikleri, haşhaş kapsülü yığılma açısı, haşhaş tohumu bin dane ağırlığı, haşhaş kapsülü kritik hızı değerleridir. Ayrıca haşhaş sapı ve haşhaş kapsülünün kesme ve basma testleri yapılmıştır. Yapılan testler sonucuna göre dik kesme ile dairesel kesme arasında matematiksel bağıntı kurulmuştur. Prototip biçme düzeni deneme deseni için tarla koşullarında haşhaş bitkisinin yetişme şartları araştırılmıştır. Birim alandaki bitki sayıları, dallanma sayıları ve bitki boyları ölçülmüştür. Haşhaş bitkisinin birim alanda dal sayısı 1.71 adet, bitki boyu ise 115.83 cm olarak belirlenmiştir. Haşhaş bitkisinin sapı ve kapsülün nem içerikleri sırasıyla %11.69 ve %8.05 olarak belirlenmiştir. Haşhaş bitki sapının en kalın noktası için dik kesme kuvveti 129.00 N, dairesel kesme kuvveti 6.48 N değerleri bulunmuştur. Dairesel kesme hızı 7700 d/d olarak belirlenmiştir. Laboratuvar denemelerinde ilerleme hızı 0.25 km/h dikkate alınmıştır. Tarla denemelerinde ilerleme hızı göz ardı edilmiştir. Tüm denemelerde haşhaş kapsülü boğum noktasından itibaren sap uzunluğu 0-25 mm de en çok olduğu tespit edilmiştir, bu istenen bir durumdur. Sonuç olarak bu çalışmada haşhaş bitkisi için biçme parametreleri araştırılmış ve elektronik kontrollü bir biçme düzeni prototipi tasarlanmıştır. Tasarlanan bu prototip ile laboratuvar ve tarla denemeleri başarıyla yürütülmüştür.
Kullanımda olan sera pülverizatörlerindeki meme plakalarının püskürtme özelliklerinin belirlenmesi
Tarımsal üretimde hastalık, zararlı ve yabancı otlarla mücadelede yaygın olarak kimyasal yöntemler uygulanmaktadır. Kimyasal yöntemlerde kullanılan tarım ilaçlarının (pestisitler) hedef yüzeylere uygulanmasında en fazla kullanılan makinalar pülverizatörlerdir. Üretim sezonundaki pülverizatör kullanımını; ürün çeşidi, yetiştiricilik şekli, üretim dönemi, hastalık, zararlı ve yabancı ot durumu, ürünün ekonomik değeri gibi birçok faktör etkilemektedir. Pülverizatör kullanımının yoğun olduğu üretim alanlarından birisi de sera yetiştiriciliğidir. Geleneksel seralarda elektik motorundan hareketli, içi boş konik hüzmeli memelere sahip püskürtme çubuğu ile ilaçlama yapılan, hidrolik pülverizatörler yaygın olarak kullanılmaktadır. Pülverizatörlerin kullanımındaki başarı; gıda güvenliği, sağlıklı tarımsal üretim, sürdürülebilir bir çevre, iş sağlığı ve güvenliği vb. konular açısından önemlidir. Bu nedenle pülverizatör seçimine özen gösterilmesinin yanında, makinaların tamir ve periyodik bakımlarının zamanında yapılması gereklidir. Meme başlıkları, pülverizasyonun (püskürtme işlemi) başarısı açısından kritik bir parçadır ve kullanım süresine bağlı olarak meme plakası delik şekli ve boyutları değişmektedir. Periyodik bakımlarda yapılması gereken işlemlerden birisi de aşınmış meme plakalarının yenileri ile değiştirilmesidir. Bu araştırmada, geleneksel sera işletmelerinde kullanımda olan sera pülverizatörlerinde bulunan mevcut meme plakalarının püskürtme özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Antalya İli'nde yürütülen denemelerde, 5 farklı ilçede faaliyet gösteren 60 adet geleneksel sera işletmesinden toplanan sera pülverizatörlerine ait 1.5 mm çapındaki meme plakaları ve üç adet yeni meme plakası kullanılmıştır. Çalışmada meme plakalarına ait delik boyutları, hüzme açıları, debi ve dağılım düzgünlük değerleri belirlenmiş ve yeni plaka (referans) değerleri ile karşılaştırılmıştır. Araştırma bulgularına göre kullanımda olan meme plakalarının delik çapı ve debi değerleri, yeni meme plakalarına göre her iki değişkende de ortalama %10.8 oranında artış göstermiştir. Meme plakalarının değiştirilme zamanı gösteren önemli bir sınır değer olan %10 değeri dikkate alındığında kullanımda olan meme plakalarının %46.7'sinin değiştirilmesinin gerekli olduğu anlaşılmaktadır.
Modern seralar için sıra aralarında bağımsız hareket edebilen robot platformunun geliştirilmesi: Ulv tipi bir pülverizatör ile entegrasyonu
Bu çalışmada, modern seralarda sıra aralarında bağımsız hareket edebilecek şekilde çalışan bir mobil robot prototipinin geliştirilmesi ve ULV tipi bir pülverizatör ile entegrasyonunun sağlanması amaçlanmıştır. Mobil robot platformu hem beton zeminde hem de ısıtma boruları üzerinde hareket edebilecek şekilde tasarlanmıştır. Robot platformu üzerinde 4 adet mekanum tekerlek ve 4 adet polyamid ray tekeri olmak üzere toplam 8 adet tekerlek bulunmaktadır. Mobil robotun beton zemin üzerinde hareketini mekanum (çok yönlü) tekerlekler, ısıtma boruları üzerinde hareketini ise polyamid malzemeden yapılmış ray tekerleri sağlamaktadırlar. Mobil robot platformu hem otomatik hem de manuel olarak kontrol edilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Mekanum tekerlekler ile oluşturulmuş bu platform kendi ekseninde dönmeden her yöne hareket edebilme kabiliyetine sahiptir. Bu amaçla 10 adet hareket kontrolü oluşturulmuştur. Bu hareketler; sol, sol-ileri, ileri, sağ-ileri, sağ, sağ-geri, geri, sol-geri, saat yönünde kendi etrafında dönme ve saat yönünün tersinde kendi etrafında dönme şeklindedir. DC motorlar gücünü 2 adet seri bağlanmış 12 V 72 AH aküden almaktadırlar. Mobil robot bilgisayar ve Arduino UNO olmak üzere 2 adet kontrolcüye sahiptir. Arduino UNO sensörlerden aldığı verileri bilgisayara iletmektedir. Robota entegre edilen ULV tipi pülverizatörün açılıp kapanması Arduino UNO tarafından bilgisayardan gelen veriye göre yapılmaktadır. Bilgisayar da Arduino UNO'dan aldığı sensör verilerini işleyerek bu veriler doğrultusunda motor sürücülerine komut göndermektedir. Mobil robot platformuna entegre edilen ULV tipi pülverizatör 1200 W AC motora sahiptir. Pülverizatörün enerjisi 2000 W inverter kullanılarak sağlanmıştır. Çalışmada ULV tipi pülverizatörün mobil robot üzerinden otomatik çalıştırılması sağlanmış ve suya duyarlı kağıtlar ile denemeler yapılmıştır. Denemelerde, geliştirilen program dahilinde ULV tipi pülverizatörün mobil robot tarafından kontrol edilebildiği belirlenmiştir. Çok amaçlı kullanım için geliştirilmesi nedeniyle mobil robotun sera içinde taşıma işlemleri için kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, meyve sebze kasalarının taşınabilmesi için mobil robot üzerine 52 cm x 74 cm boyutlarında portatif metal bir aparat monte edilmiştir. Yapılan denemelerde robotun üzerine yerleştirilen kasaların (toplam 40 kg) istenilen noktalara taşınması sağlanmıştır. Çalışma sonunda, üzerinde yapılacak düzenlemelerle ULV tipi ilaçlama ve taşıma işlemlerinin yanında modern seralarda uygulanan farklı işlemlerin gerçekleştirilmesinde de kullanılabilecek bir mobil robot platformu prototipi geliştirilmiştir.
Bir budama artığı parçalama makinasının farklı çalışma koşullarında işletme parametrelerinin belirlenmesi
Türkiye coğrafi konumu ve iklimsel özellikleri sayesinde pek çok farklı tarımsal ürünün yetiştirilebildiği bir ülkedir. Son yıllarda meyve yetiştiriciliği yapılan alanlarda niteliksel ve niceliksel artış görülmektedir. Bu artışa bağlı olarak önemli miktarlarda bitkisel artık ortaya çıkmaktadır. Hem materyal özelliği hem de potansiyel açısından farklılıklar gösteren tarımsal artıkların değerlendirilmesinde materyal, bölge ve ekonomik koşulların dikkate alınarak uygun çözüm önerilerinin sunulması önemlidir. Bu kapsamda gündeme gelen konulardan birisi de budama artıklarının hangi yöntem veya yöntemlerle değerlendirileceği sorusudur. Değerlendirme yöntemlerindeki kritik işlemlerden birisi de artıkların parçalanmasıdır. Budama artıklarının istenilen boyut ve şekillerde ekonomik olarak parçalanması önemli bir konudur. Bu amaçla farklı özellikte makinalar kullanılmaktadır. Bu makinaların gerek imalatında gerekse kullanımında dikkate alınması gereken konularla ilgili araştırmaların yürütülmesinin yararlı olacağı düşünülmektedir. Bu araştırmada, önceki çalışmalar ve uygulamadaki gereksinimler dikkate alınarak toplama ve elek ünitesine sahip bir budama artığı parçalama makinasının farklı çalışma koşullarında işletme parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, zeytin ve bağ budama artıklarıyla birbirinden bağımsız olarak yürütülen; üç farklı nem içeriği (N1, N2, N3), (zeytinde %45, %35, %20 ve bağda %55, %35, %25) üç farklı rotor devir sayısı (S1, S2, S3), (1200, 1500 ve 1800 1/min) ve iki farklı bıçak (B1 ve B2), (çekiç ve dişli çekiç bıçak) kullanılarak denemeler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler en uygun uygulama koşulları, enerji tüketimi ve parçalama etkinliği yönünden araştırılmıştır. Bununla beraber belirlenen birim kütle başına enerji tüketimi (kWh/ton) ve makina kapasitesi (ton/h) değerlerinden yararlanarak makine maliyetleri hesaplanmıştır. Araştırma bulgularına göre; zeytin budama artıklarının parçalanmasında, rotor devir sayısının artışı ve materyal nem içeriğin azalması; parçalama işleminin başarısını düşük enerji tüketimi, yüksek makina kapasitesi ve yüksek parçalama etkinliği açısından olumlu yönde etkilemiştir. Zeytin budama artıklarında, en başarılı parçalama işlemi kuru baza göre S3 rotor devrinde (1800 1/min) ve N3 nem içeriğinde (%25) elde edilmiştir. Belirtilen koşullarda, en düşük toplam birim kütle başına toplam makina maliyeti değerleri B1 bıçağı için 166.8 TL/ton, B2 bıçağı için 159.9 TL/ton olarak hesaplanmıştır. B2 bıçağının B1 bıçağına göre ortalama %5.9 daha düşük maliyet oluşturduğu belirlenmiştir. Bağ budama artıkları ile çalışmada, rotor devir sayısını artışı ile parçalama işleminde birim enerji tüketimi azalmış, makina kapasitesi ve parçalama etkinliği artmıştır. Zeytin budama artıkları ile yürütülen denemelerden elde edilen sonuçlardan farklı olarak bağ budama artıkları ile çalışmada nem içeriğinin N1'den N2'ye düşmesi özgül enerji tüketimini artırmış, makina kapasitesi değerini azaltmıştır. Nem değerinin N2'den N3 değerine düşmesiyle özgül enerji tüketimi azalmış ve makina kapasitesi artış göstermiştir. Bağ ile çalışmada en uygun makina performans S3 rotor devri (1800 1/min) ile beraber N3 nem içeriği (%20) koşullarında elde edilmiştir. Bağ budama artıklarının parçalanmasında kuru baza göre en düşük toplam birim kütle başına makina maliyeti S3 rotor devri ve N3 nem içeriğinde gerçekleştirilen parçalama işlemi sonunda B1 bıçağı için 179.6 TL/ton, B2 bıçağı için 174.8 TL/ton toplam makina gideri belirlenmiştir. Hesaplamalara göre, tüm denemeler için, B2 bıçağı B1 bıçağına göre, kuru bazda ortalama %7.7 daha düşük maliyettedir.
Topraksız ortamda üretim yapan sera işletmelerindeki sera otomasyon sistemlerinin incelenmesi ve karşılaştırılması
Ülkemizde seralarda üretim teknikleri, gün geçtikçe zorlaşan pazar ve talep şartları doğrultusunda gelişmek zorundadır. Bunun için insan gücüne yardımcı olmak ve işleri kolaylaştırmak ve hızlandırmak amacıyla otomatik kontrol ve bilgisayar sistemleri kullanılmaktadır. Seralar; bitkisel üretimin iyileştirilmiş çevresel koşullarda gerçekleştirildiği, diğer anlamda dış ortamın bitkilere olumsuz etkilerinin olabildiğince sınırlandığı kontrollü ortamlardır. Sera tarımında üretim alanından en verimli şekilde yararlanılmakta, yani üretim yoğun olarak yapılmaktadır. Buna bağlı olarak birim alandan daha fazla ürün elde edilmektedir. Seralarda bitki ihtiyaçlarının (su, gübre, diğer bitki besin maddeleri, ışık, sıcaklık, nem vb.) kontrollü olarak verilebilmesi, hastalıkların daha kısa sürede tespit edilebilmesi, bitki üretiminin iplere alınarak yukarı doğru yapılabilmesi kütlesel üretime olanak sağlamaktadır. Günümüz modern sera tarımı, yoğun bitkisel üretim kapasitesi ve topraksız tarım teknolojinin kullanıldığı endüstriyel anlamda gelişmiş yapısıyla dikkat çekmektedir. Sera endüstrisinin ekonomik getirisi, bitkisel üretim ve maliyeti arasındaki dengelere bağlı olduğu için, üretimi istenen düzeyde tutmak ve ürün kalitesini iyileştirmek için sera ikliminin ve kaynaklarının rasyonel olarak işletilmesi gereklidir. Seraların etkili yönetilebilmesi, işletilebilmesi için bilgisayar, mikroişlemci kontrollü bilgi işleme ve otomasyon sistemlerine gereksinim duyulmaktadır. Topraksız Modern seralarda üretilmesi planlanan bitki türüne göre isteklerin karşılanabilmesi için aşağıda sıralanan; sinyal- algılama sistemi, Isıtma sistemi, Havalandırma sistemi, Gölgeleme sistemi, Sulama sistemi, Gübreleme sistemi, Sisleme-serinletme sistemi, Karbondioksit gübreleme sistemi ve sera genel iklim kontrol sistemi gibi donanımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Seralarda bitkilerin büyümesi ve gelişimi için uygun klimanın oluşturulması, sera içindeki sıcaklık, bağıl nem, güneş ışınımı gibi değişkenlerin kontrol altına alınmasıyla sağlanmaktadır. Ancak sera içinde olması istenen iklimsel veriler, sera dışındaki güneş, sıcaklık, yağmur vb. etkilerden dolayı sürekli değişmektedir. Sera üzerine gelen enerjinin bir kısmı depolanmaktadır; bir kısmı dışarıya transfer edilmektedir. Örneğin, eğer yaprak sıcaklığı yüksek ise, bu, bitkide depolanan enerjinin fazla olmasından kaynaklanmaktadır. Fazla enerji birikimi, havalandırma ya da serinletme sistemlerinin stratejik olarak devreye alınmasıyla çözümlenebilmektedir. Eğer serada sıcaklık düşerse istenen sınırlar arasına ısıtma sisteminin nasıl çalıştırılacağı önem arz etmektedir. Sera içindeki donanımların algılayıcılardan gelen sinyallere göre yönetilmesi, yönlendirilmesi, bitki büyüme döneminde anlık, günlük ve aylık üretim verilerine göre stratejik olarak şekillenmektedir. Modern sera kontrol sistemleri dış etkilere cevap olarak sadece kısa dönem eylemlerini komuta etmemektedir; aynı zamanda yetiştirici tarafından tarif edilen uzun dönem stratejisinin kurulmasında da katkıda bulunmaktadır. Günümüz bilgisayarlı sera otomasyon sistemleri, analog kontrol birimlerinin sayısallaştırılmış versiyonlarıdır. Anlık, günlük, aylık klimatolojik ve üretim bilgilerinin sürekli kaydedilebilmesi ve bunları üreticinin kullanımına sunabilmesi üstün taraflarıdır. Klasik otomasyon uygulamasında, sadece sera klimasının izlenmesi ve kontrolü yapılarak otomasyon sağlanabilmektedir. Bilgisayar, bitkisel üretimin her aşamasında – anlık günlük, haftalık, aylık ve üretim döneminde stratejik olarak kullanılmalıdır. Bitkinin isteklerine göre sera içinde olması istenen klimaya (bioklima) uygun alt donanımlar (çatı pencereleri, ısıtma, sulama, serinletme, gölgelendirme, fan havalandırma gibi) algılayıcılardan gelen sinyallere göre çalışmalıdır. Sera bioklimasıyla ilgili ayarlamalar, günlük bitki büyümesine göre yapılmalıdır. Günlük bitki büyümesiyle ilgili planlama, aylık bitki gelişimi, hasat durumu, piyasa durumu vb. ekonomik veriler dikkate alınarak yapılmalıdır. Bu çalışmada, yukarıdaki verilen bilgiler esas alınarak, Antalya, Afyon ve Uşak bölgelerindeki bazı topraksız modern seraların ticari otomasyon sistemleri incelenmiş ve kıyaslanmıştır. Çalışma sonunda, 4 adet farklı otomasyon markası ve 5 adet farklı modern seranın otomasyon verileri ve ekran görüntüleri elde edilmiştir. Elde edilen veriler birbirleri ile kıyaslanmış ve değerlendirilmiştir. Bu kapsamda 4 adet anket "durum tespit" çalışması yapılmıştır ve sonuçları bu çalışmada paylaşılmıştır. Bu araştırma, sera otomasyonun anlaşılması ve akabinde yerli sistemlerin geliştirilmesine hizmet edeceğinden, sonraki aşamalarda ülkemiz ekonomisine katma değer sağlayacaktır. Ayrıca, sera otomasyon sistemi seçimi yapılırken işletmelerimize doğru seçimleri yapması için yardımcı olacaktır.
Karanfil bitkisi biyokütle artıklarının peletlenmesi
Türkiye'de son yıllarda kesme çiçek yetiştiriciliğine yönelik talepte artış gözlenmektedir. Bu talep artışında şehirleşme, satın alma gücünün artması, kutlama ve dekorasyon gibi faaliyetlerin modern yaşamla birlikte daha da önem kazanması ve yaygınlaşması gibi nedenler etkili olmaktadır. Üretimi en çok yapılan kesme çiçek türü karanfildir. Ülkemizde karanfil üretiminde ilk sırada Antalya bölgesi gelmektedir. Bu durum Antalya bölgesindeki karanfil artık miktarının fazla olduğunun bir göstergesidir. Karanfil artıklarını kaynağa çevirmek bizlerin elindedir. Artık olarak düşünülen ve hasat sonrası seralarda kalan bu bitki artıkları birer biyokütle kaynağıdır ve belli işlemler sonucunda biyokütle enerjisi elde edilebilmektedir. Bu çalışmada örtü altı yetiştiriciliğinde ortaya çıkan karanfil sapı biyokütle artıklarının bir enerji kaynağı olarak değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Seralardan elde edilen karanfil artıkları önce kurutulup, traktör kuyruk milinden hareketli çekiç değirmeninde öğütüldükten sonra 7.5 kW elektrik motor gücüne sahip, kapasitesi materyal çeşidine bağlı olarak 70-100 kg.h-1, düz kalıp dairesel sıralı delikli, kalıp çıkış delik çapı 6 mm olan peletleme makinesinde peletlenmesi, peletlerin kalitesi ile ilgili fiziksel özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Peletleme denemeleri %9-10, %12-13 ve %15-16 olmak üzere 3 farklı nem içeriğinde ve 3 farklı parçacık boyutlarında (2 mm, 4 mm ve 6 mm elek delik çaplı çekiçli değirmende öğütülen materyal) gerçekleştirilmiştir. Elde edilen peletlerin fiziksel özellikleri ile ilgili olarak pelet parça ve hacim yoğunluğu, nem içeriği, nem alma durumu, dayanıklılık direnci ve basınç direnci belirlenmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında peletleme makinesinin üretim kapasitesi ve enerji tüketim değerleri de ölçülmüştür. Çalışma sonunda, materyal boyutuna ve nem içeriğine bağlı olarak ortalama 6.2-6.6 mm çap aralığında silindirik peletler elde edilmiştir. Peletlerin yığın ve parça yoğunlukları materyal boyutuna ve nem içeriğine bağlı olarak sırasıyla 530.5-690.5 kg.m-3 ve 1014.2-1236.5 kg.m-3 arasında değişmiş ve nem içeriği arttıkça yoğunluk değerleri azalmıştır. Dayanıklılık direnci değerleri %92.9-97.6 arasında değişmiş ve en dayanıklı pelet parça boyutu 4 mm, %9-10 nem içeriğine sahip denemeden elde edilmiştir. Pelet makinesinin üretim kapasitesi ve elektrik enerjisi tüketim değerleri ise, materyal boyutuna ve nem içeriğine bağlı olarak, sırası ile 78.2-112.6 kg.h-1 ve 6.6-7.6 kWh arasında değişmiştir.
Seralarda kullanılacak, güneş enerjisi destekli, otomatik yön bulabilen, mikrodenetleyici kontrollü araç prototipinin oluşturulması
Bu çalışmada, serada hasat sürecinde kullanılabilecek bir araç prototipi üretilmiştir. Çalışmanın amacı, hasat edilen ürünün taşınmasında insan işgücünü azaltmaktır. Ayrıca fosil yakıt tüketimini azaltmak için yenilenebilir enerjinin kullanılması amaçlanmaktadır. Otomatik yol izleme sistemi için, manyetik alan kullanılmıştır. Aracın çalışma mantığı aşağıdaki gibi tanımlanabilir. Birçok ve büyük seradan toplanan ürünler servis yolunda taşınmaya hazırlanır. Her serada birden fazla durak bulunmaktadır. Robotik araç seraların içerisinden geçerek manyetik alanı takip eder. Cep telefonundan gönderilen komuta göre istenen durağa kadar otomatik olarak gider. İstenen durma noktasına ulaşıldığında, araç durur ve görsel olarak uyarı verir. "Devam" komutu verildiğinde, araç manyetik alanı takip etmeye devam eder. Eğer istenirse, yol üzerinde ilerlerken ürün kasalarının olup olmadığını kontrol edebilir. Ürün kasaları tespit edildiğinde araç durur, sesli ve görsel uyarı verir. Kasalar kaldırıldığında, araç manyetik alanı takip etmeye devam eder. Aracın önüne 20 cm'den daha yakın cisim yaklaştığı zaman, araç otomatik olarak durur. Bu cisim aracın önünden çekilinceye kadar sesli ve görsel uyarı verir. Cisim çekildiğinde hareketine devam eder.
El ile çekilebilir ekim makinası prototipi geliştirilmesi
Bu araştırmada küçük tohumların ekiminde kullanılmak üzere el ile çekilebilir ekim makinası prototipi imalatı yapılmıştır. Geliştirilen ekim makinasının soğan tohumu kullanılarak tarla koşullarında ekim performansı test edilmiştir. Tarla denemeleri 0.5, 1.0, 1.5 m/s ilerleme hızlarında gerçekleştirmiştir. Ekim iyi işlenmiş tavlı toprağa yapılmıştır. Tohumların toprak içindeki yatay ve düşey dağılımları belirlenmiştir. Yatay düzlemdeki tohum dağılımını belirlemek için tohumların sıra üzeri mesafeleri, düşey düzlemdeki tohum dağılımını belirlemek için ekim derinliği değerleri ölçülmüştür. Filiz çıkış süresini belirlemek için ise ortalama çıkış süresi(OÇS) ve çıkış oranı indeksi(ÇOI) değerleri hesaplanmıştır. Araştırma sonucuna göre; yatay düzlemdeki tohum dağılımı açısından geliştirilen ekim makinasının 1.0 m/s ilerleme hızında hareket ettirilmesinin daha uygun olacağı belirlenmiştir. Ekim makinasının ekim derinliği dağılımı açısından ise her üç ilerleme hızında da kullanımının uygun olduğu belirlenmiştir. Geliştirilen ekim makinasının ilerleme hızının soğan tohumlarının ortalama çıkış süresi, çıkış oranı indeksi ve tarla filiz çıkış oranı üzerine etkisi istatistiksel olarak önemsizdir. Tarla filiz çıkış oranları %77-78 aralığındadır.
Tahıl ekim makinalarının tohum dağılımını iyileştirmekiçin yeni bir tohum borusu tasarımının geliştirilmesi
Kesintisiz sıravari ekim yapan mekanik tahıl ekim makinalarında tohumlar, tohum borusu içerisinde tamamen yerçekimi etkisiyle tesadüfi olarak hareket etmektedirler. Tohumların tohum borusu içerisindeki yörüngeleri farklı olduğu için düşme süreleri de farklı olmaktadır. Dolayısıyla tohum akışı ekici düzenden ne kadar düzenli başlarsa başlasın tohum borusunda bozulmaktadır. Bu çalışma kapsamında, tohum borusu içerisinde bozulan tohum akışının, tohumlar çiziye yerleştirilmeden hemen önce daha düzenli hale getirilebilmesi için yeni bir tohum borusu geliştirilmiştir. Bu amaçla geleneksel tohum borusunun uç kısmına, içerisine helezon yerleştirilen boru monte edilerek tohumların tohum borusunu terk etmeden hemen önce helezon üzerinde hareket etmesi, dolayısıyla akışının düzenlenmesi ve çiziye düşme hızının azaltılması hedeflenmiştir. Geliştirilen tohum borusu, SW 3D parametrik katı modelleme yazılımında kinematik analiz ile tohumların tahıl ekim makinasında ekici düzenden düştükleri yükseklikler dikkate alınarak; tohum borularının üç farklı eğiminde (yatayla 70°, 80°, 90° açılarda), tohum borusu içine yerleştirilen helezonun üç farklı yüksekliğinde (100, 150, 200 mm) ve helezonun üç farklı hatve boyutunda (28, 32 ve 36 mm) denenmiş ve en iyi sonucun elde edildiği boyutlardaki tohum borusu seçilmiştir. Seçilen helezonlu tohum borusu 3D yazıcıdan imal edilerek 20 kg/da ekim normunda ekici makaranın 10 min-1 dönü hızında laboratuvar, 20 kg/da ekim normu ve 1 m/s ilerleme hızında tarla denemelerine tabi tutulmuştur. Laboratuvar denemelerinde tohum akışı yüksek hızlı kamera ile 240 fps kayıt hızında kayıt edilip peş peşe düşen tohumlar arası süre ve tohumların tohum borusundan çıkış hızları belirlenmiş ve bu değerlerin ortalaması, standart sapması ve varyasyon katsayısı değerleri hesaplanmıştır. Laboratuvar denemelerinde normal tohum borusunun %168.13 olan sıra üzeri uzaklık varyasyon katsayısı helezonlu tohum borusu ile %79.02'ye, tarla denemelerinde ise normal tohum borusunun sıra üzeri uzaklık varyasyon katsayısı %118.36'dan %77.2'ye kadar azaltılmıştır. Arazi denemelerinde normal tohum borusu ile ekimde 1.52 cm olan ortalama sıradan sapma değeri helezonlu tohum borusu ile 0.86 cm'ye kadar azalmıştır.
Çankırı ili tarım işletmelerinin tarımsal yapı, üretim ve mekanizasyon özelliklerinin belirlenmesi
Tarımsal üretimde işlemlerin zamanında gerçekleştirildiği, kaliteli, verimli ve daha düşük maliyetli bir yetiştiricilik için mekanizasyon uygulamalarının önemi büyüktür. Bu nedenle, işletme, bölge ya da ülke düzeyinde veri tabanı oluşturulmasına yönelik mekanizasyon özelliklerinin belirlendiği araştırmalar yapılmaktadır. Belirlenen veri tabanları planlama başta olmak üzere birçok çalışmaya altlık oluşturmaktadır. Yapılan incelemelerde birçok bölgede yapılmasına karşın, Çankırı ili için mekanizasyon özelliklerinin belirlenmesine yönelik bir araştırmaya rastlanılmamıştır. Çankırı, Anadolu'nun orta kısmında bulunan, tarım ve hayvancılığın önemli bir geçim kaynağı olduğu ve birçok büyükşehire ulaşım imkanlarının kolay olduğu ildir. Bu araştırmada, Çankırı ili için tarımsal yapı, üretim ve mekanizasyon özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında Merkez dahil 8 ilçeye ait toplam 18 köyde anket çalışması yürütülmüştür. Anket çalışmasında 149 işletme sahibi ile yüz yüze görüşülmüştür. Araştırma bulgularına göre ekilen arazilerin %96'sında kuru tarım yapılmaktadır ve başlıca ürünler buğday ve arpadır. Genel yapısı ile belirli ürünlerde üretim yoğunlaşırken Kızılırmak ve Eldivan İlçelerinde üretim çeşitliliği gözlenmiştir. İşletmelerin yaklaşık % 70'i bitkisel ve hayvansal üretimi birlikte gerçekleştirmektedir. Çankırı ili geneli mekanizasyon düzeyi göstergeleri sırasıyla; birim alan başına düşen ortalama traktör motor gücü 2,15 kW/ha, işletme başına düşen motor gücü 50,89 kW/işletme, traktör başına düşen tarım alanı 23,78 ha/traktör, traktör başına düşen ortalama makina kütlesi 4,06 ton-makina/traktör ve işletme başına düşen traktör sayısı yaklaşık 1 adet/işletme olarak belirlenmiştir.
Ekim makinaları için GPS destekli tohum algılama sisteminin tasarlanması ve tohum dağılım haritalarının belirlenmesi
Bu araştırma kapsamında, pnömatik hassas ekim makinasında, ardışık şekilde düşen tohumlar arası uzaklıkları kolay ve hassas bir şekilde ölçebilen tohum algılama sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen tohum algılama sisteminde, ekim makinasından ardışık ve serbest bir şekilde düşen tohumlar, algılayıcılar yardımıyla tespit edilip konumları belirlenmiştir. Tohum algılama sisteminde yer alan mikrodenetleyici RTK-GPS yardımı ile tohumların koordinatları tespit edilip bu koordinatları kullanarak iki tohum arasındaki uzaklık belirlenmiştir. Tohum algılama sistemi içindeki mikrodenetleyiciler, algılayıcının tespit ettiği tohumları seri port yardımı ile endüstriyel bilgisayara iletmekte ve bu esnada tespit edilen tohumun konumu RTK-GPS yardımıyla da belirlenerek tüm bilgiler endüstriyel bilgisayarda toplanarak işlenmektedir. Denemelerde karşılaştırma yapmak için tarlada algılayıcılarla konumu belirlenen tohumlar, çimlenmeye başladıktan sonra rastgele seçilmiş her 3 farklı hız için 3 farklı yerde 10 m uzunluğundaki veriler kullanılmıştır. Toplanan konum verilerinin yararlanılarak ortalama sıra üzeri uzaklık değerleri belirlenmiş, standart sapması, standart hata, varyasyon katsayıları ve t-testi karşılaştırmaları yapılmıştır. Karşılaştırılan sistemde regresyon analizleri ve ortalama yüzdesel mutlak hata (MAPE) değerleri dikkate alınmıştır. MAPE değerlerinde tüm yapılan hız denemelerinde sistem başarılı bulunurken, 1,5 m/s ilerleme hızında 0,9792 olarak en iyi performans elde edilmiştir. Regresyon analizindeki farklılıklar ilerleme hızı, toprak yapısı, hava durumu, tohum ve pnömatik hassas ekim makinasından kaynaklı olabilmektedir. Regresyon katsayılarının 1'e yakın olması, bu sistemlerin diğer çalışmalarda kullanılabilir bir sistem olabileceğini göstermektedir.
Dallı darıdan üretilebilecek metan miktarının artırılması için ön işlem ve tavuk gübresi ile ko-fermantasyonunun incelenmesi
Gün geçtikçe tükenen fosil kaynaklar, araştırmacıları ve enerji üreticilerini yeni enerji kaynaklarına yöneltmektedir. Aynı zamanda pek çok ülke için fosil yakıtların kullanımı dışa bağımlılık, ithalat giderleri ve çevre sorunları gibi önemli olumsuzlukları da beraberinde getirmektedir. Bu gelişmelerin sonucunda yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi her geçen gün artmakta ve gelişmiş ülkeler bu konuda AR-GE çalışmalarına büyük kaynaklar ayırmaktadırlar. Bilindiği gibi Türkiye enerji kaynakları açısından büyük ölçüde dışa bağımlıdır. Tüketilen enerjinin %75'i ithal edilmektedir (DB 2016). Bu yüzden enerji kaynağı olabilecek karbon içeriği yüksek enerji bitkileri yetiştiriciliği tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de artmaya başlamıştır. Bu enerji bitkilerinden biri olan dallı darı bitkisi ile ilgili yapılacak çalışmalar, ülkemizin en önemli döviz gideri olan enerji temini sorununun çözümlerinden birisi olması, aynı ürünün enerji yanında ülke hayvancılığı açısından alternatif yem kaynağı imkânlarını da sağlaması bakımından önem taşımaktadır. Bu doktora tezi kapsamında, dallı darı bitkisinden üretilebilecek biyokimyasal metan potansiyeli miktarını artırmak için termo – kimyasal (Kalsiyum hidroksit-Ca(OH)2, (kireç)) ön işlem prosesinin optimizasyonunun yapılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, mühendislik problemlerinin analizi, modellenmesi ve optimizasyonu için kullanılan Cevap Yüzey Yöntemi (CYY) ile termo-kimyasal Ca(OH)2 ön işlem deneyleri planlanmış, ön işlem deneyleri gerçekleştirilmiş, optimum proses koşulları tespit edilmiş ve proses optimizasyonu yapılmıştır. CYY ile planlanan ön işlem prosesinin optimizasyonunun yapılmasında cevap değişkenleri olarak biyokimyasal metan potansiyeli (BMP) testi sonuçları kullanılmıştır. Cevap değişkeni değerleri kullanılarak termo-kimyasal Ca(OH)2 ön işlem prosesi modellenmiş, maksimum biyokimyasal metan potansiyeli açısından optimum proses koşulları tespit edilmiş ve proses optimizasyon koşullarının doğruluğunun tespit edilmesi için validasyon deneyi yapılmıştır. Dallı darı Shawnee çeşidine uygulanan termal-Ca(OH)2 ön işlemin metan üretimi üzerine etkisini tespit edebilmek için termal-Ca(OH)2 ön işlem ile muamele edilen numuneler kullanılarak 56 gün süren BMP testi yapılmıştır. BMP testleri sonucunda elde edilen en yüksek metan miktarı, 100°C reaksiyon sıcaklığı, 16 saat reaksiyon süresi, %0 Ca(OH)2 konsantrasyonu ve %3 KM miktarında 231,41 mLCH4/gUKM olarak tespit edilmiştir. Ön işlem yapılmayan ham dallı darı örneği ile yapılan BMP testi sonucunda bu değer 217,1 mL BMP/gUKM olarak elde edildi. Ön işlem uygulanmış BMP'nin ham dallı darı ile karşılaştırıldığında artışı %6,2 olarak hesaplandı. Design Expert programı yardımıyla yapılan modelleme işleminde BMP için R2 değeri 0,8572 olarak hesaplanmıştır. Ön işlemin optimizasyonunda maksimum metan üretebilmek için optimum ön işlem koşulları tercih edilmiştir. Bu koşulların 6 saat reaksiyon süresi, %3 katı madde miktarı, %0 Ca(OH)2 konsantrasyonu ve 100°C reaksiyon sıcaklığı olduğu tespit edilmiştir. Bu koşulların validasyon deneyi sonucunda ise %16,51 hata payı ile 248,77 mL BMP/gUKM olarak bulunmuştur. İkinci optimizasyonda ise girdileri minize ederek üretilebilecek maksimum metan miktarı bulunmak istemiş ve bunun için en uygun ön işlem koşulları tespit edilmiştir. Bu koşulların 6 saat reaksiyon süresi, %3 katı madde miktarı, %0 Ca(OH)2 konsantrasyonu ve 53,5°C reaksiyon sıcaklığı olduğu bulunmuştur. Yapılan validasyon deneyi sonucunda %5,52 hata payı ile üretilen metan miktarı 220,5 mL BMP/gUKM olarak bulunmuştur. Ölçülen BMP değerinin hata yüzdesi optimizasyonundaki yüzdeye göre yüksek çıksa da yüzde oranının kabul edilebilir ve modelin kullanılabilir olduğu düşünülmektedir. Dallı darı ve tavuk gübresi ko-fermantasyonu ile üretilebilecek teorik metan miktarını bulabilmek için Buswell eşitliği kullanılmıştır. Dallı darı ve tavuk gübresinin ko-fermantasyonunda yedi karışım oranı belirlenmiştir. Elementel analiz sonuçlarına göre bu karışım oranları dikkate alınarak teorik BMP değerleri belirlenmiştir. En yüksek teorik BMP değerine (437 mL CH4/g UKM) tavuk gübresinin olmadığı karışımda ulaşılmıştır. Enerji bitkisi dallı darıya uygulanan termo-kimyasal Ca(OH)2 ön işlem ve anaerobik parçalanma prosesleri ile metan üretiminin zenginleştirilmesinin hedeflendiği bu doktora tezinde, optimum ön işlem proses koşullarının belirlenmesi, literatürde yer alan boşluğun doldurulması ve anaerobik teknolojilerin geliştirilmesine ışık tutulması sağlanmıştır. Ayrıca enerji bitkisi ve tavuk gübresinin ko-fermantasyonu ile biyokimyasal metan üretim miktarının artırılması, atık değerlendirilerek enerji üretilmesi ve her iki atığın ko-fermantasyon prosesinin incelenmesi literatüre katkı olmuştur.
GPS destekli hareketli bir otomatik toprak örnek alma makinasının tasarımı
Bu çalışmada, 30 cm derinliğe kadar toprak örneği alarak barkodlu kutulara yerleştiren, kutu ve toprak örneğinin konum bilgileriyle birlikte kayıt yapabilen otomatik toprak alma makinasının tasarımı gerçekleştirilmiştir. Otomatik toprak örnek alma makinası 4x2 çekiş sistemine sahip arazi aracı üzerine monte edilmiştir. Makina iki adet 3 fazlı asenkron motor ile çalıştırılmaktadır. Bu motorların kontrolleri elektronik motor sürücü üniteleri tarafından yapılmıştır. Birinci motor dikey eksende hareketi gerçekleştirmiştir. İkinci motor örnek almak için kullanılan burguyu döndürmek için kullanılmıştır. İşlem sırası dahilinde, her iki motorun hareket kontrolleri otomatik ve manuel olmak üzere iki ayrı çalışma şeklinde PLC tarafından gerçekleştirilmektedir. Yatay eksende toprak örneklerinin istiflendiği döner tabla bulunmaktadır. Burgu ile çıkarılan toprak örneği tablanın üzerindeki barkodlu kutuların içerisine istiflenmiştir. Tablanın hassas hareketi adım motoru ve elektronik sürücü devre kullanarak gerçekleştirilmiştir. İstif kutularının barkod bilgileri, döner tabla sayısı, arazi bilgisi, toprak örneğinin coğrafi konum bilgisi mikro denetleyici vasıtası ile SD karta kayıt edilmiştir. Makinanın genel durum bilgilerini kullanıcıya aktarmak ve örnekleme kaydı için gerekli bilgilerin kullanıcı tarafından girilmesi adına yaklaşık 7 cm genişliğinde dokunmatik ekran tasarımı gerçekleştirilmiştir. Arazi taşıtı üzerinde kullanıcı kontrol ve elektrik kontrol panosu olmak üzere iki adet pano bulunmaktadır. Çalışmada, tasarımı tamamlanan makina ile 12 dekarlık anız halindeki arazi üzerinde 30 toprak örneği alma çalışması yapılmıştır. Alınan toprak örnekleri analiz edilmiş ve analiz sonuçları ile makinada kaydedilen arazi bilgileri ArgGIS 10.5 programında uydu görüntüsü üzerinde haritalandırılmıştır. Tasarımı gerçekleştirilen makina ile geniş arazilerde yorucu ve zaman alıcı olan toprak örneği alma işleminin daha kısa sürede rahatlıkla yapılabileceği söylenebilir.
Tek akslı traktörlerin kullanım özelliklerinin belirlenmesi: Antalya ili örneği
Ülkemizde geleneksel üretimin yapıldığı küçük ölçekli işletmelerin çoğunlukta olduğu bilinmektedir. Tarımsal üretimde kullanılan makina ve ekipmanların ülkemiz genelinde amacına uygun seçilerek kullanılması gerekmektedir. Bu bağlamda çalışılacak arazi boyutları, işletmelerin ürün deseni, coğrafi koşullar gibi özellikler makina seçiminde önemli rol oynamaktadır. Antalya ilinde yayla ve sahil koşullarında ürün desenindeki çeşitlilik ve işletme büyüklükleri nedeni ile tek akslı traktör sayısı da artış göstermektedir. Bu çalışmada, yapılan tarımsal üretim çeşitliliğini temsil etmek üzere, Antalya Bölgesinde, 7 ilçede birebir yüz yüze görüşülerek anket çalışması yapılmıştır. Belirlenen ilçeler, tarımsal ürün desenine ve bölge özelliklerini yansıtacak şekilde seçilmiştir. Anket sonuçlarına göre, Anket çalışmasıyla elde edilen veriler değerlendirilmiş, mevcut problemler ve tek akslı traktörlerin ihtiyaçları da saptanmıştır. Anketin yapıldığı ilçelerin ortalama işletme büyüklüğü 6,1 da olarak belirlenmiştir. En düşük işletme büyüklüğü ortalama 4,7 da ile Akseki'ye ait iken en büyük işletmeler ortalama 7,9 da' lık tarımsal alan ile Kumluca ilçesinde saptanmıştır. Tarımsal üretimin üretim kollarına göre dağılımı incelemesi ele alındığında işletmelerin üretimlerini %84,6 oranında seralarda yaptığı görülmektedir. Tek akslı traktörlerinin kullanıldığı işletme sayısı ve alanlarda elde edilen ürünler incelendiğinde, en fazla alan 215 da ile domates üretimi olurken en az üretim alanı 2 da ile çilek ve zeytin de olmuştur. Tek akslı traktörlerin sahip olunan model yıl aralıkları incelendiğinde 2011-2014 arası satın almaların %63,3' lük oranıyla oldukça fazla olduğu görülmektedir. Satın almaların %20'si 2011 yılından öncesine aitken, %16.7'si 2014 yılı sonrasını kapsamaktadır. Tek akslı traktörlerin güç grupları incelenerek yapılan çalışmada ortalama güç 8,1 kW (11 HP) olarak ortaya çıkmıştır. Tek akslı traktörlerin kullanım sıklığı ay bazında %25,3'ü haziran ve %21,1'i temmuz olmak üzere en yoğun dönemin yaz aylarında olduğu belirlenmiştir. Elde edilen veriler ARCGIS 10 programında konum bilgileri ile beraber değerlendirilerek temel altyapı değişkenlikleri haritalanmıştır. Elde edilen haritalar analiz edilerek değerlendirilmiştir.
Akdeniz Üniversitesi Merkez Kampüsünün enerji ihtiyacını karşılamaya yönelik Biyogaz Tesisinin tasarımı ve tekno - ekonomik analizleri
Bu çalışmada Akdeniz Üniversitesi, enerji karakteristiği yönünden incelenmiş ve enerji üretim potansiyeli değerlendirilmiştir. Üniversite merkez kampüsü 3.400 ha alanı ve yaklaşık 70.000 öğrenci sayısı ile küçük bir ilçenin özelliklerine sahiptir. Kampüs eğitim ve hastane kısmı ile büyük bir yerleşke olmasının yanı sıra enerji tüketimi yönünden de 24 saat boyunca aktif durumda bulunmaktadır. Çalışma kapsamında ilk olarak Akdeniz Üniversitesinin enerji tüketimi 3 yıl boyunca takip edilerek enerji dağılımı günlük, aylık ve mevsimsel olarak incelenmiştir. Üniversitenin enerji tüketim karakteristiğinin çıkarılması, enerji tüketimi ölçümlerinin yapılması, enerji dağıtım sistemlerinin incelenmesi, pik yüklerin belirlenmesi, yük-zaman profillerinin çıkarılması ve toplam enerji talebinin belirlenmesi çalışmanın birinci aşamasını oluşturmaktadır. Daha sonra üniversitenin ve bulunduğu yakın bölgenin atık potansiyeli belirlenmiştir. Bu kısımda üniversitenin hastane ve merkezi yemekhane atıkları, çim atıkları ve hayvansal atıklarının yıllık toplam miktarı ile üniversite yerleşkesinin bulunduğu çevredeki belediyenin kullanılabilir çim atık miktarları belirlenmiştir. Belirlenen bu atıkların dağılım oranlarına göre numuneler alınarak gerekli analizler yapılmış ve metan üretim potansiyeli, kimyasal ve fiziksel özellikleri laboratuvar analizleri ile saptanmıştır. Bu sayede atık karışımının biyometan üretim potansiyeli ve buna bağlı üretilebilecek enerji miktarı laboratuvar koşullarında ortaya konmuştur. Yapılan enerji analizleri doğrultusunda planlanmış biyogaz tesisinin kapasitesi hesaplanmıştır. Elektrik ve ısı enerjisi yönünden üretilebilecek maksimum enerji düzeyi tespit edilerek bu enerjinin üniversitenin enerji tüketimini karşılama imkanları değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre üniversitenin enerji tüketiminin büyük kısmını karşılayabilecek ölçekte bir biyogaz tesisinin boyutlandırılarak tasarlanması, tesisin teknik, ekonomik, çevresel yönden hesaplamalarının ve analizlerinin gerçekleştirilmesi ile üniversitenin kendi enerjisini üretmesi yönünde gerekli tüm alt yapı ve fizibilite çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmada uzun yıllardır artan elektrik tüketim maliyetine ve kampüs atık problemine çözüm önerisinde bulunulmuştur.
Tarım makineleri tasarımı ve imalatında katmanlı imalat teknolojilerinin kullanılabilirliği ve adaptasyonu üzerine bir araştırma: plastik malzeme esaslı bazı bağlantı elemanlarında hızlı prototipleme örneği
Son yıllarda, bilgisayar destekli mühendislik ve katmanlı imalat teknolojileri birçok farklı makine tasarım ve imalat alanlarında aktif bir şekilde kullanılmaktadır. Bu tip ileri düzey tasarım ve imalat teknolojileri ile ilgili araştırma alanları uluslararası ölçekte öncelikli araştırma alanları arasında yer almaktadır. Ancak bu tip teknolojiler ile ilgili bilimsel nitelikli araştırmaların ve imalata yönelik pratik uygulamaların sayısının özellikle ülkemizde tarım makineleri tasarımı ve imalatı alanında yok denecek kadar sınırlı sayıda kaldığı görülmektedir. Bu bağlamda, gerçekleştirilen bu tez çalışmasında; günümüzde aktif bir şekilde kullanımda olan katmanlı imalat teknolojileri hakkında ulusal ve uluslararası düzeyde güncel bilgilerin genel bilimsel ve teknolojik prensipler temelinde derlenmesi, var olan bilimsel çalışmaları kapsayan geniş bir literatür/kaynak taramasının sunulması ve bu teknolojinin tarım makineleri tasarımı ve imalatında kullanılabilirliğinin ve adaptasyonunun olabilirliğinin araştırılması konuları üzerine odaklanılmıştır. Bununla birlikte, tarım alet ve makine tasarımlarının geliştirilmesi ve iyileştirilmesi süreçlerinde kullanılabilecek ileri düzey bilgisayar destekli tasarım, mühendislik, tersine mühendislik, yapısal optimizasyon ve katmanlı imalat/hızlı prototipleme uygulamalarını referans alan bir tasarım inceleme/değerlendirme uygulama algoritması geliştirilmiştir. Bu algoritma, bitkisel üretimde kullanılan ve çalışmanın kapsamına uygun plastik malzeme bazlı bir sera bitki askısı tasarımı üzerinde uygulamaya konulmuştur. Uygulama örneğinde ele alınan örnek tasarımın yapısal optimizasyonu neticesinde başlangıç tasarımına kıyasla %34.49'luk bir kütle kazanımı elde edilmiş ve yeni tasarıma ait hızlı prototip uygulaması adım adım gerçekleştirilerek nihai tasarım çıktıları hazırlanmıştır. Gerçekleştirilen bu tez çalışması amacına uygun şekilde konu ile ilgili sektör çalışanlarına ve araştırmacılara yön gösterici ve faydalı bir kaynak olarak yapılandırılmıştır.
Toprak frezesi hareket iletim elemanlarında hasar analizi
Bu tez çalışmasında, toprak işleme makinelerinden biri olan toprak frezesinin hareket iletim elemanlarında oluşan hasarların analizi yapılmış ve hasar sebepleri araştırılmıştır. Hasarlı hareket iletim elemanları; dişli kutusuna ait frezeli mil, yan dişli takımına ait Z17 dişlisi ve ana mile bağlı frezeli aks elemanıdır. Çalışmanın ilk bölümünde hasar, hasar analizi ve hasar tipleri hakkında bilgiler verilmiştir. Daha sonra hasara uğrayan ve incelenen hareket iletim elemanları hakkında bilgiler sıralanmıştır. Hasarlı elemanların malzeme özelliklerinin incelenmesi için kimyasal analizleri, sertlik deneyi ve çekme deneyleri yapılmış, hasarlı yüzeyleri ve mikro yapısı incelenmiştir. Ayrıca, Solidworks SIMULATION yazılımı ile sonlu elemanlar analizleri yapılmış ve gerçek çalışma koşullarında elemanlar üzerinde oluşan gerilmeler ve deformasyonlar simüle edilmiştir. Yapılan tüm incelemeler sonucunda, hareket iletim elemanlarının hasar sebepleri ortaya konmuş ve hasarın tekrarlanmasını önlemek amacıyla çözüm önerileri sunulmuştur.
Farklı kurutma sistemlerinin birlikte kullanımı ile stanley erik çeşidinin kurutulması üzerine bir araştırma
Tez kapsamında farklı kurutma metotları kullanılarak Stanley erik çeşidinin kuruma karakteristikleri incelenmiştir. Kurutma işlemi sırasında örneklerin çekirdekleri çıkarılmamış ve herhangi bir mekanik ön işlem uygulanmamıştır. Örnekler iki grup halinde denemelere tabi tutulmuşlardır. Bunlar (1) Ön işlem olarak oda sıcaklığında %1 NaOH uygulaması, (2) Herhangi bir ön işleme tabi tutulmayan örneklerdir. Çalışmada ısıtılmış hava, mikrodalga destekli ısıtılmış hava ve kızılötesi ışın destekli ısıtılmış hava kullanılarak kurutma işlemi yapılmıştır. Kullanılan mikrodalga ve kızılötesi ışın gücü 300, 400 ve 500 W, kurutma havası sıcaklığı 60, 70 ve 80°C ve giriş havası hızı ise sabit 2 m/s olarak belirlenmiştir. Kurutma işlemi, ürünün nem içeriği %20 (y.b.) düşürülünceye kadar devam ettirilmiştir. Yeniden su alma kapasitesi analizinde, örneklerden 8 saat boyunca saatlik alınan ölçümler ve 24 saat sonraki analiz sonuçları incelenmiştir. Tolüen yöntemi kullanılarak kuru ürünün hacmi ve hacimsel büzülme belirlenmiştir. Araştırma sonuçlarına göre; • Kurutma süresi açısından, örneklerin hava destekli kızılötesi ışın (60°C kurutma havası ve 300 W kızılötesi ışın) ile kurutulmasıyla kuruma süresi ön işlem gören örneklerde 3074 dakika, işlem görmeyen örneklerde ise 3218 dakika olarak belirlenmiştir. Yalnız ısıtılmış hava kullanılmasıyla ön işlem gören örneklerde kuruma süresi 4780, işlem görmeyenlerde ise 5280 dakika olarak saptanmıştır. • Örneklerin yeniden su alma kapasitesi incelendiğinde, ısıtılmış hava destekli olan bütün uygulamalarda, kurutma havası sıcaklığının 60°C olması, yeniden su alma kapasitesini yükseltmiştir. Kurutma havası sıcaklığının yükselmesi ve ek uygulamaların yapılması, örneklerin yeniden su alma kapasitelerinde azalmalara neden olmuştur. • Isıtılmış hava destekli mikrodalga güç kullanımı ile örneklerde yüksek parlaklık (L*) değerleri elde edilmiştir. Taze örneğe en yakın kroma (C) değeri ön işlem gören örneklerin 60°C kurutma havası sıcaklığında elde i edilmiştir. Hue açısında ise en yakın değer örneklerin sadece sıcak hava ile kurutulmalarında elde edilmiştir. Isıtılmış hava destekli mikrodalga ya da kızılötesi ışın uygulamalarında örneklerin esmerleşme indeksinin düşük değerler aldığı saptanmıştır. • Çalışmada kuru örneklerin hacim ağırlıklarının taze örneklerden yüksek olduğu saptanmıştır. Özgül ağırlığı ve hacimsel büzülme değerleri açısından tüm kurutma koşullarında birbirine yakın değerler elde edilmiştir. • Yalnızca 60 ve 70°C kurutma havası uygulaması yapılan örneklerde özgül enerji tüketimi ısıtılmış hava destekli mikrodalga ve kızılötesi ışın gücü uygulamalarına göre oldukça yüksek oldukları saptanmıştır. Kurutma şartı olarak 80°C kurutma havası sıcaklığı seçiminde örneklerin kuruması için gerekli enerjinin diğer tüm uygulamalardan daha düşük olduğu belirlenmiştir.
Pulluk tasarımında yeni bır yaklaşım: Çift yönlü kulaklı pulluk
Çiftçinin yaygın olarak kullandığı geleneksel toprak işleme yönteminde tek yöne deviren sabit kulaklı pulluk (SP) vazgeçemediği birincil toprak işleme aleti olarak öne çıkmaktadır. SP'de parsele ortadan ya da yandan girilerek ve parsel sonunda sürekli aynı yöne dönülerek parsel ortasında açık çizi veya balıksırtı oluşturulur. Ayrıca SP'de traktörün tarlada efektif olmayan boşuna dolanma nedeniyle traktörün iş başarısı düşmekte ve yakıt tüketimi gereksiz yere artmaktadır. SP'nin dezavantajlarını gidermek için Döner Kulaklı Pulluk (DKP) kullanılmaktadır. DKP aynı çiziden gidip gelerek düz sürüm yapar. DKP ağır yapıya sahip olduğu için güçlü traktöre ihtiyaç duyar ve satın alma maliyeti SP'ye göre pahalı olduğu için çiftçi kolayca DKP satın alamaz. Bilim Sanayi ve Ticaret Bakanlığı'nın desteklediği SANTEZ projesi yardımıyla yapılan bu doktora tezinde SP ve DKP'ye alternatif olarak yeni bir tasarımla düz sürüm yapan pulluk, Çift Yönlü Kulaklı Pulluk (ÇYP) geliştirilmiştir. ÇYP'de kulak sayısı sabit kulaklı pulluğun kulak sayısına eşit olmak üzere güçlü traktör kullanımına ihtiyaç göstermez, daha hafif olduğu için DKP'nin dezavantajlarını ortadan kaldırmakta ve SP'ye göre düz sürüm yaptığı için iş başarısı yönünden daha avantajlı olup tarla tesviyesini korumaktadır. Döner Kulaklı Pulluğun dezavantajlarını gidermek ve aynı anda SP ve DKP'nin avantajlarını sağlamak için yeni tasarım ÇYP'nin fonksiyonel olup olmadığı % 50 ölçekli ilk modelle yapılan ön denemelerde denenmiş ve başarılı bulunmuştur. ÇYP tasarımında düz sürmede kullanılan mevcut döner kulaklı pullukların istenmeyen özellikleri göz önünde bulundurularak düz sürüm yapabilecek işleyici gövdeleri çift kulak şeklinde olan, hafif yapılı 1:1 ölçekli 3 farklı kulak tipinde ÇYP prototipi tasarlanmış ve imal edilmiştir. Pulluk prototiplerinden en uygun olan model seçilmiş ve bu pulluğun performansını belirlemek için tarla şartlarında işletme parametreleri SP ve DKP ile kıyaslanarak ölçülmüştür. Pullukların tarladaki işletme parametrelerinin ölçümü için, denemeler kumlu-tınlı toprak bünyesindeki Ege Üniversitesi, Ziraat Fakültesi Menemen Araştırma, Uygulama ve Üretim Çiftliği'nde, üç ilerleme hızında (2,8, 4,0 ve 4,9 km/h) kumlu-tınlı toprakta, 25 cm iş derinliğinde yapılmıştır. Araştırma iki aşamalı olarak yapılmıştır. Birinci aşamada, traktörün arkasında çeki kuvveti ölçer pimlerin bağlı olduğu özel 3 nokta asma sisteminde tüm pulluklar denenmiştir. Pulluklarla 3 farklı 25 cm derinlikte sürüm esnasında özgül yakıt tüketimleri, patinaj ve özgül çeki kuvveti değerleri ölçülmüştür. İkinci aşamada ise çeki kuvveti pimlerinin bağlı olduğu özel 3 nokta asma sistemi sökülmüş ve pulluklar direk olarak traktöre kendi 3 nokta asma sistemleriyle bağlanarak her bir pulluğun iş başarıları ortalama hız olan 3.6 km/h hızında ölçülmüştür. İş başarısı için parsel boyutları boy/en oranı 2 olarak alınmıştır. Araştırma sonuçlarına göre; pullukların özgül çeki kuvveti gereksinimleri hıza da bağlı olarak istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Özgül çeki kuvveti değerleri ÇYP 53,59 kN/m2 ile en yüksek değere sahipken SP 32,71 kN/m2ile en düşük özgül çeki kuvveti ihtiyacı göstermiştir. DKP nin özgül çeki kuvveti ihtiyacı 43,27 kN/m2olarak bulunmuştur. Pullukların yakıt tüketim değerleri,çeki kuvvetinde olduğu gibi istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. ÇYP her üç ilerleme hızında da ortalama 31,44 l/ha ile en yüksek yakıt tüketimine sahiptir. SP 24,5 l/ha ile en düşük yakıt tüketimini gösterirken DKP de yakıt tüketimi 27,27l/ha olmuştur. En yüksek iş başarısı 0,43 ha/h ile DKP da bulunurken SP de ise en yüksek ilerleme hızına sahip olmasına rağmen 0,28 ha/h ile en düşük iş başarısına sahiptir. ÇYP'de iş başarısı 0,33 ha/h olarak DKP'nin altında bulunmuştur. ÇYP'nin işletme parametre sonuçlarını incelediğimizde, bazı iyileştirmelerin yapılması gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Belirlenen imalattan kaynaklanan soruların çözülmesi ile fiyat ve malzemeden kaynaklanan avantajlara sahip ÇYP, DKP'ye alternatif olarak kullanılabilecektir.
Püskürtme paterni test ünitesinin tasarımı, imalatı ve pülverizatör memelerinde akış kontrolü
Bu çalışmanın amacı, pülverizatör memelerinin püskürtme paternini belirlemek ve akış düzgünlüğünü kontrol etmek için 60 kanallı 120×100 cm ölçülerinde 85 mm kanal yüksekliğine sahip tek noktadan püskürtmeli, püskürtme yüksekliği ayarlanabilir tipte düşük maliyetli bir paternatör prototipini tasarlamak, imal etmek ve bazı pülverizatör memelerinde püskürtme paterni değişkenlerini belirlemektir. Bu paternatör prototipinde her denemeden sonra ölçü silindirlerini boşaltmak ve testleri pratik kılmak için ölçüm tablasına bir aç-kapa mekanizması yerleştirilmiştir. Ölçüm tablası üzerindeki püskürtme paterni görüntüleri fotoğraflama yöntemiyle alınmış ve görüntüler görüntü işleme programıyla sayısallaştırılmaktadır. İmalattan sonra konik hüzmeli meme plakalarında orifis çapının (Ø1.0 mm, Ø1.2 mm, Ø1.6 mm, Ø2.0 mm ve Ø2.4 mm) püskürtme paterni üzerinde etkisi incelenmiştir. Denemeler her bir orifis çapı için 40 kez tekrarlanmış ve sabit 8 bar işletme basıncında ve 55 cm püskürtme yüksekliğinde yürütülmüştür. Deneme sonucunda püskürtme paterniyle ilgili çarpıklık, basıklık, paternin varyasyon katsayısı (%CV), yan yana 25 cm, 30 cm, 35cm, 40 cm, 45 cm ve 50 cm meme aralıklarında hacimsel dağılım düzgünlüğü (%CV), meme hüzme açısı ve meme örtme genişliği değişkenleri belirlenmiştir. Çok değişkenli istatistik analiz sonuçlarına göre Ø1.2 mm ve Ø1.6 mm orifis çaplı memelerde püskürtme paterninin benzer, diğerlerinin farklı olduğu belirlenmiştir. Orifis çapı Ø1.0 mm olan memenin püskürtme paterni görsel olarak içi dolu konik hüzmeli akışa benzerken, diğerlerinin çift tepeli dağılıma sahip olduğu belirlenmiştir. Orifis çapı Ø1.0 mm, Ø1.2 mm ve Ø1.6 mm olan memelerin püskürtme açısı ve örtme genişlikleri diğerlerinden daha düşük bulunmuştur. Orifis çapı arttıkça püskürtme paterninin çarpıklığı artmıştır. En düşük basıklık değeri Ø1.0 mm çaplı memede bulunmuştur. Hacimsel dağılım düzgünlüğü en düşük 25 cm ve 30 cm meme aralıklarında elde edilmiştir.
Görüntü işleme ve derin öğrenme teknikleri kullanarak fındıkta kahverengi kokarca (Halyomorpha halys) zararının belirlenmesi ve sınıflandırılması
Quality control of hazelnuts is a major concern in many regions across the world, but particularly in Turkey as the world's largest hazelnut producer. Using image processing and deep learning techniques, this study intended to detect and classify healthy hazelnuts and hazelnuts infected with the Brown Marmorated Stink Bug. Infected hazelnut samples were collected from the 2021 production period by experts. A Guppy Pro CCD camera-based image acquisition system was used to capture hazelnut images. A total of 4540 RGB hazelnut images were captured to train deep and machine learning models. Image segmentation process was carried out to subtract hazelnut images from the background using the Threshold technique. Moment features were extracted from RGB and l*a*b* spaces to be used to train traditional machine learning models. Furthermore, the most relevant and discriminative feature set was selected using the Boruta feature selection method. For deep learning, a Convolutional Neural Network (CNN) model of three convolutional layers, three max-pooling layers, drop out, and a fully connected layer was constructed using RGB and Grayscale hazelnut images with different DL parameters. Traditional machine learning models including Random Forest, Support Vector Machine, Logistic Regression, Naive Bayes, and Decision Tree were trained twice, once with all features and another with the select feature set only. The overall accuracy, statistical characteristics of the confusion matrix, and model training time were all calculated to compare the model's performance. Traditional machine learning models performances were compared to the performance of CNN model to determine the most efficient model in BMSB-infested hazelnut classification. As a result, only seven moment features were identified as the most discriminative features out of 24 features. The SVM model with all feature vectors had the greatest classification accuracy of 98.75 %. When only the selected features were employed, the performance of Random Forest and Logistic Regression models improved to 97.5 and 96.25 %, respectively. With an overall accuracy of 98.83 % and a classification error of 0.038, the CNN model was able to classify hazelnut images, which could be a useful performance in real-time hazelnut classification systems.
Pülverizatörlerde traktör sürücüsü üzerinde pestisit kalıntısı miktarı üzerine bir araştırma
Bitkisel üretimde zararlı organizmalara karşı kimyasal mücadele uygulamaları tarımsal verimliliği arttırmasına karşın insan sağlığı, çevre ve doğal hayat açısından risklerde taşımaktadır. Traktör sürücülerinin pülverizatörlerin kalibrasyon yapma oranlarının düşük olması yanında kişisel koruyucu donanım kullanma alışkanlıklarının az olduğu bilinmektedir. Kabinsiz traktör varlığının fazlalığı ve pestisit uygulamalarında kullanılmasından dolayı traktör sürücülerinin sağlığı açısından önemli riskleri taşıdığı bilinmektedir. Pestisit uygulama sırasında sürücülerin maruz kaldıkları pestisit miktarlarının belirlenmesi alınabilecek tedbirlerin belirlenmesi açısından önem taşımaktadır. Bu çalışma kabinsiz traktör ile tarla pülverizatöründe pestisit uygulamalarında sürücülerin maruz kaldığı pestisit kalıntısı miktarının belirlenmesi amacıyla yapılmıştır. Sürücünün vücudunun baş (ön-arka), göğüs, sırt, kol ve bacak bölgeleri esas alınmıştır. Denemelerde hava emişli meme (IDK 120-04) kullanılmıştır. Denemeler arazi şartlarında iki farklı püskürtme yüksekliği ( 50 ve 70 cm), iki farklı püskürtme basınç (5 ve 7 bar) değerlerinde yürütülmüştür. Traktör sürücüsü baş (ön-arka), göğüs, sırt, kol ve bacak bölgelerinde hacimsel ortalama çap, kaplama oranları ve damla sıklıkları incelenmiştir. Hacimsel ortalama çap, kaplama oranları ve damla sıklıklarının belirlenmesinde suya duyarlı kağıtlar kullanılmış olup analizleri Image Tool for Windows V3 görüntü işleme proğramı ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar istatistiki analizle değerlendirilmiştir. Hacimsel ortalama çap değeri açısından en küçük değer püskürtme yüksekliğinin 70 cm ve püskürtme basıncının 7 bar uygulamalarında kol bölgesinde 44,20 µm, en büyük değer yine kol bölgesinde 98,79 µm ile püskürtme yüksekliğinin 70 cm ve püskürtme basıncının 5 bar olduğu uygulamalarda elde edilmiştir. Kaplama oranı açısından en düşük göğüs kısmında püskürtme yüksekliğinin 70 cm olduğu durumda % 1,11 ve en yüksek kol bölgesinde püskürtme yüksekliğinin 50 cm ve püskürtme basıncının 7 bar olduğu uygulamalarda % 4,87 ile elde edilmiştir. Damla sıklığı açısından en düşük kol bölgesinde 17,25 adet/cm² püskürtme yüksekliğinin 70 cm ve püskürtme basıncının 7 bar, en yüksek değer ise kol bölgesinde 51,25 adet/cm² püskürtme yüksekliğinin 50 cm ve püskürtme basıncının 7 bar olduğu uygulamalarda elde edilmiştir. Dönüşlerde en yüksek hacimsel ortalama çap, kaplama oranı ve damla sıklık değerleri sırasıyla 86,53 µm ile kol, %3,87 bacak, 45,33 adet/cm² göğüs kısmında elde edilmiştir. Hedef yüzey olarak düşünülen örnekleme alanlarında ise en yüksek hacimsel ortalama çap, kaplama oranı ve damla sıklık değerleri sırasıyla 307.305 µm, %57.70 ve 405.25 adet/cm² olarak elde edilmiştir.
Sırt pülverizatörleri ile pestisit uygulamalarında operatörlerin pestisitlere maruziyeti
Günümüzde insan sağlığı açısından güvenli ve yeteri kadar gıda temini önemi her geçen gün artmaktadır. Bitkisel üretimde bitkilerin zararlı organizmalar nedeniyle uğradıkları kayıplar önlenmeye çalışılmaktadır. Çiftçilerin tercih ettiği kimyasal mücadele yönteminde pestisitlerin hatalı ve fazla kullanılmaları insan sağlığı, gıda güvenliği ve çevre açısından olumsuz risklere neden olmaktadır. Tarım alanlarının ve coğrafi yapının farklılıkları nedeniyle tercih edilen sırt pülverizatörlerinde uygulayıcıların maruz kaldıkları pestisit miktarlarının daha fazla olduğu yapılan araştırmalar tarafından ortaya konulmuştur. Bu çalışmada sırt pülverizatörü ile yapılan uygulamalarda operatörlerin maruz kaldıkları pestisit kalıntı değerleri incelenmiştir. Bu amaçla klasik motorlu sırt pülverizatörüne boom ilave edilerek modifiye yapılmıştır. Bu sırt pülverizatörü ile yapılan uygulamalarda uygulayıcının maruz kaldığı pestisit değerleri hacimsel ortalama damla çap, damla sıklığı ve kaplama oranı açısından belirlenmiştir. Ayrıca uygulanan hedef alanlarda da aynı değerlendirmeler yapılmıştır. Denemelerde hali hazırda kullanılmakta olan konik hüzmeli M2 (8002) meme ile alternatif olabilecek hava emişli M1 (IDK 120-02 ) meme tipi kullanılmıştır. Denemeler arazi şartlarında iki meme tipinde iki farklı ilerleme (yürüme) hızında (H1: 1 m/s ve H2: 1.5 m/s) yapılmıştır. Uygulamalarda norm değeri 20 lt/da, püskürtme basıncı (3 bar) ve püskürtme yüksekliği (50 cm) sabit olarak alınmıştır. Uygulamalarda operatörün vücut (kafa, göğüs, kollar, bacaklar) bölgelerine ve hedef takozlar üzerine örnekleme yüzeyleri yerleştirilmiştir. Operatörde ve hedef yüzeylerde hacimsel ortalama çap damla sıklığı ve kaplama oranı incelenmiştir. Örnekleme yüzeyleri olarak suya duyarlı kağıtlar kullnılmış olup kapıtların analizlerinde görüntü işleme programından (Image Tool for Windows V3) yararlanılmıştır. İstatistiksel analiz ile verilerin analizleri yapılmıştır. Operatör vücudunda VMD için en 52.85 µm ile M2*H1, kaplama oranı için 0.24 uygulamasını sağlayan M1*H2 ve damla sıklık için 109 ile M1*H2 uygulamaları seçilebilir. Hedef yüzeyde ise VMD değeri 356.73 µm olan M2*H1, kaplama oranı için M2*H1 ve damla sıklık için M1*H2 uygulamaları seçilebilir. Bu çalışmada modifiye edilmiş sırt pülverizatörünün operatör için risk azaltılarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.
Coğrafi bilgi sistemleri kullanılarak Tokat ilindeki tarım makineleri kullanım etkinliğinin değerlendirilmesi
Bu çalışmada Tokat ve ilçelerinde tarımı yapılan ürünlerde ve sadece buğday tarımında kullanılan tarım alet ve makinelerinin kullanım etkinliklerinin coğrafi bilgi sistemleri ile haritalanarak ilçe bazında makine varlığının durumu hakkında veri tabanı oluşturulması amaçlanmıştır. Bu kapsamda makineler 7 gruba (Toprak İşleme Alet/Makineleri, Ekim ve Dikim Makineleri, Bakım ve Gübreleme Makineleri, Bitki Koruma Makineleri, Hasat Makineleri, Biçerdöverler, Traktörler) ayrılmıştır. Türkiye İstatistik Kurumundan ilçe bazında ekilen alanlar ve makine sayıları alınmıştır. Makine etki alanları ile ekili alanlar, dairesel alana dönüştürülerek yarıçapları hesaplanmıştır. Hesaplanan yarıçaplar ArcGIS 10.8 programı yardımıyla ilçe bazında haritalara dönüştürülmüştür. Tokat genelinde dipkazan, kombikürüm, taş toplama makinesi, toprak frezesi, toprak tesviye makinesi, rototiller, ark açma pulluğu, fide dikme makinesi, balya makinesi ve biçerdöver ihtiyacı olduğu belirlenmiştir. En çok ihtiyaç balya makinesinde iken en çok ihtiyaç fazlalığı traktörde tespit edilmiştir. Yaygın tarımı yapılan ürünler ile buğday tarımında ortak kullanılan makineler değerlendirildiğinde üretim planlamasının önemli olduğu ve ürün desenine göre planlamanın yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır.