DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2025.55.192-200
Research the Productivity of a Pneumatic-Mechanical Device for Extracting Sapropel
About the Authors
Igor Tsiz, Associate Professor, PhD of technical sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the department of agricultural engineering named after Prof. G.A. Hylis, Lutsk National Technical University, Lutsk, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9916-8174, e-mail: Igor-71@ukr.net
Volodymyr Didukh, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of the department of agricultural engineering named after Prof. G.A. Hylis, Lutsk National Technical University, Lutsk, Ukraine, ORCID: https:// orcid.org/0000-0002-7358-7709, e-mail: didukh_v@ukr.net
Serhiі Khomych, Associate Professor, PhD of technical sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the department of agricultural engineering named after Prof. G.A. Hylis, Lutsk National Technical University, Lutsk, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0926-8703, e-mail: smhh@ukr.net
Roman Khlopetscyi, Associate Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the Department of Agricultural Machine Building, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9339-4691, e-mail: serafsgm@ukr
Abstract
Analysis of the designs of sapropel extraction equipment showed that from the point of view of ensuring environmental requirements and the need to extract deposits of natural humidity, airlift installations should be considered the most promising. However, to improve the conditions for extracting deposits, it is advisable to improve such installations by equipping them with mechanical rippers. For this purpose, a design was developed and an experimental installation of a pneumomechanical device for extracting sapropel was manufactured. The purpose of the study is to establish the influence of the design parameters of a pneumomechanical device for extracting sapropel on its productivity.
During the study, the influence of the following factors was established: the angle of inclination of the generating cone-shaped body, the diameter of the lifting pipeline, the length of the lifting pipeline, the air supply pressure. To obtain a model of the studied process in the form of regression equations, a mathematical method of experimental planning was applied. The experiments were carried out from a boat on Lake Burkiv, Volyn region. Based on the obtained productivity values, the values of the coefficients of the regression equation, their confidence intervals and significance were calculated, and the adequacy of the regression equation was checked.
Analysis of the obtained response results showed that at an air injection pressure of 500 kPa and a diameter of the transporting pipeline of 0.055 m, the productivity of the pneumomechanical device is in the range from 0.8 to 1.4 kg/s over the entire studied range of lengths of the lifting pipeline. But with increasing length of the lifting pipeline, productivity decreases. Therefore, the length of the lifting pipeline should be chosen as minimal, which will ensure the extraction of deposits with optimal humidity. Comparison of the obtained productivity values with the results of the study of a tool for extracting sapropel without a mechanical loosener indicates that the presence of the latter provides an increase in productivity of up to 10%. The suitability of the pneumomechanical tool for extracting sapropel with a humidity lower than 92% has also been established.
Keywords
sapropel, extraction, pneumomechanical device, productivity, pressure, pipeline diameter
Full Text:
PDF
References
1. Shevchuk, M.I. (1996). Sapropels of Ukraine: stocks, quality and prospects of use. Lutsk: Nadstyria [in Ukrainian].
2. Didukh, V.F., Tsiz, I.Ye., Tarasyuk V.V., & Khomych S.M. (2023). Research of the process of formation of a moisture-retaining layer in the soil. National interdepartmental scientific and technical collection of works. Design, production and operation of agricultural machinery. Vol. 53, 149-157. [in Ukrainian].
3. Demyanyuk, O.S., Konishchuk, V.V., & Musych, O.H. (2022). Analysis of sapropel reserves in Ukraine as an alternative raw material for organic fertilizers. Sustainable use of nature. № 2, 73-84. [in Ukrainian].
4. Bodak, V.I. (1996). Development and research of mechanisms for sapropel extraction. Doctor’s thesis. Lutsk. [in Ukrainian].
5. Bulik, Y.V. (2005). Justification of the process and parameters of the mechanism for extracting sapropel. Doctor’s thesis. Lutsk. [in Ukrainian].
6. Soil collection device: patent 461976 Ukrainе, IPС Е21С50/00; declared 15.05.2000; published. 15.05.2002. Bulletin №5.
7. Pneuma system (n.d.). http://www.pneuma.it/#System
8. Shymchuk, O.P. (2009) Justification of the parameters of the module for the extraction of lake sapropels. Extended abstract of candidate’s thesis. Ternopil. [in Ukrainian].
9. Vanags, R. (2015). Investigation of sapropel extraction technical tools. Engineering for rural development, 151-154. [in English].
10. Peterson, S.А. (1978). Dredging and lake restoration. Lake restoration. Proceedings of a National Conference, 105-114. [in English].
11. Sukach, M.K., & Novikov, O.D. (1995). Airlift and dredging complex for sapropel extraction. Mining, construction, road and reclamation machines. Vol. 49, 9-16. [in Ukrainian].
12. Sukach, M.K., & Cherednyk, V.M. (2010) Installation for transporting soil in water areas. Mining, construction, road and reclamation machines. Vol. 75, 57-61. [in Ukrainian].
13. Stankevica, K. (2020) Character of sapropel properties based on its formation conditionsand possibilities of its use. Doctor’s thesis. Riga. [in English].
14. Sukach, M.K., & Cherednyk, V.M. (2007). Main ways to improve airlift installations for underwater soil development. Mining, construction, road and reclamation machines. Vol. 69, 26-33. [in Ukrainian].
15. Intake unit: patent 99506 Ukrainе, IPС Е02F3/08; declared 15.12.2014; published. 10.06.2015. Bulletin №11.
16. Khomych, S.M., & Tsiz, I.Ye. (2010). Research on the performance of a pneumatic extraction device for sapropel extraction. Agricultural machinery. Vol. 20, 355-361. [in Ukrainian].
Citations
1. Шевчук М.Й. Сапропелі України: запаси, якість та використання. Луцьк : Надстир’я, 1996. 383 с.
2. Дідух В.Ф., Цизь І.Є., Тарасюк В.В., Хомич С.М. Дослідження процесу формування у ґрунті вологоутримуючого шару. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин : Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. 2023. Вип. 53. С. 149–157.
3. Дем’янюк О.С., Коніщук В.В., Мусич О.Г. Аналіз запасів сапропелю в Україні як альтернативної сировини органічних добрив. Збалансоване природокористування. 2022. № 2. С. 73–84.
4. Бодак В.І. Розробка і дослідження механізмів для добування сапропелів: дис. … канд. техн. наук: 05.20.01. Луцьк, 1996. 209 с.
5. Булік Ю.В. Обґрунтування процесу і параметрів механізму для добування сапропелю: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.11. Луцьк, 2005. 135 с.
6. Ґрунтозабірний пристрій: пат. 46197 Україна, МПК Е21С50/00; заявл. 15.05.2000; опубл. 15.05.2002. Бюл. №5.
7. Pneuma system. URL: http://www.pneuma.it/#System (дата звернення: 25.11.2025).
8. Шимчук О.П. Обґрунтування параметрів модуля для добування озерних сапропелів: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.11. Тернопіль, 2009. 23 с.
9. Vanags R. Investigation of sapropel extraction technical tools. Engineering for rural development, 2015. P.151-154.
10. Peterson S.А. Dredging and lake restoration. Lake restoration. Proceedings of a National Conference, 1978. Р. 105–114.
11. Сукач М.К., Новиков О.Д. Ерліфтно-землесосний комплекс для видобування сапропелів. Гірн., буд., дор. та меліорат. машини. 1995. Вип. 49. С. 9–16.
12. Сукач М.К., Чередник В.М. Установка для транспортування ґрунту в акваторіях. Гірн., буд., дор. та меліорат. машини. 2010. Вип. 75. С. 57–61.
13. Stankevica K. Character of sapropel properties based on its formation conditionsand possibilities of its use. Ph.D. thesis. Riga, 2020. 175 p.
14. Сукач М.К. Чередник В.М. Основні шляхи удосконалення ерліфтної установки для розробки підводних ґрунтів. Гірн., буд., дор. та меліорат. машини. 2007. Вип. 69. C. 26–33.
15. Забірний пристрій: пат. 99506 Україна, МПК Е02F3/08; заявл. 15.12.2014; опубл. 10.06.2015. Бюл. №11.
16. Хомич С.М., Цизь І.Є. Дослідження продуктивності пневматичного забірного пристрою для добування сапропелю. Сільськогосподарські машини. 2010. Вип. 20. С. 355–361.
Copyright (c) 2025 Igor Tsiz, Volodymyr Didukh, Serhiі Khomych, Roman Khlopetscyi
Research the Productivity of a Pneumatic-Mechanical Device for Extracting Sapropel
About the Authors
Igor Tsiz, Associate Professor, PhD of technical sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the department of agricultural engineering named after Prof. G.A. Hylis, Lutsk National Technical University, Lutsk, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9916-8174, e-mail: Igor-71@ukr.net
Volodymyr Didukh, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of the department of agricultural engineering named after Prof. G.A. Hylis, Lutsk National Technical University, Lutsk, Ukraine, ORCID: https:// orcid.org/0000-0002-7358-7709, e-mail: didukh_v@ukr.net
Serhiі Khomych, Associate Professor, PhD of technical sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the department of agricultural engineering named after Prof. G.A. Hylis, Lutsk National Technical University, Lutsk, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0926-8703, e-mail: smhh@ukr.net
Roman Khlopetscyi, Associate Professor, PhD in Technical Sciences (Candidate of Technical Sciences), Associate Professor of the Department of Agricultural Machine Building, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9339-4691, e-mail: serafsgm@ukr
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Shevchuk, M.I. (1996). Sapropels of Ukraine: stocks, quality and prospects of use. Lutsk: Nadstyria [in Ukrainian].
2. Didukh, V.F., Tsiz, I.Ye., Tarasyuk V.V., & Khomych S.M. (2023). Research of the process of formation of a moisture-retaining layer in the soil. National interdepartmental scientific and technical collection of works. Design, production and operation of agricultural machinery. Vol. 53, 149-157. [in Ukrainian].
3. Demyanyuk, O.S., Konishchuk, V.V., & Musych, O.H. (2022). Analysis of sapropel reserves in Ukraine as an alternative raw material for organic fertilizers. Sustainable use of nature. № 2, 73-84. [in Ukrainian].
4. Bodak, V.I. (1996). Development and research of mechanisms for sapropel extraction. Doctor’s thesis. Lutsk. [in Ukrainian].
5. Bulik, Y.V. (2005). Justification of the process and parameters of the mechanism for extracting sapropel. Doctor’s thesis. Lutsk. [in Ukrainian].
6. Soil collection device: patent 461976 Ukrainе, IPС Е21С50/00; declared 15.05.2000; published. 15.05.2002. Bulletin №5.
7. Pneuma system (n.d.). http://www.pneuma.it/#System
8. Shymchuk, O.P. (2009) Justification of the parameters of the module for the extraction of lake sapropels. Extended abstract of candidate’s thesis. Ternopil. [in Ukrainian].
9. Vanags, R. (2015). Investigation of sapropel extraction technical tools. Engineering for rural development, 151-154. [in English].
10. Peterson, S.А. (1978). Dredging and lake restoration. Lake restoration. Proceedings of a National Conference, 105-114. [in English].
11. Sukach, M.K., & Novikov, O.D. (1995). Airlift and dredging complex for sapropel extraction. Mining, construction, road and reclamation machines. Vol. 49, 9-16. [in Ukrainian].
12. Sukach, M.K., & Cherednyk, V.M. (2010) Installation for transporting soil in water areas. Mining, construction, road and reclamation machines. Vol. 75, 57-61. [in Ukrainian].
13. Stankevica, K. (2020) Character of sapropel properties based on its formation conditionsand possibilities of its use. Doctor’s thesis. Riga. [in English].
14. Sukach, M.K., & Cherednyk, V.M. (2007). Main ways to improve airlift installations for underwater soil development. Mining, construction, road and reclamation machines. Vol. 69, 26-33. [in Ukrainian].
15. Intake unit: patent 99506 Ukrainе, IPС Е02F3/08; declared 15.12.2014; published. 10.06.2015. Bulletin №11.
16. Khomych, S.M., & Tsiz, I.Ye. (2010). Research on the performance of a pneumatic extraction device for sapropel extraction. Agricultural machinery. Vol. 20, 355-361. [in Ukrainian].
Citations
1. Шевчук М.Й. Сапропелі України: запаси, якість та використання. Луцьк : Надстир’я, 1996. 383 с.
2. Дідух В.Ф., Цизь І.Є., Тарасюк В.В., Хомич С.М. Дослідження процесу формування у ґрунті вологоутримуючого шару. Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин : Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. 2023. Вип. 53. С. 149–157.
3. Дем’янюк О.С., Коніщук В.В., Мусич О.Г. Аналіз запасів сапропелю в Україні як альтернативної сировини органічних добрив. Збалансоване природокористування. 2022. № 2. С. 73–84.
4. Бодак В.І. Розробка і дослідження механізмів для добування сапропелів: дис. … канд. техн. наук: 05.20.01. Луцьк, 1996. 209 с.
5. Булік Ю.В. Обґрунтування процесу і параметрів механізму для добування сапропелю: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.11. Луцьк, 2005. 135 с.
6. Ґрунтозабірний пристрій: пат. 46197 Україна, МПК Е21С50/00; заявл. 15.05.2000; опубл. 15.05.2002. Бюл. №5.
7. Pneuma system. URL: http://www.pneuma.it/#System (дата звернення: 25.11.2025).
8. Шимчук О.П. Обґрунтування параметрів модуля для добування озерних сапропелів: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.05.11. Тернопіль, 2009. 23 с.
9. Vanags R. Investigation of sapropel extraction technical tools. Engineering for rural development, 2015. P.151-154.
10. Peterson S.А. Dredging and lake restoration. Lake restoration. Proceedings of a National Conference, 1978. Р. 105–114.
11. Сукач М.К., Новиков О.Д. Ерліфтно-землесосний комплекс для видобування сапропелів. Гірн., буд., дор. та меліорат. машини. 1995. Вип. 49. С. 9–16.
12. Сукач М.К., Чередник В.М. Установка для транспортування ґрунту в акваторіях. Гірн., буд., дор. та меліорат. машини. 2010. Вип. 75. С. 57–61.
13. Stankevica K. Character of sapropel properties based on its formation conditionsand possibilities of its use. Ph.D. thesis. Riga, 2020. 175 p.
14. Сукач М.К. Чередник В.М. Основні шляхи удосконалення ерліфтної установки для розробки підводних ґрунтів. Гірн., буд., дор. та меліорат. машини. 2007. Вип. 69. C. 26–33.
15. Забірний пристрій: пат. 99506 Україна, МПК Е02F3/08; заявл. 15.12.2014; опубл. 10.06.2015. Бюл. №11.
16. Хомич С.М., Цизь І.Є. Дослідження продуктивності пневматичного забірного пристрою для добування сапропелю. Сільськогосподарські машини. 2010. Вип. 20. С. 355–361.