Ελαιοπαραγωγός. Η φυσική στο χωράφι

Ο δονητής ελιάς είναι μηχάνημα που χρησιμοποιείται στη συγκομιδή της ελιάς και λειτουργεί μεταφέροντας δονήσεις στο δέντρο ή στα κλαδιά, ώστε οι ελιές να αποκολληθούν και να πέσουν. Επιφέρει τον μικρότερο τραυματισμό στα κλαδιά και στις ελιές, πράγμα που δεν γίνεται με τον ραβδισμό. Η συλλογή με το χέρι κλαδί κλαδί, είναι ενδιαφέρουσα αν υπάρχει καλή παρέα και καλό μυοσκελετικό σύστημα!

Η συγκομιδή ελιάς με δονητές κορμού φαίνεται συχνά τεχνικό θέμα, όμως η πραγματική της αποτελεσματικότητα καθορίζεται από μια θεμελιώδη έννοια της φυσικής: τον συντονισμό. Κάθε ελαιόδεντρο έχει μία δική του φυσική συχνότητα (ιδιοσυχνότητα fo)  ταλάντωσης, η οποία εξαρτάται από το ύψος, το σχήμα, την ηλικία και την πυκνότητα της κόμης (=βλάστησης). Όταν οι δονήσεις που εφαρμόζονται από εξωτερικό διεγέρτη στον κορμό του δένδρου ή σε μεγάλα κλαδιά ταιριάζουν σε αυτή τη συχνότητα fo , το δένδρο ή τα κλαδιά υπόκεινται σε εξαναγκασμένη ταλάντωση με μέγιστη μετατόπιση και ο καρπός αποκολλάται πιο εύκολα.

Η απόδοση στη συγκομιδή μπορεί να φθάσει το 91 % όταν οι ρυθμίσεις του εξωτερικού διεγέρτη = δονητή, ταιριάζουν  με τη φυσική συχνότητα ταλάντωσης του δένδρου ή του κλαδιού. Όταν οι συχνότητες δεν ήταν σωστά προσαρμοσμένες, η αποτελεσματικότητα πέφτει έως και 20%. Η κρίσιμη επιτάχυνση για την αποκόλληση του καρπού υπολογίστηκε περίπου στα 1110 m/s², τιμή «κλειδί»  για τη ρύθμιση των μηχανών. Σημειωτέον το κόστος των μηχανών δόνησης ξεκινούν από 1200 και άνω, όταν των αντίστοιχων με ραβδισμό έχουν 300 έως 500 ευρώ!

Πώς λειτουργούν

1. Σύσφιξη στον κορμό ή στο κλαδί
   Ο δονητής διαθέτει μια δαγκάνα (ή γάντζο) που πιάνει τον κορμό ή ένα χοντρό κλαδί. (προφανώς δεν μιλάμε για τις υπεραιωνόβιες ελιές του Ιονίου)!
2. Παραγωγή δονήσεων
   Ένας κινητήρας (ηλεκτρικός, βενζινοκίνητος ή υδραυλικός) δημιουργεί γρήγορες παλινδρομικές ή περιστροφικές κινήσεις.
3. Μεταφορά των δονήσεων
   Οι δονήσεις μεταφέρονται στο δέντρο και προκαλούν ταλάντωση μέγιστου πλάτους και μέγιστης δύναμης, μεγαλύτερης από τη δύναμη με την οποία κρατιέται ο καρπός στο κοτσάνι.
4. Αποκόλληση καρπού
   Οι ελιές πέφτουν σε δίχτυα που έχουν απλωθεί κάτω από το δέντρο.

Είδη δονητών ελιάς

• Χειρός (με κοντάρια): για μικρά δέντρα ή κλαδιά
• Κορμού: πιάνει απευθείας τον κορμό
• Με τρακτέρ (υδραυλικοί): για μεγάλους ελαιώνες και επαγγελματική χρήση

Και ολίγη φυσική

Εφαρμόζονται επαναλαμβανόμενες δονήσεις στον  κορμό ή το κλαδί, μέσω εξαναγκασμένης ταλάντωσης από τον εξωτερικό διεγέρτη / δονητή και μεταφέρεται ενέργεια  σε όλο το σύστημα του δέντρου. Οι ελιές είναι καρποί που κρατιούνται στα κλαδιά με μια δύναμη πρόσφυσης. Όταν το πλάτος των ταλαντώσεων γίνει μέγιστο, τότε έχουμε και μέγιστη επιτάχυνση, άρα και μέγιστη δύναμη μεγαλύτερη της δύναμης πρόσφυσης στο κοτσάνι της ελιάς, οπότε ο καρπός αποκολλάται και πέφτει στα ελαιόπανα.

• Συχνότητα εξωτερικής δόνησης: πόσες δονήσεις γίνονται ανά δευτερόλεπτο
• Πλάτος δόνησης: πόσο «μεγάλη» είναι η κίνηση
• Μικρό πλάτος → λιγότερη αποκολλητική δύναμη
• Μεγάλο πλάτος → περισσότερη αποκολλητική δύναμη

Αν η ελιά ή το κλαδί της θεωρηθεί ελαστικό σύστημα τότε:

m.X΄΄ + c.X΄ + Κ.Χ = F (t)

• m = μάζα
• c = απόσβεση
• k = σταθερά ελατηρίου
• F(t) = εξωτερική δύναμη δόνησης

Όταν η εξωτερική δύναμη F(t) υπερβεί τη στατική πρόσφυση, ο καρπός αποκολλάται.  Όταν ο δονητής δουλεύει κοντά στη φυσική συχνότητα fo:

• το πλάτος της ταλάντωσης μεγαλώνει
• η επιτάχυνση του ελαιοκαρπού αυξάνεται
• η δύναμη αποκόλλησης γίνεται αρκετή

Το εύρος λειτουργίας του εξωτερικού διεγέρτη / δονητή είναι για τα κλαδιά στα 15–25 Hz και για τον κορμό στα 10–20 Hz .

Ο ελαιοπαραγωγός χρειάζεται να γνωρίζει το βάρος του καρπού, το μήκος του κοτσανιού, τη δύναμη πρόσφυσης και να προσαρμόζει ανάλογα το μηχάνημα. Στην Κορωνέϊκη με μικρό καρπό χρειάζεται συντονισμός ακριβείας, ενώ στην Καλαμών / Αμφίσσης με μεγάλο καρπό γίνεται και σε εύρος συχνοτήτων γύρω από την fo.

Οι έρευνες και η τεχνολογία εξελίσσονται με τους  σύγχρονους δονητές να μπορούν να λειτουργούν όχι ως σταθερές μηχανές, αλλά ως συστήματα ακρίβειας, ικανά να μεταβάλλουν τις ρυθμίσεις τους ανά δένδρο. Δονητές με αισθητήρες που θα αναγνωρίζουν αυτόματα τη μηχανική συμπεριφορά του φυτού και θα ρυθμίζονται σε πραγματικό χρόνο. Η Κίνα και εδώ  έχει το προβάδισμα. (Dang, K.H. et al., 2025. Vibration harvesting process of olive trees based on response surface methodology and rigid-flexible coupling simulation. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 18(3), pp.25–36. This study provides a reference for the design of vibration harvesting equipment and fruit tree shaping. … Citation: Dang K H, Niu Z J, Mu H T, Lan W K, Zhang X …)

(Περισσότερες πληροφορίες για τις πρόσφατες επιστημονικές εξελίξεις γύρω από τη συγκομιδή της ελιάς μπορείτε να βρείτε  στο τ.  112 του περιοδικού Ελιά & Ελαιόλαδο – Κατερίνα-Γλαύκη Αποστολοπούλου).

ΥΓ. οι χημικοί ας αναλάβουν τα μετά του ελαιοτριβείου!