Инженерные решения температурного фактора в двухблочном многофункциональном пчелином улье

Можно сделать вывод, что высота подъема семян увеличивается по параболической зависимости при уменьшении угла наклона конуса 0. Высота подъема семян по неподвижной цилиндрической поверхности камеры дражиратора начинает более резко увеличиваться при сходе их с конической поверхности вращающегося днища дражиратора, в рамках интервала изменения угла 0 менее 65°.

Интервал с углами, превышающий 65°, будет неэффективен, поскольку для качественного нанесения оболочки, семена должны устойчиво подниматься на определенную высоту, достаточную для равномерного нанесения питательной оболочки.

Заключение

В результате теоретических и экспериментальных исследований движения семян по подвижному днищу камеры дражиратора, выполненного в форме обратного, усеченного конуса, были получены зависимости рис. 1, 2, 3 , позволившие определить нижнюю границу варьирования угловой скорости вращения днища, а также определить рациональный интервал изменения угла наклона образующей обратного конуса, днища дражиратора.

ЛИТЕРАТУРА

1. Червяков, А. В. Повышение посевных качеств семенного материала методом дражирования / А. В. Червяков, С. В. Курзенков, Д. А. Михеев // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: материалы Между-нар. научно-практ. конф., Минск, 19-20 октября 2010 г. в 2 томах. Т 1: НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства. - Минск, 2010. - С. 70-74.

2. Червяков, А. В .Теоретические исследования движения семян по поверхности камеры смешивания центробежного дражиратора / А. В. Червяков, С. В. Курзенков, Д. А. Михеев // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 1. - С. 146-153.

3. Червяков, А. В. Изучение динамики движения семенного материала по вращающейся конической части камеры дражиратора / А. В. Червяков, С. В. Курзенков, Д. А. Михеев // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 2. - С. 131-137.

4. Червяков, А. В. Динамика движения семенного материала по неподвижной цилиндрической части камеры дражиратора / А. В. Червяков, С. В. Курзенков, Д. А. Михеев // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 4. - С. 123-128.

5. Устройство для дражирования семян: пат.8750 Респ. Беларусь. МПК А 01С1/06 / А. В. Червяков, С. В. Курзенков, Д. А. Михеев, Р. В. Новиков, С. Л. Червякова, Е. А. Червякова; заявитель ООО «Научно-производственное предприятие Белама плюс». - № u 20120165; заявл. 17.02.2012; опубл. 30.12.2012 // Афщыйны бюл. / Нац. Центр штэлектуал. уласнасщ. -2012. - № 6. - С. 171.

6. Мухин, В. Д. Дражирование семян сельскохозяйственных культур / В. Д. Мухин. - М.: Колос, 1971. - 95 с.

7. Яковлева, И. Г. Механизация изготовления и посева дражированных семян сельскохозяйственных культур / И. Г. Яковлева. - Ф.: Кыргыстан, 1971. - 76 с.

8. Кротова, О. А. Предпосевная подготовка семян овощных культур / О. А. Кротова. - Тула, 1965. - 38 с.

УДК 638.1:539.3

В. Р. ПЕТРОВЕЦ, И. С. СЕРЯКОВ, В. А. ГАЙДУКОВ, А. Н. ШЕРШНЕВ

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА В ДВУХБЛОЧНОМ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОМ ПЧЕЛИНОМ УЛЬЕ

В статье показана связь и дано научное обоснование пря- The article shows the relation and gives scientific basing of

мой зависимости сохранности пчелиного расплода и полноцен- the direct dependence of viability of bee brood and full devel-

ного развития всех особей пчелиной семьи от условий микро- opment of all bees of the bee family on the microclimatic condi-

климата гнезда. Его зависимость от внешней температуры, и tions of the hive. We have also shown its dependence on the

также необходимость применения механического модуля external temperature and the necessity to apply mechanical

технологической перегородки в создании оптимальных условий module of technological wall for the creation of optimal condi-

микроклимата гнезда. Дана электрическая схема управления tions of hive microclimate. We have shown electrical scheme of

механическим модулем технологической перегородки двух- operation of mechanical module of technological wall of two-

блочного пчелиного улья. Указаны их конструктивные особен- block beehive. We have pointed out their constructive peculiari-

ности, представлена оптимальная комплектация. ties and presented their optimal set.

Введение

С каждым годом все большее значение приобретает эффективное использование пчел на опылении сельскохозяйственных энтомофильных культур. Установлено, что медоносные пчелы совершают 80-90 % всей работы по опылению сельскохозяйственных растений, а остальная часть приходится на долю диких насекомых. В связи с этим ускоренными темпами совершенствуется и промышленная технология производства пчеловодной продукции. Основа ее - высокая производительность труда пчеловодов, которая немыслима без использования современного оборудования на пасеках. О применении специального инвентаря и оборудования при уходе за пчелами известно очень давно, однако

многое уже устарело или нуждается в совершенствовании. Поэтому возникла необходимость улучшения существующих видов инвентаря и разработки нового оборудования, внедрения системы машин, механических модулей, научно-технического прогресса, новых промышленных технологий для комплексной механизации трудоемких процессов в пчеловодстве [1, 2].

Анализ источников

Жизненные процессы отдельных индивидуумов в пчелиной семье находятся в прямой зависимости от условий, в которых они развиваются. Кроме количества и качества потребляемой пищи, к таким условиям в немалой степени относятся влажность и газовый состав воздуха, температура же играет особую роль в пчелином гнезде.

В гнезде пчел вне зависимости от колебаний во внешней среде, семьей поддерживается и сохраняется оптимальная температура, особенно в зоне расплода. В центральной части гнезда с разновозрастным расплодом температура постоянно находится в пределах 34-35 °С . Пчелы не допускают ее даже суточных колебаний. Такая же температура поддерживается в зоне расплода, независимо от того, на каком расстоянии от летка он расположен. При колебаниях внешней температуры в пределах 10 °С температура в гнезде пчел на периферии расплода изменяется в пределах 1-1,5 °С. Только при длительных весенне-летних похолоданиях она иногда может в течение 2-3 часов удерживаться на уровне 28,5-29 °С.

Это говорит о том, что как бы ни совершенна была система терморегуляции на температуру в зоне расплода влияют внешние факторы, что в свою очередь обязательно отражается на характере развития пчелиной семьи. Это опытным путем доказал известный ученый-пчеловод, профессор Н. М. Кулагин. Он охлаждал пчелиное гнездо до температуры в зоне расплода на 5-8 °С в течение 1-3 часов, что приводило к гибели 5 % яиц и 4 % 1-4-дневных личинок. Наиболее чувствительными к подобного рода охлаждениям оказались куколки пчел. Они погибали при температуре 3 °С через два часа. Он также помещал расплод, взятый из одной семьи, в термостаты с температурами 20, 25 и 27 °С. В первом варианте расплод погибал через 11 дней, во втором - через 8 дней, в последнем - пчелы погибали сразу же после выхода из ячеек [3].

Неоднократно ставились опыты по выращиванию расплода при пониженных на несколько градусов температурах. Все эти опыты подтверждали, что пчелы, выведенные при температурах, отличающихся от оптимальных (34-35 °С), оказывались дефективными по экстерьеру и менее жизнеспособными. Это всегда следует учитывать пчеловоду, особенно весной, после выставки и при расширении гнезда, а также ранней осенью, в период наращивания пчелиных семей.

Самую стабильную температуру пчелы поддерживают в зоне с яйцами и молодыми личинками. Причем с увеличением возраста личинок температура колеблется в пределах 0,5 °С, а при запечатывании расплода - в пределах 4°С.

Температура в зоне трутневого расплода на 1-2 °С ниже, чем в зоне расплода рабочих пчел.

Особенно стабильная температура в зоне выращивания маточников. Средняя температура у маточника 34 °С и колебания ее в этой зоне не превышают 0,5 °С даже при значительных колебаниях внешней температуры.

При отсутствии в гнезде расплода температура в улье поддерживается в пределах 15-30 °С.

Поддержание оптимальной температуры в гнезде пчел напрямую связано с количеством потребляемого кислорода и пищи. При понижении внешней температуры до 20 °С потребление пищи увеличивается в 1,7, а при 14 °С - в 2 раза. Потребление кислорода, напротив, повышается с повышением внешней температуры.

Выводом из всего вышесказанного можно считать необходимость тщательного ухода и контроля за ульями в весенний период, используя для этого не только специальные или естественные приспособления, но и современные достижения научно-технического прогресса. А также необходимо сокращать гнезда в соответствии с силой семьи, закрывая при этом верхний леток и сокращая, при необходимости, нижний.

Методы исследования

Информационной и нормативной базой для проведения исследований служили труды отечественных и зарубежных ученых. Применялись методы сравнительного и экономического анализа, абстрактно-логический, балансовый, обобщения и др.

Основная часть

Механизм терморегуляции используется пчелиной семьей для поддержания оптимальных температурных условий своей жизнедеятельности. Этот механизм представляет собой цепь сложных поведенческих актов, выполняемых рабочими особями семьи. При этом они пользуются различными способами в зависимости от того, что нужно делать - повышать или понижать температуру относительно требуемой оптимальной температуры.

У пчел, как и у других холоднокровных животных, температура тела в значительной мере зависит от температуры окружающей среды. Но наличие такой зависимости не означает равенства этих температур - пчелы обладают врожденной способностью регулировать в некоторых пределах температуру своего тела. Так, при внешней температуре 9 °С температура тела летающей пчелы составляет 18 °С, а при внешней температуре 34 °С она поднимается до 35 °С [4].

Механизм производства тепла у пчел основан на мышечной активности. Наибольшее его количество выделяется грудной мускулатурой.

Температура в пчелином гнезде поддерживается с довольно высокой стабильностью, особенно в зоне расплода. Здесь ее верхняя граница при относительно высокой внешней температуре редко поднимается выше 36 °С. Так, при повышении внешней температуры от 5 до 27 °С температура в зоне пчелиного расплода увеличивается в среднем от 34,5 до 36,3 °С.

Абсолютное значение и стабильность температуры зависят от места расположения расплода. В течение весенне-летнего периода развития семьи наиболее высокая и стабильная температура бывает в центральной зоне гнезда, где расположен разновозрастной расплод. Здесь слабо или вовсе не прослеживается влияние суточных колебаний внешней температуры. Среднее значение температуры в этой зоне гнезда находится на уровне 35 °С. Обобщенная зависимость температуры в разных зонах гнезда в улье и в дупле от влияния внешней температуры представлена на рис. 1 [5].

•с

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Внешн.

Рис. 1. Влияние внешней температуры на температуру в различных зонах улья с пчелами

Уже небольшие ночные похолодания в летне-осенний период побуждают пчел, находящихся в различных местах жилища, собираться в зоне гнезда с расплодом и образовывать клуб. При этом наиболее плотно они группируются в периферических, более охлаждаемых частях межрамочных пространств, образуя своими телами своеобразную теплоизолирующую оболочку, которая уменьшает тепловые потери семьи.

Температура служит также важным фактором, определяющим развитие пчел и влияющим на их физиологическое состояние. Освоение широкого ареала расселения чел, особенно на северные территории, связано с развитием у семьи высокосовершенной системы регуляции терморежима гнезда. На это семья затрачивает энергии тем больше, чем больше внешняя температура отличается от оптимальной. Исследованиями установлено, что в летний период пчелиная семья тратит наименьшее количество энергии при внешней температуре 23-28 °С.

Колебания температуры внутри гнезда оказывают сильное влияние на продолжительность и ход развития рабочих пчел, маток и трутней.

Известно, что запечатанный пчелиный расплод при 34-35 °С развивается до выхода в течение 12 дней. Но если температура в гнезде во время созревания расплода будет составлять 30 °С, то этот период увеличится на 3-4 дня и составит 15-16 дней.

Развитие маток с момента запечатывания маточников замедляется в среднем почти на трое суток при понижении температуры от 37 до 31 °С (рис. 2) [5].

Температ.

Рис. 2. Влияние температуры на продолжительность развития маток от момента запечатывания маточника

При 38 °С время развития маток сокращается по отношению к таковому при 34 °С еще примерно на 14 часов (Е. К. Еськов, 1983). Процесс весеннего наращивания пчел играет определяющую роль в медопродуктивности пчелиных семей, потому что семья массой 1 кг (масса одной пчелы 0,1 г) может собрать 0,5-1 кг товарного меда, 2 кг - 3-4 кг, 4 кг - 10-15 кг, массой 6 кг - более 40 кг меда за сезон. Масса пчелиной семьи определяется в первую очередь яйценоскостью маток. При продолжительности жизни рабочей летней пчелы в среднем 30-40 дней масса семьи в зависимости от породы будет различной (таблица). Разниться будут так же морфометрические признаки трутней и как следствие, самих пчел, развивающихся в период разных температур [5, 6, 7, 8, 13].

Яйценоскость матки и масса пчел в зависимости от породы

Порода Яйценоскость матки в сутки, шт. Масса пчелиной семьи, кг

Серая горная кавказская 1000-1500 3,0-4,5

Карпатская 1600-1800 4,8-5,4

Итальянская 1800-2200 5,4-6,6

Среднерусская 2000-2500 6,0-7,5

Морфометрические признаки. У пчел и трутней отмечались значительные изменения экстерьера под влиянием развития в относительно прохладное или жаркое время лета. В частности, длина хоботка возрастала в среднем на 1,5 % (Р«0,95) в периоды с относительно высокой температурой, и наоборот, размеры крыльев и тела сокращались: длина крыла на 0,8 %, ширина на 1 % (Р«0,9), длина четвертого тергита на 2,6, ширина на 1,8 % (Р>0,95). Развитие пчел в жаркое время приводило к уменьшению их массы. Она была меньше, чем у пчел, развивавшихся в периоды с относительно низкой температурой в среднем на 11,8 % (Р>0,99).

На развитие трутней внешняя температура оказывала влияние, сходное с таковым у пчел. В периоды с относительно высокой температурой у самцов отмечалось сокращение массы тела в среднем на 15,2 %, длины передних крыльев - на 2,4 (Р>0,95), ширины - на 1,6 (Р«0,9), длины четвертых тер-гитов - на 3,2, ширины - на 2,4 %. Однако длина хоботков возрастала в среднем на 3,2 % (Р>0,95). Учитывая, что климат Северо-востока Беларуси характеризуется нестабильными погодными условиями: в мае, а часто июне бывают похолодания, которые накладывают особую ответственность на пчеловода. За короткий срок пчелиные семьи должны обеспечить себя кормами и дать товарную продукцию. Поэтому при наших погодных аномалиях даже летом жилье пчел должно быть теплым, не говоря о том, что система пчеловождения должна учитывать местные условия. В этой взаимосвязанной цепи основным звеном является расплод, точнее его сохранность [9]. Исследования по изучению температурного режима расплода в пчелином гнезде мы проводили в течении трех сезонов (20102012 гг.) при суточных колебаниях внешней температуры от 4-5 °С до 30-34 °С опыты проводили с пчелиными семьями силой 2,5-3,0 кг. Температуру в гнездах семей измеряли термометрами сопротивления с датчиками типа ТСП, показания которого были отградуированы с точностью до 0,1 °С.

На наш взгляд, сохранность расплода наиболее удачно может быть теоретически рассчитана по модели Мальтуса, которая заключается в следующем. Скорость роста любой отдельно взятой пчелиной семьи может рассматриваться пропорциональна текущему размеру всей популяции. Она описывается дифференциальным уравнением:

x = ах,

где а - некоторый параметр, определяемый разностью между рождаемостью и смертностью. Решением этого уравнения является экспоненциальная функция:

() = о .

Если рождаемость превосходит смертность (а>0), размер популяции неограниченно и очень быстро возрастает. Понятно, что в действительности этого не может происходить из-за ограниченности ресурсов. При достижении некоторого критического объема (в нашем случае необходимость второго корпуса двухблочного пчелиного улья) популяции модель перестает быть адекватной, поскольку не учитывает ограниченность ресурсов. Уточнением модели Мальтуса может служить логистическая модель, которая описывается дифференциальным уравнением Ферхюльста:

X = а (1 - / а) X,

где а - «равновесный» размер популяции, при котором рождаемость не только в точности компенсируется смертностью, но происходит и наращивание пчелиной семьи. Размер популяции в такой модели стремится к равновесному значению а, причем такое поведение структурно устойчиво [10, 11, 12]. На основании проведенных нами опытов было установлено, что у расплода, расположенного

в центральной части гнезда, при внешней температуре от 4-5 °С до 29-30 °С температура возрастала в среднем на 0,9 °С. Со стороны летков в указанных пределах колебания внешней температуры в гнезде повышалась в среднем на 1,2 °С. Примерно на такую же величину изменялась температура у расплода у центральной части гнезда, где располагались кормовые запасы. Наибольший разброс температур был замечен у расплода задней стенки улья. При тех же изменениях внешней температуры внутригнездовая температура повышалась в пределах 1,4-1,7 °С. Это означает только одно, что изменение температуры внутри гнезда происходит в связи с изменением внешнего температурного режима. На основании уже проводимых до нас опытов и результаты наших исследований практически полностью подтверждают мнение, о том, что изменения внутригнездовой температуры упреждают суточную динамику ее внешних изменений. Из вышеизложенного вытекает необходимость применения некого устройства, обеспечивающего автономно механическое регулирование площади сечения объединяющего окна технологической перегородки. Определим это устройство как механический модуль в широком смысле этого слова.

Решение этой проблемы нашли достаточно просто. Используя в ульях искусственный микроклимат с заданными параметрами температуры, скорости воздушного потока, мы полностью исключили условия, приводящие к гибели пчел, и основу пчелосемьи - пчелиный расплод. Механический модуль обеспечивает шаг вперед не только потому, что решает техническую проблему - получение полноценно развитых сильных семей пчел. Также решается и другая проблема - с помощью механического модуля в технологической перегородки возможно продвижение пчеловодства в более северные районы не только нашей страны, где ресурсы медоносных растений используются в меньшей мере.

Учитывая экономико-биологическую составляющую данного устройства и простоту в использовании вытекает возможность его применения. В связи с тем, что для функционирования данного устройства необходим источник постоянного питания, не превышающий 4у, которое будет работать только в летние месяцы. Это дает возможность использования солнечных батарей. Принципиальная схема и основные комплектующие механического модуля приведены на рис. 3.

I Пецекл. \ /* ААА 1- 5У Реле Эл.дв п —

ГС

Микропереключатели серий МК, МР, ММ, МБ, М

-1« ♦

Электродвигатель с редуктором: напряжение питания: 3-6У, размеры: 32 х 12 мм, усилие на выходном валу 2,3 кг/см, Обороты выходного вала: 31.4 об/мин.

ш

Микродатчик температуры Модель N10-833 Рис.3. Электрическая схема механического модуля

Смысл применения механического модуля технологической перегородки двухблочного пчелиного улья состоит в значительном снятии нагрузки с пчел по выработке тепла их организмом из меда. При этом понижение температуры внешней среды, даже до минусовых значений, не оказывает отрицательного действия на стабильное состояние микроклимата в улье, так как проем объединяющего окна технологической перегородки в этих условиях закрыт. В период жары проем объединяющего окна

технологической перегородки будет открыт, что позволяет снизить температуру за счет движения свободного воздушного потока тем самым удерживая ее в оптимальных пределах.

Второй, не менее важной функцией механического модуля технологической перегородки является то, что, используя его конструктивные возможности, пчеловоду нет необходимости вмешиваться в естественный процесс развития пчелиной семьи, что облегчает его физическую нагрузку и снижает себестоимость пчелопродуктов.

Заключение

В двухблочных ульях с использованием механического модуля пчелы затрачивают значительно меньше энергии на создание нужной температуры и поддержание микроклимата улья, освобождая большую часть летных пчел от этой работы. Добиться высокой продуктивности пчелиных семей и рентабельности пасек невозможно без внедрения в пчеловодство методов и приемов, резко повышающих производительность труда пчеловодов, широкого использования в практике прогрессивных методов ухода за пчелами и промышленной технологии производства продуктов пчеловодства, основанных на достижениях не только передового опыта, сельскохозяйственной, но и технической науки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Зубкова, В. Ф. Механизация и электрификация в пчеловодстве / В. Ф. Зубкова, Ю. П. Зубков. - Минск, 2000. - 165с.

2. Крахоткин, Н. Ф. Механизация пчеловодства и пасечный инвентарь / Н. Ф. Крахоткин, А. П. Раджабов, Е. К. Есь-ков- Т.: Мехнат, 1987. - 176 с.

3. Кулагин Николай Михайлович. Энциклопедический словарь: в 82 т. / издатели: Ф. А. Брокгауз, И. А. Ефрон.- СПб., 1895. - С. 951-952.

4. Еськов, Е. К. Микроклимат пчелиного жилища / Е. К. Еськов.- М: Россельхозиздат, 1983.- 191 с.

5. Еськов, Е. К. Экология медоносной пчелы / Е. К. Еськов. - Рязань: Русское слово, 1995. - 392 с.

6. Еськов, Е. К. Индивидуальные и социальные адаптации медоносной пчелы к зимовке / Е. К. Еськов // Успехи современной биологии. - 2003. - Т. 123. - № 4. - С. 383-390.

7. Рыбочкин, А. Ф. Определение расположения пчелиного клуба на основе распределения тепловых полей / А. Ф. Рыбочкин, С. Н. Пустовалов // Пчеловодство холодного и умеренного климата: материалы 2-й Междунар. и 4-й Все-рос. научн.-практ. конф., г. Псков, 17-18 марта 2007. - М., 2007. - С. 51-54.

8. Heinrich, B. Thermoregulation and flight energetics of desert insects / B. Heinrich // Environmetal Physioljgy. Of Desert Organisms. - Ed. N F. Hadley. Stroudsburg (Pa.): Dowden, Hatchinson and Ross, 1975. - P. 90-105.

9. Российский государственный аграрный заочный университет, 143900, Московская обл., г. Балашиха, ул. Ю.Фучика, д. 1 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.beejournal.ru/Arhiv/a2010/n3010_22.htm. - Дата доступа: 20.02.2014.

10. Советов, Б. Я. Моделирование систем: учеб. для вузов / Б. Я Советов, С. А. Яковлев - М.: Высш. шк., 2001. - 343 с.

11. Самарский, А. А. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов. - 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2001.

12. Мышкис, А. Д. Элементы теории математических моделей / А. Д Мышкис. - М.: КомКнига, 2007. - 192 с.

13. Еськов, Е. К. Экология медоносной пчелы / Е. К. Еськов. - М.: Колос, 1992. - С. 336.

УДК (631.352:636.085/ 087):005.591.6

И. И. ПИУНОВСКИЙ, В. Р. ПЕТРОВЕЦ СОВРЕМЕННЫЕ ПУТИ МОДЕРНИЗАЦИИ КОРМОПРОИЗВОДСТВА

В статье рассмотрены вопросы преобразования кормопроизводства на данном этапе развития сельскохозяйственного производства страны. При этом целесообразно не только совершенствовать и разработать новые технологические процессы и средства механизации для уборки трав и силосных культур с приготовлением высококачественных кормов, но и коренным образом изменить организацию технологических процессов по кормопроизводству в хозяйстве, поручив это специально подготовленному специалисту-технологу по кормопроизводству. Значительное внимание следует уделить вопросу снижения травматизма работников при выполнении процессов заготовки кормов из трав и силосных культур.

The article examines problems of transformation of fodder production at present stage of development of agricultural production in the country. It is important not only to improve and develop new technological processes and means of mechanization for harvesting grasses and silage crops and preparing high-quality fodder, but also deeply change the organization of technological processes in fodder production, giving this task to specially trained specialist-technologist in the sphere of fodder production. Considerable attention should be paid to the problem of reduction of workers' injuries during the processes of preparation of fodder from grasses and silage crops.

Введение

В связи с многообразием видов и способов производства кормов: грубых, сочных, комбинированных и кормовых добавок, а также переводом животноводства на промышленную основу, кормопроизводство становится индустриальным, превращаясь в специализированную отрасль сельскохозяйст-