автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование физических методов и технических средств, обеспечивающих оптимизацию процессов в технологии инкубации яиц

На правах рукописи

РГБ ОД 3 С 2Л03

МИХАЙЛОВА ОЛЬГА ВАЛЕНТИНОВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ОПТИМИЗАЦИЮ ПРОЦЕССОВ В ТЕХНОЛОГИИ ИНКУБАЦИИ ЯИЦ

Специальности:

05.20.01 "Механизация сельскохозяйственного производства",

05.20.02 "Электрификация сельскохозяйственного производства"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чебоксары, 2000

Работа выполнена в Чувашской государственной сельскохозяйственной академии

Научный руководители:

доктор технических наук, профессор Г.В. Новикова

доктор ветеринарных наук, профессор Н.К. Кириллов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ В.Р. Алешкин

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ В.И.Тарушкин

Ведущая организация - Казанская государственная

сельскохозяйственная академия

Зашита состоится «19 »мая 2000 года в 10 часов на заседании диссертационного совета К 120.10.02 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Чувашской государственной сельскохозяйственной академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета по адресу: 428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЧГСХА.

Автореферат разослан «11» апреля 2000 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент -i.. i - -••' ^"Макаров B.C.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В России инкубируют около трех млрд. яиц в год. Вывод молодняка птицы в среднем составляет 75...82 %. Повышение эффективности работы инкубационного цеха возможно за счет совершенствования технологии инкубации яиц.

В настоящее* время имеется много данных о положительном влиянии ряда физических факторов на развитие эмбрионов при инкубации яиц птицы. Например, для стимуляции развития используют температурное воздействие, лучистую энергию, осуществляют дезинфекцию яиц озоном, ионизируют воздух в инкубаторе электрокоронным аэроионнзатором. Все это приводит к повышению вывода цыплят на 2,5...6 %, снижает биологическую активность микроорганизмов и повышает сохранность цыплят до 10-ти дневного возраста на 5...7 %.

На основе новейших технических достижений созданы специальные устройства, обеспечивающие воздействие на биообъект отдельными физическими факторами. Однако, из-за отсутствия научно обоснованной оптимальной технологии воздействия физических факторов на биообъект, широкого распространения эти устройства в птицеводстве не нашли.

Поэтому научные исследования, направленные на разработку эффективных способов и технических средств, обеспечивающих стимулирование выводимости цыплят и их сохранности, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.

Решение актуальной задачи «Повышения выводимости и сохранности», осуществляемое через совершенствование технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов на инкубационные яйца, достигается следующей концепцией. Основываясь на диэлектрический спектр составных частей биообъекта, теории электронно-ионной технологии, оптического излучения и электромагнитного поля высокой частоты разрабатывается технологический комплекс, состоящий из модулей и источников энергии электромагнитного поля (ЭМП), обеспечивающий в соответствующих циклах инкубации яиц комплексное воздействие физических факторов.

Исследования по указанной научной теме начаты в 1997 году. Они проводились в соответствии с планами целевых программ: НИР Чувашской государственной сельскохозяйственной академии, Минсельхозпрода РФ и ЧР (1995...2000 гг.). Номера государственных регистрации темы НИР в ВНТИ центре: 01980000107 (1997 год), 01990001509 (1998 год), 02200000338 (1999 год).

Целью настоящей работы является исследование диэлектрического спектра биообъекта для научного обоснования принципа оптимизации технологии инкубации яиц с разработкой технических средств, обеспечи-

вающих комплексное воздействие физических факторов в разных циклах инкубации для повышения выводимости и сохранности цыплят.

Поставленная цель определила необходимость решения следующих задач:

- экспериментально исследовать диэлектрический спектр составных частей биообъекта для научного обоснования принципа оптимизации технологии инкубации яиц, предусматривающей одновременное воздействие физических факторов;

- вывести математические выражения, учитывающие взаимосвязь параметров ЭМП, электрофизических показателей биообъекта, на основе которых можно оптимизировать режимно-конструктивные параметры технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов;

- разработать технологический комплекс, предназначенный для повышения выводимости и сохранности цыплят, состоящий из четырех комплектов, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов при разных комбинациях в отдельных циклах инкубации;

- провести производственные эксперименты по изучению влияния сочетанного воздействия физических факторов на бактериальную обсеме-ненность скорлупы яиц, показатели выводимости и сохранности цыплят;

- разработать систему рекомендаций по эксплуатации технологического комплекса.

Эти задачи решаются в следующей последовательности. Анализируя диэлектрический спектр составных частей биообъекта, изучив методику проектирования технических средств, основанных на применении электронно-ионной технологии, лучистой и высокочастотной энергии, согласовываются их режимно-конструктивные параметры, после чего разрабатывается технологический комплекс, состоящий из четырех комплектов, каждый из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули. Комплекты обеспечивают сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах технологии инкубации яиц.

Первый комплект, обеззараживающий инкубационные яйца, устанавливается в дезинфекционной камере.

Второй комплект, осуществляющий противорахитную и УВЧ профилактику, ионизацию воздуха, устанавливается в инкубационных шкафах.

, Третий комплект, ионизирующий воздух и образующий микротрещины в скорлупе яиц за счет коронного разряда, используется в перерыве, до размещения инкубационных яиц в выводные шкафы.

Четвертый комплект, предназначенный для ионизации воздуха, обогрева и облучения односуточного молодняка, устанавливается в помещении для ветеринарной обработки.

Научную новизну представляет технология инкубации яиц, предусматривающая новый принцип взаимодействия физических факторов в технологическом комплексе, методика проектирования которого базируется на диэлектрическом Спектре составных частей биообъекта.

Практическую значимость представляют:

- технологии и рекомендации по применению сочетанного воздействия физических факторов на инкубационные яйца для повышения выводимости цыплят и их сохранности;

- конструктивно-технологические схемы технических средств, обеспечивающих многофакторное воздействие на инкубационные яйца, их опытные образцы;

- методика проектирования и эксплуатации технических средств, согласования и коррекции их режимно-конструктивных параметров.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях Чувашской государственной сельскохозяйственной академии (Чебоксары, 1998-2000); на научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии и технические средства механизации животноводства северо-востока России» в НИИ СХ северо-востока им. Н.В. Рудницкого (г. Киров, 1998); на научно-производственной конференции, посвященной 50-летию факультета механизации с.-х. Казанской ГСХА (2000); на расширенном заседании кафедр факультетов механизации с.-х. и зооинженерного ЧГСХА (Чебоксары, 2000), на Всероссийской конференции молодых ученых «Молодые ученые - агропромышленному комплексу» в АНРТ (г. Казань, 2000).

Реализация результатов исследований. Отчет по НИР на тему: «Оптимизация технологии инкубации яиц при комбинированном воздействии физических факторов», выполненный на основе договора о творческом содружестве по совместному внедрению результатов научно-исследовательской работы, объемом в 144 страницы машинописного текста, передан в Управление животноводства, переработки мясомолочной продукции с Госплеминспекцией Министерства сельского хозяйства и продовольствия Чувашской Республики. Он составил научную базу для разработки технического задания и проектно-конструкторской документации, необходимой для изготовления технологического комплекса, обеспечивающего комбинированное воздействие физических факторов.

Результаты научно-исследовательской работы используются в учебном процессе, осуществляемом факультетами механизации сельского хозяйства и зооинженерным ЧГСХА. Они нашли отражение в учебнике «Электро-, светотехника в животноводстве» (Н.К. Кириллов, Г. В. Новикова, П.В. Зайцев). - Чебоксары: ЧГСХА, 1999,396 с.

Разработанные технические средства апробированы в ГУП плем-птицефабрика «Чебоксарская», РГУП ПФ «Моргаушская», ППФ «Урмар-

екая». Диэлектрический спектр составных частей яйца изучали в лаборатории «Электро-, светотехника в животноводстве» ЧГСХА. Исследование бактериальной обсеменности инкубационных яиц после воздействия разными физическими факторами проводили в Федеральном государственном учреждении «Чувашская республиканская ветеринарная лаборатория» гос-ветслужбы России. Апробирование результатов исследованйй подтверждается соответствующими актами.

На защиту выносятся:

1. Обобщенные по частным методикам математические выражения, позволяющие выявить взаимосвязь параметров ЭМП с электрофизическими показателями составных частей биообъекта, на основе которых можно оптимизировать режим но-конструктивные параметры технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов.

2. Технологический комплекс из четырех комплектов, обеспечивающих комбинированное воздействие физических факторов в четырех циклах технологии инкубации яиц, каждый из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули.

3. Система рекомендаций по эксплуатации технологического комплекса, обеспечивающего повышение выводимости и сохранности цыплят.

Объектом исследования является процесс взаимодействия электромагнитных полей разных частот с биообъектом, протекающий при комплексном воздействии физических факторов.

Предметом исследования является комплекс технических средств, каждое из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули, обеспечивает сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах технологии инкубации яиц, с целью повышения выводимости и сохранности цыплят.

Публикации результатов исследований. Материалы диссертации отражены в 13 печатных работах, в том числе в трех годовых отчетах по ПНИЛ-3 (МСХ и продовольствия РФ).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и общих выводов, списка литературы и приложения. Основная часть содержит 148 страниц машинописного текста. В списке литературы указано 145 источников, в том числе 3 на иностранном языке. Приложение содержит результаты экспериментальных исследований, программное обеспечение для статистической обработки результатов эксперимента и оптимизации режимно-конструктивных параметров технических средств, обеспечивающих многофакторное воздействие в разных циклах инкубации яиц, материалы по внедрению.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткое изложение состояния исследуемой технологии, сущность выполненной работы, цель, научную новизну и основные положения, выносимые на защиту. -

В первой главе проведен анализ существующих процессов и технических средств, обеспечивающих воздействие разных физических факторов в технологии инкубации яиц.

В развитие электро-, светотехники, предназначенной для технологических процессов животноводства и птицеводства, внесли значительный вклад работы: И.Л. Абрикосова, В.Р. Алешкина, A.M. Басова, A.C. Бела-новского, А.Д. Белова, Б.Ф. Бессарабова, И.Ф. Бородина, В.А. Воробьева, М.Г. Воробьева, И.М. Голосова, И.И. Гришина, E.H. Живописцева, A.M. Зайцева, В.Д. Искина, Г А. Кодинец, Н.Ф. Ксенз, JI.M. Клячкина, П.Т. Лебедева, И.Д. Медведева, Д.Н. Мурусидзе, М.В. Орлова, Г.К. Отрыганьева, А.Ф. Отрыганьевой, Л.Г. Прищеп, В.Н. Расстригина, П.М. Рощина, С.А. Растимешина, Р.Н. Торосяна, B.C. Улащика, П.Л. Чижевского, И.Г. Шеметило, В.М. Юркова. В них отмечена высокая ; эффективность воздействия физических факторов и их перспективность.

Анализируя имеющиеся технические средства, обеспечивающие в технологии инкубации яиц воздействие физических факторов, разработана новая структурная схема технологического комплекса, позволяющего повысить выводимость и сохранность цыплят за счет сочетанного воздействия физических факторов (рис. 1.1). Такой многофакторностью воздействия не обладает ни одно техническое средство, используемое в птицеводстве.

Во второй главе «Исследования диэлектрического спектра биообъектов» представлены частотные зависимости электрофизических параметров составных частей яйца; анализ способов и устройств, предназначенных для их измерения и регистрации; методика и результаты исследования этих параметров.

Составные части инкубационного яйца обладают свойствами:

- физическими, такими, как плотность (р), сопротивление к прокалыванию, светопроницаемость (П), теплоемкость (с), теплоотдача (А);

- электрофизическими: диэлектрическая проницаемость (е), тангенс угла диэлектрических потерь (tg5), удельная электропроводность (у).

Исследованием диэлектрического спектра материалов занимались с тридцатых годов, эти результаты приведены в трудах ряда ученых, в том числе Е.С. Кричевского, Д.М. Казарновского, A.B. Нетушила, Б.М. Тареева, А. Хип-пеляидр.

Довольно широко распространено мнение, что с целью наиболее экономичного эндогенного воздействия выбирать частоту, соответствующую времени релаксации, при котором коэффициент диэлектрических потерь максимален.

Воздействие физических факторов на:

инкубационные яйца однодневных цыплят

в целях:

обеззараживания противорахитной и УВЧ профилактики, ионизации воздуха ионизации воздуха и образования микротрещин в скорлупе обогрева, противорахитной и УВЧ профилактики, дезинфекции

осуществляемое с помощью:

длинноволнового бактерицидного УФ облучателя с сепарирующей сеткой длинноволнового эритемного УФ облучателя высокочастотного коронирую-щего электрогазоразрядного устройства длинноволнового комбинированного облучателя с сепарирующей сеткой

в (помещениях):

дезинфекционной камере инкубационном шкафу инкубатории до выводного шкафа сортировочном помещении

за счет использования:

двух бактерицидных ламп ДБ-15, генератора «ИСКРА-1» и сепарирующей сетки шести эритемных ламп ЛЭ-8 и генератора «АНТЧ-22-1» генератора «ИСКРА-1» и электрогазоразрядных коронирующих электродов генератора «АНТЧ-22-1», ламп ЛЭ-15, ДБ-15, сепарирующей сетки и двух ламп ИКЗК 220-250

вызывающие наложение физических факторов, таких как:

ультрафиолетовый бактерицидный поток, ЭМП НТЧ, озон, ионизированный воздух ультрафиолетовый эритем-ный поток, ЭМП НТЧ, ионизированный воздух коронный разряд, озон, ионизированный воздух, эритемный УФ поток, ЭМП НТЧ ИК излучение, бактерицидный и эритемный потоки УФ излучения, ЭМП НТЧ, ионизированный воздух

электрические поля которых имеют частоты:

110 ю\ (1,1 1015...3-Ю16) Гц 2210', (9,5-10м...1,110й) Гц 110103 Гц 22 103, (9,5ТО14...3-Ю16)Гц

Рис. 1.1. Структурная схема разрабатываемого технологического комплекса для технологии инкубации яиц

С целью обоснования оптимальной частоты воздействия электромагнитного поля изучены частотные зависимости электрофизических параметров (диэлектрические спектры) составных частей инкубационных яиц, на основе которых выявлены частоты собственных колебаний молекулярных структур. Для достижения резонансного биологического эффекта воздействия физических факторов на биообъект, необходимо синхронизировать частоту внешнего электромагнитного поля с частотой собственных колебаний молекулярных структур составных частей яйца. В связи с этим экспериментально изучен диэлектрический спектр составных частей яйца в диапазоне от 10 до 100 МГц (рис.2.1).

10"' " __Г I 11 1 II

/ < 1

),8 (г 'А 1 ■ Скорлупа - .......

/ ослик -

- \ \ ч - Желток

V \ 1

),4 л ч V /1 к

\ \ч ъ \ ь 'Л Л

),2 N \ V

(* У \

к 1

10 ю4 10 10ь 10 108 Г«

Рис. 2.1. Диэлектрический спектр составных частей яйца.

Исследования показывают, что максимум тангенса угла диэлектрических потерь скорлупы, белка, желтка наступает соответственно, при частотах 70, 37, 30 МГц, что совпадает со второй гармоникой частоты собственных колебаний молекулярных структур биообъекта (рис. 2.1).

Снятые экспериментальным путем значение составных частей яйца в диапазоне (10 80) МГц описаны с помощью уравнения Гаусса. Они выглядят следующим образом, для

скорлупы: 1е5= 3,11 10"2+1,4110"2еЛ(-4,63 10"'3(Г-6,97 107)2); (2.1) белка: 1б5= -8,83 10"3+5,28 10,5(&ЗД5 107)2); (2.2)

желтка: -1,64 1 (У2+5,91 1 (Г2еЛ(-1,94' 10"15 (Г-2,78 1 07)2). (2.3)

При релаксационно-дипольной поляризации возможно наличие максимума и в другом диапазоне. Определение тангенса угла диэлектрических потерь составных частей яйца в килогерцовом диапазоне проведено теоретически с использованием теории наложения. Частотные зависимости в этом диапазоне описываются уравнениями, для

скорлупы: 1ё5 = ftga +3,11 Ю'2+1,41102еЛ(-4,6310-'5(Г-6,97 103п+1)2); (2.4) белка: ^ = -8)8310-3+5,2810"2еА(-2)7210"15(Н,15103п+|)2); (2.5) желтка: = -1,64 10"2-* 5,9 Г10"2еЛ(-1,9410"15(Г-2,78 103,гИ)2), (2.6) где а - угол наклона графика; п - 1,2,3,...к - гармоника частоты. Исследования этих уравнений на экстремум показывают, что первая гармоника частоты проявляется в килогерцовом диапазоне при частотах, соответственно: 70, 37, 30 кГц. Поэтому оптимальными частотами для воздействия на инкубационные яйца и однодневных цыплят следует считать ближайшие стандартные частоты электромагнитного поля 110 и 22 кГц.

В третьей главе «Теоретическое обоснование комплексного воздействия электромагнитных полей разных частот на биообъект» рассмотрена теория наложения электрических полей разных частот; приведено определение опасного сечения и предела прочности скорлупы яиц по без мо-ментной теории расчета оболочек; рассчитаны режимно-конструктивные параметры технических средств, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах инкубации яиц.

Исследования показывают, что в зависимости от цикла инкубации необходимо использовать разное сочетание воздействующих факторов. Кроме того, изменяется диэлектрическая проницаемость составных частей яйца в течение цикла инкубации, поэтому при теоретических расчетах суммы напряженностей электрических полей в каждом слое биообъекта учитывали изменение значений диэлектрических проницаемостей не только от частоты ЭМП, но и от времени развития зародыша (табл. 3.1).

Таблица 3.1.

Воздействующие факторы и диэлектрическая проницаемость составных частей биообъекта по циклам инкубации яиц

Помещение Напряженность электрического поля Диэлектрическая проницаемость многослойного конденсатора

Дезинфекционная камера Eoi, Еоз, Е(м £i(f).

Инкубационный шкаф Бог, ЕОЗ, ЕО4 £2,

Выводной зал ЕОЗ,ЕО4 Сзф,

Для ветеринарной обработки Еоь Еог, Еоз, Е04, EQJ Ё4 (f, т), e5(f,t)

Примечание. Eoi - напряженность электрического поля с частотой области «С» УФ лучей; Е02 - напряженность электрического поля с частотой области «В» УФ лучей; Еоз - напряженность электрического поля коронного разряда; Ео4 - напряженность электрического поля надтональной частоты (НТЧ); Б« - напряженность электрического поля с частотой области ИК лучей; диэлектрическая проницаемость: E|(f) - стекла лампы; c¡ - воздушного промежутка между лампой и биообъектом; e3(f) - скорлупы или тканей молодняка;

е4 (£ т) - белка или органов молодняка; £5 (£ т) - желтка или физиологической жидкости молодняка; Г - частота ЭМП; т - время развития зародыша.

При использовании коронирующих электродов в виде гребешка (до выводного шкафа), наложенные электрические поля оказывают силовое действие на составные части инкубационного яйца. Частицы биообъекта подвергаются действию сил и момента электрической природы. В данном случае оказывают влияние сила, вызванная действием электрического поля и пондеромоторная сила, вызванная разными значениями диэлектрической проницаемости составных частей яйца.

В этом случае для преодоления сопротивления излому скорлупы (35...45) Н, необходимо приложить электрическое поле напряженностью (6,8...7,8) кВ/м. Тогда условие прочности нарушается в опасном сечении наступающем при угле а = 51 ...90°(рис. 3.1).

Рис. 3.1. К расчету оболочки: Ь - толщина скорлупы; Н - полуось яйца; Р - давление составных частей биологического объекта внутри оболочки; от - меридиональное нормальное напряжение

С учетом этого обоснования проведено согласование режимно-конструктивных параметров (табл. 3.2) четырех разных комплектов, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах инкубации яиц.

Первый комплект, состоящий из двух функциональных модулей, предназначен для обеззараживания инкубационных яиц, устанавливается в дезинфекционной камере. При этом функциональный модуль выполнен на базе облучателя «ВЛМ-12» с использованием двух бактерицидных ламп ДБ-15, одна из которых запитана через резонатор от генератора «ИСКРА-1» и закрыта сепарирующей сеткой, а другая - через лускорегу-лирующую аппаратуру (ПРА) от сети.

Второй комплект, предназначенный для противорахитной и УВЧ (ультра высокочастотной) профилактики, ионизации воздуха, устанавливается в инкубационных шкафах. Функциональный модуль содержит шесть эритемных ламп ЛЭ-8, которые могут быть запитаны и через резонатор с генератором «АНГЧ-22-1», и через ПРА от сети.

Следующий комплект, ионизирующий воздух и образующий микротрещины в скорлупе яиц за счет коронного разряда, выполненный на базе генератора «ИСКРА-1» и коронирующих электрогазоразрядных ламп, используется в перерыве до размещения инкубационных, яиц в выводные шкафы. ,, ,

Таблица 3.2.

Режимно-конструкгивные параметры технических средств

Параметры Дезинфекционная камера Инкубационный шкаф До выводного шкафа Сортировочный отдел

Напряженность коронного разряда, кВ/м 402,6 483,6 382,2

Напряжение между электродами, кВ 6,64 4,5 9,87 5,74

Удельная сила тока короны, А/м 310"9 (0,5..1) 10"7 4,35 10"9

Эритемная облученность, мэр/м2 17,24 100 34,5

Доза облучения, мэр'ч/м^ 15...20 15...20 15...20

Бактерицидная облученность, мб/м2 1,28...2 0,5

Установленная мощность УФ лампы, Вт/м3 3,8...6 4,48 1,5

Напряженность электрического поля в биообъекте, кВ/м 0,21 1,8 15 0,93

Удельные диэлектрические потери, Вт/м3 0,41 3,8 1320,4 5,24

Время воздействия до 2,5 ч 6 раз по 30 мин (2...3) мин (50... 60) мин

Ж облученность, Вт/м^ 150

Объем, м3 камеры 10...16 шкафа 10 лотка 0,023 площадь охвата до 4м2

Количе( в облучателе ггво элекгрога 2 зоразрядных ламп, шт.: 6 1 5 2

для всего объема 4 6 1 15 6

Четвертый комплект, разработанный на базе комбинированного облучателя «Луч» с использованием генератора надтональной частоты АНТЧ-22-1 для ионизации воздуха, обогрева и облучения односуточного молодняка, устанавливается в помещении для ветеринарной обработки. Функциональный модуль включает в себя, помимо элементов облучателя «Луч», сепарирующую сетку и бактерицидную лампу ДБ-15, запитанную от генератора (рис. 3.2...3.3).

С целью обоснования режимно-конструктивных параметров облучателей, для каждого комплекта технологического комплекса, разработано

программное обеспечение, выполненное на языке программирования Borland С ++, version 3.1.

^ _ 1

Ео=382,3 кВ/м

Ев = 9,31 кВ/м

ттш

ШЩШШ ШВШШ Ец = 0,931 кВ/м ШШ. ¿Ж

Рис. 3.2. К расчету облучающей установки: 1 - пускорегулирукмцая аппаратура; 2 - лампа ДБ-15; 3 - лампа ЛЭ-15; 4 - корпус отражателя; 5 - лампа ИКЗК 220-250; 6 - сепарирующая сетка; 7 - резонатор; 8 - генератор «АНТЧ-22-

Рис. 3.3. Реальное исполнение комбинированного длинноволнового облучателя разработанного на базе «Луч»

В четвертой главе «Разработка технических средств, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов на биообъект» приведены технологические схемы облучателей и их реальное исполнение, а также проектное размещение технологического комплекса в инкубатории (рис. 4.1).

Технология инкубации яиц предусматривает четыре цикла.

Первый цикл. Инкубационные яйца обеззараживают в дезинфекционной камере, объемом 10 м3, с помощью разработанного бактерицидного облучателя. Этот облучатель отличается тем, что дополнительно устанавливается бактерицидная лампа, подключенная через ВЧ источник и закрытая сепарирующей сеткой. Что обеспечивает, наряду с бактерицидным потоком УФ излучения, ионизацию воздуха, озонирование и воздействие высокочастотного электромагнитного поля.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Генераторы ВЧ энергии расположенные в помещениях:

дезинфекционном инкубационном выводном сортировочном

Дарсснваль Ультратон Дарсонваль Ультратон

1 1

Функциональные модули, содержащие электроды в виде:

1 2 3 4 7 5 6

Рис. 4.1. Схематическое изображение технологического комплекса. 1 - лампа ДБ-15; 2 - резонатор; 3 - лампы ЛЭ-8; 4 - ламповое коронирующее

устройство, 5 - лампа ЛЭ-15; 6 - лампа ДБ-15; 7 - лампа ИКЗК 220-250

Второй цикл. Далее в течение девятнадцати дней в инкубационном шкафу осуществляют эритемное УФ облучение на яйца с целью противо-рахитного и УВЧ воздействия. Для этого устанавливается облучатель, состоящий из шести эритемных ламп, которые подключены либо через резонатор с ВЧ источником, либо через ПРЛ к сети. Это дополнительно обеспечивает ионизацию воздуха и воздействие высокочастотного электромагнитного поля на биообъект.

Третий цикл. Прежде чем. закладывать инкубируемые яйца в выводной шкаф, после перекладывания яиц в другие лотки, необходимо воздействовать коронным разрядом на яйца, с целью создания макротрещин в скорлупе яиц. Это позволит интенсифицировать процесс выводимости цыплят. Для этого разработано электрокоронирующее устройство, выполненное из эритемных ламп в виде гребешка и подключенное через резонатор к источнику ВЧ энергии. Кроме этого, устройство обеспечивает воздействие высокочастотного электромагнитного поля и ионизацию воздуха.

Четвертый цикл. Выведенных цыплят необходимо облучать один -два раза эритемным потоком УФ излучения, круглосуточно обогревать ИК лучами, а также поддерживать нормальную концентрацию отрицательных ионов в помещении для ветеринарной обработки. Для этого разработано устройство на базе комбинированного облучателя «Луч», которое дополнительно содержит сепарирующую сетку и бактерицидную лампу «ДБ-15», подключенную к источнику ВЧ энергии.

В пятой главе «Результаты использования комбинированного воздействия физических факторов в технологии инкубации яиц» приведены параметры микроклимата в инкубационных и выводных шкафах; результаты исследования бактериальной обсеменностн инкубационных яиц (рис. 5.1), процента выводимости и сохранности цыплят после воздействия физическими факторами, полученные на трех вышеуказанных птицефабриках ЧР (рис. 5.3). Достоверность результатов исследований проверена по критерию Стъюдента с использованием разработанного программного обеспечения.

Концентрация отрицательных ионов в выводных и инкубационных шкафах поддерживается на рекомендуемом уровне, равном 1,3'Ю4 ион/см . Доза эритемного и бактерицидного потоков соответствует зооветеринарным требованиям. Результаты исследования бактериальной обсеменностн яиц показывают, что при их обеззараживании с помощью разработанного облучателя, общее микробное число снижается в среднем в три раза по сравнению с базисным вариантом (лампа ДРТ-400).

Таблица 5.1.

Зависимость ОМЧ от времени воздействия (т) разных физических

факторов на инкубационные яйца

№ Воздействие Уравнения регрессии

3 ЭМПНТЧ (110 кГц) ОМЧ = 20,66 + 2,32 10" ел (-8,42 10"' (т-0,45)")

2 ЭМП НТЧ (22 кГц) ОМЧ = -51,78 + 1,8И0', ел(-1,91 10"' (г+4,25)')

4_ _5_ 6 © ? >• £ ДРТ-400 ОМЧ = - 212,1 + 2,2МО"' е л (-8,26 10"' (т + 6,94)')

ДБ-15 ОМЧ= 747,68+ 1,78 10" е л (-5,51 10"4 (т + 46,8)')

ЛЭ-15 ОМЧ = 842,07 + 2,05 10- е л (-4,02 10^* (т + 61,2)")

Уравнения регрессии, описывающие зависимость общего микробного числа (ОМЧ) от времени воздействия физических факторов представлены в табл. 5.1.

Время воздействия, мин

Рис. 5.1. Бактериальная обссмененность инкубационных яиц после воздействия физических факторов: 1 - формалин; 2 - ЭМП НТЧ (110 кГц); 3 - ЭМП НТЧ (22 кГц); 4 - бактерицидное облучение лампой ДРТ-400; 5 - бактерицидное облучение лампой ДБ-15; 6 - эритемное облучение лампой ЛЭ-15; 7 - контроль

Время воздействия, мин

8

МсШе! О

С Л 1*2 = ' 0 « 66Э6в

уО -51.7753?} -i.fi5 П5-4П1

хс -А 25409 х2 Б7192

w ! О »30^2 Л2 4Б600

А ЯЯГ»П'1 •*• 1 Г. 7м

2)

2 3 4 5

Время воздействия, мин

Рис. 5.2. Снижение бактериальной обсемененности (общее микробное число) инкубационных яиц от экспозиции воздействия физических факторов: I - ЭМП НТЧ (110 кГц); 2 - бактерицидные УФ лучи (лампа ДРТ-400)

45 - :>ам<:ршие 1.3075 - кровяное 5^5 . ^„д

а)

|—1 96 ■ кровяное кольцо 1,96 - замершие ,.^-3,4325 - задохлики 7975 - слабые

- сланы

85.24- вывод б)

Рис. 5.3. Результаты инкубации в процентах: а - контроль; б-опыт

Разработана технологическая карта воздействия физических факторов на биообъект по циклам инкубации яиц, позволяющая соблюдать режимные параметры.

В шестой главе «Оценка эффективности внедрения технологического комплекса в технологию инкубации яиц» представлены результаты подсчета экономической эффективности внедрения и рекомендации по эксплуатации технологического комплекса.

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа известных технологических процессов и технических средств, обеспечивающих воздействие физических факторов в технологии инкубации яиц, с целью повышения выводимости и сохранности цыплят предложена принципиально новая структурная схема технологического комплекса.

2. Научно обоснованы и разработаны эффективная технология и технологический комплекс, состоящий из четырех комплектов, используемых в отдельных циклах инкубации, каждый из которых включает ВЧ генератор и функциональные модули.

3. Выведены математические выражения, на основе которых оптимизированы режимно-конструктивные параметры каждого комплекта по комплексу физических факторов с использованием системного подхода (среда - техническое средство - биологический объект). В том числе определена напряженность электрического поля равная (6,8...7,8) кВ/м, необходимая для преодоления коронным разрядом. сопротивления излому скорлупы, условие прочности которой нарушается при угле 51...90° от центральной меридиональной оси оболочки.

В случае сочетанного воздействия физических факторов на односуточ-ных цыплят, с оптимизированной высотой подвеса облучателя 0,7...0,8 м за время воздействия 50...60 мин, при напряженности электрического поля высокой частоты 0,93 кВ/м, в биологическом объекте генерируется эндогенное тепло 0,2.. .0,4 °С, что возможно при напряжении на коронирующем электроде 5,74 кВ, поддерживается нормальная концентрация отрицательных ионов, равная 1,3104 ион/см3 и бактерицидная облученность - 0,49 мб/м2.

4. Экспериментально изучив процент выводимости и сохранности цыплят при комбинированном воздействии физических факторов на биообъект доказано, что многофакторное воздействие с помощью разработанного технологического комплекса приводит к результирующему усилению технологического эффекта, т.е. выводимости на 3,98% и сохранности на 1,3%. В связи с этим при равной себестоимости обработки цыплят, годовая экономия от комбинированного воздействия физических факторов составляет 347,56 тыс. руб.

Поэтому, рекомендуется комплексное воздействие физических факторов по циклам инкубации яиц в разных сочетаниях, а именно: инфракрасный обогрев, ультрафиолетовое облучение эритемным и бактерицидным потоками, воздействие ЭМП НТЧ и ионизированным воздухом.

Итак, основываясь на теории оптического излучения, электромагнитного поля, электронно-ионной технологии, диэлектрический спектр составных частей биообъекта, используя системный подход при решении вопроса, связанного с повышением эффективности процессов и технических средств, нами были сформулированы научные задачи, решение кото-

рых позволило разработать теоретические основы проектирования технологического комплекса, состоящего из четырех комплектов, каждый из которых содержит высокочастотный генератор и функциональные модули, предназначенного для обеспечения сочетанного воздействия разных физических факторов в технологии инкубации яиц, внедрение которого в практику позволяет обеспечить повышение выводимости и сохранности цыплят.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Михайлова О.В., Кириллов Н.К., Новикова Г.В. Теория и практика контроля электрофизических параметров тканей и органов животных. // Мат. науч-но-техн. конф. «Энергосберегающие технологии и технические средства механизации животноводства Северо-востока России» от 28-29 июля. - Киров. - 1998 .

2. Михайлова О.В., Кириллов Н.К., Новикова Г.В. Измерение диэлектрических параметров тканей и органов животных. // Труды ЧГСХА. Том 13. - Чебоксары: ЧГСХА, 1999, 220 с.

3. Михайлова О.п., Киршаов Н.К., Новикова Г.В., Егоров Г.И., Яковлев О.Г. Электромагнитное поле для технологических процессов в животноводстве. // Известия НАНИ 4P. - № 1. - Чебоксары. - 1999.

4. Михайлова О.В., Зайцев В.Е. К вопросу энергоинформационного обмена. Тезисы докладов краевой студенческой научно-технической конференции «Студент, наука и цивилизация», часть 3,- Красноярск, 1995.

5. Михайлова О.В. Электротехнология лечения животных. Тезисы докладов краевой студенческой научно-технической конференции «студент, наука и цивилизация», часть 3. - Красноярск: КГАУ, 1995.

6. Михайлова О.В., Кириллов Н.К., Новикова Г.В., Егоров Г.И., Яковлев О.Г. Местный микроклимат для молодняка. Проблемы использования ресурсов агропроизводства. Материалы региональной научно-практической конференции. - Чебоксары: ЧГСХА, 1997.

7. Михайлова О.В, Кириллов Н.К., Новикова Г.В., Егоров Г.И. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Отчет о научно-исследовательской работе ПНИЛ-3, часть 2. № per. 01980000107,

1997.

8. Михайлова О.В, Кириллов Н.К., Новикова Г.В., Егоров Г.И. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Отчет о научно-исследовательской работе ПНИЛ-3, часть 3. Na per. 01990001509,

1998.

9. Михайлова О.В, Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Отчет о научно-исследовательской работе ПНИЛ-3, часть 4. № per. 02200000338,

1999.

10. Михайлова О.В. Совершенствование физических методов и технических средств, обеспечивающих стимулирование процессов в технологии инкубации яиц. - Информационный листок № 163 - 2000. Серия Р - г. Чебоксары.: ЦНТИ, 2000.

11. Михайлова О.В. Диэлектрический спектр составных частей инкубационных яиц. - Информационный листок № 162 - 2000. Серия Р - г. Чебоксары.: ЦНТИ, 2000.

12. Михайлова О.В, Кириллов Н.К., Новикова Г.В. Совершенствование методов и технических средств, обеспечивающих стимулирование процессов в технологии инкубации яиц // Труды РГСХА. - Рязань: РГСХА, 2000, с.

13. Михайлова О.В, Кириллов Н.К., Новикова Г.В. Совершенствование методов и технических средств, обеспечивающих стимулирование процессов в технологии инкубации яиц. Тезисы докладов республиканской конференции молодых ученых «Молодые ученые - агпромышлешюму комплексу», Академии наук Татарстана, Казань, 2000.

. . (lu ___

Подписано в печать 10.04.2000 г. Формат 60x84/16. Бумага ксероксная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 74.

Отпечатано с готовых оригиналов в полиграфическом отделе Чувашской госсельхозакадемии, 428000, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, 29. Лицензия ПЛД № 27 - 36.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ТЕХНОЛОГИИ ИНКУБАЦИИ ЯИЦ.

1.1. Обзор воздействующих физических факторов в технологии инкубации яиц.

1.1.1. Дезинфекция яиц озоном.

1.1.2. Аэроионизация в инкубаторе.

1.1.3. Ультрафиолетовое облучение инкубационных яиц.

1.2. Выводы по главе, цель и задачи.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СПЕКТРА БИООБЪЕКТОВ.

2.1. Физико-химические свойства составных частей яиц.

2.2. Анализ способов и устройств, предназначенных для измерения и регистрации электрофизических параметров биообъектов.

2.3. Методика исследования электрофизических параметров биообъекта.

2.4. Результаты исследования электрофизических параметров биообъекта.

2.5. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ РАЗНЫХ ЧАСТОТ НА БИООБЪЕКТ.

3.1. Теория наложения электрических полей разных частот.

3.1.1. Распределение электрических полей в биологическом объекте.

3.1.2. Силовое действие электрических полей на составные части яйца.

3.2. Определение опасного сечения и предела прочности скорлупы яиц.

3.3. Согласование режимно-конструктивных параметров облучателя и устройства, обеспечивающих сочетанное воздействие физических факторов.

3.3.1. Общая методика проектирования и согласования параметров технологического комплекса.

3.3.2. Обоснование параметров облучателей для дезинфекционной камеры.

3.3.3. Обоснование параметров облучателя для инкубационного

• шкафа.

3.3.4. Обоснование параметров коронирующего устройства для выводного зала.

3.3.5. Обоснование параметров облучателей для сортировочного помещения.

3.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ СОЧЕТАННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА БИООБЪЕКТ.

4.1. Разработка комбинированных облучателей для технологии инкубации яиц.

4.1.1. Облучатель для дезинфекционной камеры.

4.1.2. Облучатель для инкубационного шкафа.

4.1.3. Электрокоронирующее устройство для выводного зала. ф- 4.1.4. Облучатель для сортировочного помещения.

4.2. Проектное размещение технологического комплекса в инкубатории.

4.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В ТЕХНОЛОГИИ ИНКУБАЦИИ ЯИЦ.

5.1. Состояние микроклимата в инкубационных и выводных шкафах.

5.1.1. Частные методики измерения состояния микроклимата в шкафах.

5.2. Результаты воздействия физических факторов на инкубационные яйца.

5.2.1. Результаты бактериальной обсеменности инкубационных яиц после воздействия физических факторов.

5.2.2. Результаты инкубации контрольной и опытной партии

5.3. Выводы по главе.

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА В ТЕХНОЛОГИЮ ИНКУБАЦИИ ЯИЦ.

6.1.Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения технологического комплекса.

6.2. Рекомендации по эксплуатации технологического комплекса.

6.3. Выводы по главе.

Повышение эффективности работы инкубационного цеха имеет большое народнохозяйственное значение. Это возможно за счет совершенствования технологических процессов по циклам инкубации [108].

В России инкубируют около трех млрд. яиц в год. Вывод молодняка птицы в среднем составляет всего 75 %. Существуют большие возможности в управлении процессом эмбрионального развития.

В настоящее время имеется много данных о положительном влиянии ряда физических факторов на развитие эмбрионов при инкубации яиц птицы. Например, для стимуляции развития эмбрионов используют температурное воздействие, лучистую энергию, осуществляют дезинфекцию яиц озоном, ионизируют воздух в инкубаторе электрокоронным аэроионизатором и т.д. Все это приводит к повышению вывода цыплят на 2,5.6 %, снижению биологической активности микроорганизмов и повышению сохранности цыплят до 10-ти дневного возраста на 5. .7 %. Для этого, на основе новейших технических достижений, созданы специальные устройства, обеспечивающие воздействие на биообъект отдельными физическими факторами [20, 45, 46, 47, 61, 89, 95,126].

К числу основных физических методов, положительно воздействующих на инкубационные яйца, относятся следующие: озонирование воздуха, аэроионизация, облучение УФ лучами. Доказано, что никакими другими средствами и методами нельзя заменить специфические свойства электрического поля спектров радиоволн и оптического. Эти виды энергии оказывают сильное влияние на биологические объекты и эффективность их выше, по сравнению с другими методами [2, 9, 49, 109, 123, 138, 143, 144, 145].

Однако, из-за несовершенства технологии и технических средств, отсутствия научно обоснованной оптимальной технологии воздействия

ЭМП на биообъект, широкого распространения эти методы в птицеводстве не нашли.

В связи с этим, важным резервом повышения выводимости цыплят и их сохранности является использование таких технических решений и средств, которые обеспечивают комплексное воздействие физических факторов на биообъект, создавая синергизм физических эффектов. Например, принцип синергического воздействия двух физических факторов на составные части биообъекта: эндогенное тепло, образующееся в компонентах биообъекта, поглощающих энергию высокочастотных воздействий и биологически активные вещества, образующиеся в них при УФ воздействии, нарушают обычное состояние биологического объекта, что вызывает усиление крово- лимфообращения.

Поэтому, научные исследования, направленные на разработку эффективных способов и технических средств, обеспечивающих повышение выводимости цыплят и их сохранности при инкубации, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение.

Решение актуальной задачи «Повышения выводимости и сохранности», осуществляемое через совершенствование технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов на инкубационные яйца, достигается следующей концепцией. Основываясь на диэлектрический спектр биообъекта, теории электронно-ионной технологии, оптического излучения, электромагнитного поля высокой частоты, разрабатывается технологический комплекс, состоящий из модулей и источников энергии электромагнитного поля (ЭМП), обеспечивающий в соответствующих циклах инкубации яиц комплексное воздействие физических факторов.

Исследования по указанной научной теме начаты в 1997 году. Они проводились в соответствии с планами целевых программ: НИР Чувашской государственной сельскохозяйственной академии и Национальной академии наук и искусств ЧР «Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве», Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН) «Осуществить поиск и разработку высокоэффективных методов и средств рационального использования электроэнергии в сельскохозяйственном производстве», Федеральная целевая программа «Механизация, энергетика, автоматизация и ресурсосбережение» (1995.2000 гг.). Номера государственных регистраций темы НИР в ВНТИ центре: 02980000107 (1997 год - инвентарный номер), 01990001509 (1998 год), 01200001224 (1999 год).

Целью настоящей работы является исследование диэлектрического спектра биообъекта для научного обоснования принципа оптимизации технологии инкубации яиц с разработкой технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов в разных циклах инкубации для повышения выводимости и сохранности цыплят.

Методология. Анализируя диэлектрический спектр составных частей биообъекта, изучив методику проектирования технических средств, основанных на применении электронно-ионной технологии, лучистой и высокочастотной энергии, согласовываются их режимно-конструктивные параметры, после чего разрабатывается технологический комплекс, состоящий из четырех комплектов, каждый из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули.

Комплекты обеспечивают сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах технологии инкубации яиц.

Первый комплект, обеззараживающий инкубационные яйца, устанавливается в дезинфекционной камере.

Второй комплект, осуществляющий противорахитную и УВЧ профилактику, ионизацию воздуха, устанавливается в инкубационных шкафах.

Третий комплект, ионизирующий воздух и образующий микротрещины в скорлупе яиц за счет коронного разряда, используется в перерыве, до размещения инкубационных яиц в выводные шкафы.

Четвертый комплект, предназначенный для ионизации воздуха, обогрева и облучения односуточного молодняка, устанавливается в помещении для ветеринарной обработки.

С целью обоснования оптимальной частоты воздействия электромагнитного поля были изучены частотные зависимости электрофизических параметров тканей и органов биообъекта (диэлектрические спектры), в том числе составных частей инкубационных яиц, на основе которых выявлены частоты собственных колебаний молекулярных структур. Для достижения резонансного биологического эффекта воздействия физических факторов на биообъект необходимо синхронизировать частоты внешнего электромагнитного поля с частотой собственных колебаний молекулярных структур

V-» у» Т~\ составных частей яйца. В связи с этим экспериментально изучен диэлектрический спектр составных частей яйца в диапазоне от 10 до 100 МГц.

Анализируя имеющиеся технические средства, обеспечивающие в технологии инкубации яиц воздействие физических факторов, разработана новая структурная схема технологического комплекса, позволяющего повысить выводимость и сохранность цыплят за счет сочетанного воздействия физических факторов (рис. 1.14). Такой многофакторностью воздействия не обладает ни одно техническое средство, используемое в птицеводстве.

Научную новизну представляет технология инкубации яиц, преду-^ сматривающая новый принцип взаимодействия физических факторов в технологическом комплексе, методика проектирования которого базируется на диэлектрическом спектре составных частей биообъекта.

Практическую значимость представляют:

- технологии и рекомендации по применению сочетанного воздействия физических факторов на инкубационные яйца для повышения выводимости и сохранности цыплят;

- конструктивно-технологические схемы технических средств, обеспечивающих многофакторное воздействие на инкубационные яйца, их опытные образцы;

I - методика проектирования и эксплуатации технических средств, согласования и коррекции их режимно-конструктивных параметров.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследования по теме диссертации доложены, обсуждены и одобрены на научных конференциях Чувашской государственной сельскохозяйственной академии (Чебоксары, 1998-2000); на научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии и технические средства механизации животноводства северо-востока России» в НИИ СХ северо-востока им. Н.В. Рудницкого (Киров, 1998); на научно-производственной конференции, посвященной 50-летию факультета механизации с.-х. Казанской ГСХА (2000); на расширенном заседании кафедр факультетов механизации с.-х. и зоо-инженерного ЧГСХА (Чебоксары, 2000); на Всероссийской конференции молодых ученых «Молодые ученые - агропромышленному комплексу» в АНРТ (Казань, 2000); на региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы исследования в области зоотехнии и ветеринарной медицины в современных условиях» (Чебоксары, 2000).

Реализация результатов исследований. Отчет по НИР на тему: «Оптимизация технологии инкубации яиц при комбинированном воздействии физических факторов», выполненный на основе договора о творческом содружестве по совместному внедрению результатов научно-исследовательской работы, объемом в 144 страницы машинописного текста, передан в Управление животноводства, переработки мясомолочной продукции с Госплеминспекцией Министерства сельского хозяйства и продовольствия Чувашской Республики. Он составил научную базу для разработки технического задания и проектно-конструкторской документации, необходимой для изготовления технологического комплекса, обеспечивающего комбинированное воздействие физических факторов.

Результаты научно-исследовательской работы используются в учебном процессе, осуществляемом факультетами механизации сельского хозяйства и зооинженерным ЧГСХА. Они нашли отражение в учебнике «Электро-, светотехника в животноводстве» (Н.К. Кириллов, Г.В. Новикова, П.В. Зайцев). - Чебоксары: ЧГСХА, 1999, 396 с.

Разработанные технические средства апробированы в ГУП плем-птицефабрика «Чебоксарская», РГУП ПФ «Моргаушская», ППФ «Урмар-ская». Исследования диэлектрического спектра тканей и органов животных проведены в убойном цехе ФГУП У ОХ «Приволжское» ЧГСХА, а составных частей яйца - в лаборатории «Электро-, светотехника в животноводстве» ЧГСХА. Исследование бактериальной обсеменности инкубационных яиц после воздействия разными физическими факторами проводили в Федеральном государственном учреждении: «Чувашская республиканская ветеринарная лаборатория» госветслужбы России. Апробирование результатов исследований подтверждается соответствующими актами.

На защиту выносятся:

1. Обобщенные по частным методикам математические выражения, позволяющие выявить взаимосвязь параметров ЭМП с электрофизическими показателями биообъекта, на основе которых можно рассчитать, оптимизировать режимно-конструктивные параметры технических средств, обеспечивающих комплексное воздействие физических факторов.

2. Технологический комплекс из четырех комплектов, обеспечивающих комбинированное воздействие физических факторов в технологии инкубации яиц, каждый из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули.

3. Система рекомендаций по эксплуатации технологического комплекса, обеспечивающего повышение выводимости и сохранности цыплят.

Итак, основываясь на теории оптического излучения, электромагнитного поля, электронно-ионной технологии, диэлектрический спектр составных частей биообъекта, используя системный подход при решении вопроса, связанного с повышением эффективности процессов и технических средств, нами были сформулированы научные задачи, решение которых позволяет разработать теоретические основы проектирования технологического комплекса, состоящего из четырех комплектов, каждый из которых содержит высокочастотный генератор и функциональные модули, и предназначен для обеспечения сочетанного воздействия разных физических факторов в технологии инкубации яиц, внедрение которого в практику позволило бы обеспечить повышение выводимости и сохранности цыплят.

Объектом исследования является процесс взаимодействия электромагнитных полей разных частот с биообъектом, протекающий при комплексном воздействии физических факторов.

Предметом исследования является комплекс технических средств, каждое из которых содержит источник высокочастотной энергии и функциональные модули, обеспечивает сочетанное воздействие физических факторов в соответствующих циклах технологии инкубации яиц, с целью повышения выводимости и сохранности цыплят.

Публикации результатов исследований. Материалы диссертации отражены в 13 печатных работах, в том числе в трех годовых отчетах по ПНИЛ-3 (МСХ и продовольствия РФ).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и общих выводов, списка литературы и приложения. Основная часть содержит 148 страниц машинописного текста. В списке литературы указано 145 источников, в том числе 3 на иностранном языке. Приложение содержит: некоторые результаты экспериментальных исследований; программное обеспечение для оптимизации режимно-конструктивных параметров технических средств, обеспечивающих многофакторное воздействие в разных циклах инкубации яиц; материалы по внедрению.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основании анализа известных технологических процессов и технических средств, обеспечивающих воздействие физических факторов в технологии инкубации яиц, с целью повышения выводимости и сохранности цыплят предложена принципиально новая структурная схема технологического комплекса.

2. Научно обоснованы и разработаны эффективная технология и технологический комплекс, состоящий из четырех комплектов, используемых в отдельных циклах инкубации, каждый из которых включает ВЧ генератор и функциональные модули.

3. Выведены математические выражения, на основе которых оптимизированы режимно-конструктивные параметры каждого комплекта по комплексу физических факторов с использованием системного подхода (среда - техническое средство - биологический объект). В том числе определена напряженность электрического поля равная (6,8.7,8) кВ/м, необходимая для преодоления коронным разрядом сопротивления излому скорлупы, условие прочности которой нарушается при угле 51.90° от центральной меридиональной оси оболочки.

В случае сочетанного воздействия физических факторов на односуточ-ных цыплят, с оптимизированной высотой подвеса облучателя 0,7.0,8 м за время воздействия 50.60 мин, при напряженности электрического поля высокой частоты 0,93 кВ/м, в биологическом объекте генерируется эндогенное тепло 0,2. .0,4 °С, что возможно при напряжении на коронирующем электроде 5,74 кВ, поддерживается нормальная концентрация отрицательных ионов,

4 3 2 равная 1,3 10 ион/см и бактерицидная облученность - 0,49 мб/м .

4. Экспериментально изучив процент выводимости и сохранности цыплят при комбинированном воздействии физических факторов на биообъект доказано, что многофакторное воздействие с помощью разработанного технологического комплекса приводит к результирующему усилению технологического эффекта, т.е. выводимости на 3,98% и сохранности на 1,3%. В связи с этим при равной себестоимости обработки цыплят, годовая экономия от комбинированного воздействия физических факторов # составляет 347,56 тыс. руб.

Поэтому, рекомендуется комплексное воздействие физических факторов по циклам инкубации яиц в разных сочетаниях, а именно: инфракрасный обогрев, ультрафиолетовое облучение эритемным и бактерицидным потоками, воздействие ЭМП НТЧ и ионизированным воздухом.

Итак, основываясь на теории оптического излучения, электромагнитного поля, электронно-ионной технологии, диэлектрический спектр составных частей биообъекта, используя системный подход при решении вопроса, связанного с повышением эффективности процессов и технических средств, нами были сформулированы научные задачи, решение которых позволило разработать теоретические основы проектирования технологического комплекса, состоящего из четырех комплектов, каждый из ко* торых содержит высокочастотный генератор и функциональные модули, предназначенного для обеспечения сочетанного воздействия разных физических факторов в технологии инкубации яиц, внедрение которого в практику позволяет обеспечить повышение выводимости и сохранности цыплят.

1. Абрамов JI.H. Морфологические и гистонимические изменения в сердце после воздействия на организм импульсного электромагнитного поля.-М, 1980.

2. Абрикосов И.А. Практическая физиотерапия. М.: Колос, 1968.

3. Асриян М., Присяжный Г., Кавтарашвилли А. Энергосберегающие режимы освещения при выращивании бройлеров// Птицеводство, 1990, №12.

4. Алешин И.А. и др. Очерки частной электрофизиологии желудка.• Л.: Наука, 1983.

5. Алешкин В.Р., Рощин П.М. Механизация животноводства. М.: Агоропромиздат, 1985.

6. Алътгаузен А.П. Электротермическое оборудование, Справочник. М.: Энергия, 1967.

7. Анашш В.Ф. Биоэнергетика человека. АЛЭ ТМО и Биомединформ,1993.

8. Андреев И.А., Хуторская O.E. Спектральный метод анализа электрической активности мышц. М.: Наука, 1987.

9. Антонов П.П. Микроклимат на фермах и комплексах. М.: Рос-сельхозиздат, 1976, 70 с.

10. Аскин И.М. Расчет электромагнитных полей. М.: Энергоиздат,1959.

11. Ахмедов В.Х. Облучение яиц УФЛ как метод увеличения витамина D и вывода цыплят. //Сб. Молодых ученых ВНИИП, М., 1963, № 6.

12. Бабский Е.Б., Улъянинский JI.C. Электрическая стимуляция серд

13. Ф ца. М.: Академия наук СССР, 1961.

14. Басов A.M. Электротехнология. М.: Агропромиздат, 1985.

15. Белов А.Д. Физиотерапия и физиопрофилактика болезней животных. М.: Колос, 1983 - 207 с.

16. Балыгин И.Е. Электрические свойства твердых диэлектриков. -Л.: Госэнергоиздат, 1974.

17. Белановский A.C. Действие электромагнитных полей на живой организм и применение их в ветеринарии на факультете по курсу "Физика с основами биофизики". М.: MB А, 1978.

18. Белановский A.C. Основы биофизики в ветеринарии. М.: Агропромиздат, 1989.

19. Березовский В.К, Колотилов H.H. Биофизические характеристики тканей человека: Справочник. Киев.: Наук, думка., 1990.

20. Бессарабов Б.Ф. Практикум по инкубации яиц и эмбриологии• сельскохозяйственной птицы М.: Агропромиздат, 1992, 144 с.

21. Боголюбов В.М. Техника и методика физиотерапевтических процедур. Справочник. М.: Медицина, 1983.

22. Бородин И.Ф., Новикова Г.В. Интенсификация электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве // Известия НА-НИЧР. 1996. №4.

23. Бородин И.Ф., Новикова Г.В. Интенсификация ЭМПВЧ технологических процессов в животноводстве //Техника в сельском хозяйстве, 1995, N6.

24. Буртов Ю.З., Голдин Ю.С., Кривопишин И.П. Инкубация яиц: Справочник. -М.: Агропромиздат, 1990, 239 с.

25. Вейцман Л.Н. , Самусенко В.Л. Ультрафиолетовое облучение яиц цесарок. // «Птицеводство» 1964, № 4.

26. Вавилов Ю. Новый дезинфектант // Птицеводство, 1990, № 3.

27. Варакина Р., Фузеева Н. Племенная работа в ГППЗ «Птицевод» // Птицеводство, 1999, № 5.

28. Варшавер. Г.С. Основы физеотерапии. М.: Медгиз, 1973, 234 с.

29. Викторов М.Ф. Аппарат для лечения током надтональной частоты "Ультратон"// Медицинская техника, 1986, № 2.

30. Волков Г. К. Зоогигиена и ветеринарная санитария в промышленном животноводстве. М.: Колос, 1973.

31. Волков Г.К. Аэроионизация в животноводстве и ветеринарии. -М.: Колос, 1969.

32. Воробьев В.А. Оборудование инкубатория. М.: Высш. Школа, 1981,280 с.

33. Гавинский Ю.В. Ультратонотерапия. Практическое пособие.

34. Бийск: АО "Интелмед", 1995.

35. Гайдук В.Н., Шмигелъ В.Н. Практикум по электротехнологии. -М.: Агропромиздат, 1989, 175 с.

36. Глуханов Н.П. Физические основы высокочастотного нагрева. -JL: Машиностроение, 1979.

37. Голосов И.М. Применение лучистой энергии на животноводческих фермах и комплексах. JL: Лениздат, 1981.

38. Гаршва Г.А. Исследование ориентации и разделения семян злаковых трав в поле коронного разряда. Автореф. дис. канд. тех. наук. Челябинск.: ЧИМЭСХ, 1979.

39. Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И., Яковлев О.Г. Ультрафиолетовое облучение и эндогенный обогрев сельскохозяйственных животных. // Мат. научно-практ. конф. Чебоксары: ЧГСХА, 1998.

40. Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И., Яковлев О.Г. Установки для создания местного микроклимата молодняку. // Труды ЧГСХА.

41. Вып. XIII. Чебоксары: ЧГСХА, 1999.

42. Клячкин Л.М. Физиотерапия. М.: Медицина, 1988.

43. Княжевская Г.С., Фирсова М.Г. Высокочастотный нагрев диэлектрических материалов. Л.: Машиностроение, 1980.

44. Кодинец Г.А. Ультрафиолетовое облучение инкубационных яиц как фактор повышения выводимости цыплят и улучшения их качества. // «Использование ультрафиолетового излучения в животноводстве». М.: АН СССР, 1963.

45. Кодинец Г.А. Влияние ультрафиолетового облучения на некоторые физические свойства белка куриного яйца. // «Использование ультрафиолетового излучения в животноводстве». М.: АН СССР, 1963.

46. Кожевникова Н.Ф., Алферова Л.К, Лямцов А.К. Применение оптического излучения в животноводстве. М.: Россельхозиздат, 1987.

47. Кожевникова Н.Ф. и др. Применение оптического излучения в животноводстве. М.: Россельхозиздат, 1987, 88 с.

48. Киселев Л., Поздняков Ю., Фатеев В. Влияние световых режимов на форму и бой яиц // Птицеводство, 1992, №12.

49. Кричевский Е.С. Теория и практика эксперессного контроля влажности твердых и жидких материалов. М.: Энергия, 1980, 240 с.

50. Кудрявцев И.Я., Карасенко В.А. Электрический нагрев в электротехнологии. М.: Колос, 1975.

51. Лакомкин А.И, Мягков И. Ф. Электрофизиология. М.: ВШ, 1977.• 71. Лебедев П. Т. Микроклимат помещений для животных и методыего исследования. М.: Россельхозиздат, 1973, 128 с.

52. Лебедев П. Т. Микроклимат животноводческих помещений. М.: Колос, 1984, 199 с.

53. Медведев И. Д. Физические методы лечения животных. М.: Колос, 1964, 432 с.

54. Мелюков А.Н. Ультрафиолетовое облучение животных. М.: Колос, 1964.

55. Михайлова О.В., Кириллов Н.К, Новикова Г.В. Измерение диэлек-Ф трических параметров тканей и органов животных. // Труды ЧГСХА. Том

56. Чебоксары: ЧГСХА, 1999, 220 с.

57. Михайлова О.В., Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И., Яковлев О.Г. Электромагнитное поле для технологических процессов в животноводстве. // Известия БАНИ 4P. № 1. - Чебоксары. - 1999.

58. Михайлова О.В. (Новикова О.В.), Зайцев В.Е. К вопросу энергоинформационного обмена. Тезисы докладов краевой студенческой научно-технической конференции «Студент, наука и цивилизация», часть З.Красноярск, 1995.

59. Михайлова О.В. (Новикова О.В.). Электротехнология лечения животных. Тезисы докладов краевой студенческой научно-технической конференции «студент, наука и цивилизация», часть 3. Красноярск: КГАУ, 1995.

60. Михайлова О.В. (Новикова О.В.), Кириллов Н.К, Новикова Г.В., Егоров Г.И., Яковлев О.Г. Местный микроклимат для молодняка. Проблемы использования ресурсов агропроизводства. Материалы региональной научно-практической конференции. Чебоксары: ЧГСХА, 1997.

61. Мымрин. И.А. Бройлерное птицеводство. М.: Росагропромиз-дат, 1989, 272 с.

62. Нетушил A.B. Высокочастотный нагрев диэлектриков и полупроводников. М. Л.: Госэнергоиздат, 1959.

63. Новикова Г.В., Егоров Г.И., Зайцев П.В., Акулова Т.Н. Устройство для санации воздуха. Заявка на изобретение N 96107381 от 03.04.96. Патент 2103012. Бюл. № 3 от 27.01.98.

64. Новикова Г.В., Кириллов Н.К, Зайцев П.В. Электро-, светотехника в животноводстве. Чебоксары: ЧГСХА, 1999, 400 с.

65. Новикова Г.В. Интенсификация ВЧ электромагнитным полем технологических процессов в животноводстве. Дис. докт. техн. наук,- М.: МГАУ, 1994.

66. Новикова Г.В. Диэлектрические установки интенсификации тех-• нологических процессов в животноводстве. Монография. Красноярск:1. КГАУ, 1993.

67. Ольшевская В.Т. Собственные и вынужденные излучения биообъектов в электромагнитных полях // Сб. трудов научно-методическойконференции РТ. Новое в безопасности жизнедеятельности. Казань: КГСХА, 1995.

68. Ольшевская В.Т. Электрофизические технологии производства экологически чистой продукции животноводства // Сб. трудов научной конференции Республики Татарии. Проблемы механизации с.-х. РТ. Казань, 1999.

69. Ольшевская В.Т. Экологически чистая технология в с.-х. производстве // Труды международного симпозиума по безопасности жизни. Казань: МЧС, 1997.

70. Орлов В.А. Многопараметрическая обработка биопотенциалов по• принципу "Специалист ЭУВМ" в приложении к задачам нейрофизиологии. Автореф. дис. канд. вет. наук Л., 1971.

71. ОрловМ.В. и др. Инкубация. -М.: Колос, 1982, 223 с.

72. Отрыганьев Г.К., Отрыганъева А.Ф. Технология инкубации-М.: Россельхозиздат, 1982, 142с.

73. Передерий В.Г. Источники и биологические эффекты ионизирующего излучения. Киев: Здоровье, 1988.

74. Посякова A.A. Балковой И.И. и др. Руководство по ветеринарной санитарии,- М.: Агропромиздат, 1986.

75. Писаренко Г.С. и др. Справочник по сопротивлению материалов. Киров.: Наукова Думка, 1975.

76. Поздняков Н.С. Методические рекомендации по инкубаци яиц сельскохозяйственной птицы. Загорск.: ВНИТИП, 1986.

77. Прокопенко A.A. Обеззараживание воздуха, поверхностей инкубаторов и яиц УФ облучением // Ветеринария, 1990, №4.

78. Пчелкин Ю.Н. Устройство и оборудование для регулирования Ф микроклимата в животноводческих помещениях. М.: Россельхозиздат,1977,215 с.

79. Рабинович М.И. Ветеринарная физиотерапия. М.: Росагропром-издат, 1988.

80. Растимешин С.А. Локальный обгорев молодняка животных (теория и технические средства). М.: Агропромиздат, 1991, 140 с.

81. Растимешин С.А. Технические средства для местного обогрева. -М.: Росагропромиздат, 1990, 78 с.

82. Романов А.Л., Романова А.И. Птичье яйцо. М.: Пищепромиз-дат, 1969.

83. Рощин П.М. Механизация ветеринарно-санитарных работ. М.: Росагропромиздат, 1990.

84. Сафонов В. В. Оборудование для создания микроклимата в помещениях в животноводческих комплексах. М.: Высшая школа, 1981,• 104 с.

85. Сергеева A.M. Контроль качества яиц. М.: Россельхозиздат,1984.

86. Смирнова В. М. Томограф - новое эффективное средство в арсенале диагностики.// Врач, 1994, №2, с. 23-24.

87. Сочнее А.Я. Расчет напряженности поля прямым методом. М.: Наука, 1984.

88. Справочник по инкубации яиц сельскохозяйственной птицы.-М.: Колос, 1971., 224 с. (Под редакцией Ю.Н. Владимировой).

89. Сысоев И.Б. Источники облучения человека. // Энергетик, 1994, №2, с. 19-20.

90. Сырых H.H. Эксплуатация сельских электроустановок,- М.: Аг-ропромиздат, 1986, 255 с.

91. Строчевой В.Ф. Аэроионизация и электроозонирование атмосферы в клетках для кур-несушек. Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: МГАУ, 1994.

92. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энерго-издат, 1981,319 с.

93. Тарушкин В.И. Диэлектрические сепарирующие установки: Дис. докт. техн. Наук. М.: МГУ, 1991.

94. Торосян Р.Н. Применение УФ установок в животноводстве,- М.: Россельхозиздат, 1978, 43 с.

95. Третьяков Н.П., Крок Г.С. Инкубация с основами эмбриологии М.: Колос, 1968, 248 с.

96. Терлецкий Я.П., Рыбаков Ю.П. Электродинамика. М.: Энерго-издат, 1990.

97. Утешов Утебай. Исследование сепарации семян сои при совместном воздействии электрического поля и воздушного потока. Автореф. дис. канд. техн. наук. Челябинск.: ЧИМЭСХ, 1975.

98. Установки для создания микроклимата на животноводческих фермах / Д.Н. Мурусидзе, A.M. Зайцев и др. М.: Колос, 1979, 327 с.

99. Устинов Д.А. Лучи на животноводческих фермах. М.: Колос, 1970, 168 с.

100. Файтелъберг-Бланк В.Р. Физиологические механизмы действия ВЧ физических факторов на пищеварение. JL: Наука, Ленингр. отд-е, 1970.

101. Холодов Ю.А. Влияние электромагнитных и магнитных полей наЦНС.-М.: Наука, 1966.

102. Холодов Ю.А. Мозг в электромагнитных полях. М.: Наука,1982.

103. Холодов Ю.А., Лебедева H.H. Реакции нервной системы человека на электромагнитные поля. М.: Наука, 1992.

104. Холодов Ю.А., Шишло М.А. Электромагнитные поля в нейрофизиологии. М.: Наука, 1979.

105. Чижевский П.Л. Электрические и магнитные свойства эритроцитов. Киев.: Наук, думка., 1973.