CC BY
31
УДК 631.273.3:636.22
АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗГОРОДИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ЖИВОТНЫХ И ПАСТБИЩ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
В.Н. Кравченко, кандидат технических наук Н.Е. Кабдин, кандидат технических наук Э.М. Даутоков, инженер ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева E-mail: Dautokovedik@yandex.ru
Аннотация. Разработан мобильный модуль для удобной и быстрой установки электрической изгороди с подзарядкой аккумулятора от солнечной энергии с возможностью выхода 2х розеток под бытовые/хозяйственные или рабочие нужды в любых ландшафтных условиях. По результатам расчета нагрузки был подобран аккумулятор и солнечная электростанция. К токоведущей линии подключают заземленный генератор импульсов, который генерирует импульсы продолжительностью 0,6 секунды. Перерыв между импульсами составляет 0,8 секунды. За это время животное успевает отойти от изгороди и избежать повторного получения удара током. В первое время использования электрической изгороди животные становятся пугливыми и агрессивными, но после двух-трех дней нахождения в загоне с электрической изгородью происходит привыкание, и животные прекращают попытки побега из загона. При соприкосновении с токоведущей линией (ТВЛ) изгороди через тело животного проходит импульс тока, действующий на центральную нервную систему, вызывая резкую защитную реакцию (испуг), животное отскакивает. Определив после 1-2 ударов источник опасности, животное в дальнейшем старается избежать контактов с ТВЛ. Такая изгородь не является для животного механическим препятствием, ее действие носит психологически-физический характер. Боязнь ТВЛ зависит от параметров электрического раздражителя, его силы, оптически-акустического, обонятельного и тактильного восприятия ТВЛ (условный раздражитель), а также повторяющимися сочетаниями условного раздражителя с сильным безусловным (электрический удар), т.е. обучение. Электрические изгороди по сравнению с другими отпугивающими средствами обычно более надежны, так как условный раздражитель здесь постоянно подкрепляется безусловным - болезненным электроударом, привыкание к которому не наступает.
Ключевые слова: генератор импульсных токов, токоведущая линия, изоляторы, аккумулятор, солнечный модуль.
Введение. Поскольку сооружение стационарных изгородей трудоемко и не всегда рентабельно, то в случае, когда предполагается использование изгороди на сезон либо на непродолжительный срок, могут быть с успехом применены электрические изгороди (ЭИ), обладающие мобильностью и высоким ограждающим действием.
Стоимость таких изгородей в 5-10 раз ниже, чем обычно используемых для этих целей механических стационарных изгородей из металлической сетки, проволочных или жердевых.
Принцип работы электропастуха основан на подаче кратковременных импульсов высокого напряжения. При контакте животного с токоведущей линией животное получает
удар током, который вызывает боль, и животное убегает. Для взрослых особей крупного рогатого скота проволоку размещают на высоте 80-90 см. Для молодняка крупного рогатого скота размешают два ряда проволоки на высоте 50 и 90 см (рис. 1).
Для овец и свиней проволоку размещают два ряда проволоки на на высоте 30 и 4560 см. Для птицы размещают 5 рядов проволоки на высоте 10-60 см. К токоведущей линии подключают заземленный генератор импульсов, который генерирует импульсы продолжительностью 0,6 с.
Перерыв между импульсами составляет 0,8 с. За это время животное успевает отойти от изгороди и избежать повторного получения удара током.
Journal of VNIIMZH №2(30)-2018
119
В первое время использования электроизгороди животные становятся пугливыми и агрессивными, но после двух-трех дней нахождения в загоне с электроизгородью происходит привыкание, и животные прекращают попытки побега из загона [1].
При соприкосновении с токоведущей линией (ТВЛ) изгороди через тело животного проходит импульс тока, действующий на центральную нервную систему, вызывая резкую защитную реакцию (испуг), животное отскакивает. Определив после 1-2 ударов источник опасности, животное в дальнейшем старается избежать контактов с ТВЛ. Такая изгородь не является для животного механическим препятствием, ее действие носит психологически-физический характер. Боязнь ТВЛ зависит от параметров электрического раздражителя, его силы, оптически-акустического, обонятельного и тактильного восприятия ТВЛ (условный раздражитель), а также от повторяющихся сочетаний условного раздражителя с сильным безусловным (электрический удар), т.е. происходит обучение.
Рис. 1. Рекомендуемое количество и высота электрических линий
Преимущество электроизгороди в том, что при ее использовании пропадает необходимость постоянного наблюдения пастухов за животными. При небольших затратах можно оградить достаточно большую площадь под выпас скота. Также можно использовать электроизгородь для защиты сельскохозяйственных угодий от диких животных.
Цель исследования. Увеличение мобильности электрической изгороди, развитие функционала и ее применение в повседневных хозяйственных нуждах. На территории Ставропольского края было проведено эмпирическое исследование мобильного модуля ЭИ и получены результаты технических характеристик.
Программа экспериментальных исследований. Предусматривала определение работоспособности солнечной электростанции под нагрузкой 1610 Вт в течение двух часов; результаты опытов показали, что эта электростанция с гелевым аккумулятором на 250 АЬ достаточно мощная для того, чтобы можно было подключить небольшие по мощности электроприводы (доильная установка,
помповый насос, генератор импульсов, электроинструменты и пр.) и нагружать модуль ЭИ в течение двух и более часов (рис. 2).
График нагрузки инвектора
I* ш
| ЯМ
■ ш
0-
Рис. 2. График энергозагрузки электрических приводов
Нами разработан мобильный модуль для автономной и бесперебойной работы электрической изгороди с возможностью подключения дополнительного электрооборудования для хозяйственных нужд (рис. 3) [2, 3].
Рис. 3. Схема мобильного модуля: 1 - аккумулятор;
2 - инвектор; 3 - контроллер зарядки; 4 - солнечная батарея; 5 - колья; 6 - катушки проволоки
Результаты исследования. Из опытов следует, что мобильный модуль электрической изгороди стабилен, полностью функционирует и выполняет все функции, для которых он разрабатывался.
Расчет электрической изгороди к мобильному модулю ЭИ. Определение количества зеленого корма, необходимого на пастбищный период.
- Вид и количество животных: коровы дойные, 50 голов.
- Срок пастьбы: с 14 мая по 30 сентября.
- Число дней пастьбы: 135
- Потребность в зеленом корме: на 1 голову в день 60 кг; на все стадо в день 3000 кг.
Зная допустимое число дней пастьбы животных в загонах (не рекомендуется пасти животных дольше четырех дней, так как это сказывается на состоянии пастбища), можно определить оптимальную площадь участка пастбища. Она будет определяться средним урожаем трав по циклам стравливания и поголовьем выпасаемого стада коров.
Стравливание трав будет проводиться стадом в 50 коров при средней урожайности 66,7 ц/га зеленой массы в каждом цикле. Полнота использования корма - 85%, суточная потребность коровы в траве - 60 кг. Исходя из этого, на один день стаду потребуется 30 ц зеленой массы, при этом трава будет стравлена на площади 0,53 га (30 ц/56,7 ц поедаемого корма). Если продолжительность пастьбы животных в загоне равняется четырем дням, оптимальная площадь загона будет равна 2,1 га (0,53 га*4 дня).
Рассчитаем затраты на постоянную электрическую изгородь: расчет стоек, проволоки, изоляторов и дополнительных аксессуаров. Мы берем один участок на 1200 м, который будем передвигать по мере стравливания пастбища. У нас будет по 120 (1200/10) временных стоек (мы рекомендуем использовать в качестве стоек обычную арматуру и изоляторы для подобных стоек В1004). На каждой стойке у нас будет установлено по два изолятора, получаем 240 штук.
Расчет проволоки. Периметр участка 1200 м. Для постоянной изгороди возьмем стальную оцинкованную проволоку 2,5 мм2. Так как длина 1,2 км, нам придется использовать прямое приспособление для натяжения проволоки SA016. У нас 2 ряда проволоки 1200 м, значит, общая длина проволоки получится 2400 м.
Дополнительные аксессуары. Нам необходимо установить молниеотвод для исключения повреждения источника при попадании молнии в изгородь. Мы используем молниеотвод ВА021. Также нам необходимы четыре комплекта ворот (по одному на каждый ряд проволоки) на переднюю и заднюю стороны электрической изгороди для удобства
Лоигпа! оГ VNIIMZH №2(30)-2018
121
выгона скота, один сетевой включатель ограждения для подключения двух линий проволоки, три стержня для заземления генератора импульсных токов и сам генератор ИТ.
Мы построили прекрасную изгородь, при хорошей установке и при грамотной и аккуратной ее эксплуатации она простоит без серьезного ремонта 7-10 лет.
Выводы. Электрические изгороди по сравнению с другими отпугивающими средствами обычно более надежны, т.к. условный раздражитель здесь постоянно подкрепляется безусловным - болезненным электроударом, привыкание к которому не наступает. Экономически выгодно применять их и в местах с высокой плотностью популяции диких животных. Основные затраты попадают на установку ЭИ. Учитывая 5-10-летний период их эксплуатации, ежегодные амортизационные затраты на оборудование будут невысокими. Помимо известного использования ЭИ в сельскохозяйственном животноводстве, они находят широкое применение в лесном, охотничьем и сельском хозяйствах, а также в других отраслях хозяйства, где происходит взаимодействие с дикими животными. Так, с помощью ЭИ можно на 80-90% снизить ущерб от диких копытных животных сельскохозяйственным культурам, за-
щитить от животных лесопосадки, лесополосы, питомники ценных древесных пород, селекционные посевы, редкие растительные сообщества, а также отдельные уникальные памятники как живой, так и неживой природы. Положительные результаты получены при защите от копытных фруктовых и орехоплодных садов, ягодников, бахчей и пр.
Приведенными примерами область применения ЭИ не ограничивается, их можно использовать (соответственно приспособив) во всех случаях, когда хозяйственная деятельность человека вторгается в среду обитания диких животных. Они позволяют в какой-то мере решить пограничные вопросы сосуществования человека и животного.
Литература:
1. Забродин Ю.С. Промышленная электроника. М.: Альянс, 2014. 496 c.
2. Кашкаров А.П. Оригинальные конструкции источников питания. Радиоэлектроника для всех. М., 2013.
3. Кузовкин В.А. Электротехника и электроника. Люберцы, 2016. 431 c.
Literatura:
1. Zabrodin YU.S. Promyshlennaya ehlektronika. M.: Al'-yans, 2014. 496 c.
2. Kashkarov A.P. Original'nye konstrukcii istochnikov pitaniya.Radioehlektronika dlya vsekh. M., 2013.
3. Kuzovkin V.A. EHlektrotekhnika i ehlektronika. Lyu-bercy, 2016. 431 c.
ANALYSIS OF MOBILE ELECTRIC FENCES FOR ANIMALS' PROTECTION AND PASTURES
IN AGRICULTURE USING V.N. Kravchenko, candidate of technical sciences H.E. Kabdin, candidate of technical sciences E.M. Dautokov, engineer
FGBOY VO RSAU - MAA named after K.A. Timiryazev
Abstract. A mobile module for convenient and quick installation of electric fences with battery recharging from solar energy with the possibility of output of 2 sockets for home/ household or working needs in any landscape has been developed. According to the load calculation's results, the battery and the solar accumulator were selected. The current-carrying line is connected the grounded generator of impulses that generates impulses with 0,6 seconds' duration. The pause between impulses is 0,8 seconds. During this time, the animal has time to move away from the fence and avoid re-shocking. At first the electric fences using animals become timid and aggressive, but after two or three days in the paddock with an electric fence it addictive, and animals stop trying the paddock to escape. In contact with the current- line (TVL) offences through the animal's body goes a current impulse acting on the central nervous system, causing a sharp protect reaction (fright), the animal has bounced. After of 1-2 strokes a source of danger defining, an animal in the future tries to avoid contact with TVL. Such fence is not a mechanical obstacle for the animal, its action has psychologically-and-physical nature. Fear of TVL depends on the electric stimulus's parameters, its strength, TVL optical-acoustic, olfactory and tactile perception (conditional stimulus), as well as repeating combinations of conditional stimulus with strong unconditional one (electric shock), i.e. training. Electric fences in comparison with other repellent means are usually more reliable, since the conditional stimulus here is constantly supported by unconditional - painful electric shock, which does not come to adaptation. Keywords: current impulse generator, current-carrying line, insulators, accumulator, solar module.
