CC BY
16
УДК 631.1:636
НЕКОТОРЫЕ НАУЧНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОБОСНОВАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ МОЛОЧНЫХ ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ
Л.П. Кормановский, академик РАН Ю.А. Иванов, академик РАН Ю.А. Цой, член-корреспондент РАН В.В. Кирсанов, доктор технических наук ФГБНУ ФНАЦ ВИМ E-mail: [email protected]
Аннотация. При создании фермерского молочного хозяйства предполагается использование типовых двухрядных помещений для коров. В стойловых боксах предлагается установить шарнирные ограничители бокового перемещения животного, которые управляются оператором, при доении они устанавливаются в вертикальное положение, обеспечивая доступ доярки к вымени животного в процессе доения в молокопровод. С помощью таких ограничителей животное всегда находится в положении, перпендикулярном по отношению к навозосборному каналу, что должно обеспечивать лучшее санитарное состояние пола, вымени и самого животного. Кроме того, снижается возможность придавливания вымени лежащей коровы соседним животным. Предлагается иметь передвижную секцию для нормированного и поочередного скармливания выращенного зеленого урожая и полива. Для доения коров создан подвесной доильный манипулятор, навешиваемый на тело животного в районе крестца. Получено решение на выдачу патента на изобретение. Оно состоит из разъемной телескопической скобы, верхней конец которой одевается на тело животного и проходит как раз через биологически активные точки. К нижнему концу крепится доильный аппарат, который при одевании скобы автоматически подводится под вымя животного. Это позволяет исключить тяжелую ручную операцию оператора, находящегося в наклонном положении, по удержанию доильного аппарата на вытянутой руке под выменем. При обычном доении случается, что один из доильных стаканов, а иногда и весь доильный аппарат спадает с вымени на пол и засасывает нечистоты, которые попадают в надоенное молоко. В случае подвесного манипулятора этот недостаток исключается.
Ключевые слова: стойла, привязь, ограничитель, навозосборный канал, пастбище, секция, подвесной манипулятор, датчик-счетчик молока, доильный аппарат.
В молочном животноводстве корова - это бесценный дар для человека. Она дает человеку цельное молоко, творог, сливочное масло, целый набор необходимых человеку молочнокислых продуктов, кефир, ряженку и т.д. Молоко - необходимый продукт для детей во всем мире, обеспечивающий развитие человечества. Выпусти летом корову на пастбище, обеспечив ее при этом водой, вечером она сама придет к тебе и принесет ведро молока. На ночь необходимо обеспечить ее подкормкой, спокойным отдыхом, и утром она даст тебе почти такое же количество молока. И только она дает человеку такой необходимый продукт - говядину. Но и человек обязан обеспечить ее потребности всем
необходимым [1]. При создании фермерского молочного хозяйства предполагается использование типовых двухрядных помещений для коров. При этом поворотная труба для фиксации и расфиксации должна приходиться на четвертую часть всего числа животных. Таким образом, все стадо располагается в четырех секциях, а торцевые и боксовые проходы остаются свободными. Это обеспечит лучшее управление поголовьем.
Корова - это священное животное, как справедливо ее называют в ряде стран - заслуживает более внимательного и заботливого отношения. Место содержания молочного скота должно быть продумано во всех мелочах без исключения. Первостепенная
задача - необходимо обеспечить полуавтоматическую фиксацию и расфиксацию животных. Для примера рассмотрим такое устройство (рис. 1). На стойловую раму ставится поворотная труба 1, к ней на крючок одевается цепь фиксации 2, а также шарнир-но крепится зажимное устройство 3.
и цепи 3, которая, наматываясь, приподнимает шарнирный ограничитель 1. Его может поднять и доярка вручную, устанавливая его в вертикальное положение и обеспечивая себе доступ к вымени животного в процессе доения в молокопровод. С помощью таких ограничителей животное всегда находится в перпендикулярном положении по отношению к навозосборному каналу, что должно обеспечивать лучшее санитарное состояние пола, вымени и самого животного. Одновременно, если поворотную трубу 2 установить по высоте на уровне холки животного, то это ограничит выход его через кормушку, что нередко встречается на практике.
Рис. 1. Место содержания молочного скота
с полуавтоматической фиксацией животных
Животное, подходя и опуская голову в кормушку, шеей нажимает на зажимное устройство, которое приходит в вертикальное приложение и защемляется на привязной цепи фиксации 2, фиксируя животное. При повороте трубы 1 цепь фиксации спадает, и животное расфиксируется. Для крепления зажимного устройства может пригодиться и защелка, как в кормовой решетке. Далее главное, что надо сделать, это предотвратить или ограничить повороты задней части корпуса животного, чтобы исключить травмы соседнего животного, а также, чтобы кал и моча падали в навозоуборный лоток, а не на животное. Для этого предполагается установить шарнирные ограничители бокового перемещения 1 (рис. 2). Для свободного выхода животного шарнирный ограничитель можно поднять с помощью поворота трубы 2
Рис. 2. Шарнирные ограничители бокового перемещения
Таким образом, поворотная труба 2 и ограничители бокового перемещения 1 позволяют создать бокс для свободного расположения в нем животного, защищенного от воздействия соседних животных, что требуется для спокойного поедания корма и накопления в вымени выработанного молока.
Важнейшая и ответственная операция -это доение: извлечение ценного продукта -молока из вымени животного. Для этого у фермера большой выбор: молокопровод, роботизированная доильная площадка и робот-дояр. Предложенное место содержания пригодно для любого вида организации доения. Возможно также применение подвесного манипулятора доения на корпусе тела животного. Как показали предварительные испытания, при этом значительно возрастает скорость молокоотдачи и сокращается время додаивания [3,4]. Далее, чтобы не сдавать молоко за бесценок перекупщикам, необходимо организовать пункт первичной обра-
ботки молока (охлаждение, очистка и расфасовка) и иметь договор с покупателем - детские учреждения, школы, дома отдыха, санатории и т.п., или прямо с магазином.
Одно из условий получения высоких удоев и качественного молока на ферме - это наличие культурного пастбища. Оно должно быть рядом с фермой и иметь передвижную секцию для скармливания и полива (рис. 3). Обычно культурное пастбище разбивается на зоны, куда загоняется все стадо. При этом значительная часть выращенного травостоя вытаптывается, идет бескультурное стравливание. Предлагается иметь передвижную секцию для нормированного и поочередного скармливания выращенного зеленого урожая и полива [5,6].
ОЙ г~«
III IV
Рис. 3. Передвижная секция для скармливания и полива
К примеру, рано утром половину коров (группа 1 и 2) после доения в 7 часов выводят на культурное пастбище и пасут до 12 часов дня, а вторую половину выпускают с 12 часов до 18 часов, при этом получается поочередное конвейерное скармливание; это при условии, если ширина пастбища позволяет иметь длину передвижной секции 50 м. Если же длина передвижной секции 25 м, придется разбить стадо на 4 группы. Что, конечно, нежелательно, поскольку будут 4 перестановки всех групп. Теперь порядок перестановки самой секции 1. В первую очередь необходимо определить время, через которое
надо переставлять секцию. После запуска коров первой группы время поедания травостоя зависит от его высоты и густоты и площади, доступной животному для поедания. Площадь будет равна расстоянию между животными, в данном случае 1 м, умноженному на расстояние от передних ног животного до его вытянутой шеи (~1,5 м) или ^пл= 1,5 м2. Таким образом, масса потребляемого травостоя будет равна:
где q - урожайность травостоя, кг/м2.
Однако скорость потребляемой животными массы травостоя является неопределенной и постоянно изменяющейся, поэтому приходится принять время перестановки секции равным 1 ч, а расстояние, на которое передвигается секция за время кормления группы животных, будет равно 1,5-5=7,5 м. На практике время перестановки определяет оператор культурного пастбища, исходя из поедания травостоя. Если к трубе 2 подключить воду, то одновременно с перемещением секции будет осуществляться и полив пастбища, что значительно повысит его продуктивность и в целом эффективность всей фермы.
В организме молочного животного происходит постоянное образование и накопление в вымени самого важного продукта -молока. Для этого животному необходимо обеспечить благоприятные условия кормления и отдыха.
Как показали наблюдения, при беспривязном содержании это не всегда обеспечивается, и животное само ищет подходящее место, где бы можно было прилечь и спокойно отдохнуть, поэтому и родилась технология беспривязного боксового содержания, где можно обеспечить спокойный отдых. То же самое и при привязном содержании. Корова имеет постоянное, закрепленное за ней место содержания, постоянных соседних животных, к которым привыкает, и это исключает стрессовые ситуации. Однако с точки зрения сегодняшних знаний и опыта этого недостаточно. Животное вынуждено мочиться и выделять экскременты под себя, что создает антисанитарную обстановку.
Животные вынуждены ложиться и отдыхать в загрязненное место. А самый важный орган, вымя, часто находится в навозной массе. И самый главный недостаток - когда корова отдыхает в положении лежа, то соседнее животное может наступить задними конечностями ей на вымя, что причиняет невероятную боль, выводит из строя травмированное животное и ведет к его преждевременной выбраковке. Это наносит ущерб для хозяйства и в какой-то мере для страны. Поголовье коров за последние 10 лет сократилось в 2 раза.
В процессе проводимых опытов по доению коров в движении на конвейере [2] в 1969-1970 гг. нами установлена биологически активная точка на теле животных в районе крестца на позвоночнике. Если воздействовать на нее, возникает приток молока в сосках вымени, ускоряется молоковыведение и сокращается время доения. С учетом этого нами создан подвесной доильный манипулятор, навешиваемый на тело животного в районе крестца. Получено решение на выдачу патента на изобретение. Его устройство изображено на рисунке 4. Оно состоит из разъемной телескопической скобы 1, верхней конец которой одевается на тело животного и проходит как раз через биологически активные точки. К нижнему концу 3 крепится доильный аппарат, который при одевании скобы автоматически подводится под вымя животного. На рисунке изображен коллектор доильного аппарата 4, доильные стаканы 7, датчик-счетчик потока молока 8 с отключа-телем вакуума 9 [7], контроллер управления 10, электромагнитный пульсатор 15 и др. Это позволяет исключить тяжелую ручную операцию оператора, находящегося в наклонном положении, по удержанию доильного аппарата на вытянутой руке под выменем. При этом обе его руки заняты. Одна держит доильный аппарат, вторая ловит и подключает доильные стаканы. При обычном доении случается, что один из доильных стаканов, а иногда и весь доильный аппарат спадает с вымени на пол и засасывает нечистоты, которые попадают в надоенное молоко. Раньше говорили, что ложка дегтя может
испортить бочку меда, а здесь одно спадание может испортить цистерну надоенного цельного молока. Подвесной манипулятор полностью исключает такие случаи. Сваливающийся доильный стакан подвисает в воздухе, не касаясь загрязненного пола. Эта же скоба позволяет оператору спокойно переносить доильные аппараты. К примеру, после промывки надо перенести доильные аппараты к месту доению. Оператор одну скобу вешает на одно плечо, вторую - на другое плечо, при этом обе руки остаются свободными, что позволяет открывать и закрывать входные двери, вешать аппараты на вакуумный провод между двумя парами коров. К этой же скобе возможно крепить шлаги при доении в цистерну и счетчик молока.
Рис. 4. Подвесной доильный манипулятор
Порядок действий оператора при доении. Оператор подмывает вымя, одновременно массируя его, сдаивает первые струйки, берет за скобу доильный аппарат и вешает его на корпус животного, при этом доильный аппарат под тяжестью собственного веса становится под выменем животного. Затем двумя свободными руками, наклоняясь, подключает доильные стаканы к вымени животного. Начинается доение. По окончании выдаивания доильные стаканы отключаются и висят в воздухе, пока оператор не приступит к доению следующей коровы. Закончив подготовку к доению следующей коровы, опера-
тор берет за скобу и переключает доильный аппарат к следующему животному. Все это позволит значительно облегчить труд оператора и полнее соответствовать зоотребова-ниям и физиологии животных.
На рис. 5 на макете коровы показан подвесной манипулятор из нержавеющей трубки, а также положение, когда два доильных стакана отключены и висят в воздухе, не касаясь пола, а два других остаются подключенными к корове. На рис. 6 изображено опробование подвесного манипулятора в работе на молочной ферме РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева. Апробация экспериментального образца подвесного манипулятора для доения коров конструкции академика РАН Л.П. Кормановского была проведена на доильной установке типа «Молокопровод» на молочной ферме РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева на вечерней дойке 26.01.2018. Для испытаний методом случайной выборки были отобраны две коровы. Подвесная дуга манипулятора устанавливалась на спину животного в зоне крестца для оказания стимулирующего воздействия на биологически активные точки, а также для удержания подвесной части доильного аппарата и облегчения подключения доильных стаканов к вымени животного. Дуга имеет телескопический разъем с возможностью регулирования положения доильных стаканов по высоте при их подключении к соскам вымени. При навешивании дуги на спину животные реагировали спокойно, и дуга хорошо удерживалась на крестце на протяжении всего цикла доения, несмотря на обмахивания хвостом.
Рис. 5. Подвесной манипулятор из нержавеющей трубки, установленный на макете животного
Рис. 6. Опробование подвесного манипулятора в работе на учебной молочной ферме РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева
При подключении доильных стаканов не требовалось их удерживание оператором на вытянутой руке (2,5 кг на расстоянии 0,5-0,6 м), что существенно облегчает труд оператора и повышает эргономичность использования доильного аппарата. Масса навешиваемой дуги не превышает 0,5 кг, что практически не влияет на вес переносного комплекта доильного аппарата, к тому же на дуге на специальном кронштейне можно расположить дополнительные аксессуары для обработки сосков вымени (например, бутылочку с дезинфицирующим раствором и/или влажные одноразовые салфетки). Дуга при переноске доильных аппаратов может также навешивается на плечо оператора, что также повышает удобство в работе и обеспечивает возможность одновременной переноски двух доильных аппаратов.
К тому же при доении стаканы не спадают на пол при случайном отключении от вакуума (прососы воздуха, сбивание стаканов ногой коровы и др.), а также при их намеренном отключении от вакуума счетчиком-датчиком потока молока по окончании процесса доения в автоматизированном исполнении, что повышает безопасность обслуживания животных, препятствует засасыванию загрязнений в доильный аппарат и попаданию их в молоко.
Таблица. Параметры молоковыведения при испытании подвесного манипулятора _для доения коров_
Параметр\кличка Милашка Рябинушка
Время доения, с 204 232
Объем полученного 5,7 7,0
молока, л
Средняя скорость мо- 1,67 1,8
локоотдачи, л/ мин
Поведенческие осо- Спокойна Спокойна
бенности
Как видно из таблицы, параметры моло-ковыведения достаточно стабильны, несмотря на то, что было выдоено всего две коровы (стадо 20 голов находилось в запуске), что говорит о хороших потенциальных возможностях использования подвесного манипулятора доения на линейных доильных установках типа «Молокопровод».
Литература:
1. Кормановский Л.П. Конвейерный способ содержания коров // Практика механизации ферм. М., 1973.
2. Кормановский Л.П. Теория и практика поточно-конвейерного обслуживания животных. М., 1982.
3. Кирсанов В.В. Метод создания многофункциональной элементной базы доильного оборудования // Техника и оборудование для села. 2012. № 9. С. 16-18.
4. Функционально-стоимостный анализ роботизированных систем и выбор альтернативных вариантов добровольного доения коров / Цой Ю.А. и др. // Тех-
ника и оборудование для села. 2014. № 8. С. 33-36.
5. Пути совершенствования оборудования для доения и первичной обработки молока / Кирсанов В.В. и др. // Тракторы и с.-х. машины. 2005. № 9. С. 41.
6. Текучев И.К., Кирсанов В.В. Принципы создания новой техники для молочного скотоводства // Механизация и электрификация с. х. 2002. № 8. С. 12-15.
7. Разработка счетчика индивидуальных надоев молока, удовлетворяющего требованиям международной организации ICAR / Цой Ю.А. и др. // Техника и оборудование для села. 2015. № 7. С. 21-23.
Literatura:
1. Kormanovskij L.P. Konvejernyj sposob soderzhaniya korov // Praktika mekhanizacii ferm. M., 1973.
2. Kormanovskij L.P. Teoriya i praktika potochno-kon-vejernogo obsluzhivaniya zhivotnyh. M., 1982.
3. Kirsanov V.V. Metod sozdaniya mnogofunkcional'noj ehlementnoj bazy doil'nogo oborudovaniya // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2012. № 9. S. 16-18.
4. Funkcional'no-stoimostnyj analiz robotizirovannyh si-stem i vybor al'ternativnyh variantov dobrovol'nogo doe-niya korov / Coj YU.A. i dr. // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2014. № 8. S. 33-36.
5. Puti sovershenstvovaniya oborudovaniya dlya doeniya i pervichnoj obrabotki moloka / Kirsanov V.V. i dr. // Tra-ktory i s.-h. mashiny. 2005. № 9. S. 41.
6. Tekuchev I.K., Kirsanov V.V. Principy sozdaniya no-voj tekhniki dlya molochnogo skotovodstva // Mekhani-zaciya i ehlektrifikaciya s. h. 2002. № 8. S. 12-15.
7. Razrabotka schetchika individual'nyh nadoev moloka, udovletvoryayushchego trebovaniyam mezhdunarodnoj organizacii ICAR / Coj YU.A. i dr. // Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2015. № 7. S. 21-23.
SOME OF THE SCIENTIFICAL AND TECHNOLOGICAL JUSTIFICATIONS AND RECOMMENDATIONS
FOR DAIRY FARMS' CREATION
L.P. Kormanovsky, RAS academician Y.A. Ivanov, RAS academician Y. A. Tsoi, RAS corresponding member V.V. Kirsanov, doctor of technical sciences FGBNY FNAC VIM
Abstract. At a dairy farm creating, it is planned standard two-row premises for cows to use. There in the stall boxes it is proposed to install swivel restrictors of animal's side movement, that are controlled by the operator, during mil -king they are installed in a vertical position, providing milkmaid's access to the animal's udder at the milklinepipe's milking process. At the such restraints helping the animal is always in perpendicular to the manure collecting channel's position, it should provide floor, udder and the animal itself better sanitary condition. It also reduces the possibility of lying cow's udder pressing by a neighboring animals. It is proposed a mobile section for normalized and alternated green crop grazing and irrigation to have. For cows milking it is created hang milking manipulator, hanging on the animal's body in the rump's area. There is decision a patent for this invention to give. It consists of a d e-tachable telescopical bracket, the upper end of which is put on the animal's body and passes just through the biolo g-ically active points. To the bottom end is attached the milking machine that at bracket's dressing automatically under an animal's udder is supplied. This allows the operator's heavy manual work to eliminate, when he is in an incli-ning position, for the milking machine on the outstretched arm under the udder to hold. At common milking it often happens that one of the teat's cups, and sometimes the entire milking machine falls from the udder down the floor and sucks the impurities into the milk falling. In the suspended manipulator case, this disadvantage is excluded. Keywords: stalls, tie, restrictors, manure collecting channel, pasture, section, hang manipulator, milk meter sensor, milking machine.
