авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Электротехнологические методы и средства повышения эффективности искусственного осеменения коров и восстановления их молочной продуктивности

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Курзин

Николай Николаевич

ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА

ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСКУССТВЕННОГО ОСЕМЕНЕНИЯ КОРОВ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИХ МОЛОЧНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ

Специальность: 05.20.02 – Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Краснодар 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном

учреждении высшего профессионального образования

«Кубанский государственный аграрный университет»

(ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ»)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Оськин Сергей Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Загинайлов Владимир Ильич

доктор технических наук,

старший научный сотрудник

Пахомов Виктор Иванович

доктор технических наук, профессор

Никитенко Геннадий Владимирович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Челябинский государственный

агроинженерный университет»

Защита состоится 17 июня 2009 года в 10 часов на заседании диссертационного совета Д220.038.08 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина 13, корпус факультета энергетики и электрификации, аудитория № 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет».

Автореферат разослан _ мая 2009г.

Автореферат размещён на сайте ВАК 13 марта 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор С.В. Оськин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В результате аграрной реформы в сельском хозяйстве и в других отраслях агропромышленного комплекса страны произошли значительные социально-экономические преобразования. Однако за годы реформирования заметно сократилось поголовье крупного рогатого скота, свиней и птицы. Восстановление поголовья коров напрямую связано с эффективностью искусственного осеменения животных, так, например, выход телят на 100 коров в Краснодарском крае уменьшился с 86 голов в 1990 году до 75 в 2007 году. Такое положение в животноводческой отрасли не позволяет наращивать производство молока и говядины в необходимых объемах.

Разразившийся мировой кризис экономики ставит страну ещё в большую зависимость от поставок продовольствия, особенно мясомолочных продуктов. Для увеличения производства молока и говядины определяющая роль отводится селекционно-племенной работе, повышению качественных показателей искусственного осеменения животных, своевременной подготовке молодняка к машинному доению с использованием современных электротехнологических методов и технических устройств.

Использование энергии электромагнитных полей различной частоты существенно дополняет возможности увеличения производства сельскохозяйственной продукции. Широкое применение аппаратов электромагнитного воздействия на объекты животного и растительного происхождения в сельскохозяйственном производстве способствует увеличению продуктивности животных и росту урожайности, получению высококачественной конечной продукции. Экономический эффект от внедрения электротехнологических установок достаточно высок из-за небольших энергетических затрат (потребляемая мощность до 1кВт), простых и надежных в эксплуатации технических конструкций самих аппаратов. Наши исследования продолжили работы М.Г. Ковалева – автора специальных устройств с постоянными магнитами для стимуляции спермиев после размораживания.



Исследования по теме диссертации выполнялись в рамках научно-исследовательских работ в соответствии с госбюджетной темой ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ» на 2006-2010гг. (№ГР01200606851).

Рабочая гипотеза. Под воздействием силы Лоренца в процессе обработки спермо-доз возникает дополнительная составляющая электромагнитного поля, создающая движение жидкости разбавителя навстречу спермиям. Таким образом, увеличивается число спермиев, двигающихся прямолинейно поступательно, что позволит сократить количество спермо-доз для плодотворного осеменения животных.

Целью диссертационной работы является определение места и методов электрофизического воздействия на сперму животных в технологической цепочке воспроизводственного цикла КРС, разработка комплекса электротехнологических устройств для повышения качественных показателей спермо-доз и сокращения времени восстановления молочной продуктивности коров после отёла.

Задачи исследования.

  1. Разработать комплексную электротехнологию и определить её место в составе общей технологии воспроизводства КРС на основе искусственного осеменения коров и тёлок, установить необходимые параметры воздействия, подлежащие исследованию.
  2. Получить математическую модель, определяющую диапазон электромагнитных сил, действующих в растворе спермы, в зависимости от конструктивных и физических факторов.
  3. Разработать математическую модель электромагнитных сил индуктора, учитывающую его основные параметры, действующие на спермии.
  4. Установить необходимые параметры электромагнитных полей (ЭМП), требующие контроля и измерения. Разработать структурную схему прибора цифровой оценки электромагнитных характеристик с математическим обоснованием основных блоков.
  5. На основе многофакторного планирования экспериментов получить регрессионные модели влияния электромагнитного воздействия на качественные показатели спермы, позволяющие определить оптимальные параметры электротехнологической обработки в зависимости от места применения в общем технологическом процессе воспроизводства КРС.
  6. Спроектировать и изготовить устройства электротехнологического воздействия с заданными параметрами. Проверить их работоспособность в лабораторных условиях, внедрить на племенных предприятиях и животноводческих фермах с оценкой целесообразности их практического применения.
  7. Произвести экономическую оценку эффективного использования устройств электромагнитного воздействия на сперму быков-производителей на племенном предприятии и пунктах искусственного осеменения животноводческих ферм.

Объекты исследования – технологические процессы в воспроизводстве КРС, лечебно-терапевтическое воздействие электрического тока при профилактике маститов и подготовке первотёлок к раздою, растворы спермо-доз, опытные образцы разрабатываемых электротехнологических устройств для искусственного осеменения и стимуляции животных с контролем параметров обработок.

Предмет исследования – электрофизические методы воздействия на биологические объекты с математическим моделированием динамических процессов, происходящих в сперме; терапевтическое воздействие устройств на биологически активные точки животных; зависимости электромагнитных сил от параметров индуктора и физических свойств растворов.

Методологическая база и методы исследования. В основу конструирования устройств электрофизического воздействия и средств диагностики рассматриваемых объектов, обеспечивающих условия максимальной реализации своего генетического потенциала для увеличения производства животноводческой продукции, положен методологический прием, где сами объекты и технология их обработки рассмотрены как сложные системы, в которых происходят скоротечные по времени изменения параметров жизнедеятельности, определяющие в итоге энергетические и экономические показатели производства конечной продукции. Поставленные задачи решались с использованием методов схемотехники, теории исследования электромагнитных полей, теории исследования объектов животного происхождения, теории вероятности и математической статистики, теории корреляционного и регрессионного анализов, методов активного планирования эксперимента.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

- определено место комплекса электротехнологических устройств в структуре воспроизводства КРС при искусственном осеменении животных и выделены основные параметры электрофизических воздействий, что позволяет применять разработанные аппараты, не нарушая общий технологический процесс;

- получена математическая модель электромагнитных сил, действующих в растворе из спермы и разбавителя для установления зависимости предельной концентрации разбавителя в общем объеме при различных значениях магнитной восприимчивости разбавителя и спермий животных;

- определена математическая модель влияния параметров индуктора на силы, действующие на спермии, с учетом их пространственного расположения, направления вращения магнитного поля от отдельных гармоник и количества пар полюсов обмотки, на основании которой предложена рациональная конструкция индуктора с необходимостью метрологической оценки уровней воздействия на конкретные биообъекты;

- теоретически обосновано использование метода быстрого преобразования Фурье в приборе цифрового контроля гармоник пространственного распределения электромагнитного поля, что позволяет с помощью современных процессоров производить расчёты и измерения в реальном времени.

Практическая значимость и ценность работы заключается в следующем:

1. Представлено несколько оригинальных конструктивных решений аппаратов и устройств, предназначенных для воздействия электромагнитными полями различной интенсивности на сперму животных, растворы и жидкости, новизна которых подтверждена 16 патентами на изобретение.

2. Установлены оптимальные параметры воздействия электромагнитных полей на сперму быков-производителей для улучшения качественных показателей спермо-доз животных, используемых на племенных предприятиях и на пунктах искусственного осеменения животноводческих ферм.

3. Разработан и изготовлен комплекс электротехнологических устройств, используемый в цикле воспроизводства КРС и подготовке телят основного стада, который позволяет повысить качественные показатели искусственного осеменения коров и подготовки первотёлок для дойного стада, адаптированных к машинному доению.

4. Экспериментально, с помощью разработанного прибора цифровой оценки сигналов, получена конфигурация пространственной структуры с семейством составляющих электромагнитного поля активной части индуктора для обработки спермы быков-производителей. Предложенная методика расчёта источника излучения может использоваться в целях оптимизации характеристик подобных аппаратов в зависимости от их назначения.

5. Выявлены особенности работы электрофизических аппаратов, используемых для профилактики мастита у коров и первотелок при машинном доении, которые основаны на электростимуляции высокочастотными импульсами и модулировании низкочастотной составляющей с заданной частотой следования импульсов, что позволяет в более короткие сроки восстановить молочную продуктивность коров.

6. Подготовлены рекомендации для сельскохозяйственных предприятий по применению и инструкции по эксплуатации разработанных в лаборатории университета аппаратов и устройств, использующих энергию электрических и магнитных полей.

Изданы монографии: «Методология проектирования устройств и оценка электрофизического воздействия на биологические объекты сельскохозяйственного производства» и «Электротехнологические методы и средства повышения эффективности искусственного осеменения коров и восстановления их молочной продуктивности после отёла», предназначенные для научных и инженерно-технических работников, студентов, аспирантов и преподавателей высших учебных заведений.

Реализация и внедрение результатов работы.

В департамент сельского хозяйства администрации Краснодарского края переданы результаты научных исследований по данной тематике, разработаны и утверждены рекомендации по применению и инструкции по эксплуатации комплекса устройств электрофизического воздействия на животных в сельскохозяйственных предприятиях АПК.





В конструкторское бюро производственного объединения «Протон», г. Харьков, передана техническая документация и налажено промышленное производство приборов Стимул-2 и Стимул-3, используемых в системе мероприятий по борьбе с маститами в хозяйствах края.

Разработаны, изготовлены и более 10 лет успешно эксплуатируются аппараты магнитной обработки спермы быков-производителей (АМОБО), эмбрионов яиц птицы, семян растений, спиртовых растворов и воды с цифровым контролем воздействующих параметров на государственном племенном предприятии «Гулькевичское» Гулькевичского района, на птицефабриках Выселковского, Кореновского и Динского районов Краснодарского края.

Материалы результатов научно-исследовательской работы используются в учебном процессе ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» при изучении дисциплин: «Электротехнология», «Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства».

На защиту выносятся:

- математическая модель электромагнитных сил, действующих в растворе из спермы и разбавителя, устанавливающая зависимости предельной концентрации разбавителя в общем объеме при различных магнитных восприимчивостей разбавителя и спермий животных;

- математическая модель влияния параметров индуктора на силы, действующие на спермии, с учетом их пространственного расположения, направления вращения магнитного поля от отдельных гармоник и количества пар полюсов обмотки;

- теоретическое обоснование метода быстрого преобразования Фурье в приборе цифрового контроля гармоник пространственного распределения электромагнитного поля;

- конструктивные решения аппаратов и устройств, предназначенных для воздействия электромагнитными полями различной интенсивности на сперму животных, растворы и жидкости;

- результаты экспериментальной проверки теоретических положений и регрессионные модели по оптимальным параметрам электромагнитной обработки спермо-доз быков;

- результаты экономической эффективности используемого аппарата электрофизического воздействия на сперму животных.

Апробация работы. Основные результаты исследований и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГОУ ВПО КубГАУ по энергосберегающим технологиям (г. Краснодар, КубГАУ, 1998…2007);

- на международном симпозиуме по электротехнологии (г. Кишинев, 1998г.);

- на 1-й и 2-й Российской научно-практической конференциях «Физико-технические проблемы создания новых технологий в АПК» (г. Ставрополь, 2001г., 2003г.);

- на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы оптимизации затрат при передачи и распределении электрической энергии» (с.Дивноморское, 2003г.);

- на Всероссийских научных конференциях «Разработка новых южнороссийских технологий и технической базы для возделывания зерновых в зоне засушливого земледелия» (г. Зерноград, 2004-2005гг.);

- на международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии. Проблемы их эффективного использования (г. Волгоград, 2006г.).

На IV Московском международном салоне инноваций и инвестиций (ВВЦ, г. Москва, 2004) получена золотая медаль.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 50 печатных работах, включая 2 монографии и 16 патентов на изобретения. Девять научных работ опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, основных результатов и выводов, библиографического списка (314 наименований) и приложения. Диссертация изложена на 269 страницах, включая 27 таблиц и 88 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована и раскрывается актуальность проблемы, сформулированы цель работы, её научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту. Приведены сведения о внедрении и использовании результатов научных исследований.

В первой главе проведен анализ современного состояния воспроизводства КРС с использованием искусственного осеменения сельскохозяйственных животных и их роль в повышении производства отечественной мясомолочной продукции. Статистика показывает, что в последние годы сокращается важный воспроизводственный показатель – выход телят на 100 коров, что заметно снижает количественные показатели конечной продукции животноводства. Это связано с использованием спермо-доз неизвестного происхождения: хотя в банках хранения они имеются в достаточном количестве, но качество этой продукции часто низкое. Не придается должного значения подготовке молодняка КРС к машинному доению через раздой. В этой связи рассмотрены электрофизические факторы, влияющих на объекты животного происхождения при электромагнитном воздействии полей различной интенсивности с использованием аппаратов и устройств магнитной обработки, разработанных в лабораториях Кубанского государственного аграрного университета. Их характерной особенностью является низкое энергопотребление, простота изготовления и оригинальность самих устройств, защищенных патентами РФ.

В разное время изучению процессов электромагнитного влияния на системы биологического происхождения и математическому моделированию конструкций электромагнитных устройств посвятили свои работы зарубежные и отечественные ученые В.И.Классен, О.Зенкевич, Е.Шуман, Т. Вермайер, И.Ф. Бородин, В.И.Загинайлов, В.И. Пахомов, Г.В. Никитенко, М.Г.Ковалев, В.Н.Гурницкий, Е.Ф.Тебенихин, А.Н.Куценко, А.В.Карнаухов, М.Н.Жадин, Б.М.Владимирский, Н.А.Тимурьянц, Ф.А.Мамедов, О.В. Михайлова, А.Г. Возмилов, В.Ф. Сторчевой, Н.В. Цугленок, В.И. Чарыков, М.Г.Барышев и многие другие.

Накопленные экспериментальные данные в области магнитобиологии убедительно доказали, что биологические системы обладают избирательной восприимчивостью к действию электромагнитных полей в зависимости от их напряженности, времени воздействия и частоты.

Воздействие электромагнитного поля на биологические объекты приводит к некоторому увеличению температуры биологической системы и, как следствие, к повышению скорости химических и биохимических реакций, что отражается в повышенной активности биохимических процессов в этих объектах на начальной фазе формирования животного и растительного организма. Другого объяснения требует расшифровка механизма воздействия на клетку животного при искусственном оплодотворении. Здесь определяющее значение отводится процессу придаче прямолинейного поступательного движения спермию в яйцеводе матки, то есть следовало бы рассмотреть, как действуют на спермии электромагнитные силы, придавая им необходимую направленность.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.