Средства автопоения сельскохозяйственной птицы: предлагаемое конструктивно-технологическое решение многофункциональной групповой автопоилки

Введение. Структура технологических процессов обслуживания сельскохозяйственной птицы многопрофильна как по количественному составу, так и по технологической направленности [1, 2, 3]. Она включает в себя как базовые, так и вспомогательные технологические процессы. К базовым технологическим процессам обслуживания сельскохозяйственной птицы и, в частности, уток необходимо отнести про- цессы кормления и автопоения. Технология выполнения процесса автопоения и его механизация, как и кормления непосредственно влияют как на качество, так и на продуктивность птицы [4, 5, 6]. К вспомогательным технологическим (производственным) процессам условно можно отнести процессы: заготовки кормов, их хранения и подготовки к скармливанию; забора кормов и их доставки к месту кормления; подготовки питьевой воды, её резервирования и доставки к птицеводческому объекту; удаления помета из помещений; обеспечения микроклимата в птицеводческом помещении и ряд других процессов. При этом необходимо отметить, что уровень механизации в разрезе всех технологических процессов и операций влияет дополнительно на условия работы обслуживающего персонала, показатели затрат труда и соответственно на себестоимость производимой продукции. Рассматривая процесс автопоения сельскохозяйственной птицы и, в частности, уток необходимо отметить, что основную роль в обеспечении качества автопоения птицы играет базовый элемент системы автопоения – используемые в данном процессе автопоилки, их конструктивные решения. В то же время необходимо отметить, что при широком спектре технико-технологических разработок как на уровне научных исследований [7, 8], патентных разработок [9], так и промышленного производства [4] они не полностью отвечают зоотехническим требованиям к процессу автопоения, условиям их обслуживания и в целом направлению «Ресурсосбережение». Поэтому этап исследований на уровне анализа известных технико-технологических разработок средств автопоения птицы, их классификации является базовым при разработке нового технико-технологического решения, частично или полностью устраняющего технико-технологические недостатки предшествующих аналогов. В данной статье представлено технико-технологическое решение групповой автопоилки для птицы – в частности, для уток.

Методика исследований. В основу исследований был положен метод анализа известных научных данных и технико-технологических разработок, результаты которого позволили оценить значимость и направленность проводимых последующих разработок и исследований. В результате фрагментарных исследований использовался метод фотохронометражных наблюдений, позволяющий впоследствии формировать план и метод исследований по обоснованию параметров средств автопоения.

Результаты исследований и их обсуждение. С целью разработки перспективных средств автопоения для сельскохозяйственной птицы (в том числе для уток) – многофункциональной групповой автопоилки – нами был проведен анализ технологических требований к процессу автопоения сельскохозяйственной птицы и известных технико-технологических решений в этом направлении. В результате анализа технологических требований к процессу автопоения, представленных в Методических рекомендациях по технологическому проектированию птицеводческих предприятий. (РД-АПК 1.10.05.04-13) и данных научных исследований, были выбраны следующие технологические ограничения по процессу автопоения и рекомендательные данные по обслуживанию сельскохозяйственной птицы в процессе автопоения:

– суточная норма расхода воды сельскохозяйственной птицы на нужды автопоения (взрослая птица): куры яичных пород – 0,27–0,38 л; мясных пород – 0,3–0,42 л; индейки – 0,45–0,54 л; утки – 1,65–2,20 л; гуси – 1,5–2,07 л;

– расход воды за счет разбрызгивания ее птицей в процессе поения зависит от конструктивных особенностей средств автопоения: из желобковых поилок он составляет 0,014–0.017 л/сут. на голову; из чашечных – 0,015–0,017 л/сут. на голову; из ниппельных – 0,009–0,011 л/сут. на голову;

• –    температура поступающей воды в автопоилки при обслуживании уток должна находиться в пределах 0–2 °С;

• –    фронт поения при групповом содержании уток рекомендуется 3,4 см;

• –    глубина поилок для утят до 21 дня – 4,5 см; для утят старших возрастов и взрослой птицы – 15 см;

• –    на расход воды влияет плотность посадки птицы;

• –    режим поения сельскохозяйственной птицы влияет на воспроизводительные качества.

Структурный анализ технологических ограничений нами был использован при анализе известных технико-технологических решений и разработок средств автопоения сельскохозяйственной птицы.

Исследования процесса отбора питьевой воды сельскохозяйственной птицы по- казали, что он носит случайный характер относительно интенсивности подхода птицы к средствам автопоения, длительности отбора питьевой воды птицей. Данные постановочных (экспертных) исследований приведены на рисунках 1, 2, 3, 4, 5.

а – куры; б – индюки

Рисунок 1 – Распределение временных интервалов между подходами птицы к средствам автопоения

а – hens; b – turkeys

Figure 1 – Distribution of time intervals between the approaches of the poultry to the means of the automatic drinking

Время t, сек. Time t, sec а a                                           б b

а – куры; б – индюки

Рисунок 2 – Распределение длительности отбора воды из средств автопоения a – hens; b – turkeys

Figure 2 – Distribution of the duration of water intake from automatic drinking bowls

Фрагментарный анализ характера взаимосвязи уток со средствами автопоения аналогичен курам и индюкам, где присут- ствует фактор случайности. Это подтверждается данными постановочных исследований (рисунок 3).

•

Рисунок 3 – Распределение длительности циклов разового отбора воды утками ( а ); распределение разового забора воды утками ( б )

Figure 3 – Distribution of the duration of cycles of one-time water intake by ducks ( a ); distribution of one-time water intake by ducks ( b )

Разовый цикл отбора воды из автопоилки (средств автопоения) включает две операции: прием и заглатывание порции воды и её проглатывание (в ряде случаев с приемом чистки и смачивания оперения). Длительность разового цикла автопоения находится в пределах 60–170 секунд. При этом количество операций разового автопоения находится в пределах от 16 до 35–37 в усредненном варианте. Указанные данные могут изменяться в зависимости от выбранного режима кормления птицы в течение суток, от качества и сбалансированности кормовой массы и температуры воздуха окружающей среды.

В процессе исследований нами было установлено, что указанные данные носят случайный, вероятностный характер и во многом зависят от численности обслуживаемого поголовья птицы в конкретном хозяйстве (птицеводческом объекте), режима процесса автопоения: с круглосуточным доступом птицы к воде; многоцикличный в течение суток; многоцикличный в течение светового дня и дискретный с привязкой к процессу кормления птицы. При этом нами установлено, что интенсивность (востребованность средств автопоения) наблюдается как во время процесса кормления птицы, так и за его пределами в определенном временном цикле. Это позволяет сделать вы- вод, что показатели данного временного цикла должны быть положены в обоснование общего фронта поения и размерных параметров корпуса автопоилки. Кроме того, возникает вопрос о многофункциональности средств автопоения для птицы. Примером этого может быть совмещение процессов кормления и поения птицы в рамках одного конструктивного решения средства автопоения (автопоилки) [4].

При проведении постановочных (предварительных) исследований процесса поения водоплавающей птицы (в частности, уток) установлена высокая загрязнённость поильной чаши автопоилок заносимыми птицей веществами, покрывающими пол помещения. Это удлиняет длительность процесса автопоения птицы (за счет дополнительной операции – предварительного промыва клюва от загрязнения), снижает его качество. Особенно это характерно для процесса поения водоплавающей птицы (в частности, уток). Наряду с этим сам процесс разового забора воды из поильной чаши автопоилки и доставки её в желудочно-кишечный тракт включает в себя: операции забора воды из поильной чаши; доставку порции воды в положение, удобное для проглатывания, и саму операцию потребления порции воды птицей. Фрагменты данного технологического цикла показаны на рисунках 4, 5.

а a                                           б b

Рисунок 4 – Фрагменты расположения птицы относительно поильной чаши перед технологическими операциями обработки клюва (смыв загрязнений): а – забор воды; б – питьё

Figure 4 – Fragments of the location of the poultry relative to the drinking bowl before the technological operations of sanitizing the beak (washing away the dirt): a – water intake; b – drinking

а a

б b

в с а, б – динамика изменения положения шеи перед забором воды; в – положение шеи во время проглатывания воды

Рисунок 5 – Фрагменты подготовительной технологической операции для потребления воды (её проглатывания)

• a, b – dynamics of changes in the position of the neck before water intake;

c – the position of the neck while swallowing water

Figure 5 – Fragments of the preparatory technological operation for water consumption (its swallowing)

1 – резервуар; 2 – стойки; 3 – платформа; 4 – корпус; 5 – штуцер; 6 – крышки; 7 – пробка;

• 8 – уровнемер; 9 – сапун; 10 – шток; 11 – осевой канал; 12 – шаровой клапан; 13 – шайба;

14 – поильная чаша; 15 – регулировочная гайка; 16 – пружина сжатия; 17 – кольцевой канал;

18 – камера; 19, 20 – отверстия

Рисунок 6 – Поилка для птиц и мелких животных

1 – reservoir; 2 – racks; 3 – platform; 4 – body; 5 – connecting pipe; 6 – lids; 7 – plug;

8 – level meter; 9 – breather; 10 – rod; 11 – axial passage; 12 – ball valve; 13 – washer; 14 – drinking bowl;

15 – adjusting nut; 16 – compression spring; 17 – ring channel; 18 – chamber; 19, 20 – holes Figure 6 – Drinking bowl for poultry and small farm animals

Анализ фрагментарного технологического цикла показывает, что его длительность может быть сокращена за счет нового конструктивного решения многофункциональной автопоилки для сельскохозяйственной птицы (в том числе уток), которое позволит объединить ряд технологических операций, сократить общий временной цикл процесса автопоения и обеспечить качество процесса за счет потребления птицей чистой воды.

Сущность предлагаемого конструктивного решения многофункциональной автопоилки для сельскохозяйственной птицы (в том числе уток) раскрывается на основе ранее указанных факторов и данных анали- за известных технико-технологических и конструктивных решений средств автопоения для сельскохозяйственной птицы [8, 9, 10]. Ряд из них нами рассмотрен и проана- лизирован ниже.

Известно технико-технологическое решение поилки для птиц и мелких животных по патенту № 2242121 (рисунок 6).

Средство автопоения состоит из резервуара с опорными стойками. В нижней счет возможности попадания в воду оперения птицы. Соответственно повышаются затраты на ее обслуживание.

Известно технико-технологическое решение автопоилки по авторскому свидетельству SU № 145414 «Автоматическая поилка для домашней птицы», которое рекомендовано для поения домашней птицы из круглой поильной чаши. Конструктивно и технологически данное решение отличается части резервуара закреплено средство для от известных автопоилок тем, что снижают- подачи жидкости, имеющее седло для клапана штуцера с осевым каналом, который размещен в канале подпружиненного штока. В верхней части канала установлен выпускной клапан, который связан с поильной чашей, подвешенной на штоке и имеющей регулировочную гайку положения клапана.

К недостаткам данного технико-технологического решения мы относим такой технологический фактор, как нахождение птицы внутри самой конструкции (на платформе), что способствует повышенному загрязнению как самой поилки, так и поильной чаши. При этом спектр загрязнений расширяется за ся затраты труда на установку поилки и снятия ее чаши для последующей ее чистки. Рама поилки размещена на трубе водопровода с возможностью её перемещения вдоль трубы. При этом чаша поилки прикреплена к подпружиненному стержню, верхний конец которого взаимодействует с обратным клапаном в верхней втулке рамы, а нижний может перемещаться в осевом канале втулки рамы, что облегчает снятие и постановку на место чаши поилки при ее чистке. Конструктивное решение автопоилки показано на рисунке 7.

1 – водопровод; 2 – корпус; 3 – клапан; 4 – шток; 5 – чаша; 6 – предохранительный клапан;

7 – эластичная шайба; 8 – буртик; 9 – упоры

Рисунок 7 – Автоматическая поилка для домашней птицы

1 – water pipeline; 2 – body; 3 – valve; 4 – stock; 5 – drinking bowl; 6 – safety valve; 7 – elastic washer;

8 – collar; 9 – stops

Figure 7 – Automatic drinking bowl for poultry

1 – лоток; 2 – подставка; 3 – проемы; 4 – гнездо; 5 – емкость; 6 – сливная горловина Рисунок 8 – Вакуумная поилка для молодняка водоплавающей птицы

1 – tray; 2 – stand; 3 – openings; 4 – nest; 5 – capacity; 6 – drain pipe Figure 8 – Vacuum drinking bowl for young waterfowl

Известно авторское свидетельство SU № 1613074 «Вакуумная поилка для молодняка водоплавающей птицы» (рисунок 8), содержащая тарельчатый поильный лоток с расположенной на нем подставкой в виде усеченного конуса с проемами для поения в его боковой стенке, на верхнем меньшем основании которого выполнено гнездо для емкости, установленной в гнезде сливной горловиной вниз, отличающейся от других аналогов тем, что с целью улучшения зоо-гигиенических условий в зоне поения путем предотвращения расплескивания воды из лотка, проемы в подставке выполнены в виде овальных арок, верхние края которых расположены выше краев тарельчатого поильного лотка. Гнездо подставки выполнено в виде воронки, а диаметр поильного лотка больше нижнего основания подставки.

Данная конструкция групповой поилки предусматривает процесс автопоения птицы из открытой водной поверхности. В то же время это является негативным фактором по причине ускоренного и значительного загрязнения питьевой воды, что снижает качество процесса поения и увеличивает затраты труда на ее технологическое обслуживание. Наряду с этим при отборе воды птицей первых возрастных групп не исключаются случаи гибели отдельных особей.

Основываясь на анализе рассмотренных выше технико-технологических и конструктивных решений средств автопоения сельскохозяйственной птицы и известных технико-технологических и конструктивных решений на уровне патентных разработок и промышленного производства, нами предлагается к разработке и последующему внедрению в производство новое техникотехнологическое и конструктивное решение групповой многофункциональной автопоилки для сельскохозяйственной птицы, в частности, для уток (рисунок 9).

Многофункциональная автопоилка состоит из многогранного корпуса, нижнее основание которого опирается на кольцевую емкость для сбора и распределения остатков загрязненной воды, а верхняя часть корпуса закрывается верхним основанием с коническим колпаком, образуя тем самым накопитель корма. К верхней части конического колпака крепится гофрированный шланг подачи корма, который через стакан приема корма посредством трубопроводов подачи корма через регулирующие вентили подключается к кормопроводу, установленному внутри птицеводческого помещения.

Разрез по А-А

Вид Б

• 1    – кормовой канал (биологической направленности); 2 – труба орошения органо-биологической массы; 3 – щелевое перекрытие канала (для доступа птицы к биологической массе); 4 – емкость кольцевая для сбора потерь питьевой воды; 5 – накопитель корма (кормушка); 6 – ребро корпуса поилки; 7 – основание корпуса поилки; 8 – боковина корпуса поилки; 9 – трубка подачи и поддержания заданного уровня корма в кормушке; 10 – основание (верхнее) групповой автопоилки; 11 – патрубки отвода и распределения корма по кормушкам; 12 – двухсторонний фиксатор элементов подвода и распределения питьевой воды; 13 – узлы крепления верхнего основания поилки с конусным колпаком; 14 – колпак конусный для формирования корма; 15 – шланг гофрированный подачи корма; 16 – узел крепления гофрированного шланга; 17 – стакан фиксации гофрированного шланга, формирования движения потока корма; 18 – трубопроводы подачи корма;

19 – вентили регулирования интенсивностью потоков подачи корма; 20 – кормопровод распределения корма внутри птицеводческого помещения; 21 – трубопровод распределения воды на нужды автопоения (к поилкам); 22 – шкив двойного назначения (запитка воды и периодическое изменение состояния трубопровода подачи воды к автопоилке и самой автопоилки); 23 – привод шкива; 24 – электродвигатель; 25 – крепление электропривода; 26 – блок шестеренчатой передачи;

• 27    – трубопровод (гибкий) подачи воды к автопоилке; 28 – узел крепления гибкого трубопровода к двухстороннему фиксатору; 29 – распределитель воды по местам ее разбора птицей (утками);

• 30    – клапанное устройство; 31 – трубопровод подачи воды птице; 32 – формователь потока воды; 33 – гибкая тяга (или жесткая тяга); 34 – платформа амортизирующая (место расположение птицы относительно корпуса поилки); 35 – амортизатор (пружина; амортизирующий материал); 36 – узел изменения положения платформы (относительно нулевой отметки пола); 37 – побудитель;

38 – рычаг управления клапанным устройством; 39 – съемная крышка канала; 40 – канал размещения рычага управления клапанным устройством

Рисунок 9 – Групповая многофункциональная автопоилка для сельскохозяйственной птицы (в частности, уток) разрез А-А, вид Б-Б

• 1    – feed pipeline (biological orientation); 2 – pipe for irrigation of organic-biological mass; 3 – slot-ovelapped pipeline (for poultry access to the biological mass); 4 – annular container for collecting losses of drinking water; 5 – feed accumulator (feeder); 6 – edge of the body of a drinking bowl; 7 – body base of the drinking bowl; 8 – body sidewall of the drinking bowl; 9 – pipe for supplying and maintaining a given level of feed in the feeder; 10 – (upper) base of a group automatic drinking bowl; 11 – pipes for diverting and distributing feed among the feeders; 12 – double-sided retainer of elements for supplying water and distributing drinking water; 13 – fastening points of the upper base of the drinking bowl with a conical lid;

• 14 – conical lid for forming feed; 15 – corrugated feed supply hose; 16 – corrugated hose attachment point;

• 17 – glass for fixing the corrugated hose, forming the movement of the feed flow; 18 – feed supply pipelines; 19 – valves for regulating the intensity of feed supply; 20 – feed distribution pipeline inside the poultry premises; 21 – water distribution pipeline for the needs of automatic drinking (to drinking bowls); 22 – dual-purpose pulley (water supply and periodic change in the state of the water supply pipeline to the automatic drinking bowl and the automatic drinking bowl itself); 23 – pulley drive; 24 – electric motor;

25 – electric drive fixing; 26 – gear transmission block; 27 – pipeline (flexible) for supplying water to the automatic drinking bowl; 28 – node for attaching a flexible pipeline to a two-sided retainer; 29 – water distributor in places where it is fed to poultry (ducks); 30 – valve device; 31 – pipeline for supplying water to the poultry; 32 – water flow shaper; 33 – flexible rod (or rigid rod); 34 – shock-absorbing platform (the location of the poultry relative to the body of the drinking bowl); 35 – shock absorber (spring; shock-absorbing material); 36 – node for changing the position of the platform (relative to the zero mark of the floor);

37 – activator; 38 – valve control lever; 39 – removable pipe cap; 40 – pipe for placing the control lever of the valve device

Figure 9 – Group multifunctional automatic drinking bowl for agricultural poultry (in particular ducks) section A-A, view B-B

Корпус многофункциональной автопоилки состоит из чётного количества граней (например, шести) желобкообразной формы, вдоль половины граней (например, трёх), через одну грань, проложены трубки подачи и дозирования корма, устанавливаемые в верхнем основании корпуса многофункциональной автопоилки, по остальной половине граней стекает вода, подаваемая из формователя потока, который через трубопровод подачи воды, клапанное устройство и распределитель воды подключается к двухстороннему фиксатору элементов подвода и распределения питьевой воды. К противоположному торцу двухстороннего фиксатора крепится гибкий шланг подачи питьевой воды, второй конец которого фиксируется на шкиве приводного устройства, герметично установленном на распределительном трубопроводе питьевой воды в помещении птичника. Привод шкива осуществляется от электродвигателя, установленного на распределительном трубопроводе питьевой воды, через планетарную передачу. Трубопровод подачи воды с установленным на нём формователем потока регулируется по высоте точек отбора воды птицей через клапанное устройство. Сверху на кольцевую емкость для сбора и распределения остатков загрязненной воды, со стороны трубок подачи и дозирования корма устанавливаются кормушки, задней стенкой которых является боковая грань корпуса многофункциональной автопоилки, уровень установки нижнего края трубок подачи и дозирования корма соответствует уровню заполнения кормушки кормом. В кольцевой емкости для сбора и распределения остатков загрязненной воды имеются отверстия, через которые использованная вода поступает в трубы орошения, отводящие её в кормовые каналы для биологического корма (дождевых червей). Управление подачей воды при поении осуществляется самой птицей через рычаг управления клапанным устройством, связанным с амортизирующей платформой для птицы.

Принцип работы и обслуживания птицы многофункциональной групповой автопоилкой следующий. В исходном положении кормовые ячейки секций корпуса поилки до заданного уровня заполнены кормом и по мере его отбора корм самостоятельно пополняется. Уровень заполнения кормушки кормом зависит от расположения конца трубки подачи корма относительно днища кормушки. В секциях корпуса, предназначенных для процесса поения через распределительную систему подвода воды и блоки дозирования подачи воды (клапанные устройства), на период привыкания птицы обеспечивается (устанавливается) низкорасходный капельный режим.

По мере привыкания птицы к конструктивным и технологическим особенностям автопоилки периодически в разрезе кормовых секций поилки птицей потребляется корм. Уровень корма в кормушках 5 регулируется за счет изменения высоты отстояния от дна кормушки нижнего конца трубки 9 подачи и дозирования корма в кормушки 5. По мере отбора корма птицей из кормушек происходит его пополнение из накопителя распределителя корма 14 конусного типа непосредственно через гофрированный шланг подачи корма 15 и трубопроводы подачи корма 18 с кормопроводом распределения корма внутри птицеводческого помещения 20.

По мере появления у птицы потребности в воде она поступает в зоны секций (боковин 8 корпуса поилки) для выполнения процесса автопоения (операции забора воды). Вода поступает в зону её отбора птицей из трубопровода 21 распределения воды на нужды автопоения (к поилкам) через гибкий трубопровод подачи воды 27, распределитель воды по секциям (боковинам) 29, клапанные устройства 30, трубопровод 31 и формователь потока воды 32.

Управление процессом автопоения осуществляется самой птицей. Поступая в зону отбора воды, птица контактирует с амортизирующей платформой (подвижным поильным местом), которая за счет изменения своего положения управляет работой клапанного устройства 30. При открытии клапанного устройства 30 вода через трубопровод подачи воды птице 31 и формова-тель потока 32 поступает в зону ее отбора птицей. После окончания операции отбора воды птицей она покидает амортизирующую платформу (подвижное поильное место), а клапанное устройство 30 возвращается в исходное положение. По мере повторной востребованности птицы в воде технологическая операция повторяется.

Потери воды в процессе её отбора птицей собираются в общую кольцевидную чашу 4 и по распределительным перфорированным трубопроводам 2 отводятся в специальные каналы 1 кормобиологической направленности.

Данное конструктивное решение позволяет обеспечить сельскохозяйственную птицу чистой питьевой водой в рамках зоотехнических требований, сократить непроизводственный расход воды за счёт её использования для кормовых каналов биологической направленности, сократить затраты труда на обслуживание автопоилки на 10%.

Выводы

• 1.    Известные технико-технологические и конструктивные разработки средств автопоения сельскохозяйственной птицы не полностью отвечают зоотехническим требованиям к процессу автопоения сельскохозяйственной птицы по рационализации расхода воды и обеспечению её качества в процессе суточного режима автопоения.

• 2.    Используемые средства автопоения сельскохозяйственной птицы не всегда полностью учитывают физиологию строения птицы и траекторию перемещения её внешних органов, что снижает качество обслуживания птицы.

• 3.    Средства автопоения птицы как на уровне патентных разработок, так и на уровне внедрения в производство не учитывают технологическую взаимосвязь между отдельными технологическими процессами обслуживания птицы (однопрофильны), что может влиять как на производство конечной продукции птицеводческого объекта, так и на фактор ресурсосбережения в рамках механизации отдельных технологических процессов.

• 4.    Постановочные экспериментальные исследования показали, что временные показатели базовых операций процесса поения птицы носят вероятностный характер, что предполагает использование при обосновании отдельных показателей и параметров средств автопоения (к примеру, численность поильных мест, общая протяженность фронта поения и др.) методы статистического моделирования и теоретические основы массового обслуживания.

• 5.    Предлагаемое решение групповой поилки для сельскохозяйственной птицы при его внедрении позволит повысить качество процесса автопоения за счёт рационального использования водного ресурса по процессу автопоения, а также использования остатков загрязненной воды в биологических кормовых каналах и снизить эксплуатационные затраты на очистку поильных чаш.