способ регулирования температурного режима улья и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ регулирования температурного режима улья, заключающийся в периодическом воздействии на пчел в улье неоднородным электрическим полем, отличающийся тем, что градиент напряженности поля составляет 10-20 В/см², а периодичность воздействия регулируют в зависимости от температуры, генерируемой пчелами.

2. Устройство для регулирования температурного режима улья, включающее потенциальный и заземленные секционированные электроды, каждая секция которых заземлена через индивидуальный выключатель, генератор импульсов напряжения, к управляющему входу которого подключен выход блока управления, состоящего из усилителя, детектора, компаратора и регистратора, выход которого соединен с входом компаратора, отличающееся тем, что в центральной части улья установлен температурный датчик, регистрирующий изменение температуры воздуха в центре улья, а в качестве потенциального электрода использована проволока вощинодержателя, расположенная рядами в плоскости соторамки, также установленной в центре улья, заземленные секционированные электроды размещены в противоположных сторонах улья параллельно потенциальному.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что расстояние между рядами проволоки вощинодержателя составляет 55-65 мм, а диаметр проволоки - 0,2-0,4 мм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пчеловодству и используется для обеспечения регулирования внутриульевого температурного режима с учетом оптимального для пчел сочетания влажности и газового состава воздуха. Также может быть использовано для борьбы с роением пчел, активизации их летной активности, борьбы с клещом Варроа и для интенсификации сбора пчелиного яда и прополиса.

Известны способ и устройство для регулирования микроклимата в улье [Патент № 2246213. Устройство для регулирования микроклимата в улье. 7 МПК A01K 47/06. Опубл. 20.02.2005]. Способ заключается в контроле и регулировании внутриульевого микроклимата с учетом оптимального для пчел сочетания определенных значений температуры и влажности внутри улья посредством нагревательного элемента и парообразователя. Периодичность воздействия регулируется микрофоном и датчиками температуры и влажности.

Устройство содержит датчики температуры и влажности воздуха, преобразователи сигналов датчиков в частоту, микрофон, микроЭВМ, коммутирующее устройство для приведения в действие элементов системы кондиционирования и систему кондиционирования улья. Способ и устройство имеют существенные недостатки, а именно высокую потребляемую мощность (до 80 Вт), особенно при низких значениях внешней температуры воздуха (T_нар~-20°C). Микрофон, установленный в пределах досягаемости пчел, подвергается прополисованию, что в совокупности с посторонними шумами приводит к искажению звукового сигнала, таким образом управление в соответствии с акустическими сигналами становится малоэффективным. Влажность и температура вблизи соответственно парообразователя и ТЭНа будут удовлетворять требуемым параметрам, тогда как в удаленных точках улья показатели будут ниже и регулирование осуществляется хуже и в неполном объеме. К тому же оптимальные для пчел сочетания определенных значений температуры, влажности и газового состава внутри улья зависят от породы пчел, местоположения улья, климата региона, состава пчелиной семьи и могут не соответствовать тем оптимальным параметрам, которые поддерживает устройство.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемым способу и устройству и выбранный в качестве прототипа является способ активизации двигательной активности пчел и устройство для его осуществления [Патент № 2294098. Способ активизации двигательной активности пчел и устройство для его осуществления. 7 МПК A01K 47/00, A01K 57/00. Опубл. 27.02.2007. Бюл. № 6]. Известный способ заключается в периодическом воздействии на улей неоднородным электрическим полем, градиент которого составляет 2-5 В/см², а периодичность воздействия регулируют в зависимости от частоты поля, генерируемого пчелами.

Известное устройство, в котором реализован данный способ, содержит датчик двигательной активности, генератор импульсов напряжения, потенциальный и заземленный секционированный электроды и блок управления, включающий усилитель, детектор, компаратор и регистратор. Каждая секция заземленного электрода заземлена через индивидуальный выключатель, что позволяет создать в улье электрическое поле определенной неоднородности и локализации. Датчик двигательной активности представляет собой установленный в летковой части улья электрический зонд, регистрирующий электрическое поле, генерируемое пчелами.

Недостатком способа и устройства является то, что они используются для регулирования двигательной активности и не позволяют регулировать непосредственно температуру. К тому же электрический зонд действует локально, температура же - показатель интегральный. То есть присутствующая в центре улья двигательная активность в зависимости от количества активизировавшихся пчел и внешней температуры воздуха, может соответствовать разным значениям температуры в центре улья. Градиент напряженности неоднородного поля для регулирования частоты электрического поля в прототипе составляет 2-5 В/см², что недостаточно для поддержания температурного режима улья в пределах, оптимальных для обработки пчел.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности обработки пчел за счет регулирования температурного режима улья с учетом влажности и газового состава.

Поставленная задача решается тем, что в способе регулирования температурного режима улья, заключающемся в периодическом воздействии на улей неоднородным электрическим полем, согласно изобретению градиент напряженности поля составляет 10-20 В/см², а периодичность воздействия регулируется в зависимости от температуры, генерируемой пчелами.

Неоднородное электрическое поле воздействует непосредственно на физиологические процессы (обмен веществ) в организме каждой особи пчелиной семьи, повышая их двигательную активность и, соответственно, температуру. Обмен веществ сопровождается выделением не только тепловой энергии, но и воды, то есть одновременно регулируется и влажность в улье. Таким образом, регулирование влажности и газового состава (происходит одновременно с регулированием температурного режима) осуществляется пчелами самостоятельно, так как каждая пчела является по сути маленьким источником тепла и влаги, преобразующим химическую энергию корма (нектара, меда) непосредственно в тепловую энергию (C₆H₁₂O₆+6·O ₂ 6·CO₂+6·H₂O + энергия) за счет интенсификации процессов жизнедеятельности.

Градиент напряженности неоднородного электрического поля составляет 10-20 В/см², такие значения обусловлены требованиями технологии обработки. При значениях градиента напряженности ниже 10 В/см² эффект от воздействия существенно меньше или отсутствует, а при значениях более 20 В/см² - наблюдается угнетение пчел.

Для реализации способа используется устройство для регулирования температурного режима улья, содержащее потенциальный и заземленные секционированные электроды, каждая секция которых заземлена через индивидуальный выключатель, генератор импульсов напряжения, к управляющему входу которого подключен выход блока управления, состоящего из усилителя, детектора, компаратора и регистратора, выход которого соединен с входом компаратора, согласно изобретению потенциальный электрод выполнен в виде проволоки вощинодержателя диаметром 0,2-0,4 мм, расположенной рядами в плоскости соторамки, установленной в центре улья, два заземленных секционированных электрода размещены по бокам улья параллельно потенциальному, также в центральной части улья, в зоне расположения расплода, установлен температурный датчик, регистрирующий изменение температуры непосредственно в этой зоне.

Выполнение потенциального электрода в виде проволоки вощинодержателя, расположенной рядами в плоскости соторамки, позволяет повысить до оптимального уровня для обработки пчел градиент напряженности неоднородного электрического поля. Расстояние между рядами проволоки 55-65 мм объясняется тем, что: при междурядном расстоянии более 65 мм будут наблюдаться «мертвые» зоны с минимальной напряженностью, менее 55 мм - зоны с высокой напряженностью.

Диаметр проволоки вощинодержателя составляет 0,2-0,4 мм, что обусловлено толщиной вощины. Проволока диаметром менее 0,2 мм обладает низкой механической прочностью, а более 0,4 мм создает неудобство пчелам при постройке сот, так как ее диаметр больше толщины вощины.

Использование температурного датчика обеспечивает возможность регистрировать изменение температуры, генерируемой пчелами, а также температуры воздуха в зоне локализации расплода, в центре улья. Прополисование термодатчика практически не влияет на его работу.

Изменением числа включенных секций заземляющих электродов регулируется не только локализация поля, но и распределение его напряженности внутри улья. Регулирование напряженности с помощью потенциального электрода, выполненного в виде проволоки вощинодержателя и заземленных секций, является мягким воздействием на пчел и исключает их перевозбуждение.

Таким образом, в результате вышесказанного достигается задача изобретения, а именно регулирование и оптимизация температурного режима улья за счет энергоинформационного воздействия неоднородного электрического поля с целью повышения эффективности обработки.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации показали, что предлагаемая совокупность приемов регулирования температурного режима пчелиного жилища и совокупность существенных признаков устройства для его реализации не известна и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ может быть применен в условиях пасеки, снабженной оборудованием, выпускаемым зарубежными и отечественными производителями. Таким образом, заявляемый способ является доступным и, следовательно, применимым в пчеловодстве.

Предлагаемое устройство может быть выполнено с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного и зарубежного производства. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «промышленная применимость».

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, на которых представлено: на фиг.1 - функциональная схема устройства; на фиг.2 - конструкция потенциального электрода; на фиг.3 - эпюры импульсов напряженности.

Устройство для регулирования внутриульевого температурного режима содержит генератор 1 импульсов напряжения (фиг.1), блок управления 2, потенциальный электрод 3 (фиг.2), выполненный в виде проволоки вощинодержателя 13, установленной рядами в плоскости соторамки 12, расположенной в центре улья. Междурядное расстояние составляет 55-65 мм. Заземленные электроды 6 установлены с противоположных сторон улья 4 параллельно потенциальному. Заземленные электроды выполнены секционированными, каждая секция которых подключена к заземляющему выводу генератора 1 через индивидуальные выключатели 5. Блок управления 2 выполнен в виде последовательно соединенных термодатчика 7, усилителя 8, детектора 9 и компаратора 10 (например, триггер Шмита), выход которого подключен к управляющему выводу генератора 1 импульсов напряжения. С детектором 9 электрически связан регистратор 11.

Способ регулирования внутриульевого температурного режима пчел заключается в том, что в объеме или в части объема улья возбуждают неоднородное электрическое поле с заданной частотой и неоднородностью, с градиентом напряженности 10-20 В/см². Режим подачи электрического поля осуществляют вручную изменением числа включенных секций с помощью выключателей 5 заземленного электрода, а периодичность воздействия электрического неоднородного поля - автоматически путем изменения длительности интервалов времени, в течение которых поле включено или выключено в зависимости от температуры, генерируемой пчелами.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью генератора 1 импульсов напряжения, потенциального электрода 3, секций заземленных электродов 6 и выключателей 5 во всем объеме улья 4 или в его части возбуждают неоднородное электрическое поле с заданными значениями напряженности E (фиг.3) и частоты. Градиент напряженности неоднородного поля находится в пределах 10-20 В/см², и выбор его значения обусловлен требованиями технологии обработки.

В зависимости от технологии, то есть от того, с какой целью используется устройство (оптимизация микроклимата, регулирование температурного режима, активизация двигательной активности, роение, борьба с клещом Варроа), ориентировочно определяют число включенных секций заземленных электродов и расстояния между ними. В частности, для возбуждения неоднородного электрического поля во всем объеме улья с помощью выключателей 5 заземляют все секции заземленного электрода 6, кроме центральных.

С генератора импульсов 1 подают напряжение на потенциальный электрод 3. С помощью термодатчика 7 замеряется температура в центре гнезда, генерируемая пчелами. Полученный сигнал поступает в компаратор 10, который настроен на включение и выключение генератора импульсов 1 в зависимости от температуры, генерируемой пчелами (tвкл. = 28°C; tвыкл. = 32°C). Изначально температура внутри улья была ниже 28°C (фиг.3), поэтому компаратор не отключает генератор импульсов, пока температура не поднимется до 32°C за время T1. При достижении 32°C компаратор отключает генератор импульсов, и температура в центре улья плавно снижается до 28°C за время T2. При понижении температуры до 28°C за время T3 происходит включение компаратором генератора импульсов, и далее цикл повторяется. Таким образом, регулирование промежутков времени, в течение которых поле включено, и пауз между периодами работы осуществляют посредством обратной связи в соответствии с температурой, генерируемой пчелами.

Таким образом, предлагаемые способ и устройство для регулирования температурного режима внутри улья обеспечивают высокую эффективность обработки пчелиной семьи и позволяют поддерживать параметры температуры на оптимальном уровне.