репеллентное средство для птиц

Формула изобретения

Применение твердотопливного ракетного двигателя в качестве репеллентного средства для птиц.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к различным областям народного хозяйства, сталкивающимся в своей деятельности с биоповреждениями от птиц. Объектами биоповреждений являются материалы, технические устройства, транспортные средства, линии связи и электропередач, сельскохозяйственные культуры, сырье, продукты питания и т.д. Ущерб от таких биоповреждений только в США за год составляет сотни миллионов долларов. Особенно огромный ущерб наносят птицы авиации, когда из-за столкновений их с летательными аппаратами наблюдаются многочисленные поломки и катастрофы с человеческими жертвами. На земном шаре, только в гражданской авиации, за год регистрируется более 10000 столкновений летательных аппаратов с птицами. Нужны эффективные отпугивающие (репеллентные) средства там, где присутствие птиц нежелательно. Управление поведения птиц в этом случае должно оцениваться со всех сторон, и прежде всего с экономической точки зрения.

Существует много оптических и акустических репеллентных средств, различных по принципу воздействия на птиц, эффективности и т.п.

Оптические репелленты. Это устройства, использующие негативную реакцию птиц на блестящие предметы или сочетания некоторых цветов. К ним относятся колокольчики, дающие световые блики и звуковые сигналы, блестящие и разноцветно окрашенные гибкие ленты, зеркальные диски, которые одновременно колеблются и вращаются, пластиковые призмы различной формы, преломляющие и отражающие световые лучи. Яркое пламя, создаваемое различными устройствами при выстреле или взрыве, также обладает репеллентным воздействием на птиц. Одним из оптических репеллентов в авиации является, например, окрашенный, вращающийся передний обтекатель двигателя самолета "Боинг 707", а также фара "Хелла", создающая световые вспышки на самолетах с частотой 0,5-2 Гц.

Акустические репелленты. Звуки, издаваемые различными механическими конструкциями, влияют на птиц и это влияние может быть очень значительным. Для отпугивания птиц используют эффект звука выстрела и взрыва (в том числе и акустически усиленные), источники низкочастотных звуков, газовые хлопушки различных модификаций, а также целая серия ультразвуковых генераторов.

Отдельную группу акустических репеллентов составляют устройства, издающие звуки при "криках бедствия" птиц. Для некоторых устройств звуки моделируются по амплитуде сигналов, временным и частотным компонентам. Подобная установка генерирует звуковые сигналы в диапазоне частот 0,5-5 кГц, частота модуляции этих сигналов 300-500 Гц, подача сигналов через 0,2-1 с.

Недостатками репеллентов являются незначительный эффект, ограниченная площадь их воздействия на птиц и адаптируемость последних. Оптические и акустические репелленты не позволяют одновременно достичь яркого пламени одновременно с сильным звуковым эффектом, растянутым по времени, чего нет во время выстрела или взрыва. Устройства, генерирующие "крики бедствия", недостаточно мощные, для того, чтобы воздействовать на нервную систему птиц, вызывая у них чувство боли (интенсивность сигналов устройств по техническим возможностям не может превысить определенный пороговый предел, достигающий 100-120 дБ). Многие репелленты не могут одновременно давать оптический и акустический эффекты, которые усиливают отпугивающее воздействие.

Разработанное устройство для отпугивания птиц, использующее новый принцип генерации интенсивных звуковых колебаний одновременно с факелом, устраняет недостатки всех известных репеллентов.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство напоминает ракетный двигатель с камерой 1, топливным элементом 2, инициатором 3, решеткой 4 и сопловым блоком 5, имеет небольшие размеры (длина до 300 мм). Оно начинает работать от подачи напряжения от батарейки или от аккумулятора (сначала срабатывает инициатор, а потом воспламеняется элемент). Горение элемента продолжается от долей секунды до нескольких секунд. В камере создается давление (до нескольких МПа), отработанные газы выходят через отверстия в сопловом блоке, создавая факел, длиной до нескольких метров (длина и яркость могут значительно возрасти за счет ионизирующих добавок, вводимых в топливо).

Для генерации звуковых колебаний, создаваемых при работе установки, требуются специальные условия, при которых топливный элемент, находящийся в камере, горит в вибрационном режиме. При вибрационном горении в камере возникают интенсивные колебания давления с амплитудами до нескольких МПа, а частоты составляют от нескольких сотен герц до нескольких килогерц (и даже десятков килогерц). Вибрационное горение зависит от химического состава топлива, размеров и формы элемента, особенностей устройства и условий испытаний. Это явление возникает при определенном соответствии частот колебаний тепло- и массоприхода из зоны горения топлива, найденных экспериментально, и частот акустических колебаний продуктов горения в полости канала элемента, вычисленных теоретически.

Частоты колебаний давления в камере устройства соответствуют частотам звуковых колебаний, излучаемых через сопловое отверстие в виде факела. Интенсивность звука в воздухе, достигаемая устройством при частотах до 4-5 кГц, составляет 160-185 дБ, т.е. значительно выше предела болевого воздействия на птиц.

Для оценки влияния установки на поведение некоторых видов птиц были проведены исследования воздействия звука совместно с факелом, возникающими при горении элементов, длиной 140 мм и диаметром 29 мм в определенном режиме, при котором до половины времени работы установки составляет вибрационное горение. Исследования проводились в районе аэpодрома г. Жуковского (Московская область) по методике, разработанной орнитологами. Результаты обобщены в таблице. В ней приведены спектральная граница частот "криков бедствия" птиц f_п, основная частотная полоса f_оп при интенсивности 80-110 дБ, а также степень соответствия этих частот частотам звуковых колебаний, генерируемых установкой, и необходимое количество испытаний N, обеспечивающих перекрытие по времени существования вибрационного горения длительность "сигналов бедствия". Экспериментально полученные частоты генерируемых звуковых колебаний составляли f_у 1,7-3,9 кГц (спектральная граница), и f_оу 2,0-2,2 кГц (основная частотная полоса). Предполагалось, что генерируемые сигналы соответствуют наиболее опасным для птиц, если f_у и f_оу попадают внутрь диапазона "криков бедствия", т.е. f_п и f_оп.

Из таблицы видно, что определенный отпугивающий эффект получен: птицы проявляют беспокойство и отлетают из места испытания. Для воробья сравниваемые для установки и птиц частоты не соответствуют друг другу, эта птица почти не реагирует на звук. Репеллентное воздействие на птиц усиливается в том случае, когда они наблюдают факел. Это воздействие проявляется сразу после первого испытания, хотя время вибрационного горения меньше продолжительности "криков бедствия". Очевидно это связано с большой интенсивностью звуковых колебаний, которые вызывают болевые ощущения у птиц.

Предлагаемый новый принцип генерации коротких звуков большой интенсивности при относительно постоянных частотах с одновременным факелом может найти большое применение на аэродромах, в садах и т.п. Установка, генерирующая звуки, может быть стационарной и движущейся (на автомобиле, корабле, возможно ее движение за счет создания силы тяги истекающих через отверстие газов).

По совокупности полезных свойств применение установки в виде ракетного двигателя во многих отношениях выгоднее известных репеллентных средств. Она может размещаться вдоль взлетной полосы и запускаться с самолета, а также использоваться при любой орнитологической обстановке, днем и ночью, в любую погоду. Набор элементов, излучающих звуки с различными характеристиками, настроенными на каждый из видов птиц, а также изменение инструкции устройства, позволяют быстро перестроить режимы работы установки в зависимости от требований.

При соблюдении относительно простых правил техники безопасности работа с установкой не представляет опасности. Из продуктов сгорания образуются в основном, небольшие количества СО и СО₂. Элементы для установки могут изготавливаться из относительно экологически чистых и достаточно дешевых старых артиллерийских топлив, имеющихся в больших количествах.