способ активизации двигательной активности пчел и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ активизации двигательной активности пчел, заключающийся в периодическом воздействии на улей электрическим полем, отличающийся тем, что воздействие осуществляют неоднородным электрическим полем, градиент которого составляет 2-5 В/см² , а периодичность воздействия регулируют в зависимости от частоты электрического поля, генерируемого пчелами.

2. Устройство для активизации двигательной активности пчел, содержащее датчик двигательной активности пчел, генератор импульсов напряжения, потенциальный и заземленный электроды и блок управления, включающий усилитель, детектор и компаратор, отличающееся тем, что заземленный электрод выполнен секционированным, каждая секция которого заземлена через индивидуальный выключатель, а датчик двигательной активности пчел выполнен в виде электрического зонда, регистрирующего частоту электрического поля, генерируемого пчелами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к пчеловодству, и может быть использовано для борьбы с роением пчел, для активизации их летной активности, а также для борьбы с клещем Варроа, сбора пчелиного яда и прополиса.

Известен способ активизации двигательной активности пчел, заключающийся в воздействии на пчелиную семью в улье электрическим полем, генерируемым посредством двух металлических электродов.

Известное устройство для реализации этого способа содержит два металлических электрода, одним из которых может служить крышка улья, а другой размещен под дном улья. Поле генерируется катушкой индуктивности, подключенной к аккумулятору (см. авт. св. № 390797 по кл. А 01 К 57/00 «Способ борьбы с роением пчел», заявл. 12.05.72 г., опубл. 25.07.73 г., № 31).

К недостаткам данного способа и реализующего его устройства относится то, что режимы воздействия электрическим полем не регулируются, что снижает эффективность обработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемым способу и устройству и выбранным в качестве прототипа является способ активизации двигательной активности пчел, заключающийся в периодическом воздействии на улей низкочастотным электрическим полем. Управление режимами обработки осуществляют в зависимости от интенсивности звуков, издаваемых пчелами.

Известное устройство, в котором реализован данный способ, содержит датчик двигательной активности пчел, генератор импульсов напряжения, потенциальный и заземленный электроды и блок управления, включающий усилитель, детектор, компаратор и регистратор. Потенциальный и заземленный электроды выполнены в виде сплошных пластин, установленных с противоположных сторон улья и подключенных к высокопотенциальному и заземляющему выводам генератора импульсов напряжения. Датчик двигательной активности пчел представляет собой установленный в улье микрофон, посредством которого определяют интенсивность звуков, издаваемых пчелами (см. авт. св. № 1687178, по кл. А 01 К 55/00, 57/00 «Способ активизации двигательной активности пчел и устройство для его осуществления», заявл. 04.11.88 г., опубл. 30.10.91 г., № 40).

Недостатком известного способа и устройства, реализующего этот способ, также является низкая эффективность, обусловленная несколькими факторами.

Во-первых, при использовании двух сплошных параллельно расположенных металлических электродов в улье создается однородное электрическое поле, в то время как известно, что пчелы наиболее чувствительны к неоднородным электрическим полям. Такие поля могут быть созданы при использовании, например, не параллельных электродов или в том случае, когда электроды различаются по геометрии (см. С.С.Салихов. "О механизмах восприятия пчелами электрических полей" в сборнике 2 Всероссийской научно-практической конференции "Состояние и перспективы развития пчеловодства на Северо-Западе России", Москва, 2003, с.93-97).

Во-вторых, электрическое поле, создаваемое в прототипе, имеет одинаковую напряженность и локализацию во всем пространстве улья, в связи с чем его воздействию подвергается вся пчелиная семья, в том числе пчелы и расплод, сосредоточенные в центре улья. При этом происходит дестабилизация микроклимата в зоне расположения расплода, что отрицательно влияет на его физиологическое состояние и соответственно снижает эффективность обработки.

Кроме того, необходимо отметить, что известное решение основано на корреляции двигательной активности пчел в соответствии с акустическими сигналами, издаваемыми пчелами. Однако известно, что первичным в воздействии электрического поля на пчел является заряд и электрическое поле самих пчел. Что касается звуков (акустических сигналов), то частотное положение энергетических максимумов в спектрах звуковых сигналов пчел и генерируемых ими электрических полей совпадают только при колебательных движениях крыльев. В то же время известно, что электризация наблюдается и у пчел не производящих звуков, т.е. спокойно сидящих на сотах или перемещающихся по улью, к тому же в последнем случае заряд пчелы увеличивается на порядок (см. Е.К.Еськов. "Поведение медоносных пчел", М., Колос, 1981, с.109-111). Таким образом, при отсутствии интенсивных колебаний крыльев у пчел (например, ночью, когда заряд пчелы обусловлен перемещением ее по сотам или вибрациями частей ее тела, а не движениями крыльев) корреляция между электрической и акустической активностью нарушается. Другими словами, не все изменения поля в улье могут быть уловлены звуковым зондом. Помимо всего прочего микрофон, установленный в пределах досягаемости пчел, подвергается прополисованию, что приводит к дополнительному искажению звукового сигнала. Разумеется, что в этом случае управление в соответствии с акустическими сигналами становится малоэффективным.

Все это вместе взятое обуславливает низкую эффективность.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности обработки пчел.

Техническим условием, позволяющим решить эту задачу, является возможность создания в улье регулируемого электрического поля такой неоднородности и локализации, какая необходима в тот или иной момент жизненного цикла пчелиной семьи (роение, формирование расплода, лечение и т.д.).

Указанная задача достигается тем, что в известном способе активизации двигательной активности пчел, заключающемся в периодическом воздействии на улей электрическим полем, согласно изобретению, воздействие осуществляют неоднородным электрическим полем, градиент которого составляет 2-5 В/см² , а периодичность воздействия регулируют в зависимости от частоты электрического поля, генерируемого пчелами.

Указанная задача достигается тем, что в известном устройстве для активизации двигательной активности пчел, содержащем датчик двигательной активности пчел, генератор импульсов напряжения, потенциальный и заземленный электроды и блок управления, включающий усилитель, детектор, компаратор и регистратор, согласно изобретению, заземленный электрод выполнен секционированным, каждая секция которого заземлена через индивидуальный выключатель, а датчик двигательной активности пчел выполнен в виде электрического зонда, регистрирующего частоту электрического поля, генерируемого пчелами.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим источникам информации показали, что предлагаемая совокупность приемов активизации двигательной активности пчел и совокупность существенных признаков устройства для его реализации неизвестна и не следует явным образом из изученного материала, т.е. соответствует 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".

Предлагаемый способ представляет собой совокупность приемов, позволяющих значительно повысить эффективность обработки пчел.

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу, а именно повышение его эффективности.

Выполнение заземленного электрода секционированным, каждая секция которого заземлена через индивидуальный выключатель, дает возможность создать внутри улья неоднородное электрическое поле различной напряженности. Изменяя число включенных (заземленных) секций, можно регулировать как степень неоднородности электрического поля, так и его локализацию, при этом напряжение, приложенное к электродам, а следовательно, и средняя напряженность в улье остаются постоянными.

Степень неоднородности создаваемого электрического поля - градиент неоднородности - лежит в пределах 2-5 В/см². Такие значения неоднородности поля обусловлены требованиями технологии обработки (роение, расплод, активизация двигательной активности, борьба с болезнями).

При значениях градиента напряженности ниже, чем 2 В/см ² поведение пчел практически не отличается от их поведения в однородном электрическом поле, где градиент напряженности поля равен 0, а при большем значении градиента напряженности наблюдается угнетение пчел, находящихся в прилетковой зоне.

При включении всех выключателей заземленный секционированный электрод аналогичен сплошному электроду. Этот вариант целесообразно использовать, например, для осенней стимуляции пчел, когда расплод отсутствует. При наличии расплода следует включать только крайние секции.

Изменением числа включенных секций регулируется не только локализация поля, но и распределение его напряженности в улье. Регулирование напряженности с помощью заземленных секций является мягким воздействием на пчел и исключает их перевозбуждение, которое наблюдается при использовании однородного поля.

Использование в качестве датчика двигательной активности пчел электрического зонда обеспечивает возможность регистрировать изменения частоты электрического поля, генерируемого пчелами. Прополисование зонда не искажает частотного спектра, а уровень сигнала при этом не только не уменьшается, а напротив, усиливается, т.к. при наличии прополиса, являющегося диэлектриком, усиливается поляризация зонда.

Регулирование периодичности воздействия полем в зависимости от частоты электрического поля, генерируемого пчелами, позволяет внести корректировку в процесс обработки при малейших изменениях поля в улье.

Таким образом, в результате вышеуказанного достигается задача изобретения, а именно повышение эффективности способа и устройства.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, на которых представлено: на фиг.1 - функциональная схема устройства; на фиг.2 - эпюры импульсов напряжения.

Устройство для активизации двигательной активности пчел содержит генератор 1 (Фиг.1) импульсов напряжения, блок 2 управления, потенциальный электрод 3 и заземленный электрод (не обозначен), установленные с противоположных сторон улья 4 и подключенные соответственно к потенциальному и заземляющему выводам генератора 1 импульсов. Заземленный электрод выполнен секционированным, каждая секция 5 которого подключена к заземляющему выводу генератора 1 импульсов через индивидуальный выключатель 6. Блок 2 управления выполнен в виде последовательно соединенных датчика 7 двигательной активности пчел, усилителя 8, детектора 9 и компаратора 10 (например, триггера Шмита), выход которого подключен к управляющему входу генератора 1 импульсов напряжения. С детектором 9 электрически связан регистратор 11, предназначенный для регистрации частотного уровня двигательной активности пчел. Датчик 7 двигательной активности пчел выполнен в виде установленного в летковой части улья электрического зонда. Секционировать целесообразно заземляющий электрод, т.к. по соображениям техники безопасности коммутация в этом случае упрощается.

Способ активизации двигательной активности пчел предусматривает, что в объеме или в части объема улья 4 возбуждают неоднородное электрическое поле с заданной частотой и неоднородностью. Режим подачи осуществляют вручную изменением числа включенных секций 5 заземленного электрода и автоматически путем изменения длительности интервалов времени, в течение которых поле включено или выключено.

При включении поля стимулируется двигательная активность пчел и изменяется частота электрического поля, генерируемого пчелами. Управление процессом обработки пчел в улье осуществляют посредством обратной связи по частоте электрического поля, генерируемого пчелами.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью генератора 1 импульсов напряжения, потенциального электрода 3, секций 5 заземленного электрода и выключателей 6 во всем объеме улья 4 или в его части возбуждают неоднородное электрическое поле с заданными значениями напряженности Е (Фиг.2) и частоты f. Градиент напряженности неоднородного поля находится в пределах 2-5 В/см² и выбор его значения обусловлен требованиями технологии обработки.

В зависимости от технологии, то есть от того, с какой цель проводится обработка пчел (активизация двигательной активности, роение, борьба с клещем Варроа), ориентировочно определяют число включенных секций заземленного электрода и расстояние между ними. В частности, для возбуждения неоднородного поля во всем объеме улья с помощью выключателей 6 заземляют половину секций 5, например нечетные секции.

С генератора 1 импульсов подают напряжение на потенциальный электрод 3. С помощью электрического зонда 7 измеряют частоту поля, генерируемого пчелами в объеме улья 4. Затем полученный сигнал подвергают обработке в блоке 2 управления, в результате чего определяют частоту поля, соответствующую максимальной двигательной активности пчел.

Компаратор настраивают на включение и выключение генератора 1 импульсов в зависимости от частоты электрического поля, генерируемого пчелами. Таким образом, регулирование промежутков времени, в течение которых поле включено, и пауз между ними осуществляют посредством обратной связи, в соответствии с частотой электрического поля, генерируемого пчелами.

Пример № 1

Опыты проводили с пчелиной семьей, занимающей 12 рамок улья-лежака, с целью стимуляции летно-опылительной деятельности пчел, работающих на желтом доннике.

В качестве потенциального электрода была использована металлическая пластина, а в качестве заземленного - фольгированный гетинакс с секциями, имеющими ширину 2 см. Для опытов использовали шесть секций - по три секции по краям улья с расстоянием между соседними секциями 6 см. Электроды размещали в улье вместо первой и четырнадцатой рамки.

После настройки оптимальные значения составили Е=1.0×10 ⁴ В/м, f=500 Гц, Твкл.=5 секунд, Тпауз=10 секунд.

Для сравнения проведены опыты по обработке той же семьи однородным полем, созданным сплошными электродами, с использованием микрофона в качестве акустического датчика и при тех же режимных параметрах (Е=1.0×10⁴ В/м, f=500 Гц). Средние значения Твкл составили 15 секунд, а Тпауз=5 секунд.

Таким образом, относительная продолжительность включения генератора в первом и втором случаях составляет соответственно:

Полученный результат говорит о том, что предлагаемое изобретение обеспечивает высокую эффективность и значительную экономию электроэнергии, обусловленную оптимизацией управления, выбором оптимальных промежутков времени, в течение которых поле включено и выключено.

Предлагаемый способ и устройство для его реализации по сравнению с прототипом обеспечивает:

1. повышение эффективности обработки пчел;

2. экономию электроэнергии;

3. сохранение расплода.