Т. Н. Кузьмина, В. Н. Кузьмин (ФГБНУ «Росинформагротех»)
Организация правильного поения животных, как и кормление качественными и сбалансированными кормами, является одним из важнейших условий, оказывающих влияние на их здоровье и продуктивность.
Для поения крупного рогатого скота применяются поилки, которые разделяются на индивидуальные и групповые. Выбор оборудования для поения, по мнению ряда экспертов [1], зависит от способа содержания крупного рогатого скота, его количества на ферме, финансовых возможностей потребителя. Индивидуальные поилки устанавливают в индивидуальных боксах в помещении, групповые – на пастбищах. На российском рынке животноводческого оборудования предлагаются поилки как отечественного (компании «Иглус» (г. Подольск), ГК «Кора» (г. Набережные Челны), «Ижагромаш» (г. Ижевск) и др.), так и зарубежного производства (компании SUEVIA HAIGES GmbH (Германия), La Buvette (Франция) и др.).
Анализ информационных источников, проведенный специалистами Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) – филиала ФГБНУ «ФНАЦ ВИМ» (г. Санкт-Петербург) [2–7], позволил определить проблемы, связанные с водопоением на фермах крупного рогатого скота: повышенный расход воды и загрязнение ее остатками корма, непостоянная температура воды в поилке, повышенный расход электроэнергии на компенсацию теплопотерь в окружающую среду, повышенная трудоемкость по очистке поилки от загрязнений (использование ручного труда).
Для обеспечения необходимого уровня потребления воды животными поилки должны быть долговечными, надежными, удобными для монтажа и обслуживания, обеспечивать требуемое санитарное состояние воды и сокращение ее расхода, быть работоспособными в холодное время года и др.
Старые модели отечественных поилок не соответствовали данным требованиям [4]. Практика показала, что автоматизированная поилка типа АПГ-4 с автоматической регулировкой электроподогрева имеет низкую эксплуатационную надежность. Отказы в их работе возникали из-за засорения, износа и поломок животными клапанного механизма и корпуса. Кроме того, при установке их на выгульных площадках они подвергались активному воздействию факторов внешней среды (солнечных лучей, ветра, пониженных температур, механических воздействий и др.) С целью повышения эксплуатационной надежности поилки, улучшения зоогигиенических условий поения и снижения травмирования животных в процессе поения учеными ФГБНУ «ВНИИМС» была разработана более упрощенная конструкция поилки. Поставленная задача решалась за счет того, что наружная часть корпуса была выполнена из армированной кордом резины в виде криволинейной кольцевой сферы, внутренняя часть которой – металлическая, цилиндрической формы, отверстия для доступа животных к воде расположены в верхней части корпуса и с двух сторон ограничены шторными резиновыми перегородками по форме поперечного сечения. Экономический эффект разработанных и представленных поилок получен за счет более полного удовлетворения потребностей откармливаемого скота в питьевой воде, уменьшения перерывов в ее подаче, то есть в конечном счете путем повышения продуктивности животных на 18% [8,9].
Современные зарубежные образцы поилок для крупного рогатого скота в большей степени соответствуют санитарно-гигиеническим и эксплуатационным требованиям. Их долговечность обеспечивается за счет использования при изготовлении особых конструкционных материалов (специальной полированной стали AISI 304, литого алюминия, нержавеющей стали, полимеров) [10]. Групповые поилки с поплавковым механизмом, корыта, чаши и др. также изготавливаются из полиэтилена высокой прочности.
Установлено, что причиной преждевременного выхода из строя индивидуальных поилок во многих случаях является силовое воздействие на них со стороны животных. Поэтому повышение прочности их крепления к стойловому оборудованию способствует увеличению их надежности. Для этого крепежных фланцы поилок изготавливают из высокопрочного композитного материала (мод. F110 и F130 фирмы La Buvette) или применяют крепежные кронштейны специальной конструкции (мод. F60 фирмы La Buvette). Высокая надежность работы клапанного механизма, в первую очередь, обеспечивается за счет высокого качества изготовления его деталей с использованием специальных конструкционных материалов (нержавеющая сталь, латунь и др.). Конструктивное исполнение вводного водяного патрубка поилок и комплект разнообразной соединительной арматуры позволяют реализовать несколько вариантов подсоединения к ней трубопровода с питьевой водой (например, в поилке мод. F130 имеется до девяти различных способов подключения), что обеспечивает удобство монтажа и ускоряет его выполнение.
Важным условием сохранности здоровья животных является использование для их поения воды с требуемыми качественными показателями, которые зависят не только от ее предварительной подготовки, но и от конструктивного исполнения поильного оборудования (поилки в форме поильной чаши, которая исключает «неопрятное» поведение животных). Наличие сливного отверстия с пробкой или возможность опрокидывания также способствуют повышению качества очистки и сокращению затрат труда.
В зарубежных образцах для исключения утечек воды клапанный механизм индивидуальных поилок выполняется из нержавеющей стали или латуни с удобным доступом для регулировки его пропускной способности. При этом уход и обслуживание клапанного механизма производятся без демонтажа поильной чаши, что значительно сокращает время и трудоемкость выполнения работ.
Наличие возможности подогрева воды в поилках до оптимальной температуры является одним из перспективных направлений модернизации систем водообеспечения [11].
В настоящее время существует два способа поддержания необходимого температурного режима воды в системе автопоения – локальный и централизованный. Первый основан на размещении тэнов внутри поилки. Он нашел применение в стационарных групповых автопоилках типа АГК-4, АГК-4А, АГК-4Б, которые используются на фермах КРС с беспривязным содержанием. Существенными недостатками данных автопоилок являются повышенная электроопасность из-за возможного возникновения повышенных токов утечки (снижения электрического сопротивления изоляции тэнов) и, как следствие, получение животным электроудара, а также вероятность промерзания трубы подводящего водопровода при низких температурах. Первый недостаток устраняется применением высококачественных тэнов с высоким классом электробезопасности (как, например, в судостроении). Использование обогревающих термошнуров небольшой (20/24 Вт) мощности позволяет предотвратить промерзание подводящих труб [12].
Способ локального нагрева находит применение в некоторых моделях индивидуальных поилок, в основном иностранного производства (46/41А/43А-Sibiria, Германия) [11]. В них тэн расположен в закрытом от животных пространстве между нижней и верхней частями поильной чаши. Фирма La Buvette выпускает широкий спектр индивидуальных поилок, оборудованных устройствами для подогрева воды, которые в основном изготовлены из высокопрочного пластика, а величина рабочего напряжения нагревательных элементов в них составляет 24 В (поилки ISOBACTM, LAKCHO, STALL 3000 EL), что обеспечивает безопасность эксплуатации.
Централизованный нагрев воды с последующей циркуляцией по системе поения получил большее распространение в России. Он имеет три варианта исполнения [11]:
— нагретая вода циркулирует по системе и поступает в поилки чашечного типа. Данный способ может осуществляться с использованием автоматических водонагревательных термосов типа ВЭТ с объемом резервуара от 200 до 800 л в зависимости от поголовья КРС;
— нагретая вода циркулирует при помощи насоса по теплообменникам, расположенным в емкостных поилках, при этом в саму поилку вода поступает при изменении уровня, т. е. при потреблении животными. Недостаток – большая энергоемкость. В данном случае могут использоваться электронагреватели проточного типа ЭВП-2 или ЭВАН-100, в которых температура воды поддерживается автоматически;
— подогретый теплоноситель циркулирует по трубопроводам системы и проходит теплообменник, не попадая в саму поилку. В этом варианте системы к поилке подведены три трубопровода: прямой, обратный и подпитывающий. Здесь в роли теплоносителя может применяться как вода, так и незамерзающая жидкость, при этом подогрев может осуществляться от системы отопления.
Главный недостаток систем с циркуляцией воды в сравнении с локальным нагревом – большие потери тепла. Минимизировать эти потери можно применением теплоизоляционных материалов. Данный подход реализуется в автопоилках иностранного производства. При этом поильная чаша должна быть также закрыта и сверху. Этим требованиям удовлетворяют поилки серии THERMOLACTM фирмы La Buvette, мод. 630 (с одной поильной чашей) и 640 фирмы Suevia Haiges GmbH. В их конструкции использован принцип термоса (теплоизоляция обеспечивается посредством двойной внутренней стенки, заполненной полиуретановой пеной высокой плотности). Температура воды поддерживается зимой на постоянном уровне –3,5оС. Для снижения теплопотерь в трубопроводах можно использовать трубчатые теплозащитные покрытия или термошнуры небольшой мощности [12].
В Нижегородском государственном инженерно-экономическом университете предлагают для нагрева воды использовать обогреватель индукционного действия. В такой поилке подогрев воды осуществляется размещением подводящей трубы в переменном магнитном поле катушки (рис. 1). При этом во вторичной обмотке (металлической подводящей трубе) создаются наводящие токи (токи Фуко), разогревающие металл. Холодная вода, проходя по такой трубе, разогревается
| Рис. 1. Система поения с индукционным подогревателем: 1 – входная труба; 2 – клапанно-поплавковый механизм; 3 – термодатчик; 4 – шкаф управления; 5 – обратная магистраль водопровода; 6 – циркуляционный насос; 7 – индукционный подогреватель |
Преимущество такого подогрева перед тэновым – более высокая электробезопасность [13]. Расход электроэнергии зависит от температуры нагреваемой воды: при подаче во входную трубу нагретой воды (от бойлера или водонагревательного термоса ВЭТ) достаточно использовать маломощные индукционные нагреватели на 3–5 кВт, работающие от сети 220 В: ВИН-3/5, SAV-2,5/3, ПИН-3, ЭНАТС-4,7. Если же вода подается холодная, то для нагрева ее до оптимальной температуры понадобятся водонагреватели мощностью 6–7 кВт.
Разработка и внедрение новых энергосберегающих технологий остаются актуальными для АПК [14–16].
Анализ конструктивных особенностей индивидуальных, групповых автопоилок и систем автопоения в целом, а также процесса их эксплуатации, проведенный специалистами ДонГАУ, позволил установить общие конструктивно-технологические недостатки, влияющие на такие показатели, как качество обслуживания и ресурсосбережение [17–21]. У индивидуальных автопоилок это снижение комфортности отбора воды животным из поильной чаши, загрязнение ее остатками корма, у групповых – повышенные тепловые потери через ограждающие поверхности для одного конструктивного решения групповой поилки и значительный непроизводственный расход воды для поилок, в которых поддержание заданной температуры питьевой воды осуществляется за счет протока через чашу поилки подогретой воды. Следствием этих недостатков являются стрессовое состояние животного, дополнительные затраты труда на технологическое обслуживание поилок, непроизводственный расход воды на их санитарную обработку.
Для устранения указанных технико-технологических недостатков, обеспечения выполнения зоотехнических требований по процессу автопоения крупного рогатого скота и получения эффекта ресурсосбережения учеными ФГБОУ ВО «Донской ГАУ» была предложена универсальная система водотеплообеспечения технологического процесса автопоения КРС (рис. 2), которую можно применять как при привязном, так и беспривязном содержании животных с использованием индивидуальных или групповых поилок.
| Рис. 2. Схема системы автопоения КРС на откорме: 1 – накопитель обработанной воды с повышенным рН; 2 – теплообменная разделительная перегородка; 3 – крышка; 4 – люк; 5 – бак с питьевой водой; 6, 12 – патрубки для заполнения накопителей с повышенным и пониженным рН; 7 – клапанно-поплавковый механизм подачи питьевой воды; 8 – вакуумный регулятор расхода оборотной воды; 9 – вакуум-провод; 10 – трубопровод подачи питьевой воды; 11 – магнитный распределитель подачи воды в накопители с повышенным и пониженным рН; 13 – накопитель обработанной воды с пониженным рН; 14 – трубопровод для подачи воды с пониженным рН; 15 – вентили; 16 – система циркуляционных и распределительных трубопроводов; 17 – электродный нагреватель; 18 – групповая автопоилка; 19 – теплоизолирующий и санитарно-защитный стакан; 20 – температурный регулятор подачи воды; 21 – накопитель проточной воды; 22 – трубопровод подачи оборотной воды; 23 – индивидуальная автопоилка; 24 – трубопровод подачи обработанной воды с повышенным рН |
Основой предлагаемой системы автопоения являются водопойные стаканы при поении животных из групповой поилки или водопойный стакан-поилка при индивидуальном поении животных, который решает вопрос ресурсосбережения (рис. 3).
| Рис. 3. Конструктивные схемы узла забора воды животными: а – схема водопойного стакана применительно к групповой поилке; б – схема водопойного стакана – индивидуальной поилки (1 – днище водопойного стакана; 2 – стенка стакана, гофрированная; 3 – дозирующие отверстия в гофре; 4 – верхний фланец; 5 – корпус индивидуальной поилки; 6 – куполовидный колпак; 7 – поводок гибкий; 8 – клапан; 9 – рабочий трубопровод; 10 – корпус корыта групповой поилки) |
Количество водопойных стаканов групповой поилки зависит от численности технологической группы животных и интенсивности их поступления на обслуживание, а размерные параметры – от половозрастного показателя группы. В результате проведенных постановочных аналитических и экспериментальных исследований (основывались на балансе отбора и поступления воды в стакан и методе анализа теплового баланса) применительно к групповым автопоилкам системы было установлено, что темпы падения температуры в поилке с открытой водной поверхностью значительно выше (в среднем в 1,4–1,6 раза), чем в поилке, оборудованной крышкой с водопойными стаканами. Повышение надежности системы обеспечивается за счет наличия замкнутых потоков воды и тепла, эффективности теплового генерирующего устройства – за счет используемого в системе принципа вторичного нагрева. Снижение риска заболеваемости животных достигается за счет изоляции обслуживаемого поголовья от доступа к общему объему воды и создает возможность повторного использования проточной воды, снижая ее непроизводственный расход до 3 м3 в сутки. Конструктивное исполнение водопойного стакана (водопойного стакана-поилки) снижает загрязненность средств автопоения и затраты труда на их технологическое обслуживание [22,23].
Использование российских разработок в области поения крупного рогатого скота позволит повысить эффективность и обеспечить ресурсосбережение при производстве говядины.
Литература:
1. Туманова М. И., Никитенко Н. А., Заходякина Е. О. Оборудование для поения при беспривязном содержании. // Аллея науки. – 2018. – Т. 2. – № 9 (25). – С. 446–450.
2. Поцелуев А. А., Назаров И. В., Степаненко Е. В. Конструктивно-технологические особенности автопоилки. // Сельский механизатор. – 2018, №1. – С. 28–29.
3. Теоретические предпосылки создания нового устройства водоподготовки в помещениях содержания КРС. // Вестник НГИЭИ. – 2015, №4 (47). – С. 72–76.
4. Нигматов Л. Г., Медведев В. Е., Бибарсов В. Ю. Совершенствование конструкции групповой автоматической поилки для крупного рогатого скота. // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2017, №2 (148). – С. 144–150.
5. Оболенский Н. В., Шевелев А. В. Основные направления модернизации систем поения на фермах КРС. // Вестник НГИЭИ. – 2016, №10 (65). – С. 111–118.
6. Таран Е. А., Минина Е. С. Классификация групповых автопоилок с термосифонной циркуляцией воды. // Вестник аграрной науки Дона. – 2013, №4 (24). – С. 14–17.
7. Юхин Г. П., Катков А. А. Макаровская система водоснабжения в коровнике с подогревом. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. – 2015, №5 (55). – С. 89–90.
8. Патент № 2160527 Российская Федерация, МПК 7А01 К 7/04 Автопоилка групповая / Б. Г. Рогачев, М. М. Шрайбман, Н. А. Неретин, В. Г. Петько, Л. Н. Павлов; Научно-внедренческое предприятие «Риск» при Всероссийском научно-исследовательском институте мясного скотоводства. № 99107001/13; заявл. 31.03.1999; опубл. 20.12.2000, бюл. № 35.
9. Рогачев Б. Г., Павлов Л. Н. Механизация производственных процессов в мясном скотоводстве. // Вестник мясного скотоводства. – 2010. – Т. 4. – №63. – С. 160–167.
10. Тенденции развития сельскохозяйственной техники за рубежом (по материалам Международной выставки SIMA-2007): науч.-аналит. обзор. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2007. – 308 с.
11. Шевелев А. В., Оболенский Н. В. Поиск перспективных направлений модернизации систем поения на фермах КРС. // Инновации в сельском хозяйстве. – 2017, №1 (22). – С. 232–240.
12. Коняев Н. В., Назаренко Ю. В. Модернизированная система поения животных. // Электрика. – 2015, №9. – С.37–40.
13. Шевелев А. В., Оболенский Н. В. Поиск перспективных направлений модернизации систем поения на фермах КРС. // Инновации в сельском хозяйстве. – 2017, №1 (22). – С. 232–240.
14. Амерханов Х. А., Мирошников С. А., Костюк Р. В., Дунин И. М., Легошин Г. П. Проект «Концепции устойчивого развития мясного скотоводства Российской Федерации до 2030 года». // Вестник мясного скотоводства. – 2017, №1 (97). – С. 7–12.
15. Морозов Н. М., Кузьмина Т. Н. Технологические, социальные, экологические и экономические аспекты модернизации свиноводства. //Техника и оборудование для села. – 2014, № 4. – С. 2–7.
16. Кузьмина Т. Н., Кузьмин В. Н. Опыт применения теплообменников в свиноводческих помещениях. // Материалы І Международной научно-практической интернет-конференции 01–24 апреля 2020 г. «Технiчне забезпечення iнновацiйних технологiй в агропромисловому комплексi». – Мелитополь, 2020. – С. 299–302.
17. С1 2338623 Подогреваемый желоб для поилки / Официальный бюллетень «Изобретения, промышленные образцы, товарные знаки» / Франция. – № 37. – М.: ЦНИИПИ, 1977.
18. Устройство для поения крупного рогатого скота и свиней, пат. 3745977 США / Martin M.W., 1971.
19. Поилка для телят, пат. 3906710 ФРГ: МПК 5A01K 9/00, AOIK 7/00; заявл. 03.03.89, опубл. 06.09.90.
20. Обогреваемая чаша автоматической поилки для сельскохозяйственных животных, пат. 3903316.3 ФРГ: МПК 4А01К 7/06, AOIK 7/0; заявл. 04.02.89; опубл. 16.11.89.
21. Пат. 2650560 РФ, МПК A01K 7/02/ Автопоилка для животных / Поцелуев А. А., Назаров И. В., Степаненко Е. В.; заявитель и патентообладатель: Азово-Черноморский инженерный институт. – № 2650560; заявл. 27.07.2017; опубл. 16.04.2018, бюл. №11. – 6 с.
22. Поцелуев А. А., Назаров И. В., Толстоухова Т. Н. Система водо- и теплообеспечения процесса автопоения КРС на откорме ресурсосберегающей направленности. // Вестник аграрной науки Дона. – 2019, №4 (48). – С. 55–62.
23. Морозов Н. М., Петров Е. Б., Кузьмин В. Н., Кузьмина Т. Н., Тихомиров А. И. Инновационные технологии содержания крупного рогатого скота специализированных мясных пород: аналит. обзор. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. – 92 с.
