Імпульсна електромагнітна технологія й системи електрофізичного захисту садів від комах-шкідників

Размещено на http://allbest.ru

Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка

УДК 632.935.4

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

ІМПУЛЬСНА ЕЛЕКТРОМАГНІТНА ТЕХНОЛОГІЯ ТА СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОФІЗИЧНОГО ЗАХИСТУ САДІВ ВІД КОМАХ-ШКІДНИКІВ

05.11.17 - біологічні та медичні прилади і системи

Дубік Віктор Миколайович

Харків - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Подільському державному аграрно-технічному університеті Міністерства аграрної політики та продовольства України, м. Кам'янець-Подільський.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, доцент Гордійчук Іван Йосипович, Подільський державний аграрно-технічний університет, доцент кафедри «Енергетика сільськогосподарського виробництва».

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Лисиченко Микола Леонідович, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка, завідувач кафедри «Застосування електричної енергії у сільському господарстві»;

кандидат технічних наук, доцент Піротті Олексій Євгенович Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», доцент кафедри «Передача електричної енергії».

Захист відбудеться «16» червня 2011 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д64.832.01 у Харківському національному технічному університеті сільського господарства імені Петра Василенка за адресою: 61002, Україна, м. Харків, вул. Артема, 44.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського національного технічного університету сільського господарства імені Петра Василенка за адресою: 61002, Україна, м. Харків, вул. Артема, 44.

Автореферат розісланий «___»_____________2011 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О. Д. Черенков

плодожерка електрофізичний урожай атрактант

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У повноцінному харчовому раціоні людини важливе місце займають фрукти, що містять такі необхідні для організму речовини, як вітаміни, органічні кислоти, мікроелементи і тому подібне.

У зв'язку з чим садівництво займає важливе місце серед галузей сільського господарства України. Площа плодово-ягідних насаджень в країні складає понад 1,1 млн. га. Виробництво фруктів доходить до 3,5 млн. т. при врожайності 44 ц/га.

У зв'язку з інтенсивним розвитком садівництва зростають вимоги до захисту рослин від шкідників і хвороб, ефективність яких залежить від культури садівництва, а також комплексу агротехнічних, механічних, біологічних і карантинних прийомів боротьби.

Жодна сільськогосподарська культура не вимагає настільки ретельних і багаточисельних обробок проти шкідників і хвороб, як плодові культури, особливо насіннячкові.

Невчасне проведення заходів щодо захисту плодово-ягідних рослин призводить до загибелі 50…70%, а інколи і всього урожаю плодів.

У даний час в садах України для знищення шкідливих комах застосовують лише хімічні препарати. Сучасні хімічні засоби дозволяють успішно захистити плодові культури від комплексу шкідливих комах. Пошкодження плодів при їх вживанні складає 0,2…0,3%. Вартість збереженої при цьому продукції може складати до 400000 грн. з 1 га.

Проте хімічний метод при широкому його вживанні має і ряд недоліків: викликає збіднення біоценозу в результаті масового знищення майже всього комплексу паразитуючих і хижих комах, забруднення біосфери, появу стійких до пестицидів шкідників, у деяких випадках приводить до підвищення плодючості окремих комах і кліщів та ін. При порушенні правил використання пестицидів в плодово-ягідних продуктах накопичуються залишкові кількості хімічних препаратів, що перевищують допустимі норми.

Наукові дослідження останніх років показують, що альтернативою хімічному методу може бути електрофізичний. Електрофізичний метод заснований на вживанні електрооптичних перетворювачів, до яких комахи притягуються різними способами. Як вражаючі вузли використовують високовольтну напругу або аеродинамічні пристрої (вентилятори). Для захисту не електрифікованих садів застосовують мобільні агрегати. Розглянуті мобільні установки для електрофізичного захисту рослин є досить громіздкими, надмірно складними, не особливо надійними та ефективними в польових умовах. Це пов'язано з тим, що недостатньо обґрунтовано вибрані джерела випромінювання - атрактанти для комах-шкідників. Не приведені відомості про величину зони знищення комах, що створюється навколо випромінювачів, а також наскільки ця зона перекривається знищувальними високовольтним і всмоктуючим пристроями.

Не розглянуті заходи для стабілізації робочого режиму джерел випромінювання. Не вирішено питання і про зменшення або усунення відштовхуючої дії пульсацій променистого потоку на нічних комахах.

Вживання автономних стаціонарних пасток також обмежене через відсутність надійних джерел електроживлення.

Підвищення ефективності мобільних агрегатів для знищення комах-шкідників може бути здійснене із зміною у вражаючому пристрої імпульсного електричного поля. Як один з основних механізмів пригнічуючої дії ЕМВ на комах-шкідників використовується концепція провідної ролі біологічних мембран у реакціях біологічних систем на електромагнітне поле.

У той же час відсутність теоретичних методів аналізу взаємодії імпульсних ЕМП з комахами робить неможливим створення ефективних мобільних електрофізичних установок для знищення комах-шкідників урожаю плодових культур.

В світлі відміченого зрозуміла актуальність теми дисертаційної роботи, в якій вирішується важливе народногосподарське завдання зі створення мобільних електрофізичних установок для знищення шкідливих комах плодово-ягідних культур.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи пов'язана із загальними українськими науковими програмами: державною науково-технічною програмою ДНТП-12 «Енерго- та ресурсозберігаючі технології в сільськогосподарському виробництві», постанова Кабінету Міністрів України від 24.12.2001 р.; програмою №1716 «Новітні технології та ресурсозберігаючі технології в енергетиці, промисловості та агропромисло-вому комплексі на 2002...2006 рр.»; постановою Президії Національної академії наук України від 25.02.09 №55 «Основні наукові напрями та найважливіші проблеми фундаментальних досліджень у галузі природничих, технічних і гуманітарних наук на 2009-2013 роки».

За планами НДР та ДКР Подільського державного аграрно-технічного університету були виконані наступні роботи:

- «Результати експериментальних досліджень з впливу ЕМП КВЧ діапазону на біологічні об'єкти», номер ДР 0104003721;

- «Практичні аспекти вживання низькоенергетичного електромагнітного випромінювання в медицині і сільському господарстві» (ГР №0103U004246).

Мета та завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка імпульсної електромагнітної технології та мобільної електрофізичної системи для захисту садів від комах-шкідників з метою збереження і підвищення врожайності плодово-ягідних культур.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні завдання:

- розробити математичну модель взаємодії імпульсного ЕМП з літаючими комахами-шкідниками урожаю плодових культур;

- на основі даної моделі визначити параметри імпульсного ЕМП що призводять до знищення комах-шкідників;

- теоретично обґрунтувати пристрій світлових атрактантів для залучення комах-шкідників;

- провести дослідження та випробування мобільних електрофізичних систем у садах з плодово-ягідними культурами.

Об'єкт дослідження. Процес впливу імпульсних ЕМП на життєдіяльність комах-шкідників у садах.

Предмет дослідження. Імпульсні електромагнітні технології та електрофізичні системи з оптичними атрактантами для захисту садів від комах-шкідників.

Методи дослідження. Базуються на принципах електродинаміки, теоретичних основ електротехніки, біофізики, з використанням теоретичної і математичної фізики.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

- на основі розробленої моделі вперше досліджений процес взаємодії імпульсних випромінювань із комахами-шкідниками врожаю плодових культур у садах і визначені параметри імпульсного випромінювання для їхнього знищення;

- на основі теоретичних досліджень уперше досліджений процес інформаційного та енергетичного впливу імпульсного випромінювання на величину мембранного потенціалу нервових клітин комах з метою їх руйнування;

- одержали подальший розвиток теоретичні дослідження, які відрізняються від відомих тем, що визначають параметри й технічні характеристики світлових атрактантів для залучення нічних комах-шкідників урожаю плодових культур;

- на основі теоретичних досліджень уперше визначені параметри колектора-відбивача, які підвищує ефективність оптичного випромінювання по залученню комах-шкідників у саду.

Практична значимість отриманих результатів полягає в тому, що на підставі теоретичних й експериментальних досліджень розроблена мобільна електрофізична установка для знищення нічних комах-шкідників плодових культур. Вживання даної системи дозволяє зберегти урожай до 98%; збільшити кількість корисних комах до 50%; виключити для знищення шкідливих комах вживання хімічних препаратів; підвищити врожайність на 15...20%; цукристість і амінокислоти на 24…25%.

Результати досліджень апробовані у садах Хмельницької області в 2009…2010 роках. Прибуток від вживання мобільної установки склав 1100…1200 грн.

Особистий внесок здобувача. У наукових працях, написаних у співавторстві, особистий внесок полягає в наступному:

- в роботі [3] пошукачем розглянутий процес впливу електричних імпульсів на мембранний потенціал нервових клітин комах. Отримані результати використані для визначення параметрів електричних імпульсів, дія яких призводить до знищення літаючих комах в саду;

- в роботі [4] автором проведені експериментальні дослідження по вживанню мобільних електрофізичних установок для захисту садів від комах-шкідників.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи заслуховувалися та обговорювалися на: міжнародній науково-технічній конференції «Информационные технологии: наука, техника, технологии, образование, здоровье» (м. Харків, НТУ «ХПІ», 2007 р.); міжнародній науково-практичній конференції «Использование лазеров в медицине и биологии» (м. Ялта, 2006 р.); міжнародній науково-практичній конференції «Энергосберегающие технологии в животноводстве» (м. Полтава, ПТАА, 2006 р.); міжнародних науково-практичних конференціях «Проблеми енергозабезпечення та енергозбереження в АПК України» (м. Харків, ХНТУСГ, 2007-2010 рр.); науково-практичній конференції «Вплив фізичних факторів на біологічні об'єкти» (м. Харків, ХНУРЕ, 2008 р.); 2-ій міжнародній науково-практичній конференції «Науково-інноваційна діяльність і підприємництво в АПК» (м. Мінськ, 2007 р.); науково-практичних конференціях «Науково-технічний прогрес в АПК» (м. Мелітополь, 2009 р.).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи опубліковані в 3-х статтях у науково-технічних збірниках, двох статтях в науково-технічних журналах.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, додатків і списку використаних джерел.

Вона містить 149 сторінок, 27 рисунків, 14 таблиць, 3 додатка на 3 сторінках, список використаних джерел нараховує 136 найменувань на 12 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність теми дисертації, формулюється наукове завдання, що розв'язується, розкривається сутність і стан цього завдання, висвітлюється зв'язок роботи з програмами, планами та темами НДР, формулюються напрямки та наукові задачі дослідження, розв'язання яких забезпечує значущість одержаних результатів, визначається наукова новизна та практичне значення одержаних результатів, а також особистий внесок здобувача в надрукованих роботах. Подана інформація щодо апробації дисертаційних досліджень.

У першому розділі проведений аналіз методів і пристроїв для знищення біологічних шкідників плодових культур.

З аналізу літературних джерел виходить, що врожайність плодово-ягідних культур залежить від чисельності комах.

Велику роль у вивченні фауни шкідників плодових культур України зіграли вчені - Я. С. Чугунєїн, Р. М. Студенков, Л. А. Серніцький, Е. В. Новопольська та ін. Серйозні дослідження з вивчення шкідників яблуні та заходів боротьби з ними провели: А. С. Крилова, С. П. Васильєв, С. Н. Мітрофанов, Л. Е. Славгордська-Курпієва та ін.

Серед комах, що завдають відчутної шкоди врожайності плодових культур є: яблунева плодожерка, моль, листова вертунья, глідниця розанна і строкато-золотиста, яблуневий пильщик і ін.

Яблунева плодожерка є одним з найбільш небезпечних шкідників яблуні, груші, персика і ряду інших культур. Пошкодженість яблук від плодожерки в південній зоні України складає від 5% до 60...80% в різні роки. Щорічно в садах області вибраковувалося від 25 до 75% яблук через пошкодження цим шкідником. При середньому щорічному валовому врожаю яблук в 2 млн. тон величина щорічних втрат від плодожерки складала 300 тис. тон.

У даний час для боротьби зі шкідниками врожаю плодово-ягідних культур застосовують різні методи: агротехнічні, хімічні, біологічні, інтегровані, механічні і електрофізичні. Агротехнічні заходи носять профілактичне значення, не завжди ефективні і дуже трудомісткі. Ефективність обробки ґрунту в боротьбі зі шкідниками залежить від терміну обробки і метеорологічних умов року.

Хімічному методу поряд з перевагами властиві й недоліки, пов'язані з негативним впливом на корисні види мікроорганізмів, птахів, тварин, а через воду, повітря, продукти харчування і на людину. Крім того, тривале застосування інсектицидів спричиняє появу комах, стійких до застосування ядохімікатів. Тому приховані недоліки ведуть до необхідності пошуку засобів для знищення шкідливих комах, не зв'язаних із застосуванням ядохімікатів.

Для знищення комах нерідко використовуються «прямі» методи боротьби, до яких відносяться механічні й електричні пастки. У механічних пристроях застосовуються вентилятори для засмоктування літаючих комах і різного виду «пропелери». У електрофізичних пристроях залучення комах здійснюється оптичним випромінюванням, а знищення - високою напругою, яка подається на грати, що огороджують джерело оптичного випромінювання. Недоліком цих пристроїв є їхня низька ефективність, значне енергоспоживання.

Аналіз досліджень по вживанню ЕМП в технологічних процесах сільського господарства, медицини та біології показує, що для знищення шкідливих комах в садах слід використовувати електромагнітні випромінювання імпульсного типу. Застосування даної електромагнітної технології дозволить підвищити ефективність знищення шкідливих комах, уникнути негативного впливу на зовнішнє середовище, знизити економічні й енергетичні витрати. У той же час, проведений аналіз робіт вітчизняних і закордонних дослідників показує, що розробка електромагнітної технології знищення комах вимагає проведення теоретичних і експериментальних робіт по визначенню біотропних параметрів імпульсних ЕМП й розробка мобільних електрофізичних пристроїв на даній основі.

У другому розділі розглянута модель літаючих комах-шкідників, які знаходяться під впливом імпульсного ЕМП, у вигляді циліндра. Комахи-шкідники літаючі в садах моделюються круговим циліндром з радіусом R і довжиною H, який заповнений однорідним ізотропним середовищем з діелектричною проникністю , магнітною проникністю і провідністю (- проникність вакууму). Цей циліндр знаходиться в однорідному ізотропному середовищі з діелектричною проникністю .

Як джерело електромагнітних імпульсів обрана щільність електричного струму, локалізованого в середовищі, що оточує біологічний об'єкт і, що має вигляд:

,(1)

де та - відповідно точка спостереження і точка локалізації джерела;

- дельта функція Діраку;

- одиничний вектор;

- амплітуда щільності струму в залежності від часу згідно із законом:

,(2)

де - період повторення імпульсів, а коефіцієнти залежать від форми і тривалості імпульсу.

Надалі будемо розглядати випадок коли відеоімпульси мають прямокутну форму. Тоді коефіцієнти легко можна представити, як:

,(3)

де та - відповідно амплітуда і тривалість прямокутного імпульсу.

Таким чином, для заданого джерела (1), (2) електромагнітних імпульсів потрібно визначити електромагнітне поле як усередині біологічного об'єкту, так і в зовнішньому просторі.

Ці поля повинні задовольняти системі рівнянь Максвелла у вигляді:

,(4)

,(5)

де (6)

(7)

(8)

- область простору, яку займає біологічний об'єкт;

коефіцієнти не залежать від часу;

- хвильове число;

- відносна діелектрична проникність середовища, що оточує біологічний об'єкт;

- комплексна відносна діелектрична проникність біологічного об'єкту.

Розв'язок рівнянь (4), (5), що задовольняє умові випромінювання, можна представити за допомогою векторної потенціальної функції :

.(9)

.(10)

.(11)

У (9) функція - функція Гріна для тримірного скалярного рівняння Гельмгольца:

(12)

де - відстань між точками та .

Підставимо (9) в (10), тоді отримаємо наступне інтегральне визначення для :

.(13)

Тут,(14)

де ; - поле, збуджуване щільністю струму у вільному просторі, тобто, коли біологічний об'єкт відсутній.

На підставі отриманого інтегрального рівняння (13) було виведено вираз, що описує середнє електричне поле усередині біологічного об'єкту:

,(15)

де

- координати джерела електромагнітних імпульсів;

- хвильове число;

- хвильове число середовища, що моделює біооб'єкт;

- хвильове число зовнішнього середовища;

- радіус і висота діелектричного циліндра.

Отримані результати дозволили оцінити величину дії імпульсного ЕМП на мембрану нейрона комах-шкідників в саду, використовуючи наступний вираз для різниці потенціалів на мембрані нейрона:

(16)

На рис. 1 приведені результати розрахунків залежності нормованої рівності потенціалів на мембрані нейрона комах від величини шпаруватості імпульсів.

Рис. 1. Залежність нормованої різниці потенціалів на мембрані нейрона від шпаруватості для різних періодів повторення імпульсу

Розрахунки показали, що величина наведеного потенціалу, що руйнує мембрану нейрона комах, складатиме 200...300 мВ для параметрів: с; с; кВ; м - відстань між електродами вражаючих грат; час руйнування мембрани має бути не менше 2,5·10^-4 с.

У третьому розділі приведені дослідження та розробка оптичних пристроїв для заманювання комах-шкідників у садах з метою їх знищення.

За наявності в полі зору джерела світла комаха може змінити курс польоту або сісти на предмети фону лише за умови:

(17)

де - яскравість фону;

- яскравість вуалюючої пелени;

- величина контрастної чутливості;

- кордони досліджуваного діапазону спектра;

- кут між лінією зору і променем від блидього джерела світла;

- коефіцієнт пропорційності;

- розсіяна опроміненість нічного піднебесся в залежності від хмарності;

- спектральний склад опромінення.

З рівняння (17) було отримано вираз для величини критичної відстані до джерела світла, при якому починається засліплююча дія на комаху що летить:

,(18)

де ;

;

.

Співвідношення виражає міру відповідності спектрів випромінювання джерела світла і спектру віддзеркалення його від фону. Співвідношення виражає міру відповідності спектрів випромінювання джерела світла і спектрів нічного піднебесся. Вираз є характеристикою зорового апарату комахи.

Чисельні розрахунки для лампи ЛЕ-15 представлені на рис. 2.

Рис. 2. Залежність критичної відстані від відношення

Розрахункові співвідношення показують, що комахи-шкідники в садах можуть притягуватися оптичними атрактантами на відстані до 100 м.

Проведені дослідження потребують в мобільній установці для електрооптичного приваблення комах-шкідників визначити основні параметри колектора-відбивача. Колектор-відбивач був оформлений у вигляді надсіченого конуса, всередині якого розміщувалися лампи ЛЕ-15, що формують певне поле оптичного діапазону.

У результаті проведених досліджень був розроблений колектор-відбивач у вигляді надсіченого конуса з параметрами: r = 80⁰ - кут при вершині усіченого конуса; = 28⁰ - кут між найбільшою створюючою і основою конуса; D = 1,5 м - діаметр великої основи надсіченого конуса; = 0,84 м - діаметр малої основи надсіченого конуса; h' = 0,3 м - висота надсіченого конуса; H = 0,682 м - висота конуса; е = 0,293 м - ексцентриситет малої основи конуса; е = 0,523 м - ексцентриситет великої основи конуса.

Для ефективної роботи пересувної установки була визначена швидкість пересування агрегату і ширина смуги захвату. На основі проведених досліджень, з врахуванням середньої швидкості польоту комах, було встановлено, що для знищення нічних комах-шкідників в садах, швидкість мобільного агрегату з електрофізичною установкою повинна складати 2,3 км/год, при цьому забезпечується ширина захвату 22,8 м.

У четвертому розділі наведено дані про проведені експериментальні дослідження по вживанню електрофізичних пересувних установок для знищення комах-шкідників у садах.

Електрофізична система для знищення комах-шкідників в садах була змонтована на тракторі «Білорусь», з живленням від генератора типу ГС-250-12/4. У таких системах напруга і частота на затискачах генератора залежить від швидкості обертання валу відбору потужності трактора. Отже, підключені до такого джерела живлення, оптичні аттрактанти працюють в умовах безперервної змінної частоти і напруги. З проведених досліджень виходить, що зменшення швидкості обертання генератора на 10% приводить до зменшення напруги на його затисках більше, ніж на 20%. У результаті струм лампи зменшується на 34%, а її потужність - на 31,5%.

Ці обставини послужили причиною для розробки електронного пристрою для автоматичної стабілізації робочих параметрів джерел оптичного випромінювання. Експериментальні результати показали, що зменшення швидкості обертання генератора на 10 % приводить до зменшення напруги на затискачах всього на 0,64% в порівнянні з його значенням без пристрою стабілізації, а струм лампи і її потужність зменшуються, відповідно, на 9,7% і 7,7%.

Відповідно до проведених теоретичних і експериментальних досліджень була розроблена комплексна електрофізична установка з електрофізичним і аеродинамічним вузлами для знищення нічних літаючих комах-шкідників у садах (рис. 3)

Рис. 3. Загальний вигляд установки для знищення нічних комах-шкідників урожаю плодових культур

Електрооптичний вузол установки виконаний на базі еритемних ламп типа ЛЕ-15 (6 шт.), з живленням від генератора (ГС-250-12/4). Для знищення комах-шкідників був застосований електрофізичний ву-зол з параметрами: напруга живлення імпульсного джерела 12...15 В; відстань між електродами 100 мм; товщина електродів 1 мм; ширина електродів 20 мм; напруга на електродах 4 кВ в імпульсі; період дотримання імпульсів Т = 10^-4 с; тривалість імпульсів = 0,5·10^-4 с; електроди закріплені на окремих шинах, сполучених в раму овальної форми. Шини ізольовані одна від одної і скріплені між собою так, що електроди однієї з них розміщуються в одній площині з електродами іншої.

Експериментальна перевірка розробленої установки здійснювалася на основі істотної різниці кількості залучених і спійманих комах-шкідників з різними вражаючими пристроями: аеродинамічними і електрофізичними, з роботою ламп-атрактантів на змінному і постійному струмі. Досліди проводилися в 2009 і 2010 рр. у високотебельному десятирічному однорідному масиві з яблуневими насадженнями площею 6,8 га. Результати виробничих випробувань наведені в табл. 1-4.

Таблиця 1

Пошкодження яблук яблуневою плодожеркою у досліді 2009 року

Ділянка	Площа, га	Пошкодження плодів, %
		1-е покоління	11-е покоління	Загальна
Дослідний	3	0,8	1,3	2,1
Еталонний	3	0,3	0,6	0,9
Контрольний	0,1	32	64	96

Таблиця 2

Пошкодження яблук яблуневою плодожеркою у досліді 2010 року

Ділянка	Площа, га	Пошкодження плодів, %
		1-е покоління	11-е покоління	Загальна
Дослідний	3	0,4	0,7	1,1
Еталонний	3	0,2	0,5	0,7
Контрольний	0,1	31	64	95

Результати досліду 2010 р. показують, що пошкодження яблук яблуневою плодожеркою на дослідній і еталонній ділянках відрізняється на 0,2…0,3%. Цей факт можна пояснити тим, що в 2010 р. чисельність комах-шкідників було зменшено за рахунок заходів 2009 р.

Таблиця 3

Залишкова кількість хімічних препаратів в яблуках урожаю 2009 року

Найменування препарату	Залишкова кількість, мг/кг
	еталонна ділянка	дослідна ділянка
Вофатокс 50	0,085	0
Хетеротокс	0,084	0
Вміст цукру	6,7	8,35

Таблиця 4

Залишкова кількість отрутохімікатів в яблуках урожаю 2010 року

Ділянки	Встановлені препарати	Залишкові кількості, мг/кг
		у кожурі	м'якоті
дослідний	золон	0	0
еталонний	золон	0,205	0,05

Проведені виробничі випробування електрофізичних імпульсних установок показали, що їх застосування для боротьби з нічними літаючими комахами-шкідниками плодових культур дозволять:

- поліпшити зовнішній вигляд садів;

- збільшити цукровий і вітамінний вміст на 24…25%;

- підвищити середній урожай з гектара на 15…20%;

- збільшити кількість корисних комах до 50%.

Економічний ефект від застосування мобільної установки з електрофізичним вражаючим пристроєм для знищення літаючих комах-шкідників в саду складе 1100…1200 грн./га.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі розв'язано завдання по розробці імпульсної електромагнітної технології і мобільних електрофізичних систем з оптичними атрактантами для захисту садів від літаючих комах-шкідників з метою збереження і збільшення врожайності плодово-ягідних культур.

1. З аналізу літературних джерел встановлено, що для збереження урожаю плодових культур в межах 90…95% необхідно застосовувати для знищення літаючих комах-шкідників мобільні пересувні електрофізичні системи з використанням імпульсного електромагнітного випромінювання.

2. Для розрахунків розподілу імпульсних електромагнітних полів в організмі комах, слід використовувати розроблену методологію, в основі якої використовується як джерело електромагнітних імпульсів щільність електричного потоку, локалізована в середовищі, що оточує біологічний об'єкт циліндричної форми.

3. Знищення літаючих комах-шкідників в садах слід проводити з використанням імпульсних електромагнітних полів з параметрами: Т = 10^-4 с; = 0,510^-4 c; кВ.

4. Для руйнування мембрани нейрона комах протягом часу t = 2,5·10^-4 c необхідний наведений потенціал на мембрані 200…300 мВ.

5. Для заманювання комах-шкідників оптичними атрактантами слід, як оптичний вузол використовувати колектор-відбивач у вигляді надсіченого конуса з параметрами: r = 80⁰ - кут при вершині надсіченого конуса; = 28⁰ - кут між найбільшою утворюючою і основою конуса; D = 1,5 м - діаметр великої основи надсіченого конуса; = 0,84 м - діаметр малої основи надсіченого конуса; h' = 0,3 м - висота надсіченого конуса; H = 0,682 м - висота конуса; е = 0,293 м - ексцентриситет малої основи конуса; е = 0,523 м - ексцентриситет великої основи конуса.

6. На основі досліджень встановлено, що для знищення нічних комах-шкідників в садах, швидкість мобільного агрегату з електрофізичною установкою повинна складати 2,3 км/год, при цьому забезпечуватися ширина захвату 22,8 м.

7. Для ефективної роботи по знищенню комах-шкідників фруктових культур слід застосовувати мобільні агрегати з колектором-відбивачем діаметром 1,5 м, в якому змонтовано 6 ламп-аттрактантов ЛЕ-15, розташованих на висоті 0,5…1,2 м над землею.

8. Для знищення комах-шкідників слід використовувати електрофізичний вражаючий вузол з параметрами: напруга живлення 12 - 15 В; відстань між електродами 100 мм; товщина електродів 1 мм; ширина електродів 20 мм; напруга на електродах в імпульсі 4 кВ; період дотримання імпульсів с; тривалість імпульсу с.

9. Зниження пошкодження плодів до рівня 1.2%, збільшення цукрового і вітамінного вмісту на 24...25%; підвищення середньої врожайності з гектара на 15…20%, збільшення кількості корисних комах до 50% і виключення хімічних препаратів з плодів можливе при застосуванні мобільних установок з електрофізичним приголом-шуючим пристроєм. Економічний ефект від використання мобільних установок складе 1100…1200 грн. на гектар.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Дубик В. Н. Воздействие электрических импульсов на мембран-ный потенциал нервных клеток насекомых / В. Н. Дубик // Весник национального технического университета «ХПИ». - 2010. - № 57. - С. 104-108.

2. Дубик В. Н. Обоснование оптических аттрактантов для привлечения ночных насекомых в саду / В. Н. Дубик // Энергосбереже-ние, энергетика, энергоаудит. Общегосударственный научно-производственный журнал. - 2010. - № 12 (82). - С. 55-61.

3. Дубик В. Н. Распределение электромагнитного поля внутри насекомых вредителей урожая плодовых культур / В. Н. Дубик, Н. Г. Косулина // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 6/4 (48). - С. 50-52.

4. Дубик В. Н. Защита садов от насекомых-вредителей электро-физическими установками / В. Н. Дубик, И. Й. Гордийчук // Вісник Львівського національного аграрного університету. - 2010. - Вип.14. - С. 83-89.

5. Дубик В. Н. Защита плодовых культур от насекомых-вредителей / В. Н. Дубик // Вестник национального технического университета «ХПИ». - 2011 - №14. - С. 195-201. .

АННОТАЦИЯ

Дубик В. Н. Импульсная электромагнитная технология и системы электрофизической защиты садов от насекомых-вредителей. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.17 - биологические и медицинские устройства и системы. - Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени Петра Василенко. Харьков 2011 г.

Диссертация посвящена решению теоретических и экспериментальных задач по разработке импульсной электромагнитной технологии и мобильных электрофизических систем с оптическими аттрактантами для защиты садов от насекомых-вредителей с целью сохранения и увеличения урожайности плодово-ягодных культур.

В связи с развитием интенсивного садоводства на Украине возрастают требования к защите растений от вредителей и болезней, эффективность которых зависит от культуры садоводства, а также комплекса агротехнических, механических, биологических и карантинных приемов борьбы.

Несвоевременное проведение мероприятий по защите плодово-ягодных растений приводит к гибели 50...70%, а иногда и всего урожая.

Современные химические средства позволяют успешно защитить плодовые культуры от комплекса вредных насекомых. Однако, химическому методу присущ ряд недостатков: он вызывает обеднение биоценоза, появление устойчивых к пестицидам вредителей, повышение плодовитости отдельных насекомых, в плодах накапливаются химические препараты.

Научные исследования показывают, что альтернативой химическому методу может быть электрофизический, с применением мобильных агрегатов. Однако, современные мобильные агрегаты являются довольно громоздкими, излишне сложными и не эффективными в полевых условиях.

В связи с этим в диссертации для повышения эффективности работы передвижной установки были исследованы процессы привлечения насекомых оптическим излучением и их уничтожение импульсным электромагнитным излучением.

В результате проведенных исследований были разработаны электрооптический узел для привлечения насекомых и электрофизический - для их уничтожения. Электрооптический узел был выполнен в виде усеченного конуса диаметром 1,5 м с шестью лампами ЛЭ-15 и питанием от генератора ГС-250-12/4. Поражающий узел состоял из электродов на отдельных шинах, соединенных в раму овальной формы и соответствовал следующим параметрам: напряжение питания импульсного источника 12…15 В; расстояние между электродами 100 мм; толщина электродов 1 мм; ширина электродов 20 мм; напряжение на электроде в импульсе 4 кВ; период следования импульсов с; длительность импульсов с.

Проведенные производственные испытания электрофизических установок показали, что их применение для борьбы с ночными летающими насекомыми-вредителями плодовых культур позволит:

- улучшить внешний вид садов;

- увеличить сахарное и витаминное содержание на 24...25%;

- повысить средний урожай с гектара на 15...20%;

- увеличить количество полезных насекомых до 50%.

Экономический эффект от применения мобильной установки с электрофизическим поражающим устройством для уничтожения насекомых вредителей в саду составит 1100...1200 грн./га.

Ключевые слова: сады; насекомые; аттрактанты; импульсы.

АНОТАЦІЯ

Дубік В. Н. Імпульсна електромагнітна технологія й системи електрофізичного захисту садів від комах-шкідників - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.11.17 - біологічні й медичні пристрої й системи. Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка. Харків, 2010 р.

Дисертація присвячена вирішенню теоретичних і експериментальних завдань з розробки імпульсної електромагнітної технології й мобільних електрофізичних систем з оптичними атрактантами для захисту садів від літаючих комах-шкідників з метою збереження й збільшення врожайності плодово-ягідних культур.

У зв'язку з розвитком інтенсивного садівництва на Україні зростають вимоги до захисту рослин від шкідників і хвороб, ефективність якого залежить від культури садівництва, а також комплексу агротехнічних, механічних, біологічних і карантинних прийомів боротьби.

Несвоєчасне проведення заходів щодо захисту плодово-ягідних рослин приводить до загибелі 50...70%, а іноді й усього врожаю.

У зв'язку з цим для знищення комах-шкідників у саду була розроблена пересувна установка з оптичним атрактантом для заманювання комах і електрофізичним вузлом для їхнього знищення.

Проведені виробничі випробування електрофізичних установок показали, що їхнє застосування для боротьби з нічними літаючими комахами-шкідниками плодових культур, дозволить:

- поліпшити зовнішній вигляд садів;

- збільшити цукровий і вітамінний зміст на 24...25%;

- підвищити середній врожай з гектара на 15...20%;

- збільшити кількість корисних комах до 50%.

Економічний ефект від застосування мобільної установки з електрофізичним вражаючим пристроєм для знищення комах шкідників у саду складе 1100...1200 грн/га.

Ключові слова: сади; комахи; атрактанти; імпульси.

SUMMARY

Dubik V. N. Electromagnetic pulse technology and electrophysical protection systems for gardens from insect pests. - Manuscript.

05.11.17 - biological and medical devices and systems - National Technical University of Agriculture by Peter Vasilenko - Kharkiv, 2010.

This work is dedicated to the theoretical and experimental solutions for the development of electromagnetic pulse technology and mobile systems with electro-optical attractant to protect orchards from pests in order to preserve and increase the yield fruit.

With the development of intensive gardening in Ukraine demands are growing to protect plants from pests and diseases, the effectiveness of which depends on the culture of gardening and agro-complex, mechanical, biological and quarantine techniques.

Late measures to protect fruit plants leads to the deaths of 50 ... 70%, and sometimes the entire crop.

Therefore, was designed mobile unit with an optical attractant for attracting insects and electro hub for their destruction to kill insect pests in the garden.

Past production tests of electrophysical plants showed that their use to combat night-flying insects pests of fruit crops, will:

- improve the appearance of gardens;

- increase the sugar and vitamin content of 24 ... 25%;

- increase the average yield per acre for 15 ... 20%;

- increase the number of beneficial insects to 50%.

Economic effect of mobile installation of electrophysical device for the destruction of insect pests in the garden will 1100...1200 hrn/ha.

Keywords: gardens, insects, attractants; pulses.

Размещено на Allbest.ru

...