Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МАШИННОГО ДОЕНИЯ КОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству и может быть использовано для автоматической дойки коров.

Прототипом является способ машинного доения коров, включающий измерение интенсивности молоковыведения, автоматическое отключение доильных стаканов, снятие и отвод доильного аппарата при заданной интенсивности молокоотдачи с учетом его максимального значения, при этом в начальной фазе доения в течение 30 с проводят стимуляцию молокоотдачи, причем, если в течение этого периода интенсивность молокоотдачи не достигла значения 200 г/мин, стимуляцию продолжают дополнительно еще 45 с, а прекращают при увеличении интенсивности молоковыведения более 600 г/мин, а в заключительной фазе доения при снижении интенсивности молоковыведения менее 600 г/мин машинное додаивание проводят со стимуляцией молокоотдачи путем импульсного оттягивания доильных стаканов с частотой 1 Гц [Пат. РФ 2423046, МГЖ A01J 5/00, 2011].

Недостатками прототипа являются:

- сложность конструкции, обусловленная большим числом деталей и узлов;

- неудобство в эксплуатации, вызванное наличием большого числа трубок;

- относительно большое энергопотребление, вызванное формированием и подачей высокочастотных пневмоимпульсов в доильный аппарат для стимуляции.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение конструкции, снижение энергопотребления и улучшение эксплуатационных характеристик.

Задача решается тем, что в способе машинного доения коров, включающем измерение интенсивности молоковыведения и проведение стимуляции молокоотдачи, стимуляцию выполняют в течение всего процесса доения подталкиванием вымени вверх в зоне соска, которым имитируют поведение теленка во время сосания.

Доение производят путем чередования вакуума и атмосферного давления вокруг соска. Интенсивность молокоотдачи определяют по объему, который получают сливанием фиксированного числа струек молока. Подталкивание осуществляют за счет разности давлений атмосферного и вокруг соска. Поведение теленка имитируют и поглаживанием части соска.

В устройстве для осуществления способа машинного доения коров, содержащем датчик интенсивности молокоотдачи, молочный шланг, доильный стакан и пульсатор, соединенный с доильным стаканом, датчик интенсивности молокоотдачи связан с пульсатором, который соединен с доильным стаканом молочным шлангом и выполнен в виде корпуса с входным и выходным патрубками, в котором с возможностью вращения установлено колесо с лопатками, кинематически связанное с роликами, имеющими выемки для прохода лопаток и разделяющими корпус на большую и меньшую камеры, при этом наконечник доильного стакана выполнен с присоской, соединенной с входным патрубком и с источником вакуума.

Датчик интенсивности молокоотдачи выполнен в виде опрокидывающегося мерного стакана. Наконечник выполнен в виде гофры. Доильный стакан в зоне наконечника имеет паз. Часть стенки мерного стакана выполнена в виде световода.

Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.

Выполнение стимуляции в течение всего процесса доения подталкиванием вымени вверх в зоне соска, которым имитируют поведение теленка во время сосания, позволяет упростить конструкцию за счет исключения режима чередования стимуляции, который требует определенных аппаратурных затрат для реализации. Постоянная стимуляция, имитирующая поведение теленка во время сосания, исключает формирование пневмоимпульсов, экономит энергию и делает процесс доения более физиологичным, что благоприятно сказывается на самочувствии животного.

Доение путем чередования вакуума и атмосферного давления вокруг соска, во-первых, также является более физиологичным. Во-вторых, доильный стакан совершает возвратно-поступательное движение, подталкивая вымя вверх в зоне соска. В-третьих, создание вокруг соска атмосферного давления позволяет организовать ламинарный ток молока из струек, что сохраняет его качество.

Определение интенсивности молокоотдачи по объему, который получают сливанием фиксированного числа струек молока, повышает точность измерения. Поскольку поступление молока струйками носит дискретный характер, то, измеряя за фиксированный временной промежуток интенсивность молокоотдачи, можно получить значительную погрешность измерения. Например, если поступление десятой струйки чуть-чуть не уложилось в указанный временной промежуток, то вместо десяти мы зафиксируем девять струек, и погрешность интенсивности молокоотдачи составит 10%. Однако если молокоотдачу измерять по фиксированному числу струек, т.е. отсчитать десять струек и зафиксировать время, в течение которого они поступили, то погрешность измерения будет значительно ниже.

Осуществление подталкивания вымени за счет разности давлений атмосферного и вокруг соска упрощает конструкцию.

Имитирование поведения теленка поглаживанием соска благоприятно сказывается на самочувствии животного, что улучшает эксплуатационные характеристики.

Соединение датчика интенсивности молокоотдачи с пульсатором, который соединен с доильным стаканом молочным шлангом, упрощает конструкцию доильного аппарата, так как молочный шланг становится многофункциональным.

Выполнение пульсатора в виде корпуса с входным и выходным патрубками, в котором с возможностью вращения установлено колесо с лопатками, кинематически связанное с роликами, имеющими выемки для прохода лопаток и разделяющими корпус на большую и меньшую камеры, при этом наконечник доильного стакана выполнен с присоской, соединенной с входным патрубком и с источником вакуума, способствует упрощению конструкции, так как такой пульсатор становится многофункциональным. Помимо чередования вакуума с давлением он осуществляет сбор струек молока и может работать в режиме насоса, посредством которого при необходимости молоко перекачивается в молокопровод, а доильный аппарат промывается водой, что повышает эксплуатационные характеристики.

Выполнение датчика интенсивности молокоотдачи в виде опрокидывающегося мерного стакана упрощает конструкцию.

Выполнение наконечника в виде гофры улучшает процесс имитирования поведения теленка во время сосания, так как гофра имеет в продольном направлении меньшую жесткость, чем в поперечном, благодаря чему подталкивание вымени становится более ощутимым. Это улучшает эксплуатационные характеристики.

Наличие паза в доильном стакане у наконечника позволяет снизить его массу и реализовать функцию поглаживания соска, т.е. выполнить имитацию движения языка теленка во время сосания, что улучшает эксплуатационные характеристики.

Выполнение части стенки мерного стакана в виде световода позволяет дистанционно автоматически определять интенсивность молокоотдачи.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа машинного доения коров в момент создания вакуума в доильном стакане. На фиг. 2 изображено устройство в момент создания атмосферного давления в доильном стакане. На фиг. 3 изображен доильный стакан. На фиг. 4 изображен счетчик молока.

Устройство для осуществления способа машинного доения коров содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками 2, 3, в котором установлены с возможностью вращения цилиндрический ротор 4 с лопатками 5 и кинематически связанные с ним ролики 6 с выемками 7, периодически взаимодействующие посредством последних с лопатками и разделяющие пространство между корпусом и ротором на большую и меньшую кольцевые полости 8 и 9. Большая полость через отверстие 10 и молочный шланг 11 соединена с полостью доильного стакана 12, имеющего наконечник 13 с гофрой 14 и кольцевой присоской 15, взаимодействующей с выменем 16. В присоске выполнен штуцер 17, а доильный стакан может иметь паз 18.

Устройство может быть снабжено датчиком молока, который имеет стакан 19 с молоком 20, шкалой 21 или/и световодом с сердцевиной 22, очищенной на участке L от оболочки 23. Один конец световода оптически соединен с фотоприемником 24, выход которого через усилитель 25 подключен к входу аналого-цифрового преобразователя 26, на выходе которого формируется информация об интенсивности молокоотдачи, а другой конец - с источником 27 излучения. Для сбора молока под датчиком может быть установлена емкость 28.

Способ реализуют следующим образом.

Перед началом доения прижимают кольцевую присоску 15 к вымени 16 и отсасывают из нее воздух, подсоединив штуцер 17 через шланг к источнику вакуума.

После откачки воздуха доильный стакан 12 повисает на гофре 14. Включают привод (не показан) цилиндрического ротора 4, который начинает вращаться (фиг. 1). Поскольку штуцер 2 корпуса 1 соединен с источником вакуума, например магистралью, то в камере 8 между лопатками I и II создается вакуум. Как только лопатки I и II минуют соответственно отверстие 10 и патрубок 2, часть камеры 8, расположенная между указанными лопатками, окажется соединенной через отверстие 10 и молочный шланг 11 с полостью доильного стакана 12, в результате чего в последнем падает давление воздуха, а из соска вымени 16 выливается молоко (фиг. 3). При этом одновременно за счет атмосферного давления, действующего снаружи стакана 12, гофра (подобно сильфону) сжимается, заставляя перемещаться доильный стакан вверх, который, двигаясь потом по инерции, прижимает гофру в зоне соска к вымени, создавая давление на последнее и имитируя тем самым поведение теленка во время сосания. Кроме того, если в доильном стакане имеется паз 18, то стенка наконечника под действием атмосферного давления втягивается внутрь стакана, касаясь соска, и при движении стакана вверх скользит по поверхности соска, поглаживая его, в результате чего имитируется движение языка теленка при сосании. Для более нежного поглаживания стенка наконечника внутри (в зоне паза) может быть сделана в виде резиновых волосков или покрыта мягкой тканью.

После того как лопатка I отойдет от отверстия 10 на угол около 60°, через шланг 11, отверстие 10, часть камеры 8, заключенную между лопатками I и II, и патрубок 3, полость доильного стакана окажется сообщенной с атмосферой, давление вокруг соска станет равным атмосферному, и течь молока из соска прекращается. Животное (корова) получает отдых.

Прохождение лопаткой I патрубка 3 приводит к истечению разовой порции выдоенного молока (струйки) в мерный стакан (фиг. 2). Если, например, за один оборот ротора 4, частота вращения которого составляет 1/3 с^-1, в мерный стакан 19 сольется три струйки молока и их суммарный объем составит 12 мл ~12 г, то интенсивность молоковыведения (молокоотдачи) составит 12×20=240 г/мин. Для проведения очередного измерения молоко из мерного стакана 19 должно быть предварительно вылито в емкость 28, например путем опрокидывания. После окончания измерений мерный стакан может быть убран. В противном случае молоко из патрубка 3 будет сначала попадать в мерный стакан, а затем, переливаясь через его край, будет попадать в емкость 28. Заметим, что истечение молока из патрубка 3 за счет действия центробежных сил происходит достаточно быстро.

После того как лопатка II минует отверстие 10, доение коровы возобновится. Отметим, что если доильный аппарат снабдить двумя корпусами 1, роторы 4 которых разместить соосно, а лопатки одного ротора сместить на угол 60° относительно лопаток другого, подключив их через молочные шланги к разным половинам вымени, например к передней и задней, то получится эффект попеременной дойки этих половин, т.е. когда из одной половины сдаивается молоко, другая половина отдыхает, и наоборот. Это напоминает ручную дойку коровы.

После окончания дойки патрубок 2 подключают к источнику с водой и включают привод. В результате происходит автоматическая мойка всего доильного аппарата, в том числе и молочного шланга 11 с доильным стаканом 12.

Измерение интенсивности молокоотдачи можно осуществлять и дистанционно, что позволяет автоматизировать этот процесс. Для этого направляют поток от источника 27 излучения (например, светодиода) в световод (фиг. 4). Поскольку на участке L со световода удалена оболочка 23, то происходит контакт поверхности сердцевины 22 с окружающей ее в стакане средой. Это приводит к рассеянию идущего по световоду потока излучения, причем рассеяние происходит тем интенсивней, чем больше разность в показаниях преломления сердцевины и окружающей среды (см., например, Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические световоды. - М.: Мир, 1980). Основное затухание происходит на участке L, при заливании (закрывании) которого молоком 20 на величину Н, соответствующую измеряемому объему, поток на выходе может быть найден по формуле

где Φ, Φ₀ - соответственно поток на выходе и входе световода; α_м, α_в - соответственно коэффициент затухания в молоке и над молоком.

Изменение уровня H от объема вызывает соответствующее изменение потока, которое преобразуется фотоприемником 24 (например, фотодиодом) в электрический сигнал, пропорциональный H. Полученный сигнал усиливают усилителем 25 и подают на аналого-цифровой преобразователь 26, т.е. трансформируют тем самым сигнал на выходе фотоприемника в цифровой параметр. С выхода преобразователя 26 снимают информацию об объеме молока в стакане 19.

Внедрение изобретения позволит создать простой по конструкции и удобный в эксплуатации доильный аппарат, работа которого имитирует поведение теленка при сосании, что благотворно сказывается на самочувствии животного и повышает надои молока.