Обоснование конструктивно-технологических параметров эксперементального модуля для содержания кроликов Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 631.225.2

ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ СОДЕРЖАНИЯ КРОЛИКОВ

Алексей Александрович Белов, младший научный сотрудник Алексей Валериевич Трифанов, к. техн. н., доцент

ФГБНУ «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Россия, г. Санкт-Петербург

В статье отражён объем производства животноводческой продукции в фактически действовавших ценах, согласно которому на долю мелкотоварных производителей до сих пор приходится половина от всего производства. Выявлены отрасли животноводства, в структуре производства которых крестьянские (фермерские) хозяйства и личные подсобные хозяйства занимают лидирующие позиции по отношению к крупным сельхозпроизводителям. На основе анализа отечественных конструкторских разработок в кролиководческой отрасли сделан вывод о неэффективности используемых решений из-за малой полезной площади, невозможности применения передовой технологии размножения «пусто-занято», неблагоприятных условий содержания животных, вследствие чего наблюдается большой падеж, малой мощности. В связи с этим в ФГБНУ «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» приступили к разработке технологического модуля для содержания кроликов с регулируемым микроклиматом. На основании выбранных критериев - мобильности и количества имеющейся у фермера земли - были проведены основные расчеты: был определен оптимальный размер технологического модуля (его габариты), кратность воздухообмена, потери теплоты и максимальная вместимость поголовья животных.

Также в статье описана схема технологического модуля с вентиляционным и отопительным оборудованием, трехъярусными клетками, наклонными поддонами, емкостью для сбора кала и мочи, навесными кормушками и ниппельными поилками. Благодаря регулируемому микроклимату в разрабатываемом технологическом модуле для содержания кроликов на протяжении всего года можно будет получать окролы с периодичностью 42 или 49 дней, тем самым возможно значительное увеличение объемов производимой продукции, а следовательно, и рентабельности производства в целом.

Ключевые слова: кролиководство, технология содержания, крольчатина, технологический модуль.

Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятия в научно-технической сфере.

Введение

Согласно службе государственной статистики, в Российской Федерации на долю мелкотоварной

продукции приходится порядка 50% от общей стоимости производства животноводческой продукции (таблица 1).

Таблица 1 - Объем производства животноводческой продукции в фактически действовавших ценах, % [9]_

Категория хозяйства Год

1990 2000 2005 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Хозяйства всех категорий 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Сельскохозяйственные организации 73,7 45,2 44,6 44,5 47,2 50,1 52 54,6 57,3

Хозяйства населения 26,3 51,6 49,3 48,3 43,8 45,5 43,3 40,4 37,9

Крестьянские (фермерские хозяйства)* - 3,2 6,1 7,2 9,0 4,4 4,7 5 7,9

*Включая индивидуальных предпринимателей

В зависимости от отрасли животноводства вклад каждой категории хозяйства в сельскохозяйственное производство страны очень сильно различается: так, в свиноводстве на долю крупных ферм приходится более 80% от общего производства; в птицеводстве - около 90%; а в кролиководстве - всего лишь порядка 10% [10]. Мелкотоварное производство не может и не должно конкурировать с крупными сельхозпроизводителями, поэтому авторы данной статьи считают необходимым переориентировать ЛПХ и КФХ с главных отраслей животноводства на «второстепенные»: пушное звероводство, кролиководство, рыбоводство, пчеловодство и т.д.

Одной из перспективных сельскохозяйственных отраслей для малых форм хозяйствования, на наш взгляд, является кролиководство. Кролики - одни из самых скороспелых сельскохозяйственных животных: при рождении крольчата имеют массу всего 40-80 г, но уже к концу четвёртой недели их живая масса

увеличивается в 10 раз. При полноценном кормлении в трёхмесячном возрасте крольчата достигают убойного веса 2,5-3,5 кг, что в 50 раз выше живой массы новорождённого.

Мясо кролика отличается высокими диетическими характеристиками: благодаря низкому содержанию коллагена и эластина увеличивается усвояемость полноценных белков человеческим организмом [6].

Материал и методы

На отечественном рынке представлено множество конструктивных решений для мелкотоварных кролиководческих предприятий, однако их технико-технологические показатели свидетельствуют об ошибках, заложенных еще на стадии проектирования: это неэффективное использование производственной площади, невозможность применения передовой технологии разведения «пусто-занято», неблагоприятные условия содержания животных, высокая стоимость до-

ставки и установки оборудования и т.д. [2]. В связи с вышеизложенным при производстве сельхозпродукции на мелкотоварных фермах в разы возрастает энергоёмкость, при этом продуктивность животных остается на том же низком уровне, как, собственно, и доходы фермера [8].

В ФГБНУ «Институт агроин-женерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» ведется разработка технологического модуля для содержания кроликов с регулируемым микроклиматом, соответствующего всем нормативным требованиям, предъявляемым РД-АПК 1.10.06.02-03, схема которого представлена в предыдущей статье данного журнала. Для определения его оптимальных размеров (габаритов) были выбраны следующие критерии:

- мобильность;

- количество имеющейся у фермера земли;

- стоимость доставки.

С помощью наземного автотранспорта технологический модуль для содержания кроликов может быть доставлен практически в любую точку нашей страны, однако необходимо учитывать некоторые ограничения, связанные с перевозкой, а именно: максимально допустимую ширину и длину груза. Диапазон возможных размеров можно задать следующей системой [5]: Г0 < , > 2,4 , (1)

[0 < у > 12

где х и у - ширина и длина технологического модуля соответственно, м.

Согласно нормам технологического проектирования предприятий малой мощности звероводческих и кролиководческих ферм (ныне РД-АПК 1.10.06.02-03), норма площади на одну голову для кроликов о сновного стада составляет 0,4-0,54 м2 (0,8 х 0,5-0,6 м). Для группового содержания откормочного и ремонтного молодняка кроликов изготавливают клетки аналогичных размеров, что и для основного стада. Ширина центрального прохода (Впрох) должна быть не менее 1 м [3].

Для расчета толщины утеплителя можно воспользоваться формулой:

3ут = Я * ^ут , (2)

где Я - требуемое сопротивление теплопередаче для стен жилых зданий в Санкт-Петербурге (Я ут =3,08 м2/Вт);

Лут - теплопроводность утеплителя (для минеральной ваты

Л}т = 0,045 Вт/м2).

Таким образом, ширина технологического модуля должна быть не менее:

X = 3 + В + В = 0,148 +1 + 0,8 « 2 м.

мин ут прох клетки ' '

Учитывая размеры продаваемого навесного оборудования (кормушек, сенников и маточников), ширину технологического модуля следует принять максимально возможной, т.е. х = 2,4 м.

Важным критерием определен ия оптимальных размеров технологического модуля является количество имеющейся у фермера земли

для внесения навоза. Согласно Всероссийской сельскохозяйственной переписи 2016 года, средний размер земельного участка КФХ составляет 240 га, ЛПХ - 0,7 га.

Найдем максимально возможное количество маточного поголовья кроликов для ЛПХ, исходя из размера имеющихся угодий:

т =

м

Б • N

зем. уг норм.вн.н.

N

(3)

где ^

средняя площадь земель-

ных угодий, м2;

N

норм.вн.н.

- оптимальные дозы

азотных туков для открытого грунта, кг/м2 (среднее значение для органи-

л

ки N0,^ = 5 кг/м );

- нормы выхода навоза в

расчёте на одну самку, включая долю самца и молодняка, кг (Nm. = 632 кг) [3]. 700 • 5

тм =■

м

632

6 гол.

При трехъярусном расположении клеток необходимая длина технологического модуля будет равна:

У мах

т • Б

м норм.площ

3 • я

(4)

где Бн у г

3 - число клеточных ярусов.

-'норм.площ. - норма площади на одну голову, м2;

Так как мы единовременно будем содержать маточное поголовье кроликов с откормочным молодняком в изолированных секциях, то нам понадобится в два раза больше площади, отсюда:

6 • 0,40 „ „

У =----2 = 2 м.

У мах 3 • 0,8

Таким образом, мы нашли максимальные габариты технологического модуля для содержания кроликов, подходящие для ЛПХ. Нетрудно догадаться, что для КФХ со средним размером земельного участка более 200 га следует принять максимальную длину технологического модуля, равную 12 м.

Для максимально эффективного использования биологического потенциала животного и исключения технологических простоев, вызванных резкими перепадами температур, необходимо создать благоприятный микроклимат внутри технологического модуля. Однако есть небольшие ограничения - подогрев внутреннего воздуха должен быть осуществлен без применения жидкого и газообразного топли ва [ 3 ].

Расчёт воздушной системы отопления следует начать с определения часового воздухообмена по содержанию углекислого газа и влаги, м3/ч:

Ь = С •п •т , (5)

со2 ^ ^ ' V /

где С! - количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/чкг;

- масса животного, кг;

С1 - допустимое количество углекислого газа в воздухе помещения, л/м3 (С1 =1,5 л/м3);

С2 - содержание углекислого газа в приточном воздухе, л/м3 (С2=0,3-0,4 л/м3) [4].

Ь =

Ж • пг • р

Ж -^2

(6)

где W - количество водяного пара, выделяемое одним животным в течение одного часа, г/ч;

р - коэффициент, учитывающий испарение влаги с пола, кормушек, поилок и т.д. (можно принять равным 1-2);

'1 - допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, г/м3 (абсолютная влажность);

'2 - средняя абсолютная влажность приточного воздуха, г/м3 ('2=3,2-3,3 г/м3) [4].

ш• W

jy __" max

1 " 100

(7)

где ш - нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, %;

Wax - максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м

[4].

W = 75-15,5 = ii,625 г/м3

На основании полученных результатов для дальнейших расчетов выбираем максимальный воздухообмен. Изменение норм выделения общей и свободной теплоты и водяных паров кроликами в зависимости от температурно-влажностного режима помещений определяют путем умножения полученных данных на коэффициент (при температуре 25 оС коэффициент равен 2) [4]:

= 182 * 2 = 364 м3/ч.

При проверке правильности произведенных расчетов для определения производительности систем отопления и вентиляции следует учитывать, что количество приточного воздуха на 1 кг живой массы кроликов должно быть не менее 2,5 м3/ч в холодный период года [3].

L„ =

L

364

100

n • m 10 • 4 + 63 • 3 + 63 • 0,5

> 1,4 м3/ч

Тогда часовой воздухообмен по влаге:

(10 • 4 • 2,37 + 63 • 0,5 • 6,62) • 2 „„ з, L_„, = -----—73 м3/ч;

L.

11,625 - 3,3 63 • 3 • 2,39 • 2

11,625 - 3,3

109 м3/ч;

Lo64w = 109 + 73 = 182 м3/ч.

Часовой воздухообмен по углекислому газу:

10 • 4 • 0,75 + 63 • 0,5 • 2,08 п з,

LMarn.co2 =- ' '-— « 80 м /Ч;

1,5 — 0,3

63 • 3 • 0,75 3,

LomK.co2 = 3 5 _ 07 -120 м/ч;

Lo64 co2 = 119 + 80 = 200 м3/ч.

Кратность часового воздухообмена, ч-1:

К = -, (8)

V к 7

где Ь - часовой воздухообмен по углекислому газу или по влаге, м3/ч;

-5

V - объем помещения, м .

Минимальная высота помещений для содержания кроликов и нутрий согласно РД-АПК 1.10.06.02-13 должна быть не менее 2,4 м, поэтому:

К = 364 . 32.

2,4 * 2 * 2,4

Так как К>5, то выбираем принудительную вентиляцию с подогревом, однако, согласно все той же РД-АПК 1.10.06.02-13, скорость движения воздуха в зданиях для содержания кроликов не должна превышать 0,3 м/с, а при данной кратности воздухообмена и маленького объёма помещения этого добиться попросту невозможно, да и окупаемость такого модуля была бы непозволительно высокой. В связи с этим для личных подсобных хозяйств с небольшими земельными угодьями во владении единственным привлекательным инвестиционным вложением могут выступить только разработки в сфере наружно-клеточного способа содержания.

Произведём ниже расчет технологического модуля для содержания кроликов с регулируемым микроклиматом для крестьянских (фермерских) хозяйств. Определим наибольшее количество клеток в технологическом модуле размером 12х2,4х2,5 м при трехрядном распо-

ложении:

п =

мат

Т - 2• Я

Т мод 2 иут Т клетки 2

12 - 2 • 0,148

(9)

п =

мат

0,5 • 2

11 шт.

Соответственно, в маточной секции будет расположено 11 • 3 = 33 клетки для крольчих и 33 клетки для откормочного молодняка. Используя формулы 5-7, найдем часовой воздухообмен по содержанию углекислого газа и влаги, м3/ч:

"5

Тобщ.со2 = 688 м /ч; Тобщ.„= 603 м3/ч.

Для дальнейших расчетов выбираем воздухообмен по влаге (при температуре 25 оС увеличивается вдвое выделение общей и свободной теплоты, а также водяных паров): Т„ = 603 • 2 = 1206 м3/ч.

При проверке правильности произведенных расчетов для определения производительности систем отопления и вентиляции следует учитывать, что количество приточного воздуха на 1 кг живой массы кроликов должно быть не менее 2,5 м3/ч в холодный период года.

I =

Т..

1206

п • т 33 • 4 + 210 • 3 + 210 • 0,5

1,4 м3/ч

В связи с тем, что расчетный показатель оказался меньше нормированного, выбираем последний. Тогда:

Ь^ = п • т • 2,5 = (33 • 4 + 210 • 3 + 210 • 0.5> •2,5-2167,5 м3/ч.

Кратность часового обмена определяем по формуле 8:

К =

2167,5 2,4 • 12 • 2,4

31.

К>5, следовательно, поступающий в технологический модуль наружный воздух необходимо подогревать. Определим дефицит теплового потока для отопления животноводческого помещения:

Qоmоп = 2 + 2 + 2 - <2т

(10)

где - поток теплоты, теряемый наружу сквозь ограждающие строительные конструкции, кДж/ч;

_

О2 - поток теплоты, теряемый с удаляемым воздухом при вентиляции, кДж/ч;

- случайные потери потока теплоты, кДж/ч;

- поток теплоты, выделяемый животными, кДж/ч.

= 1ЩЬ - г2)

(11)

где к - суммарный коэффициент теплоотдачи ограждающих строительных конструкций,

кДж/м2ч°С; Б - площадь поверхностей, теряющих поток теплоты, м2;

^ и 12 - температура воздуха в помещении и снаружи, °С.

в = 0,3 * 2,4 * (12 +12 +12 +12 + 2,4 + 2,4) * (-25 -10) = =1330,56 кДж/м2ч°С

02 = С-сР(к - г2) ,

(12)

где с - удельная теплоемкость воздуха, кДж/кг°С (с = 1 кДж/кг°С); Ьс - значение воздухообмена,

м3/ч;

р - плотность воздуха (р = 1,2... 1,3 кг/м3);

^ - внутренняя температура помещения (11=15 °С);

1:2 - расчетная вентиляционная температура наружного воздуха, °С.

0 = 1 * 2373 * 1,2(15 + 25) = 104040 кДж/ч

Определим количество тепла, выделяемого животными:

в.

I

>тепл I 1жив ^выд.тепл. ,

где пжив - количество животных, гол.;

Чвыд.тепл. - норма выделения кроликами тепла, кДж/ч-кг.

(13)

0 = 66 • 82 + 210 • 63 + 210 • 29 =

-^тепл

=24732 кДж/ч-кг.

Случайные потери потока теплоты (кДж) принимают в количестве 10-15% от Отепл:

в = 0,1 * 24732 « 2473 кДж/ч^кг.

Таким образом: 0 = 1330,56 +104040 + 2473 - 24732 =

отоп '

83112 кДж/ч-кг.

Следовательно, тепловая мощность установки должна быть не менее:

вв = вотоп * 0,278 = 23105 Вт.

Результаты и обсуждение

Как было сказано ранее, в технологическом модуле с регулируемым микроклиматом следует разместить трехъярусные клетки с целью получения максимальной продуктивности с 1 м2 без ущерба для комфорта животных и человека (при обслужи в ании).

На торцах клеток размещаем бункерные кормушки для гранулированного корма, ясли (сенники) для сена и маточники для новорождённых крольчат (маточники можно установить и внутри клетки). На потолке закрепляем два бака с водой (один в маточном отделении, другой в откормочном) и по всей длине клеток от верхних ярусов к нижнему протягиваем трубы с вмонтированными на ней ниппельными поилками.

Под каждым ярусом располагаем поддоны или приемные бункеры для сбора мочи и кала, по мере

заполнения которых следует проводить обслуживание.

Для обеспечения надлежащего микроклимата, исходя из произведённых выше расчетов, выбираем отопительное и вентиляционное оборудование, например: два осевых крышных вентилятора ВЕНТС-ВГК 2Е 300 производительностью до 2280 м3/ч, два канальных центробежных вентилятора ВЕНТС-ВКП 4Е 600х300 производительностью до 2470 м /ч. В качестве отопительного оборудования можно установить два канальных нагревателя НК-600х300-15,0-3 мощностью 15 кВт каждый.

Для авторов данной статьи остаётся неясным, почему в методологических рекомендациях по проектированию звероводческих и кролиководческих ферм так жестко регулируется минимальный объем приточного воздуха в холодный период года (2,5 м3/ч на 1 кг живой массы). Если данное требование проигнорировать, тогда, воспользовавшись следующей формулой, можно вычислить необходимый воздухообмен в зимний период [6]:

Ж

У в - )-Р'

(14)

где W - суммарное влаговыделение в помещении животными, г/ч;

ёв и ён - влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг (определяется по ьё диаграмме) [4];

р - плотность воздуха при определённой температуре (возьмём среднее значение р = 1,3 кг/м ).

Здесь:

Ж = Жж + Жп,

(15)

где Wж - влаговыделение животными, г/ч;

Wи - влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей помещения, г/ч.

Жи Жж , (16)

где | - коэффициент (£ = 0,25) [4].

Получим:

Жж = ((33 • 4 • 2,37 + 210 • 0,5) + 210 • 3 • 2,39) • 2* -3848 г/ч;

Ж = 0,25 • 3848 = 1924 г/ч;

3848 +1924 3,

I =-= 673 м 3/ч.

" (7 - 0,4) 4,3

Используя формулу 10 и переводной коэффициент (0,278), вычислим необходимую мощность нагревателя:

Оото» = (1330,56 + 34996 + 2473 - 24732) • 0,278 ; -3911 Вт.

В этом случае нам подойдут два нагревателя мощностью не менее 2 кВт каждый, например НК-250-2,4-1, и два вентилятора производительностью не менее 700 м3/ч, например, ВКМ 250 с производительностью 1200 м3/ч.

Для уточнения режимов работы вентиляционного и отопительного оборудования авторами данной статьи планируется изготовление описываемого технологического модуля для содержания кроликов с регулируемым микроклиматом [1].

Выводы

Благодаря регулируемому микроклимату в технологическом модуле для содержания кроликов можно на протяжении всего года по-

лучать стабильные окролы с периодичностью 42 или 49 дней (т.н. система «пусто-занято», применяемая на крупных кроликокомплексах). Таким образом, за год от одной самки мы получаем от 7,5 до 9 окролов, в два раза больше, чем на аналогичных разработках, практикующих наружно-клеточный способ содержания. Внедрение данной промышленной технологии разведения в технологическом модуле для содержания кроликов позволяет наладить

цикличность производства, полностью исключив простои, тем самым увеличивая выход продукции с 1 м2 в 1,7-2 раза [1].

Кроме того, создание благоприятных условий для содержания животных повышает его устойчивость к заболеваниям, увеличивает его продуктивность на 20-30%, а также продлевает срок службы технологического оборудования и улучшает условия труда обслуживающего персонала [7].

Библиографический список

1. Белов А.А. Влияние микроклимата на процесс выращивания кроликов / А.А. Белов, А.В. Трифанов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2016. - №90. - С.144-151.

2. Белов А.А. Технология содержания кроликов на мелкотоварных фермах / А.А. Белов, А.В. Трифанов // Инновации в сельском хозяйстве. - 2014. - №5 (10). - С.108-112.

3. Методологические рекомендации по технологическому проектированию звероводческих и кролиководческих ферм крестьянских (фермерских) хозяйств РД-АПК 1.10.06.02-03. -М., 2013. - 149 с.

4. Механизация животноводства: дипломное и курсовое проектирование по механизации животноводства / Р.Ф. Филонов, Д.Н. Мурусидзе, В.В. Кирсанов и др. - М.: ИНФРА-М. -

2014. - С.427.

5. Плаксин И.Е. Определение оптимальных размеров технологических модулей для содержания свиней / И.Е. Плаксин, С.И. Плаксин, А.В. Трифанов // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. -

2015. - №87. - С.195-201.

6. Сравнительная характеристика качества и безопасности крольчатины, полученной по экстенсивной и умеренно интенсивной технологии выращивания / С.Н. Забашта, Н.Н. Заба-шта, Е.Н. Головко и др. // Сборник научных трудов / КРИА ДПО ФГБОУ ВО Кубанский ГАУ. - 2017. - С.153-160.

7. Терещенко Г.А. Экономическая эффективность организации промышленного кролиководства в России / Г.А. Терещенко, А.Р. Сайфетдинов // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. ст. по материалам 72-й науч.-практ. конф. студентов по итогам НИР за 2016 год. - 2017. - С.599-601.

8. Технологии выращивания кроликов. Качество и безопасность мясного сырья / В.В. Авдиенко, Н.Н. Забашта, Е.Н. Головко и др. // Сборник научных трудов / КРИА ДПО ФГБОУ ВПО Кубанский ГАУ. - 2016. - С.83-87.

9. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://cbsd.gks.ru/, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус. (дата обращения 20.11.2017)

10. Экспертно-аналитический центр агробизнеса [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ab-centre.ru/news/1, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус. (дата обращения 10.11.2017)

E-mail: miaszmi.ru

196625 Санкт-Петербург, пос. Тярлево, Фильтровское ш., д. 3, ФГБНУ «Институт аг-роинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» Тел.: +7 (812) 476-86-02