Способ уничтожения пролетных стай саранчи

Международная патентная классификация:       A01M

Патент на изобретение №:      2180777

Автор:      Гурашвили В.А., Жантиев Р.Д., Корсуновская О.С., Красюков А.Г.

Патентообладатель:      Васютин Владимир Андреевич

Дата публикации:      27 Марта, 2002

Начало действия патента:      28 Июня, 2001

Адрес для переписки:      117647, Москва, ул. Академика Капицы, 24, корп.2, кв.209, В.А.Гурашвили

Изображения

Способ уничтожения пролетных стай саранчи направлен на борьбу с вредителями сельскохозяйственных культур. Излучение лазера с мощностью W и апертурой площадью S направляют на участок видимого контура стаи, фиксируют его на выбранном участке на время

i, в течение которого при данной мощности лазера все особи стаи, находящиеся в области стаи внутри апертуры излучения лазера, проходящего сквозь стаю, получают поражающую дозу облучения q. При этом

i= (q/W)

S. Затем сканируют путем перемещения излучения на другой участок видимого контура стаи, причем полное время сканирования

определяется соотношением

= (F/S)

i, где F - площадь видимого контура стаи. Для уничтожения стаи с количеством особей N и плотностью особей n мощность излучения лазера определяется соотношением

где k= 1-2.5 - коэффициент формы стаи. Способ может быть реализован с помощью лазерного комплекса с системами наведения и сканирования излучения, размещенного на любом транспортном средстве. В составе лазерного комплекса могут быть использованы химические и СO2-лазеры, СО-лазеры открытого или замкнутого цикла, работающие в непрерывном или импульсно-периодическом режимах. При сканировании видимого контура стаи излучением лазера целесообразно направлять его на участки сгущения особей для сокращения времени уничтожения стаи. Способ по изобретению позволяет эффективно в течение светового дня уничтожить пролетную стаю саранчи. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области борьбы с вредителями сельскохозяйственных растительных культур и может быть использовано для уничтожения пролетных стай саранчи.

Саранчовые (отряд Orthoptera, подотряд Caelifera, надсемейство Acridoidea) являются серьезнейшими вредителями сельского хозяйства как в Старом, так и в Новом Свете. Особую опасность представляют виды, дающие стадную мигрирующую форму с высокой плотностью популяции. Эти виды получили собирательное название саранчи или стадных саранчовых. В мире насчитывается более десятка видов саранчи. У большинства из них периодически регистрируются вспышки массового размножения, которые причиняют колоссальный экономический ущерб.

В жизненном цикле саранчи можно выделить три характерных периода. Период массовой откладки яиц в местах, называемых гнездилищами. Период кулиг, в котором личинки (саранчуки) до окрыления живут тесными скоплениями. И стайный период, когда особи саранчи окрыляются и мигрируют на дальнее расстояние.

На первых двух периодах существуют развитые, в основном химические, методы уничтожения саранчи [1] . На стайном периоде реализованных методов уничтожения саранчи не существует. С 70-х годов в связи с развитием источников электромагнитного излучения появились предложения уничтожать насекомых, в том числе саранчу, с помощью СВЧ-излучения, микроволнового излучения и лазерного излучения.

Так в [2] предлагается уничтожать вредителей животного и растительного происхождения путем воздействия на них СВЧ-излучением. В [3] предлагается уничтожать указанных вредителей путем воздействия на них микроволновым излучением. Эти методы используют электромагнитное излучение с длиной волны, превышающей размеры вредителей, а следовательно, эффект уничтожения достигается за счет нагревания всего тела особи до температуры, вызывающей гибель насекомого. Для уничтожения пролетных стай саранчи такие методы непригодны. При нагревании особи до 100oС (температура заведомого омертвления тканей), при удельной теплоемкости тела насекомого 1 Дж/(г

гр) для уничтожения пролетной стаи саранчи среднего размера требуются энергозатраты 2-3

104 кВт

час. Это означает, что за время дневного полета стаи ~ 12 часов, мощность источника СВЧ или микроволн должна достигать 2000 кВт. Источники такой мощности принципиально стационарны и, следовательно, не пригодны для уничтожения пролетных стай саранчи.

В [4] предлагается уничтожать насекомых, в том числе саранчу, лазерньм излучением различного спектрального диапазона в некотором выделенном объеме, куда они привлекаются приманками разного типа действия. Этот метод предназначен для уничтожения небольшого количества привлеченных насекомых и не пригоден для борьбы с пролетными стаями саранчи.

В [5] , выбранном в качестве прототипа, предлагается способ уничтожения пролетных стай саранчи общей биомассой до 3000 т, основанный на воздействии на стаю лазерным излучением. В этом способе применяется мобильный источник лазерного излучения (Nd-YaG-лазер, химический лазер, CO2-лазер) мощностью до 10 кВт, работающий в непрерывном или импульсно-периодическом режимах. При этом лазер оснащается специальным компьютерным сканером, который методом распознавания образов разрешает отдельную особь в стае и отслеживает ее перемещение, причем излучение лазера фокусируется на выбранном участке тела насекомого в пятне диаметром 2 мм. После чего излучение перенацеливается на соседнюю особь.

Предложенный метод уничтожения пролетных стай саранчи технически не реализуем.

Характерное число особей в пролетной стае саранчи составляет N~107-109 шт с плотностью особей n~10-3-10 м-3. Масса особи саранчи ~3 г. Характерное значение биомассы в стае до 3000 т. Врем нахождения стаи в полете ~12 часов в сутки. Проведенные нами экспериментальные исследования показали, что величина плотности энергии q, вызывающая необратимые поражения особи саранчи, слабо зависит от длины волны лазерного излучения и составляет ~3 Дж/см2. В предлагаемом в [5] методе уничтожения пролетных стай саранчи при диаметре пятна 2 мм (площадь пятна 3

10-2 см2) энергия, необходимая для необратимого поражения особи саранчи, составляет 0.1 Дж. Формально энергетически лазер мощностью излучения до 10 кВт за время нахождения стаи в полете (без учета времени перенацеливания излучения на следующую особь) способен уничтожать стаи указанных выше размеров, однако только при одном условии, когда энергия излучения подводится последовательно к каждой особи саранчи. Технически реализовать такой способ доставки энергии к отдельной особи саранчи не представляется возможным.

В самом деле, при помещении источника излучения на транспортное средство для обеспечения безопасности его функционирования необходимо поддерживать определенное расстояние между источником и стаей. Размер отдельной особи саранчи составляет от 3 до 7 см в длину и до 1 см в поперечнике. Если расстояние между источником излучения и стаей составляет 1 км, то угловой размер видности особи саранчи 10-5 рад. Это означает, что угловая точность удержания сфокусированного пятна должна быть не хуже чем 5

10-6 рад. Эта величина является пределом точности наведения для сухой, безветренной, слаботурбулизованной атмосферы. В реальных условиях такая точность недостижима, тем более что собственные вибрации транспортного средства заведомо препятствуют достижению заданной точности наведения излучения. Таким образом, способ по [5] не сможет решить задачу уничтожения пролетных стай саранчи.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности борьбы с пролетными стаями саранчи вплоть до полного их уничтожения за счет применения технически реализуемого способа сканирования стаи излучением лазера.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе уничтожения пролетных стай саранчи, заключающемся в воздействии на стаю лазерным излучением с последующим сканированием, лазерное излучение с мощностью W и апертурой площадью S направляют на участок видимого контура стаи, фиксируют его на выбранном участке на время

i,, в течение которого при данной мощности лазера все особи стаи, находящиеся в области стаи внутри апертуры лазерного луча, проходящего сквозь стаю, получают поражающую дозу облучения q, при этом

i = (q/W)

S, затем сканируют путем перемещения излучения на другой участок видимого контура стаи, причем полное время сканирования

определяется соотношением

= (F/S)

i, где F - площадь видимого контура стаи, при этом для уничтожения стаи с количеством особей N и с плотностью особей n мощность лазерного излучения определяется соотношением:

где k=1-2.5 - коэффициент формы стаи.

Способ проиллюстрирован на чертеже, где изображена стая саранчи, движущаяся со скоростью U, с площадью видимого контура F, на участок которого с расстояния L направлено лазерное излучение с площадью апертуры S. Способ по изобретению не требует наведения лазерного излучения на каждую особь стаи, однако его реализация требует значений мощности излучения больших, чем в прототипе. Действительно лазерное излучение с максимальной мощностью W=10 кВт, принятой в [5] , способно уничтожить за полное время дневного полета стаи ~ 12 часов лишь 50 т биомассы (оценки проведены по формуле для W, принимая k=1, п=10 м-3 и q=3 Дж/см2). Т.е. для уничтожения пролетных стай саранчи требуются более мощные лазеры.

К таким лазерным источникам можно отнести химические, СО2 - и СО-лазеры. СО-лазеры излучают в спектральном диапазоне от 4,7 мкм до 7 мкм. Экспериментально показано [6, 7], что электроразрядные СО-лазеры обладают самыми высокими значениями КПД (коэффициента преобразования электрической мощности в мощность лазерного излучения более 40%) и удельного энергосъема (более 100 кВт/(кг/с)). При таких энергетических характеристиках массогабаритные показатели лазера позволяют создать комплексы, которые могут быть размещены на транспортных средствах - сухопутных, водных и воздушных.

СО-лазер может быть открытого или замкнутого цикла. Лазер открытого цикла конструктивно более прост и позволяет за более короткое время выйти на режим. Однако при длительной работе открытый цикл требует больших запасов рабочего тела. Лазер замкнутого цикла не требует запасов рабочего тела, однако, до определенного времени воздействия, не требующего больших запасов рабочего тела, он остается тяжелей лазера открытого цикла и имеет большее время выхода на режим. Выбор схемы контура лазера определяется размером стаи и грузоподъемностью транспортного средства. Чем больше размер стаи, тем больше время воздействия на стаю и соответственно должен быть больше запас рабочего тела лазера с открытым циклом. Если грузоподъемность транспортного средства ограничена или уничтожаемая стая имеет большой размер, требующий длительного время воздействия на нее, должен использоваться лазер замкнутого контура, т.к. он не требует запаса рабочего тела.

Для достижения технического результата по изобретению возможно использовать как непрерывный режим излучения лазера, так и импульсно-периодический. Непрерывный режим излучения технически проще реализовать. В импульсно-периодическом режиме излучения эффект уничтожения саранчи выше за счет того, что при одинаковой средней мощности мощность излучения в импульсе выше, что увеличивает эффективность поражения.

Если в контуре стаи возможно выделить участки сгущения особей, целесообразно направлять непрерывное или импульсно-периодическое лазерное излучение на них. Это позволяет сократить время уничтожения стаи.

Перенацеливание излучения в случае импульсно-периодического режима возможно производить за время между импульсами излучения, что также позволит сократить время уничтожения стаи.

Способ по изобретению предлагает воздействовать на стаю саранчи в разные времена ее суточного цикла. Суточное поведением пролетной стаи таково. После восхода приземлившаяся компактным образованием на ночлег стая греется на солнце в течение 2 часов, причем некоторая часть стаи взлетает и роится над сидящей основной стаей. Вся же стая поднимается в воздух в течение последующих 2 часов. В дневном полете члены летящей стаи неоднократно совершают посадки и взлеты, в результате чего происходит непрерывная ротация саранчи. Это приводит к тому, что возможно уничтожение пролетной стаи саранчи по частям, т. е. по мере ее периодического подъема в воздух как в период роения, так и в период полета, что более выгодно энергетически. Необходимо отметить, что, определяя топологию взлетевшей части стаи, выделяя места в контуре стаи с наибольшим количеством особей и направляя в эти места уничтожающее лазерное излучение, можно лишить стаю способности к коллективному поведению, поскольку предположительно в местах скопления наиболее вероятного нахождение доминантных особей, определяющих поведение стаи. Стая, не способная к коллективному поведению, лишена возможности дальнейшего продвижения и может быть уничтожена другими средствами.

Таким образом, существующие лазерные комплексы, размещенные на любом транспортном средстве, снабженные системами наведения и сканирования лазерного излучения, позволяют реализовать способ по изобретению, который позволяет уничтожить пролетную стаю саранчи.

Источники информации 1. Саранчовые - экология и меры борьбы. - Изд. "Наука", Л., 1987, стр. 40-65, 78-110.

2. Патент ФРГ 3719994 А1, кл. МКИ4 А 01 М 1/22, опублик. 29.12.88.

3. Патент ФРГ 3804052 А1, кл. МКИ4 А 01 М 1/22, опублик. 24.08.89.

4. Патент США 5343652, кл. МКИ5 А 01 М 1/20, опублик. 06.09.94.

5. Патент ФРГ 3825389 А1, кл. МКИ4 А 01 М 1/22, опублик. 08.02.90 (прототип).

6. Непрерывный электроионизационный СО-лазер с дозвуковым потоком рабочей смеси. А.С.Головин, В.А.Гурашвили и др. Квантовая электроника, 23, 5, с.405-408,1996.

7. Dymshits B.M., Ivanov G.V., Mescherskly A.N. CW 200 kW supersonic CO Laser. SPIE, vol.2206, p.109-120, 1999.

Формула изобретения

1. Способ уничтожения пролетных стай саранчи, заключающийся в воздействии на стаю излучением лазера с последующим сканированием, отличающийся тем, что излучение лазера с мощностью W и апертурой площадью S направляют на участок видимого контура стаи, фиксируют его на выбранном участке на время

i = (q/w)

определяется соотношением

= (F/S)

i, где F - площадь видимого контура стаи, при этом для уничтожения стаи с количеством особей N и плотностью особей n мощность излучения лазера определяется соотношением

где k= 1-2,5 - коэффициент формы стаи.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стаю воздействуют непрерывным излучением СО-лазера открытого или замкнутого цикла.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стаю воздействуют импульсно-периодическим излучением СО-лазера открытого или замкнутого цикла.

4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что сканирование осуществляют путем перемещения излучения лазера по участкам сгущения особей в летящей стае.

5. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что сканирование осуществляют путем перемещения излучения лазера по участкам сгущения особей в роящейся стае.

6. Способ по пп. 1 - 5, отличающийся тем, что в процессе сканирования перемещение излучения лазера на другой участок видимого контура стаи осуществляют за время между импульсами излучения.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 29.06.2003

Извещение опубликовано: 10.03.2005 БИ: 07/2005

Популярные патенты:

2303347 Способ ведения виноградных кустов

... свободное пространство (не занятое лозами) в зоне размещения укороченных плеч кордона. Из второго побега со стороны укороченного плеча кордона формируют резервные рукава 8, осенью их освобождают, пришпиливают к земле и укрывают.Весной третьего года после открывки резервных рукавов их размещают наклонно на первой стеллажной проволоке h1 со стороны укороченных плеч кордона перекрестие, занимая свободное от лоз пространство. На конце рукавов 8 оставляют по два сучка 9, подрезанных на 3-4 глазка каждый. Побеги, размещенные на верхней части плеч кордона 7, обрезают на 2-3 глазка для формирования плодовых звеньев. На сучках 9 рукава 8 выращивают 4-5 сильных побега, которые развиваются в ...

2124820 Устройство для изменения объемного заряда в атмосфере

... тысячи метров, как часто требуется в реальных условиях; - непрерывная работа авиационного реактивного двигателя на одном месте неизбежно будет сопряжена с экологически неприятными факторами (выброс большого количества выхлопных газов, рев двигателя и т. д.). Известно также устройство для создания объемного заряда в атмосфере (см. патент РФ N 2034315, МПК: G 01 W 1/00, 1991 г.), содержащее коронирующий электрод в виде провода, закрепленного на опорах и подключенного к источнику высокого напряжения. Провод коронирующего электрода распределен на площади в пределах круга с радиусом R R0, где R0 - радиус экранирования электрического поля в атмосфере. Длина провода L выбрана из условия ...

2272840 Способ молекулярного маркирования пола хмеля обыкновенного (humulus lupulus l)

... marker in hop (Humulus lupulus L.) breeding. Proceedings of the Scientific Commission, Pulawy, Poland, 27-30 July 1999. [S.1.]: International Hop Growers' Convention, 1999, p.39-42), данный маркер не пригоден для ряда сортов.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению относится способ, предложенный в вышеуказанной статье Polley A., Seigner E., Ganal M.W. Identification of sex in hop (Humulus lupulus) using molecular markers. Genome, 1997, v.40, p.p.357-351. Пол растений предлагается определятся с помощью молекулярных маркеров, разработанных на основе сиквенса специфичных для мужских растений хмеля продуктов полимеразной цепной реакции (ПЦР) со случайными ...

2406295 Способ экологического мониторинга лесов

... изображения путем попиксельного сложения изображений G, R, БИК. Рассчитывают признаки лесопатологии в виде индекса жизненности g=MG/(MG+M R), индекса поражения R=MR/(MG+M R), нормированного дифференциального индекса продуцирующей фитомассы NDVI=(MБИК-MR)/(MБИК +MR), площади рельефов древесных пологов изображения R и результирующего изображения, соответственно SpR , Sp0, среднюю частоту пространственных спектров изображения R и результирующего изображения 0, соответственно FcpR , Fср0. Степень ослабленности Q древостоя участка площадью S0, определяют по калиброванной эталонной регрессионной зависимости вида:Q 0,6(NDVIg)-1[r(1-NDVI)1/3(ПR /П0)(DR/D0)1,2 где: ПR, П0 - ...

2121252 Агротранспортная система

... варианте - кормовая трава для скота, свекла и пр.), возможно мостовым устройством с набором агрегатов, подключаемых к токонесущим шинам 29 закрытого типа. При установке на рельсы 7 аппарата 22 под его весом ползун 9 из исходного верхнего положения опускается вниз, упругий элемент 10 сжимается, и весь путепровод опускается на землю. Привод выполнен в виде двух откидных сегментов 17, которые при установке и снятии аппарата 22 с рельс 7 разводятся в противоположные стороны, а конические проемы 23 в корпусе аппарата направляют рельсы в приводной механизм, после чего сегменты 17 сжимаются упругим элементом 19. После загрузки аппарата приводными шкивами 16 ему придается ...

Еще из этого раздела:

2108700 Способ оценки горных сенокосов и пастбищ

2278488 Способ создания пастбищных экосистем весенне-летнего срока использования

2477044 Искусственная рыболовная приманка (варианты)

2256318 Инъектор для капельного орошения

2175177 Агромост с оснасткой для прокладки и уплотнения постоянных грунтовых колей

2275801 Способ выращивания рыбы в рисовых чеках (варианты)

2115304 Доильный аппарат

2169462 Улей (варианты), способ его сборки и способ круглогодичного содержания в нем пчел

2167510 Способ и устройство для изготовления круглых тюков соломы или подобного материала с пленочным защитным покрытием

2409937 Растение с высоким содержанием ребаудиозида а

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Способ уничтожения пролетных стай саранчи

Изображения

Формула изобретения