ЧЕЛОВЕК - МАШИНА - ЖИВОТНОЕ: ГАРМОНИЧЕН ЛИ "СИМБИОЗ"?

О том, что в Оренбургском научном центре УрО РАН, в Институте клеточного и внутриклеточного симбиоза изучают симбиотические отношения человека с микробным миром, нашим читателям хорошо известно. Меньше известно об исследованиях другого «симбиоза» — системы «человек — машина  — животное» (ЧМЖ). Это оригинальное научное направление развивают сотрудники отдела биотехнических систем Оренбургского НЦ. О закономерностях эффективной эксплуатации системы ЧМЖ, о проблемах сопряжения искусственных процессов с естественными, о принципах взаимной адаптации машины и животного мы поговорили с заведующим отделом доктором технических наук Л.П. Карташовым.

Но прежде чем перейти к интервью, представлю читателям своего собеседника. Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, почетный работник высшего профессионального образования РФ Лев Петрович в Оренбурге человек известный.  Уже пятьдесят лет профессор Карташов преподает в Оренбургском государственном аграрном университете (ранее Оренбургский сельскохозяйственный институт), где возглавляет организованную им кафедру механизации животноводства и диссертационный совет. Во времена перестройки его избрали народным депутатом СССР, в 1992–1998 годах он возглавлял комитет по науке администрации Оренбургской области. Именно тогда в бюджете региона была выделена статья «наука», а соискатели ученых степеней стали получать материальную помощь на защиту диссертаций. Кстати, среди его учеников — 80 кандидатов и 16 докторов наук. По инициативе Л.П. Карташова между УрО РАН и администрацией области был заключен договор о совместном финансировании научных работ, тоже первый в России. Лев Петрович — автор и соавтор более 400 публикаций, в том числе 50 учебников, монографий, книг и брошюр, лауреат премии правительства Оренбургской области (2002, 2007, 2010), награжден орденом «Михайло Ломоносов» (2008) за заслуги и большой личный вклад в развитие отечественной науки, отмечен многими другими наградами.

— Лев Петрович, что дает нам изучение системы «человек — машина — животное»? 

— Традиционно рассматриваются двухзвенные системы: человек — машина. Однако вся животноводческая продукция производится благодаря трехзвенной системе: человек — машина — животное. Животное — не механическое устройство. У каждого свои особенности анатомии и физиологии, каждое ведет себя по-своему в искусственной среде обитания, однако на ферме все особи поставлены в одни и те же условия. Стандартный механизм, действуя на живое существо, мягко говоря, не всегда удовлетворяет его запросы, а часто и наносит ему вред. Поэтому не только животное должно приспосабливаться к механизму, но и человек должен разрабатывать устройства, оказывающие  щадящее действие на биологическое звено системы. 

Возьмем доильный аппарат. Он, как известно, воздействует на сосок вымени коровы. Если это воздействие отрицательное, надои уменьшаются, поскольку болевые раздражения нарушают так называемый рефлекс молокоотдачи. При таких нарушениях корова доится не 10 месяцев в году, а только 4–6, учащаются случаи мастита, а маститы — это бич молочного скотоводства. Разумеется, снижается и качество молока. Напротив, когда параметры доильного аппарата соответствуют физиологическим особенностям животного, молокоотдача стимулируется, и средняя продуктивность коровы увеличивается с 3 тыс. литров молока в год до 4–4,5 тыс. Чтобы доение было эффективным, надо правильно возбуждать и поддерживать рефлекс молокоотдачи за счет достижения оптимальных технических характеристик аппарата. Этим мы и занимаемся: устраняем конструктивные недостатки существующих доильных аппаратов, разрабатываем новые механизмы с мягким действием, которые были бы способны ухаживать за выменем коровы, «гладить» кожу животного. Актуальна также разработка щадящих технологий механической стрижки овец и коз, вычесывания козьего пуха.

— Вы начинали как инженер-механик. Что заставило обратиться к фундаментальным вопросам?

— Исследования процессов, происходящих в биотехнических системах, требует использования идей и методов механики деформируемого твердого тела, в частности теории упругости, а для оценки физиологического состояния животных необходимы методы биоресурсной инженерии. 

Чтобы разрабатывать сепараторы нового класса, нужны знания в области классической и гидродинамической теории сепарирования, а также исследования реологических (связанных с текучестью) свойств молока. 

Системного подхода требует рассмотрение структурно-параметрического синтеза технологий и оборудования для перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса. Мы используем также современные методы математического моделирования технологических процессов переработки растительного сырья.

Именно фундаментальные исследования, объединенные общей идеей и методологическим подходом, позволяют разрабатывать новую технику и оригинальные технологии. Ежегодно сотрудники нашего отдела получают 2–3 патента на изобретения. Более 30 наших разработок внедрены в хозяйствах России и Казахстана, они регулярно отмечаются дипломами и медалями российской агропромышленной выставки «Золотая осень». 

— Помимо усовершенствования доильных аппаратов, в каких направлениях еще работаете? 

— Мы разрабатываем механизмы для приготовления кормов: пресс-экструдеры, дробилки, вибрационные смесители. Ведь говорят, у коровы молоко на языке. Как кормишь корову, такое и молоко получишь. Пресс-экструдер — это «мясорубка», в которой создаются очень высокие давление и температура, и это кардинально меняет свойства сырья, которое туда поступает. Например, переработанная экструдером клечатка переваривается значительно легче. 

В последние несколько лет мы занимаемся также исследованиями, направленными на повышение качества молока. Этого можно достигнуть за счет обеспечения чистоты деталей, соприкасающихся с молоком. Молочная линия начинается от соска коровы и ведет к танку, где молоко собирается и охлаждается. Пока молоко течет, оно насыщается воздухом, а в нем содержатся пыль и множество микробов. После каждого доения молочную линию нужно промывать. Недавно по договору с областной администрацией мы закончили работу по гидродинамике молока и моющих средств в закрытых каналах, разработали технологию, благодаря которой минимизируется количество воздуха, попадающего в молочную линию. 

Еще одна разработка — молочный насос для доильной установки, который не деформирует жировые шарики в молоке и не пускает туда воздух. Эта разработка внедрена на НПО «Фемакс» (г. Москва).

— Очевидно, совершенствовать надо не только механизмы, но и первое звено системы «человек — машина — животное». Как говорил главный конструктор НПО автоматики, выдающийся разработчик систем управления ракетных комплексов академик Н.А.Семихатов, человек — источник ошибок…

 — Да, это правда. Кстати, Николай Александрович в свое время интересовался нашими разработками. Что касается квалификации специалистов в отечественном сельском хозяйстве, то, к сожалению, она оставляет желать лучшего. Недавно у нас в Оренбуржье был вопиющий случай. На доильной установке вместо вышедшего из строя вакуумметра установили … манометр на 10 атм.! В результате в течение года погибли 70 высокопроизводительных телочек. У нас квалифицированных специалистов в сельском хозяйстве 5%, а в Канаде для сравнения — 75–80%. Соответственно производительность канадского фермера в 8–10 раз выше. 

Конечно, повышение квалификации и надежности человека-оператора в механизированном производстве — одно из важнейших направлений наших исследований. Мы разрабатываем тренажеры и обучающие средства для операторов машинного доения, техников-селекционеров, стригалей, для родовспоможения. Многие наши тренажеры не имеют аналогов в мире. 

Мы сотрудничаем с предприятием ОАО «Кургансельмаш», но пока до настоящего внедрения наших разработок далеко. Между тем 70% сельскохозяйственной техники сейчас поступает из-за рубежа.   

Не хотелось заканчивать этот материал на пессимистичной ноте, однако поневоле в очередной раз напрашивается вывод: упреки в отсутствии  прикладных результатов в адрес академических ученых несправедливы. Невостребованность научных разработок — это проблема вовсе не Академии наук. 

  Е. ПОНИЗОВКИНА

Фото С. НОВИКОВА