Сразу возникает резонный вопрос — зачем класть корову на бок, если этот зверь и так устойчиво держится на ногах и хорошо в этом положении себя чувствует? Ответ дают ветеринары. Бич современного животноводства — болезни копыт крупно-рогатого скота, которые возникают из-за стойлового содержания. Коровам не хватает моциона, поэтому начинаются болезни копыт, которые грозят тяжелыми последствиями. Обрабатывать и лечить копыта удобнее с использованием специального устройства, которое позволяет положить корову на бок и провести все необходимые хирургические манипуляции. Но как это сделать, если вес хорошей коровы полтонны и более, а особого желания лежать на боку у коровы нет? Без оригинальных идей не обошлось, поэтому кому интересно — прошу под кат. Еще немного о проблеме...
Как достоверно известно, у коровы четыре ноги, которые достаточно сложно устроены. Природой заложено, что корова должна много бродить. Это называется моционом.
Во время моциона корова равномерно изнашивает копыта, тренирует суставы и хорошо себя чувствует. В промышленном же содержании коровам не хватает физической активности, природный механизм нарушается, копыта не изнашиваются на должном уровне и возникают болезни копыт, которые могут привести к серьезным проблемам.
Такое сплошь и рядом. Картинка не из приятных!
Помимо того, что резко падают надои молока, могут возникать повреждения, которые приводят к хромоте и даже гибели животного. Поэтому копыта необходимо обрабатывать в профилактических целях и проводить лечение уже поврежденных конечностей. Особенно это актуально для дорогих элитных видов скота, когда стоимость коровы может достигать сотен тысяч рублей за зверя.
Скоростной ОКР
Удивительно, но ещё есть люди, которые могут что-то делать и достаточно быстро. Так и в этом случае, я оказался в гостях у фирмы, которая занимается инжинирингом новой техники. Главной задачей компании — разработать и сделать прототип промышленного устройства в кратчайшие сроки. Такая работа называется опытно-конструкторской разработкой (ОКР). Этот ОКР выполнялся всего 90 (!) суток. От идеи, прототипирования, обсуждения за рюмкой коньяка будущей железяки, составления эскизной конструкторской документации, отправки на опытное производство и старта испытаний. Но начинается всё с технического задания (ТЗ), которое согласовывается с заказчиком. При этом техническое задание должно быть оформлено особенно тщательно (лучше его оформить по ГОСТ Р 15.201-2000. Система разработки и постановки продукции на производство).
Составление ТЗ один из самых важных стартовых этапов ОКР. В техническом задании обсуждается все технические моменты, которые описываются максимально подробно. У меня даже есть идея описать отдельной статьей особенности составления ТЗ на подобные устройства, но это пока выходит за рамки данной публикации. Особенностью команды, которая делала этот проект — наличие технического художника, который нарисовал «концепт» будущего устройства.
Совсем не обязательно, чтобы конечное устройство было похоже на этот «концепт». Задача другая — конструкторы и разработчики должны визуализировать устройство, максимально представить то, что нужно сделать. Итак, делается передвижной на автомобильном прицепе хирургический стол, на котором должна расположена корова, которую необходимо на этот стол положить. Корову необходимо надежно закрепить и безопасно перевернуть на бок. При этом копыта тоже нужно надежно закрепить. Устройство должно выдержать большой вес животного и, в перспективе, быть максимально роботизировано.
В конструкции устройства должны быть использованы гидравлическое приводы узла переворота стола, так как это делается у иностранных конкурентов. Но укладывание зверя на бок необходимо делать аккуратно, чтобы не напугать и не травмировать животное. Управление устройством осуществляется электронным контроллером.
Основной проблемой является механизм переворота стола из вертикального в горизонтальное положение. Требования к такому механизму подсказали ветеринары. Корова должна быть надежно закреплена широкими ремнями и перемещена на бок без заметного подъема, чтобы корова не почувствовала заметного давления на брюхо, особенно в области вымени. Таким образом, конструкция подъемного механизма должна быть оригинальной и обеспечивать быстрый и надежный переворот животного.
Механизмы Чебышева
В наш век высоких технологий мы часто забываем о различных удивительных вещах, которые были придуманы талантливыми людьми ещё в позапрошлом веке. К таковым людям я без натяжки отношу Пафнутия Чебышева, русского математика и механика, который придумал сотни различных удивительных механизмов. Чебышев создавал шагающие механизмы, прессы, рычажные приводы. Даже существует теорема, согласно которой, можно создать рычажный механизм Чебешева, который может описать любую кривую на плоскости. Кривую любой сложности. Представьте себе свою подпись. Пусть даже самую витиеватую. Так вот теоретически может быть создан рычажный механизм, одна из точек которого полностью повторит вашу подпись. Такая, вот забавная математика. Конечно, такой механизм будет очень сложным, но все-же. Механизмы Чебышева перспективно использовать в робототехнике, механике и других областях, где требуется простой и надежный привод или перемещение груза. Есть замечательное видео, где можно узнать о механизмах Чебешева подробнее.
Вернемся к хирургическому столу для коров. В конструкции стола также был использован один из механизмов Чебышева.
Синяя линия — плоскость крепления стола. Таким образом, стол не подымается по высоте, практически сразу переходит в горизонтальную плоскость и очень быстро, что позволяет положить корову на бок без особого труда и стресса для животного. Так как подъёма по высоте нет, то нагрузка на вымя минимально, что тоже очень важно. После прототипирования рождается конструкция механизма переворота, которая отправляется на опытное производство.
Основания механизмов Чебышева 3 крепятся на подрамник 2 и связаны с плоскостью стола 1. В устройстве есть ограничивающий животное раскол 4 и место механизма крепления коровы широкими ремнями 5. Движение устройства осуществляет гидравлический поршень. Устройство в целом устанавливается на прицеп для транспортировки. Очень удобно. Можно обрабатывать копыта и лечить животных на фермах, которые могут быть расположены далеко друг от друга или принадлежать разным собственникам. Тогда с помощью такого устройства можно оказывать услуги по обработки копыт, что само по себе достаточно интересная ниша для бизнеса.
Конечно, испытания показали некоторые недоработки конструкции, что бывает всегда.
Мне было интересно побывать в гостях у этих замечательных ребят, которые занимаются «железными» ОКР особенно в наши не простые времена.
