Устройство уничтожения насекомых тепловым воздействием электромагнитных микроволн

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Предложено устройство уничтожения насекомых тепловым воздействием электромагнитных микроволн, содержащее источник питания, излучающую антенну и СВЧ-генератор. Между источником питания и СВЧ-генератором последовательно подключены преобразователь напряжения и регулятор напряжения и тока, к выходу СВЧ-генератора подключен СВЧ-усилитель, выполненный с возможностью усиления интенсивности СВЧ-излучения от СВЧ-генератора без искажения его формы и спектрального состава, к выходу СВЧ-усилителя подключена излучающая электромагнитные волны круговой поляризации антенна с узкой диаграммой направленности. При этом излучаемую рабочую частоту устройства F_изл (ГГц) устанавливают равной 300/l где l – длина насекомого в миллиметрах, что соответствует собственной резонансной частоте насекомого. Изобретение обеспечивает высокую эффективность в процессе использования. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот, устройствам для уничтожения насекомых, животных-вредителей или сорняков [A01M1/22, H05B6/00].

Из уровня техники известен УСТРОЙСТВО ОТЛОВА САРАНЧИ [RU2520277 (С2), опубл.: 20.06.2014], содержащий световой манок, приемник-раструб, накопитель пойманных насекомых, автономный источник электроэнергии, блок управления и СВЧ-магнетрон. В качестве автономного источника энергии используется солнечная батарея с аккумулятором и контроллером заряда аккумулятора. К входу блока управления подключены датчики наличия насекомых, присутствия человека, дождя и освещенности. К выходу блока управления подключены световой индикатор, СВЧ-магнетрон, молниеотвод и заземлитель. Молниеотвод и заземлитель подключены между собой. Обеспечивается безопасность эксплуатации устройства.

Недостатком данного аналога является его громоздкость и низкая эффективность, обусловленная тем, что поврежденные, а не уничтоженные полностью насекомые, попадая в резервуар, могут выжить и выбраться наружу.

Также из уровня техники известно УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ УНИЧТОЖЕНИЯ НАСЕКОМЫХ И ГРИБКОВ, РАЗРУШАЮЩИХ ДРЕВЕСИНУ, И ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ, СОДЕРЖАЩИХ ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА [RU2296438 (С2), опубл.: 27.03.2007], с составляющими: гибким соединительным кабелем между магнетронами, именуемыми здесь генераторами, и антеннами, излучающими микроволны, и управляющим устройством, а также и регулирующим устройством, при этом к двум генераторам с управляемой исходной мощностью относятся непосредственно антенны, при этом эти антенны размещаются на облучаемом объекте непосредственно друг против друга соответственно на совместных линиях, которые образуют совпадающие оси антенн и при этом они направлены друг против друга и расположены таким образом, что они излучают друг против друга, отличающееся тем, что один или несколько термоизмерительных зондов расположены в облучаемом объекте и подключены к блоку формирования сигналов.

Недостатком данного аналога является то, что в аналоге антенны должны находиться напротив друг друга на облучаемом объекте, а это сужает круг мест применимости аналога.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ВРЕДИТЕЛЕЙ [RU2115316 (С1), опубл.: 20.07.1998], содержащей блок питания, СВЧ-генератор, волноводы и излучатели, помещенные в экран. Вокруг обрабатываемой культуры создают зону воздействия СВЧ-лучей путем концентрирования генерированных и отраженных СВЧ-лучей в ограниченном пространстве. Многократно отраженный поток СВЧ-излучения эффективно воздействует на вредителей, расположенных в обрабатываемой культуре.

Основной технической проблемой прототипа является то, что уничтожение вредителей происходит путем отражения в сильно ограниченном пространстве, что дает большой угол отклонения и не позволяет лучам распространяться на большей территории.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности уничтожения насекомых.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство уничтожения насекомых тепловым воздействием электромагнитных микроволн, содержащее источник питания, излучающую антенну и СВЧ-генератор, отличающееся тем, что между источником питания и СВЧ-генератором последовательно подключены преобразователь напряжения и регулятор напряжения и тока, к выходу СВЧ-генератора подключен СВЧ-усилитель, выполненный с возможностью усиления интенсивности СВЧ-излучения от СВЧ-генератора без искажения его формы и спектрального состава, к выходу СВЧ-усилителя подключена излучающая электромагнитные волны круговой поляризации антенна с узкой диаграммой напрвленности, при этом излучаемую рабочую частоту устройства F_изл. в гигагерцах устанавливают равной 300/l, где l – длина насекомого в миллиметрах, что соответствует собственной резонансной частоте насекомого.

На фигуре схематично изображено устройство уничтожения насекомых тепловым воздействием электромагнитных микроволн, на которой обозначено: 1 – источник питания, 2 – преобразователь напряжения, 3 – регулятор напряжения и тока, 4 – полупроводниковый СВЧ-генератор, 5 – полупроводниковый СВЧ усилитель, 6 – излучающая антенна.

Осуществление изобретения

Устройство уничтожения насекомых тепловым воздействием электромагнитных микроволн содержит источник питания 1, к которому подключен преобразователь напряжения 2, выполненный с возможностью преобразования величины входного напряжения. К выходу преобразователя напряжения 2 подключен регулятор напряжения и тока 3. Упомянутый регулятор напряжения и тока 3 выполнен с возможностью регулировки постоянного напряжения и тока. К выходу данного регулятора напряжения и тока 3 подключен СВЧ-генератор 4 на основе полупроводниковых приборов, выполненный с возможностью преобразования энергии постоянного тока в СВЧ-излучение. К выходу СВЧ-генератора 4 подключен полупроводниковый СВЧ-усилитель 5, выполненный с возможностью усиления интенсивности СВЧ-излучения без искажений его формы, спектрального состава. К выходу СВЧ-усилителя 5 подключена излучающая антенна 6, которая выполнена с возможностью обеспечения необходимого коэффициента усиления антенны, ширины её диаграммы направленности СВЧ-излучения и его круговой поляризации.

Заявленное техническое решение используется следующим образом.

В преобразователе напряжения 2 преобразуют напряжение 9 Вольт электрической энергии от источника питания 1 в постоянное напряжение 24 Вольта. Преобразованное напряжение подают на вход регулятора напряжения и тока 3, которым регулируют и устанавливают значения постоянного напряжения и тока к индивидуально требуемым СВЧ-генератором 4 и СВЧ-усилителем 5 величинам. Стабилизированные в упомянутом регуляторе напряжения и тока 3 напряжение и ток подают в полупроводниковый СВЧ-генератор 4, который преобразует постоянный ток в СВЧ-излучение. От СВЧ-генератора 4 СВЧ-излучение передают в полупроводниковый СВЧ-усилитель 5, который повышает мощность полученных от СВЧ-генератора 4 колебаний без искажений их формы, спектрального состава.

Усиленные в СВЧ-усилителе 5 электромагнитные колебания передают на антенну 6, которая обеспечивает необходимую ширину диаграммы направленности СВЧ-излучения, его круговую поляризацию, т.е., в целом, необходимые параметры СВЧ-излучения и распространяет направленное радиоволновое СВЧ-излучение в свободном пространстве на насекомых.

Энергия СВЧ-излучения, не повреждая окружающие объекты, приводит к быстрому объемному резонансному разогреву влагосодержащей органики существ, попавших в испускаемое антенной 6 электромагнитное излучение, до температуры свертывания белков и массовой их гибели. Нагревание или перегревание как результат воздействия микроволн используется для воздействия на молекулы воды, находящиеся в насекомых. Происходит уничтожение вредителей путем перегрева их органических составляющих, лишающего существа жизнеспособности. Посредством микроволнового воздействия на материалы, объекты и вещество можно также достичь цели обеззараживания этих материалов, объектов и веществ.

Для человека, при соблюдении определенных правил пользования, данное излучение безопасно.

Автором в 2019 году был изготовлен рабочий образец устройства для уничтожения насекомых со следующими характеристиками: диаграмма направленности полупроводникового СВЧ генератора – излучателя 7⁰÷10⁰, излучаемая мощность – 100÷1500 мВт, поляризация – круговая, режим излучения – импульсный с длительностью импульса ≈ 1 мсек, скважность 2÷10, напряжение питания ≈ 24В, потребляемый при облучении ток – не более 250 мА, потребляемая мощность- не более 6 Вт.

Испытания устройства показали его низкую энергозатратность, высокую экономичность и эффективность воздействия на насекомых (комары, мошки, мухи, москиты и т.д.) различных размеров, при этом рабочая частота излучения устройства варьировалась в диапазоне длин волн 4-8 мм, а излучаемая резонансная рабочая частота аппарата определялась по формуле: F_изл (ГГц) = 300/l (мм), где l – длина насекомого в миллиметрах и задают ее путем изменения величины подаваемого в СВЧ-генератор 4 от регулятора напряжения и тока 3 выходного напряжения и тока.

Эффективный радиус действия облучения составил 1,5 ÷2 м.

Излучающая антенна 6 испускает прямой узконаправленный луч интенсивного электромагнитного микроволнового СВЧ-излучения круговой поляризации на частоте собственного объемного резонанса тела особи, что обеспечивает полное уничтожение насекомых внутри телесного угла, охватываемого СВЧ- лучом, с интенсивностью 100÷1500 мВт по его границам.

Принципиальной особенностью устройства является также то, что для более мощного воздействия в устройстве применяется излучение на частотах, близких к собственной резонансной частоте отдельной особи насекомого, а также используется узконаправленное интенсивное электромагнитное СВЧ-излучение круговой поляризации.

Испытания разработанного и изготовленного устройства борьбы с летающими кровососущими насекомыми с использованием теплового действия электромагнитных микроволн доказали его эффективность и обеспечили достижение технического результата - повышение эффективности массового уничтожения насекомых.

Внешне устройство выполнено компактным, подобно малогабаритному переносному (ручному) электрическому фонарю с возможностью «освещения» и «очищения» пространства вокруг пользователя.

Потребность в предлагаемом способе очевидна и может быть весьма значительной в таёжных регионах, а также в местах армейских таежных же дислокаций с большим количеством насекомых и для борьбы с насекомыми, переносящими малярию, эболу и другие инфекции.

Устройство уничтожения насекомых тепловым воздействием электромагнитных микроволн, содержащее источник питания, излучающую антенну и СВЧ-генератор, отличающееся тем, что между источником питания и СВЧ-генератором последовательно подключены преобразователь напряжения и регулятор напряжения и тока, к выходу СВЧ-генератора подключен СВЧ-усилитель, выполненный с возможностью усиления интенсивности СВЧ-излучения от СВЧ-генератора без искажения его формы и спектрального состава, к выходу СВЧ-усилителя подключена излучающая электромагнитные волны круговой поляризации антенна с узкой диаграммой напрвленности, при этом излучаемую рабочую частоту устройства F_изл (ГГц) устанавливают равной 300/l, где l – длина насекомого в миллиметрах, что соответствует собственной резонансной частоте насекомого.