SU1414365A1 - Устройство дл исследовани пространственного распределени планктона - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гидро биологии, в частности к измерительным средствам океанологии и рыбного хоз йства , и может быть использовано в исследовани х и освоении Мирового океана, в разведке и изучении кормовой базы в рыбном хоз йстве и рыболовстве . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и сокращение времени анализа и повьшение производительности о Непрерывно поступающа  от подкилевого или буксируемого на заданной глубине водозаборного элемента 1 вода фильтруетс . Удержанный планктон смываетс  с фильтра 5 за счет обратного тока через него отфильтрованной воды с раствором красител  и поступает при одновременном окрашивании на входы колонок 22,23 последовательно соединенных друг с другом фильтров. После этого за счет обратного тока предварительно отфильтрованной воды окрашенный планктон поступает раздельно от каждого фильтра колонки в блок фоторегистратора 36, где автоматически подсчитываетс  количество планктонных организмов в каждой из размерных групп. Непрерывность анализа планктона обеспечиваетс  наличием в устройстве двух идентичных каналов дискретного действи , работающих параллельно, но со смещенным временным цикломо Требуемое направление потоков внутри устройства обеспечиваетс  с помощью перистальтических насосов 9,10,26 и затворов 3,4,27,35, подключенных к единбй системе программного управлени . 1 з.п. ф-лы, 1 ил,, 1 табл. (Л

Description

22

||

00 (35

ел

-Л

Изобретение относитс  к гидробио - логии, в частности к измерительным средствам океанологии и рыбного хоз йства , и может быть использовано в исследовани х и освоении Мирового океана,, в разведке и изучении кормовой базы в рыбном хоз йстве и рыболовстве .

Цель изобретени  повышение точ кости анализа пространственного расп ределени  планктона по размерным группам в реальном масштабе времени в автоматическом режиме, сокращение времени анализа и повышение производи тельности, что обеспечивает объективность оценки биомассы мезо- и микропланктона дл  прогнозировани  биологической продуктивности и соответстг венно рыбных запасов в обследуемых акватори х океана, а также исключение деформации штанктеров дл  обеспечени  возможности дальнейшей видовой идентификации

Анализатор оснащают двум  фильтра- ми предварительного концентрировани  планктона, обеспечиванмцими тотальное облавнивание воды, поступающей из водозаборного устройства, емкостью с отфильтрованной водой необходимой дл  смывани  задержанного фильтрами планктона за счет обратного тока во ды, емкостью с реагентом дл  окрашивани  и фиксации планктеров, двум  колонками планктонных фильтров дл  раз делени  планктеров по размерным группам в процессе их окрашивани , устройством отбора проб дл  дальнейших лаборат.ор1сых исследований и видовой идентификации планктона, набором пе- ристапьтических насосов и затворов, обеспечивающих необходимое направление потоков воды и раствора красител  внутри устройства, системой раммного управлени , обеспечивающей требуемый режим работы вход щих в устройство блоков, фотодатчиками дл  регистрации окрашенного планктона, а также коммутирук цими трубопроводами

На чертеже изображена принципиальна  схема устройствао

Устройство содержит водозаборный элемент 1.непрерьюного действи , водомерный элемент 2 с вентилем, однока- нальные перистальтические затворы 3 , и 4, фильтры 5 и 6 предварительного концентрировани  планктона, емкость 7 с отфильтрованной водой, емкость 8

с

10 15 20

25 30 , г Q .

0

с раствором красител  планктонных ор- ганизмов, двухканальные перистальти- чесике насосы 9 и 10, трубопровод 11 подачи забортной воды на вход устройства , трубопроводы 12 и 13 подачи от фильтрованной воды в емкость 7 через перистальтические затворы 3 и 4, трубопроводы 14 и 15 подачи забортной воды на входы фильтров 5 и 6 через перистальтические затворы 3 и 4, трубопроводы 16 и 17 подачи отфильтрованной воды из емкости 7 на входы перистальтических насосов 9 и 10, трубопроводы 18 и 19 подачи раствора красител  из емкости 8 на входы перистальтических насосов 9 и 10, трубопроводы 20 и 21 подачи смешанного с отфильтрованной водой раст вора красител  на выходы фильтров 5 и 6, колонки 22 и 23 планктонных фильтров, трубопроводы 24 и 25 подачи окрашенной воды с деседиментиро- ванными с фильтров 5 и 6 планктонными организмами на входы колонок 22 к 23 фильтров, многоканальный перистальтический насос 26; первый многоканальный перистальтический затвор 27, трубопровод 28 подачи отфильтрованной вода на вход многоканального перистальтического затвора 27.через перистальтический насос 26, трубопроводы 29 и 30 подачи отфиль- рованной воды из емкости 7 на выходы фи.пьтров колонок 22 и 23 с помощью многоканального перистальтического насоса 26 через первый многоканальный перистальтический затвор 27, трубопроводы 31 и 32 подачи воды с выходов колонок 22 и 23 Фильтров в емкость 7 с отфильтрованной водой через первый многоканальный перистальтический затвор 27, трубопроводы 33 и 34 подачи воды с деседимен- тированными с фильтров колонок и ок- раленными планктонными организмами на. вход второго многоканального перистальтического затвора 35, второй многоканальный перистальтический затвор 35, блок 36 фотодатчиков, регист ратор 37, приспособление 38 дл  отбора проб воды, трубопроводы 39 подачи воды блоку 36 фотодатчиков, трубопроводы 40 подачи воды к приспособлению 38 дл  отбора проб воды, трубопровод 41 подачи проанализированной воды на слив. Все перистальтические насосы и затворы подключены к системе програ «- много управлени 

функционально устройство можно подразделить на три Системы: систему предварительного концентрировани  планктонных организмов, систему разде лени  сконцентрированного планктона на размерные фракции и систему количественного анализа планктонных организмов по размерным фракци м.

Система предварительного концент-ч: рировани  состоит из водозаборного элемента 1 непрерывного действи , водомерного элемента 2, двух однока- нальных перистальтических затворов 3 и 4, двух фильтров 5 и 6 предвари- тельного концентрировани  планктона и емкости 7 с отфильтрованной водой, емкости 8 с раствором красител , двух перистальтических двухканальных насосов 9 и 10, а также коммутирующих трубопроводов 11 - 15о

В качестве водозаборного элемента используетс  штатное подкилевое водозаборное устройство судна. При необходимости может быть использова- но также буксируемое водозаборное устройство непрерывного действи , что позвол ет производить количест- венньй анализ горизонтального распределени  планктонных организмов на различных глубинах.

Держатели фильтров 5 и 6 предварительного концентрировани  изготовлены из полированного толстостенного оргстекла. Каждый из них предствал ет собой два свинчивающихс  с помощью резьбы цилиндрических стакана с внутренним диаметром 6-8 см, между которыми с помощью резинового уплотнител  устанавливаетс  кассета фильтра с размером  чеи 50 мкм, что обеспечивает надежное вьщеление мезо- и микро- планктонао В торцовых част х держателей фильтров установлены штуцеры дл  подключени  к соответствующим трубо- проводам.

Водомерный элемент 2 с вентилем позвол ет контролировать количество прокачиваемой в единицу времени воды , что необходимо дл  пересчета со- держани  планктонных организмов на единицу объема исследуемой воды.

Одноканальные перистальтические . затворы 3 и А. осуществл ют попеременную подачу забортной воды на фильтры 5 и 6 предварительного концентрировани  планктона, помещенные в держатели С помощью этих же затворов в нужный момент перекрываютс 

потоки отфильтрованной воды в трубо- проводах 12 и 13.

Емкость 7 дл  отфильтрованной воды изготовлена на поливинилхлоридно- го листового материала и снабжена переливным патрубком, отвод щим избыточное количество воды на слив за борТоДвухканальные перистальтические насосы 9 и 10 за счет обратного тока отфильтрованной воды по трубопроводам 16 и 17, 20 и 21 обеспечивают отмьша- ние седиментированных на фильтрах 5 и 6 планктонных организмов и подачу их на колонки 22 и 23 дл  разделени  на размерные группы. Одновременно эти же насосы через трубопроводы 18 и 19 обеспечивают дозированную подачу красител  дл  окраски и фиксации планктонных организмов, который смешиваетс  с отфильтрованной водой на выходе насосов в трубопроводах 20 и 21,

В качестве красител  используетс  широко примен емый в гидробиологических исследовани х раствор Люгол , который сорбируетс  на поверхности планктонных организмов и окрашивает их в определенный цвет.

Система разделени  предварительно сконцентрированного планктона на рез- мерные фракции состоит из двзгх колонок 22 и 23 планктонных фильтров, многоканального перистальтического затвора 27, многоканального перистальтического насоса 26, а также комму- тируюпщх трубопроводов 24, 25, 31, 325 которые включают трубопроводы, обеспечивающие последовательное соединение фильтров в каждой из колонок через перистальтический затвор 27, трубопроводы, обеспечивающие обратный ток отфильтрованной воды через каждай из фильтров дл  отмывани  окрашенного планктона, трубопроводы 31 и 32, подающие отфильтрованную в колонках воду с частью неиспользованного красител  в емкость дл  отфильтрованной воды, трубопроводы 33 и 34, по которым , окрашенные и разделенные на размерные фракции планктонные организмы подаютс  раздельно от каждого из фильтров обеих колонок на вход многоканального перистальтического затвора 35,

Держатели планктонных фильтров колонок по изготовлению идентичны держател м фильтров 5 и 6 предварительного концентрировани  и отключаютс  от последних лишь меньшими размерами: их внутренний диаметр 1 см.

Материалом дл  фильтров служит капроновое мельничное сито, которое в отличие от шелкового легко отмьшаетс  от удержанного планктона при обратном токе воды через фильтр.

Держатели в колонках 22 и 23 располагаютс  по мере уменьшени  размеров  чеи закрепленных в них планктонных фильтров от 1 мм до 50 мкм, что обеспечивает разделение планктона на соответствующие размерные фракции В соответствии с задачей исследовани  количество держателей в колонке, и, следовательно,, число размерных групп отлавливаемых планктонных организмов может измен тьс .

В торцовых част х каждого держател  фильтра установлены штуцеры, обеспечивающие последовательное (по мере уменьшени  размера  чеи фильтра) подключение держателей друг с другом через перистальтический затвор 27 с помощью эластичных силиконовых шлангов . Через эти же штуцеры с помощью многоканального перистальтического на- насоса 26 обеспечиваетс  обратный ток отфильтрованной воды при работе колонок в режиме отмьшани  фильтров от седиментированного на них окрашенного планктона.

Система количественного анализа планктонных организмов по размерным фракци м состоит из многоканального перистальтического затвора 35, блока 36 фотодатчиков, регистратора 37, приспособлени  38 дл  отбора проб, а также трубопроводов 29 и 30, подающих воду с окрашенным планктоном поочередно из обеих колонок 22 ii 23 к блоку 36 фотодатчиков через многоканальный перистальтический затвор 35 трубопроводов 40, подающих . воду с просчитанным г в фотодатчиках планктоном к приспособлению 38 дл  отбора проб, и трубопровода А1 дл  слива проанализированной воды за борт.

Все трубопроводы устройства, св занные с работой перистальтических . насосов и затворов, изготовлены из

эластичных силиконовьпс шлангов. Остальные трубопроводы изготовлены из прозрачной поливинилхлоридной трубки нужного диаметра.

Конструктивно основные узлы уст-

ройства смонтированы на двух гетинак- совых панел х, скрепленных Т-образно под пр мым углом друг к другу. Колонки 22 и 23 фильтров, а также фильтры 5 и 6 предварительного концентрировани  с помощью металлических хомутов прикреплены в верхней части вертикальной панели параллельно друг к другу по обеим сторонам панели. Там же размещены перистальтические затворы 3

и 4. Перистальтические насосы 9,10 и 26, перистальтические затворы 27 и 35, а также приспособление дл  отбора проб и блок фотодатчиков с монтиро- ваны на нижней панели симметрично по

отношению к вертикальной панели

Системы программного управлени  работой перистальтических насосов и затворов конструктивно объединены в единый блок и установлены вместе с

регистратором 37.

Устройство состоит из двух идентичных каналов , каждый из которых содержит , в частности, фильтр предварительного концентрировани  и колонку фильтров.

Устройство работает следук дим образом .

Забортна  вода от водозаборного элемента непрерьшного действи  по трубопроводу 1I через водомерный элемент 2 и перистальтические затворы 3 и 4 поступает на вход одного из фильтров предварительного концена-г рировани , настроенного в данный момент времени на режим фильтрации, например на вход фильтра 5 по трубопроводу 14. При этом трубопровод 15 перекрыт с помощью перистальтического затвора 4

Приспособление 38 дл  отбора проб представл ет собой блок инертных двуходовых кранов, к которым подведены трубопроводы 40, обеспечивамцйе при необходимости подачу проб воды с окрашенным планктоном дл  лабораторных исследований и видовой идентификации планктонш к организмов, удерживаемых любым из фильтров колонок 22 и 23.

С выхода фильтра предварительного концентрировани  профильтрованна  вода через перистальтический затвор 3 по трубопроводу 12 поступает в емкость 7,, При этом трубопровод 24 перекрыт с помощью многоканального перистальтического затвора 27, а трубопровод 20 - с помощью перистальтического насоса 9.

По истечении заданного программой времени срабатьшагот перистальтичес- кие затворы 3 и 27. Одновременно вклю чаетс  перистальтический насос 9; ко«- торый за счет обратного тока отфильт - ров анной воды, смешанной с красителем обеспечивает отмьшание удержанного на фильтре 5 планктона н его подачу на вход колонки 22 последовательно диненных фильтров по трубопроводу 24, При этом трубопроводы 29 и 33 перекрыты с помощью многоканальных пери стальтических затворов 27 и 35с,

Пройд  по трубопроводу 24 и колон« ке 22 последовательно соединенных .друг с другом планктонных фильтров, отфильтрованна  вода с неиспользоваи ной частью красител  поступает в емкость 7 по трубопроводу 31 через перистальтический затвор 27

После срабатывани  многоканачьньпс перистальтических затворов 27 и 35s которые перекрывают движение воды по трубопроводам 24 и 31 и открывают движение воды по трубопроводам 29 и 33, отфильтрованна  вода из емкости 7 с помощью многоканального перистальтического насоса 26 по трубопроводам 29 поступает непосредственно в каждый из планктонных фильтров колонки 22 обратным током и тем самым вымывает седиментированный на фильтрах планктон о При этом перистальтический сое 9 включен5 а трубопроводы, сое° дин ющие последовательно фильтры в колонке 22, перекрыты с помощью многоканального перистальтического вора 27 о Затем вода вместе с окра-™ шейным и разделенным на размерные группы планктоном по трубопроводам 33 через многоканальный перистальтический затвор 35 поступает от каждого фильтра колонки 22 к многоканальному (по числу размерных групп) блоку 36 фотодатчиков, затем по трубопроводам 39 к приспособлению 38 дл  отбора проб и далее по трубопроводу 41 на слив о .

Фотодатчики,, установленные в блоке 36, реагируют на изменение ин тенсивности светового потока в проте кающей перед ними по прозрачному тру бопроводу воде и тем самым регистри руют общее количество планктона, удержанного каждым из планктонных фильтров колонки 22, Полученна  инфор маци  отображаетс  на регистраторе 37

При необходи.мости с помощью пр№ способлени  38 дл  отбора проб могут бьггь вз ты пробы планктонныл орга«

g кизыов дл  видов ей идентификации и лабораторных исс.педовс кий,-,

Второй ка;-:ап устройства работает аналогичным .оы. 3 част чостк при работе второй колонки 2Э фч /ьтоов в

0 режиме фильтрации., вода с плакл ;( оном от фильтра 6 Г;рецвар)ггепы-1О1 о кок центрировани  по трубоировлу 25 пос - тупает на вхс.д колонки 23 с помощью двухканального перпстэльтического на

5 coca iO и далее через пос. едовате.пь - но соедикеннь в друг с другом фильтры в емкость 7 через многоканапьный ристальтич. 27,,

Непрерывность анаоиза пл&нк-гона

0 по мере дзикекп:: c.i ре;- : к ;зй OTpesKOf пути ooscna ij-isac гсч нз. ем Б устройсгне иде ;-;- -ачу ь;-; налов дискретно.гю дейса-г и.-;,При работе одного капала в рехцаие

5 предварительного концектри:ра.кзни  второй Kanaj: з-л-оматичаскк работает скачала в ре м-п::: -йзделен -  пканкто - на на размерные группы г-: последумщу;э за этим подачу дсс-рдиект фов&нного .

0 с фильтров кст/ -л-пгл oKiiajsjeiKHoro тшанк тона на анализ-. ; ,е- оба канала рабо - TS10 параллель;;о, ко со емещгнлшт временным циклон ксторьл 1Юле.-г нзме--- п тьс  с noMCin;- : f:4cs;ei-ib ntiorpaMiviHoro

j p у Ti p as .Л e H--}  «

Цлктельиосч 1и1кда p:ioc-.i-n; каждого канала в зaвкcи iocvп от задачи следовани  гюжгт иэгшк тьс  от 1 до

3 МИЫ, при это зффйК Г-nJ SOCTb фИЛЬТ-

0 рации за счет засореки.ч фильтров уменьшаетс  не болееj чем на 1л дл  цикла максимальной прот женности.

Давление ио всех трубогрпводах . устройства ке болаг; 1 Н втм. сптинапь-

5 ный врене.нкой цикл гэналоЕ 3 мин, сксрсс Д, дз-- ;д;н--и1 до 12 узлов,.

Устройство г. ;хсг от ьзовано 0 тагоке дл  анализа бв.отлТэнчпепупр Аощих планктонных of.. акнз -.сЗс В зтом случае вместо красвтгл  используетс  pea™ гент дл  xufasHacKHK С .лЬ1ул ци;л биолю - №-1Кесцентоз J и вместо фотодатчкков 5 регистраторы био.т.омниеецелллнкс

При нзмекслгпн ЦИКЛЕ работы канв лов в диапазоне от Ь-ой дс З -х аг- нут и 3 завнскмости от ,peкo 5eндyeмo- го диапазона скорости Д1з-гл еш5н судна

(2-12 узлов) устройство обеспечивает усреднение результатов измерений на следующих друг за другом отрезка пу ти прот женностью 62-1116 м.

В таблице дана зависимость прот -- женности последовательных отрезков пути на которых осуществл етс  усреднение результатов измерений коли :чества пла1-1ктона, от скорости движени  судна и временного цикла работы отдельных каналов за вл емого устройства .

Рекомендованы следующие минималь- :но предельные объемы облавливаемой ;воды ДЛЯ различных размерных катего- рий планктонных организмов: 20 л дл  |мезопланктона и 1 л дл  м кропланкто- |На, Исход  из этого минимальна  про- |изводительность водозаборного элемен- Та 1,2 (20 л/мин) при минимальной длительности цикла работы каналов |равной 1 мин, и 0,4 при максимальной длительности, равной 3 мино Эффективность лова планктона насос- :ным методом как показали исследова- tHHH последних лет в 2-3 раза вьше tto сравнению с сетным ловом, и, следовательно минимальна  производитель- ость водозаборного элемента может Ьыть и более низкой.

Claims (1)

1. Устройство дл  исследовани  Пространственного распределени  планк гона, содержащее водозаборньй и водомерный элементы, фильтрд регистратор отличающеес  тем,что, с Целью повьшени  точности анализа, оно снабжено каналом фильтрации и разделени  по размерным групппам, Включагощим фильтр -предварительного Концентрировани , колонку планктон- :ных фильтров, одноканальный перистальтический затвор и двухканапьный перистальтический насос, а также снабжено емкостью с отфильтрованной йодой, емкостью с раствором красите- й ,- многоканальным перистальтическим

насосом, двум  многоканальными перистальтическими затворами, блоком фо- тодатчиков и приспособлением дл  от-

бора проб, при этом водозаборный и водомерный элементы размещены последовательно и через одноканальный перистальтический затвор соединены с главным входом фильтра предварительного концентрировани , выход с фильтратом которого соединен с входом колонки планктонных фильтров, а выход с отфильтрованной водой - через одноканальный перистальтический

затвор с емкостью с отфильтрованной водой, выходы последней соединены с входом многоканального перистальтического насоса и с одним из входов двухканального перистальтического

насоса, другой вход которого соединен с емкостью дл  раствора красител , а выход - с дополнительным входом фильтра предварительного концент- рировани , выходы многоканального перистальтического насоса через первый многоканальньш перистальтический зат вор подключены к входам фильтро-ко- лонки планктонных фильтров, выходы с отфильтрованной водой которой через

первый многоканальный перистальтический затвор соединены с емкостью с отфильтрованной водой, а выходы с фильтратом - через второй многоканальный перистальтический затвор с блоком фотодатчиков, выход которого соединен с входом приспособлени  дл  отбора гфоб, а выход последнего посредством трубопровода подключен на слив, при этом выходы фотодатчиков подклю-

чены к регистратору,,

2, Устройство по п.1, отличающеес  тем, что, с целью сокращени  времени анализа и повьшени  производительности , оно снабжено дополнительным каналом фильтрации и разделени  по размерным группам, расположенным параллельно первому и размещенным между водомерным элементом

и вторым многоканальным перистальтическим затвором.

62

124

186

248

310

372

Со.ставитель А.Роговский Редактор Л.Зайцева Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Закаэ 3802/2

Тираж 519

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д. 4/5

186 372 558 744 930 1116

Подписное