УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛОВА РЫБЫ Российский патент 2002 года по МПК A01K79/02 

Изобретение относится к промышленному рыболовству, а именно к средствам вылова рыбы во внутренних водоемах путем использования анодной реакции рыб на действие электрического поля тока, преимущественно в классическом варианте, когда сконцентрированных у анода рыб извлекают из воды обычными сачками.

К подобным устройствам классического типа относятся широко применявшийся в СССР электроловильный аппарат типа "Пеликан" [1] или разработанные в последнее время в России аппараты группы ЭЛЛОР [2], а также аналогичные им различные модификации устройств такого класса. В общем случае, такие устройства содержат автономный источник тока, обычно низкого напряжения, преобразователь напряжения, схему управления, позволяющую получать на выходе однополярные импульсы тока различных временных характеристик с амплитудой напряжения в пределах 250-1000 В. Причем, в известных устройствах предусматривается возможность ручной регулировки продолжительности одиночных импульсов, их частоты и амплитуды напряжения в зависимости от характеристик объекта и условий лова. Рабочим электродом служит анод, а катод является вспомогательным, предназначенным только для образования цепи тока. Электроды соединяются с выходом аппарата посредством кабелей, содержащих манипуляционные элементы дистанционного управления включением тока. Во всех известных устройствах подобного класса для электролова рыбы общая длительность действия тока, пропускаемого через воду при однократном включении, а также интервалы между очередными включениями зависят исключительно от действий оператора.

Наиболее близким к настоящему изобретению является устройство для электролова рыбы по патенту СССР 1790360, А 01 К 79/02, 1973 г. Это устройство содержит автономный источник тока, задающий и выходной импульсные генераторы с ручной регулировкой выходных частоты и напряжения импульсов тока в зависимости от вида и размера ловимых рыб и электропроводимости воды, электроды с рабочим анодом, соединительные кабели и вспомогательные элементы. Управление прохождением тока через электроды осуществляется путем включения тока и погружения электродов в воду.

Недостатком этого устройства является полная зависимость от действий оператора длительности однократного непрерывного воздействия на рыб током и интервалов между таким действием и повторным включением тока. Этот недостаток, присущий и известным аналогам, таит в себе опасность чрезмерной экспозиции рыбы в зоне эффективного действия электрического поля (ЭП) анода, которая может привести к неблагоприятным последствиям. Это тем более важно, что при работе с орудиями рассматриваемого класса из воды извлекается только часть рыбы. Известно, что эффективность отлова рыбы в подобных случаях не превышает 60% [3]. При проведении ихтиологических исследований, в частности, при взятии проб ценных видов рыб, которые подлежат возвращению в воду, отрицательные последствия могут сказаться и на этих рыбах. И во всех случаях опасности чрезмерной экспозиции в ЭП подвергаются рыбы, остающиеся в воде. Фундаментальными многосторонними исследованиями установлено, что только небольшая продолжительность действия тока не влечет за собой нежелательных последствий и эта продолжительность ограничивается в пределах 5-20 с [4]. Этот критерий отражен и в инструкции по эксплуатации современных орудий электролова [5] . Из сказанного видно, что экологическая безопасность применения рассматриваемых устройств для электролова рыбы целиком зависит от действий оператора, что совершенно недопустимо.

Задачей изобретения является создание устройства для электролова рыбы во внутренних водоемах, безопасного по последействию тока для окружающей среды, путем автоматического исключения передозировки нахождения рыбы в поле электрического тока и защиты от ошибочных действий оператора.

Сущность изобретения.

Устройство для электролова рыбы согласно настоящему изобретению содержит автономный источник тока, задающий и выходной импульсные генераторы с управляемыми временными характеристиками импульсов тока, ручной регулировкой выходных параметров импульсов в зависимости от характеристик объекта и ожидаемых условий лова, датчик скорости перемещения орудия лова относительно воды, анализатор сигналов датчика, управляемое реле времени, электроды с рабочим анодом, соединительные кабели и средство манипуляционного включения тока. Устройство может быть снабжено также датчиками температуры и электропроводимости воды с анализатором сигналов этих датчиков. Вход управляемого реле времени соединен с выходом анализатора сигналов датчиков, а его выход соединен с задающим генератором таким образом, что длительность однократного включения тока и минимального интервала времени между окончанием прохождения тока через электроды и возможным повторным срабатыванием манипулятора включением тока устанавливаются автоматически в экологически безопасных пределах в зависимости от измерений датчиком скорости перемещения орудия лова относительно воды, которые определяются выражениями
а), в основном варианте при работе с датчиком скорости


где τ₁ - допустимая длительность непрерывного однократного включения тока;
τ_exp - длительность допустимой экспозиции рыбы в зоне ЭП анода, вызывающего угнетение и/или иммобилизацию рыб ("зона иммобилизации");
d - ширина зоны иммобилизации при средних значениях электропроводимости воды;
V_л - скорость перемещения орудия лова относительно воды, измеренная датчиком;
τ₂ - минимально допустимый интервал времени между окончанием прохождения тока при предыдущем включении и возможностью повторного срабатывания манипуляционного устройства для включения тока;
τ_rest - время реституции двигательной активности рыб после состояния угнетения и/или иммобилизации.

б), в варианте при работе с датчиками электропроводимости и температуры воды


где k_γ - эмпирический коэффициент влияния повышенной электропроводимости воды;
k_t - эмпирический коэффициент влияния температуры воды;
t_opt - оптимальная температура воды для ловимых рыб в сезон лова;
Δt_л=t_opt-t_л
t_л - температура воды, измеренная датчиком при лове.

Корректировка τ₁ и τ₂ происходит при электропроводимости воды в месте лова большей среднего ее значения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана блок-схема устройства. В блок-схеме обозначены: источник питания 1, задающий импульсный генератор 2, выходной импульсный генератор 3, рабочий электрод-анод 4, вспомогательный электрод 5, блок ручной регулировки выходных параметров тока 6, манипуляционное устройство дистанционным включением тока 7, управляемое реле времени 8, блок анализаторов сигналов датчиков 9, датчики параметров воды и скорости перемещения относительно нее орудия лова 10.

Работает устройство следующим образом:
Перед началом работ в блоке ручной регулировки выходных параметров импульсов тока 6 устанавливают величины их временных и амплитудных параметров, соответствующих виду, возрасту, ожидаемым метрическим характеристикам объекта лова, свойственные его сезонному состоянию, вводят значения τ_exp,τ_rest,d. Если используются датчики температуры и электропроводимости воды, то устанавливают также известное или предварительно измеренное среднее значение электропроводимости воды и величину температуры воды, оптимальной для ловимых рыб в сезон работ.

Производят необходимые соединения, погружают в воду электроды 4 и 5 и датчики 10. Срабатывают датчики 10. Анализатор 9 сравнивает полученные результаты с установленными значениями оптимальной температуры и ее средней электропроводимости и с учетом измеренной скорости перемещения орудий лова относительно воды V_л и величин t_л и γ_л задает управляемому реле времени 8 необходимую команду. При дистанционном включении посредством блока 7 выходного импульсного генератора 3 прохождение тока в воде ограничивается временем τ₁. Рыбы, оказавшиеся в границах зоны анодной реакции, устремляются к аноду 4, где вблизи него оказываются в зоне иммобилизации. Здесь рыбу извлекают из воды обычными средствами. Перемещают орудие лова на новый участок. По истечении заданного анализатором 9 минимального времени интервала τ₂ после предыдущего прохождения тока возможно новое включение тока посредством манипуляционного устройства 7 и повторение процесса лова.

Автоматический учет скорости перемещения орудия лова относительно воды, например скорости течения воды при неподвижном орудии лова или скорости перемещения орудия лова в стоячей воде, или движения орудия лова в потоке, а также учет реальных температуры и электропроводимости воды для ограничения длительности однократного прохождения тока в воде и определения минимально возможного интервала времени между повторными прохождениями тока обусловлены рядом обстоятельств.

Решающую роль в этом играет скорость перемещения орудия лова относительно воды, от которой зависит экспозиция рыбы в ЭП при одной и той же длительности прохождения в воде тока и оптимальных остальных условиях. При наличии течения поток воды выносит не выловленных рыб в состоянии угнетения и/или иммобилизации в свободное от действия ЭП пространство, где происходит реституция их двигательной активности. Подобное же происходит и при движении орудия лова в стоячей воде, поскольку рыба освобождается от действия ЭП вследствие его удаления за орудием лова. Чем выше скорость перемещения орудия лова относительно воды, тем более длительным может быть однократное прохождение тока при одной и той же экспозиции рыбы в ЭП анода. Необходимость корректировки длительностей однократных включений тока и интервалов между ними в зависимости от реальной температуры воды в местах лова обусловлена худшим состоянием рыб при температурах, отличных от оптимальной в соответствующий сезон. Возникает необходимость сокращать длительность включений тока и увеличивать интервалы между ними. На разных участках акватории работ вследствие влияния поверхностных стоков, притоков, подводных источников электропроводимость воды может оказываться выше среднего значения, в соответствии с которым были заданы выходные параметры импульсов тока. Также при работе в устьях рек возможно повышение солености воды вследствие нагонных или приливных течений. Из-за неэквивалентности электропроводимости воды и тела рыбы, вызывающей искажение телом рыбы картины свободного электрического поля, при повышении электропроводимости воды однотипные реакции рыб на действие ЭП возникают при меньших напряженностях ЭП. Для условий, когда электропроводимость воды выше той средней, в соответствии с которой были заданы выходные параметры импульсов тока, справедлива найденная авторами изобретения эмпирическая зависимость между электропроводимостями воды и напряженностями ЭП для однотипных реакций рыб, выражающаяся равенством

где Е - напряженность ЭП, при которой наступает рассматриваемая реакция рыб при средней электропроводимости воды;
Е_л - напряженность ЭП возбуждения этой же реакции рыб при электропроводимости воды, измеренной датчиком при лове;
γ_л - электропроводимость воды, измеренная датчиком при лове;
γ_med - средняя электропроводимость воды.

β - эмпирический коэффициент, зависящий от морфометрических характеристик рыб.

Для рыб с удлиненной формой тела (щука, судак, лососевые рыбы) β=1,0.

При практически применяемых формах анода его ЭП апроксимируется как ЭП сферического электрода с некоторым эквивалентным радиусом. Из основ электротехники известно, что напряженность такого ЭП убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от электрода. Поэтому при возрастании электропроводимости воды ширина зоны иммобилизации возрастает. Если обозначить ширину этой зоны d_γ, то поскольку величина d_γ с учетом выражения (6) при β= 1,0 будет

Обозначив получим d_γ = k_γd (8).

С учетом этой величины приведены выражения (3) и (4). При γ_л<γ_med ширина зоны иммобилизации уменьшается и при этом автоматические корректировки в величины τ₁ и τ₂ не вносятся, так как при этих условиях рыба оказывается в большей безопасности.

В частном случае, при работе в акваториях обитания ценных рыб охраняемых видов в качестве экологически безопасной величины экспозиции рыбы в зоне иммобилизации ЭП анода t_eхp можно принять преимущественно равной 5 с. Для определения допустимой при этом длительности однократного включения тока τ₁, в зависимости от скорости перемещения орудия лова относительно воды необходимо оценить размер зоны иммобилизации. Поскольку в практических устройствах для электролова рассматриваемого класса линейные размеры анода не превышают 50 см, то при принятом диапазоне напряжений на выходе максимальный радиус зоны иммобилизации не превышает 2 м. Соответственно ширина этой зоны d в худшем случае будет иметь 4 м. Существует некоторая критическая скорость, при которой за время допустимой экспозиции τ_exp будет пройдена вся зона иммобилизации d.

При указанных выше условиях эта критическая скорость V_кр будет

При такой скорости перемещения орудия лова относительно воды длительность экспозиции не превысит 5 с даже при непрерывном прохождении тока в воде, то есть при τ₁ = ∞.

При скоростях, меньших критической, длительность однократного включения тока τ₁ определится как отношение ширины зоны иммобилизации к разности между критической и реальной скоростью в процессе лова

В таблице представлена допустимая длительность однократного включения тока τ₁, при нескольких значениях скорости перемещения орудия лова относительно воды V_л при оптимальной температуре воды и средней ее электропроводимости.

Количественную величину времени реституции двигательной активности рыб после их нахождения в зоне иммобилизации можно принять преимущественно равной 40 с. Это соответствует примерно среднему значению, найденному в исследовании международной группы экспертов [6].

Технический результат от использования изобретения заключается в автоматическом ограничении длительности однократного включения тока и автоматической установки минимального времени паузы между прохождениями тока в воде в зависимости от реальных условий ведения лова.

В результате этого технического эффекта достигается решение поставленной задачи. Длительность экспозиции рыбы в электрическом поле, независимо от действий оператора, не может превышать уровень, безопасный для жизнедеятельности как рыб, оставшихся в воде невыловленными, так и для отловленных проб рыб, возвращаемых в воду. Этим обеспечивается экологическая безопасность применения электролова для окружающей среды.

Пример осуществления изобретения
Устройство согласно настоящему изобретению в основном варианте с датчиком скорости перемещения орудия лова относительно воды построено в лодочном исполнении. В качестве источника питания 1 применены аккумуляторы напряжением 12 В. Этот блок содержит преобразователь напряжения на тиристорах КТ856 с высоковольтным выпрямителем на напряжения 300-700 В, стабилизаторы напряжения на микросхемах серии ЕН для питания электронных компонентов устройства и датчиков. Задающий генератор 2 выполнен на таймерах микросхемы КР1006ВИ1. Выходной импульсный генератор 3 представляет собой высоковольтный коммутатор на тиристорах типа Т132-50-8. Рабочий анод 4 изготовлен в виде гребенки из капронового фала в медной оплетке. Катод 5 изготовлен из двух отрезков фала в медной оплетке длиной 4 м. Блок ручного регулирования 6 содержит набор коммутируемых переменных резисторов. Манипулятор включением тока 7 выполнен в виде педали. Управляемое реле времени 8 выполнено на интегральных таймерах КР1006ВИ1 и интегральных операционных усилителях К140УД6. Анализатор 9 содержит нормализатор на интегральных операционных усилителях и цифровой процессор обработки сигналов типа КМ1813 ВЕ1, который выполняет операции по выражениям (1) и (2) по программе, записанной в РПЗУ микросхемы. Датчик скорости перемещения орудия лова относительно воды устроен из прибора ИЕСМ200 фирмы Union Engineering. В дополнительном варианте, когда учитываются температура и электропроводимость воды, применяются погружной термометр сопротивления ТСМ-0879 и модифицированный прибор "Гамматестер" производства ЦПКТБ рыбопромышленного объединения западного бассейна.

Источники информации
1. Техника промышленного электролова. Под редакцией Г.А. Асланова. "Пищевая промышленность", М., 1980, стр. 135-140.

2. Г. М.Мишелович. Разработка новых орудий электролова рыбы. Информационный пакет. Серия промышленное рыболовство. Выпуск 1, ВНИЭРХ, М., 1996, стр. 33-38.

3. Майзелис М.Р.; Мишелович Г.М. Оценка ориентирующего действия электрического поля анода электроловильных агрегатов. В сборнике "Электролов рыбы во внутренних водоемах". Известия ГосНИОРХ, т. 96, Л., 1975, стр. 171-175.

4. Последействие электрических полей на водных животных, изд. "Мокслас", Вильнюс, 1977,стр. 150,151.

5. Аппарат для электролова рыб "ЭЛЛОР-01" "ЭЛЛОР-02" "ЭЛЛОР-03". Руководство по эксплуатации, стр. 5, п.2.5.

6. A. Chmielewski, R. Cninat, W. Dembinski and R. Lamarque "Fatigae and mortality effects in electrical fishing" Polskie Arehiwum Hydrobiologiu, 20-2, 1973, p.p. 341, 345.

Изобретение предназначено для промышленного рыболовства на внутренних водоемах с использованием анодной реакции рыб и их отлове обычными сачками. Содержит автономный источник тока, задающий и выходной импульсные генераторы с регулируемыми временными характеристиками импульсов тока и ручной регулировкой выходных параметров импульсов в зависимости от характеристик объекта и ожидаемых условий лова, электроды с рабочим анодом, соединительные кабели, средство манипуляционного включения тока. Устройство содержит управляемое реле времени, датчик скорости перемещения орудия лова относительно воды и анализатор сигналов датчика. Выход анализатора соединен со входом управляемого реле времени, а выход последнего - со входом задающего генератора. В зависимости от скорости перемещения орудия лова относительно воды автоматически устанавливаются ограничения длительности однократного включения тока и продолжительности минимального интервала времени для возможного повторного срабатывания манипулятора включением тока после его предыдущего прохождения. Эти величины определяются выражениями где τ₁ - длительность однократного включения тока; τ_exp - время допустимой экспозиции в зоне электрического поля анода, вызывающего угнетение и/или иммобилизацию рыб; d - ширина зоны электрического поля анода, вызывающего угнетение и/или иммобилизацию рыб; V_л - скорость перемещения орудия лова относительно воды; τ₂ - минимальный интервал времени для возможного срабатывания манипулятора включением тока после прекращения действия предыдущего включения; τ_rest - время реституции двигательной активности рыб после прекращения действия тока. Технический результат от использования изобретения заключается в автоматическом, не зависимом от действий оператора ограничении до безопасных для рыб величин экспозиции при лове рыб на анодную реакцию. 4 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Устройство для электролова рыбы, содержащее автономный источник тока, задающий и выходной импульсные генераторы с управляемыми временными характеристиками импульсов тока и ручной регулировкой выходных параметров импульсов в зависимости от характеристик объекта и ожидаемых условий лова, электроды с рабочим анодом, соединительные кабели и средство манипуляционного включения тока, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено управляемым реле времени и датчиком скорости перемещения орудия лова относительно воды с анализатором сигналов датчика, причем вход управляемого реле времени соединен с выходом анализатора сигналов датчика, а выход управляемого реле времени соединен с задающим генератором таким образом, что автоматически устанавливаются ограничение длительности однократного включения тока и продолжительность минимального интервала времени для возможного повторного срабатывания манипулятора включением тока после прекращения предыдущего прохождения тока в зависимости от измеренной скорости перемещения орудия лова относительно воды, определяемых выражениями:


где τ₁ - длительность однократного включения тока;
τ_exp - время допустимой экспозиции в зоне электрического поля анода, вызывающего угнетение и/или иммобилизацию рыб;
d - ширина зоны электрического поля анода, вызывающего угнетение и/или иммобилизацию рыб;
V_л - скорость перемещения орудия лова относительно воды;
τ₂ - минимальный интервал времени для возможного срабатывания манипулятора включением тока после прекращения действия предыдущего включения;
τ_rest - время реституции двигательной активности рыб после прекращения действия тока. 2. Устройство для электролова рыб по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено датчиками температуры и электропроводимости воды с анализатором сигналов этих датчиков, выход которого соединен со входом управляемого реле времени таким образом, что в зависимости от измеренных температуры и электропроводимости воды допустимые длительности однократного включения тока и минимального интервала времени после прохождения тока для возможного повторного срабатывания манипулятора включением тока определяются выражениями


Δt_л= t_opt-t_л,
где t_opt - температура воды, оптимальная для ловимых рыб в сезон работ;
t_л - температура воды, измеренная датчиком при лове;
k_t, k_γ - эмпирические коэффициенты влияния температуры и электропроводимости воды соответственно. 3. Устройство для электролова по любому из пп. 1 и 2, отличающееся тем, что при лове в акваториях с охраняемыми видами рыб допустимая экспозиция рыб в зоне электрического поля анода, вызывающего угнетение и/или иммобилизацию рыб, t_exp составляет преимущественно 5 с. 4. Устройство для электролова по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что минимальный интервал времени между окончанием действия тока и возможным повторным срабатыванием манипулятора включением тока τ₂ при неподвижности орудия лова в стоячей воде и оптимальном значении температуры воды и средним значением ее электропроводимости преимущественно составляет 40 с. 5. Устройство для электролова по п. 2, отличающееся тем, что при лове рыб с удлиненным прогонистым телом коэффициент влияния повышенной электропроводимости воды

где γ_med - среднее значение электропроводимости воды, учтенное при установке выходных параметров тока;
γ_л - электропроводимость воды, измеренная датчиком при лове.