Устройство для экспонирования пластин обрастания Советский патент 1986 года по МПК A01K61/00 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к усройствам для изучения сообществ микроперифнтона (микрообрастания), в состав которых входят бактерии, одноклеточные водоросли и животные (жгутиконосцы, амебы, инфузории), развивающиеся на искусственных субстратах, и может быть иснользовано для исследовательских целей в области технической гидробиологии, на морях, внутренних водоемах и в агрессивных средах, для биологических испытаний противообрастаю- щих нокрытий, а также при биомониторинге качества прирОл 1ных и сточных вод благодаря присутствию в обрастании индикаторных биологических видов.

Целью изобретения является увеличение скорости проведения испытаний в условиях течения, а также повышение надежности работы.

При использовании устройства достигается увеличение количества одновременно экспонируемых пластин, плотность обрастаний которых можно сравнивать между собой.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство при горизонтальном расположении рамы общий вид; на фиг. 2 - верхний узел вращения; на фиг. 3 - нижний узел вращения; на фиг. 4 - устройство при вертикальном расположении рамы, общий вид.

Устройство для экспонирования пластин обрастания состоит из несущего троса 1 для размещения устройства в водоеме, смонтированного на нем с возможностью вращения опорного элемента, выполненного в виде рамы 2 прямоугольной формы с положительной плавучестью, и закрепленных на раме 2 кассет 3 для размещения пластин 4 обрастания, при этом рама 2 оснаще- на жестко прикрепленным к ней вертикальным килем 5, а кассеты 3 с пластина.ми 4 расположены последовательно по продольной оси рамы 2.

Рама 2 может быть установлена в водоеме в горизонтальном или в вертикальном положениях.

При установке рамы 2 (фиг. 1) устройство содержит стержень 6 с кольцами 7 для подсоединения концов несущего троса 1, а рама 2 одной из ее поперечных перекладин свободно установлена на стержне (фиг. 2), при этом киль 5 закреплен на противоположной поперечной перекладине.

Кассеты 3 прикреплены к раме 2 с помощью держателей в виде кронштейнов 8, а рама 2 снабжена оттяжками 9. Для новыще- иия надежности работы устройства последнее оснащено поплавками 10, смонтированными на раме 2, а оттяжки 9 одними своими онцами подсоединены к поперечной перекладине рамы 2 в районе крепления киля 5, а другими - к шайбе 11, свободно установленной на дополнительном стержне 12 с кольцами 13 для несущего троса 1. На одном конце несущего троса 1 закреплен буй

0

5

0

5

0

0

0

5

14, на другом - груз 15, а с помощью троса 16 все устройство фиксируют на якоре 17. Использование в качестве опорного эле.мен- та рамы 2 прямоугольной формы, а также поперечное расположение кронштейнов 8 по отношению к перекладинам рамы 2 и их жесткое крепление на последней обеспечивают необходимую жесткость конструкции устройства. Для обеспечения положительной плавучести рамы 2 она может быть изготовлена из любого материала, обладающего по- лолсительной плавучестью и не тормозящего развития обрастаний на пластинах 4, либо может быть полой, либо снабжена поплавками.

В полой раме (фиг. 2) часть ее, находя- ш,аяся в контакте со стержнем 6, изготовлена сплошной из фторопласта, что связано с необходимостью надежной ее герметизации для обеспечения положительной плаву- ческти и с созданием оптимальных условий ее вращения вокруг стержня 6.

Шайба 11 установлена с зазором на дополнительном стержне 12 (фиг. 3), благода- ps чеглу она свободно вращается, обеспечивая экспонирование пластин 4 под постоянным углом к направлению течения даже при многократных изменениях направления течения на прямо противоположное, напри- .мер в приливно-отливной зоне морей.

При размещении рамы 2 в водоеме (фиг. 4) ее подвешивают вертикально с помощью колец 7 на несуп1е.м тросе 1, который выполняют, напри.мер, из капроновой веревки, легко скручиваемой при разворотах рамы 2. При это.м о1Т1адает необходимость в стержне 6, что упрощает конструктивное выполнение устройства и его изготовление.

Кассеть; 3 с пластинами 4 могут быть прикреплены непосредственно к раме 2 (без держателей), а оттяжка 9 - к килю 5, об- ладаюш;ему положительной плавучестью либо снабженному поплавками Ю. Размеры поплавка 10 и длину оттяжки 9 подбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить вертикальное положение рамы 2.

Для оптимальной работы устройства в условиях пере.менного уровня воды в водоеме, например в приливно-отливной зоне морей, несущий трос при наличии груза 15 целесообразно изготовить из жесткого материала, например нержавеющей стали. Устройство .может функционировать и без груза 15,но в этом случае в условиях переменного уровня воды не обеспечиваются оптимальные условия для обрастания пластин 4, так как при подъеме уровня воды они оказываются на большей глубине и медленнее обрастают при отсутствии груза 15. Направляющий трос 1 можно изготовить из нежесткого материала, например капроновой веревки.

Раму 2 целесообразно изготавливать из пластмассовых труб, крон1итейны 8 - из

пластмассы или нержавеющей стали, киль - из пластмассы.

Благодаря выполнению устройства из материалов, не поддающихся окислению и не выделяющих веществ, тормозящих обрастание, его можно применять как в морской, так и в пресной воде, а также в агрессивных средах - сточных водах. Перед началом работы производят сборку устройства.

Для этого поперечную перекладину рамы 2, имеющую сквозное отверстие боль- щего диаметра, чем диаметр разъемного стержня 6, устанавливают с зазором на нижнюю половину стержня 6, на которую навинчивается верхняя половина. Кронщтей- ны 8 жестко крепятся к раме 2 с помощью хомутов, болтов или иным способом. Поплавки 10 притягивают к раме 2 и кронштейнам 9 хомутами или привязывают капроновой веревкой, так что поплавки висят над рамой.

Киль 5 крепится к раме 2 уголками из металла или пластмассы. Возможно также крепление киля 5 на кронщтейне 8, для чего кронштейн 8 изготавливается длиннее рамы 2, в нем делается вертикальный пропил по толщине киля 5, который вставляется в пропил и зажимается болтами. Кассеты 3 жестко крепятся к кронштейнам 8 хомутами, болтами или иным способом.

Поплавки 10 и оттяжка 9 подбираются такой величины, чтобы обеспечить строго горизонтальное (или строго вертикальное, или иное заданное) положение рамы 2.

Груз 15 должен быть такого веса, чтобы уравновесить буй 14. Длина якорного троса 16 выбирается достаточной для удержания буя 14 на плаву при наибольших подъемах уровня воды, например, на морях, при сизигийных (максимальных) приливах.

После сборки устройство на несущем тросе 1 устанавливают в водоем.

Устройство работает следующим образом.

Благодаря связи несущего троса 1 с буем 14 и грузом 15 обеспечивается экспонирование пластин обрастания на заданной постоянной глубине по отношению к поверхности воды даже в случае переменного уровня воды (например, в приливно-отливной зоне морей), что создает оптимальные условия для обрастания пластин. С помощью троса 16 устройство фиксируется на якоре 17. В текучей воде прямоугольная рама 2 разворачивается вокруг стержня 6 килем 5 до тех пор, пока сила напора воды, действующая на киль 5 и разворачивающая раму 2 вокруг стержня 6, на станет равной О, а киль не зай.мет положение, параллельное течению.

Прямоугольная форма рамы 2 и жесткое крепление вертикального киля 5 на короткой перекладине рамы 2 обеспечивают надежную ориентацию рамы 2 килем 5 вдоль

течения, так как создают большое п.печо сн. напора воды, действующей на киль 5 и разворачивающей его вместе с рамой 2. Площадь киля 5 подобрана с таким расчетом, чтобы обеспечить достаточную чувствительность предлагаемого устройства к изменению направления течения.

Благодаря постоянной ориентации устройства относительно течения достигаются постоянные условия экспонирования пластин 0 обрастания в текучей воде. Вращение прямоугольной рамы 2 вокруг стержня 6 оказывается возможным потому, что прямоугольная рама 2 одной из перекладин свободно установлена на стержне 6.

Падежность постоянной ориентации пря5

моугольнои рамы в горизонтальном положении вертикальным килем 5 параллельно течению достигается положительной плавучестью рамы 2, а также поплавками 10 и оттяжками 9, один конец которых закреплен

1-. на противоположных углах рамы 2 со стороны ки.тя 5, а другой конец - на шайбе 11, свободно вращающейся вокруг дополнительного стержня 12 при развороте рамы 2 в случае изменения направления течения. Длина оттяжек 9 выбирается с таким

5 расчетом, чтобы обеспечить определенный угол между плоскостью рамы 2 и горизонтальной плоскостью, например равный О (фиг. 1).

Экпозиция пластин 4 обрастания под за данным углом к направлению течения достигается жестким креплением к раме 2 вертикального киля 5, ориентирующегося параллельно течению, постоянным положением рамы 2, жестким креп.лением кассет 3 на кронштейнах 8, жестким креплением крон, штейнов 8 на раме 2.

Определенный угол наклона пластин 4 к направлению течения может достигаться той или иной конструкцией кассет 3, обеспечивающих, например, расположение пластин 4 параллельно, перпендикулярно или

0 под углом к плоскости кассет 3, характером крепления кассет 3 к кронштейнам 8. например перпендикулярно или неперпендикулярно по отношению к плоскости рамы 2, положением кронштейнов 8 относите. 1ьно перекладины рамы 2. На фиг. 1 1юказано расположение кронштейнов 8 под прямым углом к перекладинам рамы 2, кассет 3 и п.час- стин 4 - перпендикулярно плоскости рамы 2. Виду того, что кронштейны 8 могут выступать за раму 2 и нести на себе дополнпg тельные кассеты 3 (не показано), а также располагаться не под прямым уг/юм к рлмо 2, целесообразно изготовление кронштейна 8 большей длины, чем перекладины рамы 2. Тот же проесс происходит и при вертикальном расположении рамы 2 (фяг. 41.

5 В этом случае рама 2 точно так же разворачивается на несущем тросе I килем 5 до тех пор, пока сила напора воды, действующего на него, не станет равной О, а киль 5

не займет положение, параллельное течению.

В нредлагаемом устройстве увеличение скорости нроведения испытаний обрастания пластин достигается применением многорядного расположения кассет с пластинами на держателях, смонтированных на раме. Однородность обрастания пластин в условиях течения достигается благодаря тому, что пластины экспонируются под постоянным заданным углом к направлению течения, что обеспечивается возможностью вращения рамы вокруг стержня и жестко с ней связан

ным вертикальным килем, устанавливающимся параллельно течению, причем угол экспонирования пластин к направлению течения задается положением кронштейнов относительно рамы и конструкцией кассет. По сравнению с известным устройством при сохранении точности проведения испытаний обрастания пластин количество одновременно экспонируемых пластин в предлагаемом устройстве, результаты обрастания которых сравнивают, возрастает в 5 раз, а по сравнению с базовым объектом - в 15 раз.

Фиг. 2

фиг.З

34

Состаните.иь С. Филиппова

Редактор Л. ГратиллоТехред И. ВересКорректоо Л1. Демчик

Заказ 3632/4Тираж 679Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектиая, 4