Устройство для исследования пространственного распределения планктона Советский патент 1988 года по МПК A01K61/00 

22

||

00 (35

ел

-Л

Изобретение относится к гидробио - логии, в частности к измерительным средствам океанологии и рыбного хозяйства, и может быть использовано в исследованиях и освоении Мирового океана,, в разведке и изучении кормовой базы в рыбном хозяйстве и рыболовстве.

Цель изобретения повышение точ кости анализа пространственного расп ределения 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 для прогнозирования биологической продуктивности и соответстг венно рыбных запасов в обследуемых акваториях океана, а также исключение деформации штанктеров для обеспечения возможности дальнейшей видовой идентификации

Анализатор оснащают двумя фильтра- ми предварительного концентрирования планктона, обеспечиванмцими тотальное облавнивание воды, поступающей из водозаборного устройства, емкостью с отфильтрованной водой необходимой для смывания задержанного фильтрами планктона за счет обратного тока во ды, емкостью с реагентом для окрашивания и фиксации планктеров, двумя колонками планктонных фильтров для раз деления планктеров по размерным группам в процессе их окрашивания, устройством отбора проб для дальнейших лаборат.ор1сых исследований и видовой идентификации планктона, набором пе- ристапьтических насосов и затворов, обеспечивающих необходимое направление потоков воды и раствора красителя внутри устройства, системой раммного управления, обеспечивающей требуемый режим работы входящих в устройство блоков, фотодатчиками для регистрации окрашенного планктона, а также коммутирукяцими трубопроводами

На чертеже изображена принципиальная схема устройствао

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

с

10 15 20

25 30 ,г Q .

0

с раствором красителя 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 красителя из емкости 8 на входы перистальтических насосов 9 и 10, трубопроводы 20 и 21 подачи смешанного с отфильтрованной водой раст вора красителя 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 для отбора проб воды, трубопроводы 39 подачи воды блоку 36 фотодатчиков, трубопроводы 40 подачи воды к приспособлению 38 для отбора проб воды, трубопровод 41 подачи проанализированной воды на слив. Все перистальтические насосы и затворы подключены к системе програ «- много управления

функционально устройство можно подразделить на три Системы: систему предварительного концентрирования планктонных организмов, систему разде ления сконцентрированного планктона на размерные фракции и систему количественного анализа планктонных организмов по размерным фракциям.

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

В качестве водозаборного элемента используется штатное подкилевое водозаборное устройство судна. При необходимости может быть использова- но также буксируемое водозаборное устройство непрерывного действия, что позволяет производить количест- венньй анализ горизонтального распределения планктонных организмов на различных глубинах.

Держатели фильтров 5 и 6 предварительного концентрирования изготовлены из полированного толстостенного оргстекла. Каждый из них предстваляет собой два свинчивающихся с помощью резьбы цилиндрических стакана с внутренним диаметром 6-8 см, между которыми с помощью резинового уплотнителя устанавливается кассета фильтра с размером ячеи 50 мкм, что обеспечивает надежное вьщеление мезо- и микро- планктонао В торцовых частях держателей фильтров установлены штуцеры для подключения к соответствующим трубо- проводам.

Водомерный элемент 2 с вентилем позволяет контролировать количество прокачиваемой в единицу времени воды, что необходимо для пересчета со- держания планктонных организмов на единицу объема исследуемой воды.

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

потоки отфильтрованной воды в трубо- проводах 12 и 13.

Емкость 7 для отфильтрованной воды изготовлена на поливинилхлоридно- го листового материала и снабжена переливным патрубком, отводящим 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 для разделения на размерные группы. Одновременно эти же насосы через трубопроводы 18 и 19 обеспечивают дозированную подачу красителя для окраски и фиксации планктонных организмов, который смешивается с отфильтрованной водой на выходе насосов в трубопроводах 20 и 21,

В качестве красителя используется широко применяемый в гидробиологических исследованиях раствор Люголя, который сорбируется на поверхности планктонных организмов и окрашивает их в определенный цвет.

Система разделения 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 для отмывания окрашенного планктона, трубопроводы 31 и 32, подающие отфильтрованную в колонках воду с частью неиспользованного красителя в емкость для отфильтрованной воды, трубопроводы 33 и 34, по которым, окрашенные и разделенные на размерные фракции планктонные организмы подаются раздельно от каждого из фильтров обеих колонок на вход многоканального перистальтического затвора 35,

Держатели планктонных фильтров колонок по изготовлению идентичны держателям фильтров 5 и 6 предварительного концентрирования и отключаются от последних лишь меньшими размерами: их внутренний диаметр 1 см.

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

Держатели в колонках 22 и 23 располагаются по мере уменьшения размеров ячеи закрепленных в них планктонных фильтров от 1 мм до 50 мкм, что обеспечивает разделение планктона на соответствующие размерные фракции В соответствии с задачей исследования количество держателей в колонке, и, следовательно,, число размерных групп отлавливаемых планктонных организмов может изменяться.

В торцовых частях каждого держателя фильтра установлены штуцеры, обеспечивающие последовательное (по мере уменьшения размера ячеи 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 обеспечивается обратный ток отфильтрованной воды при работе колонок в режиме отмьшания фильтров от седиментированного на них окрашенного планктона.

Система количественного анализа планктонных организмов по размерным фракциям состоит из многоканального перистальтического затвора 35, блока 36 фотодатчиков, регистратора 37, приспособления 38 для 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 для отбора проб, и трубопровода А1 для слива проанализированной воды за борт.

Все трубопроводы устройства, связанные 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 панелях, скрепленных Т-образно под прямым углом друг к другу. Колонки 22 и 23 фильтров, а также фильтры 5 и 6 предварительного концентрирования 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 для отбора проб и блок фотодатчиков с монтиро- ваны на нижней панели симметрично по

отношению к вертикальной панели

Системы программного управления 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 концентрирования и колонку фильтров.

Устройство работает следукядим образом.

Забортная вода от водозаборного элемента непрерьшного действия по трубопроводу 1I через водомерный элемент 2 и перистальтические затворы 3 и 4 поступает на вход одного из фильтров предварительного концена-г рирования, 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

Изобретение относится к гидро биологии, в частности к измерительным средствам океанологии и рыбного хозяйства, и может быть использовано в исследованиях и освоении Мирового океана, в разведке и изучении кормовой базы в рыбном хозяйстве и рыболовстве. Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени анализа и повьшение производительности о Непрерывно поступающая от подкилевого или буксируемого на заданной глубине водозаборного элемента 1 вода фильтруется. Удержанный планктон смывается с фильтра 5 за счет обратного тока через него отфильтрованной воды с раствором красителя 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 подсчитывается количество планктонных организмов в каждой из размерных групп. Непрерывность анализа планктона обеспечивается наличием в устройстве двух идентичных каналов дискретного действия, работающих параллельно, но со смещенным временным цикломо Требуемое направление потоков внутри устройства обеспечивается с помощью перистальтических насосов 9,10,26 и затворов 3,4,27,35, подключенных к единбй системе программного управления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил,, 1 табл. (Л

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

С выхода фильтра предварительного концентрирования профильтрованная 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 чается 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,

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

После срабатывания многоканачьньпс перистальтических затворов 27 и 35s которые перекрывают движение воды по трубопроводам 24 и 31 и открывают движение воды по трубопроводам 29 и 33, отфильтрованная 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° диняющие 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 для 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, Полученная инфор мация отображается на регистраторе 37

При необходи.мости с помощью пр№ способления 38 для отбора проб могут бьггь взяты пробы планктонныл орга«

g кизыов для видов ей идентификации и лабораторных исс.педовсякий,-,

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 центрирования по трубоировлу 25 пос - тупает на вхс.д колонки 23 с помощью двухканального перпстэльтического на

5 coca iO и далее через пос.яедовате.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 идея;-;- -ачу ь;-; налов дискретно.гю дейса-г и.-;,При работе одного капала в рехцаие

5 предварительного концектри:ра.кзния второй Kanaj: з-л-оматичаскк работает скачала в ре м-п::: -йзделен -я 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--- пяться с noMCin;- : f:4cs;ei-ib ntiorpaMiviHoro

j p у Ti p as .Л e H--} я«

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

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

0 рации за счет засореки.ч фильтров уменьшается не болееj чем на 1л для цикла максимальной протяженности.

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 для анализа бв.отлТэнчпепупр Аощих планктонных of.. акнз -.сЗс В зтом случае вместо красвтгля используется pea™ гент для xufasHacKHK С .лЬ1уляци;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 протяженностью 62-1116 м.

В таблице дана зависимость протя-- женности последовательных отрезков пути на которых осуществляется усреднение результатов измерений коли :чества пла1-1ктона, от скорости движения судна и временного цикла работы отдельных каналов заявляемого устройства.

Рекомендованы следующие минималь- :но предельные объемы облавливаемой ;воды ДЛЯ различных размерных катего- рий планктонных организмов: 20 л для |мезопланктона и 1 л для мякропланкто- |На, Исходя из этого минимальная 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 минимальная производитель- ость водозаборного элемента может Ьыть и более низкой.

Формула изо бретения

насосом, двумя многоканальными перистальтическими затворами, блоком фо- тодатчиков и приспособлением для от-

бора проб, при этом водозаборный и водомерный элементы размещены последовательно и через одноканальный перистальтический затвор соединены с главным входом фильтра предварительного концентрирования, 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 для раствора красителя, а выход - с дополнительным входом фильтра предварительного концент- рирования, 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 приспособления для отбора гфоб, а выход последнего посредством трубопровода подключен на слив, при этом выходы фотодатчиков подклю-

чены к регистратору,,

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени анализа и повьшения производительности, оно снабжено дополнительным каналом фильтрации и разделения 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, Раушская наб,, д. 4/5

186 372 558 744 930 1116

Подписное