Устройство для исследования пространственного распределения планктона

 

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

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (59 4 А 01 K 61/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4195842/31-13 (22) 18.02.87 (46) 07.08.88. Бюл. Р 29 (71) МГУ им. М.В.Ломоносова (72) В.Л.Супоницкий, Г.В.Супоницкая, А.И.Габон и М.Ç.Лосс (53) 639 ° 2.053.1 (088.8) (56) Киселев И.А. Планктон морей и континентальных водоемов. - M.: Нау-. ка, 1969, т. 1, с. 190-192, (54) УСТРОЙСТВО grZ HCCXZgOaAHm

ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАНК»

ТОНА (57) Изобретение относится к гидробиологии, 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 повышение производи» тельности. Непрерывно поступающая от подкилевого или буксируемого на за« данной 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 обес» Я печивается наличием в устройстве двух идентичных каналов дискретного действия, работающих параллельно, но со смещенным временным циклом.

Требуемое направление потоков внутри устройства обеспечивается с помощью перистальтических насосов 9,10,26 и затворов 3,4,27,35, подключенных к единой системе программного управления. 1 s.ï. ф"лы, 1 ил., 1 табл.

1414365

Изобретение относится к гидробиологии, 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- 10 ности анализа пространственного распределения планктона по размерным группам в реальном масштабе времени в автоматическом режиме, сокращение времени анализа и повышение производи 15 тельности, что обеспечивает объективность оценки биомассы мезо- и микропланктона для прогнозирования биологической продуктивности и соответстг венно рыбных запасов в обследуемых 20 акваториях океана, а также исключение деформации планктеров для обеспечения возможности дальнейшей видовой идентификации.

Анализатор оснащают двумя фильтра- 25 ми предварительного концентрирования планктона, обеспечивающими тотальное облавнивание воды, поступающей из водозаборного устройства, емкостью с отфильтрованной водой, необходимой 30 для смывания задержанного Фильтрами планктона за счет обратного тока воды, емкостью с реагентом для окрашивания и фиксации планктеров, двумя колонками планктонных фильтров для раз- 35 деления планктеров по размерным группам в процессе их окрашивания, устройством отбора проб для дальнейших лабораторных исследований и видовой идентификации планктона, набором пе- 40 ристальтических насосов и затворов, обеспечивающих необходимое направление потоков воды и раствора красителя внутри устройства, системой программного управления, обеспечивающей требуемый режим работы входящих в устройство блоков, фотодатчиками для регистрации окрашенного планктона, а также коммутирующими трубопроводами.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит водозаборный элемент 1 непрерывного действия, водо« мерный элемент 2 с вентилем, одноканальные перистальтические затворы 3 и 4, фильтры 5 и 6 предварительного концентрирования планктона, емкость

7 с отфильтрованной водой, емкость 8 с раствором красителя планктонных ор- ганизмов, двухканальные перистальтичесике насосы 9 и 10, трубопровод 11 подачи забортной воды на вход устройства, трубопроводы 12 и 13 подачи отфильтрованной воды в емкость 7 через перистальтические затворы 3 и 4, трубопроводы 14 и 15 подачи заборт ной воды на входы фильтров 5 и 6 че рез перистапьтические затворы 3 и 4, трубопроводы 16 и 17 подачи отфильтрованной воды из емкости 7 на входы пернстальтических 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 раствора красителя на выходы фильтров

5 и 6, колонки 22 и 23 планктонных фильтров, трубопроводы 24 и 25 подачи окрашенной воды с деседиментированными с фильтров 5 и 6 планктон ными организмами на входы колонок

22 и 23 фильтров, многоканальный перистальтический насос 26; первый многоканальный перистальтический затвор 27, трубопровод 28 подачи отфильтрованной воды на вход многоканального перистальтического затвора.

27 через перистальтический насос 26, трубопроводы 29 и 30 подачи отфильрованной воды из емкости 7 на выходы фильтров колонок 22 и 23 с помощью многоканального перистальтического насоса 26 через первый многоканальный перистальтический затвор 27, трубопроводы 31 и 32 подачи воды с вы ходов 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 раненными 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

4I подачи проанализированной воды на слив. Все пернстальтические насосы и затворы подключены к системе программного управления, 1414365

Функционально устройство можно подразделить на три системы: систему предварительного концентрирования планктонных организмов, систему разделения сконцентрированного планктона на размерные фракции и систему количественного анализа планктонных организмов по размерным фракциям, Система предварительного концент-. рирования состоит из водозаборного элемента 1 непрерывного действия, водомерного элемента 2, двух одноканальных перистальтических затворов

3 и 4, двух фильтров 5 и 6 предвари- 15 тельного концентрирования планктона и емкости 7 с отфильтрованной водой, емкости 8 с раствором красителя, двух перистальтических двухканальных насосов 9 и 10> а.также коммутирующих 20 трубопроводов 11 - 15.

В качестве водозаборного элемента используется штатное подкилевое водозаборное устройство судна. При необходимости может быть использовано также буксируемое водозаборное устройство непрерывного действия, что позволяет производить количественный анализ горизонтального распределения планктонных организмов на ЭО различных глубинах.

Держатели фильтров 5 и 6 предварительного концентрирования изготовлены из полированного толстостенного оргстекла. Каждый из них предстваляет Зб собой два свинчивающихся с помощью резьбы цилиндрических стакана с внутренним диаметром 6-8 см, между которыми с помощью резинового уплотнителя устанавливается кассета фильтра с 4О размером ячеи 50 мкм, что обеспечивает надежное выделение мезо- и микропланктона. В торцовых частях держателей фильтров установлены штуцеры для подключения к соответствующим трубопроводам.

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

Одноканальные перистальтические . затворы 3 и 4 осуществляют попеременную подачу забортной воды на фильтры 5 и 6 предварительного кон центрирования планктона, помещенные

: в держатели. С помощью этих же затво» ров в нужный момент перекрываются потоки отфильтрованной воды в трубо проводах 12 и 13.

Емкость 7 для отфильтрованной воды изготовлена на поливинилхлоридного листового материала и снабжена переливным патрубком, отводящим избыточное количество воды на слив за борт..

Двухканальные перистальтические насосы 9 и 10 за счет обратного тока отфильтрованной воды по трубопроводам

16 и 17, 20 и 21 обеспечивают отмывание 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 смешивает ся с отфильтрованной водой на выходе насосов в трубопроводах 20 и 21.

В качестве красителя используется широко применяемый в гидробиологичес» ких исследованиях раствор Люголя, который сорбнруется на поверхности планктонных организмов н окрашивает их в or. ределенный цвет.

Система разделения предварительно сконцентрированного планктона на размерные фракции состоит из двух колонок 22 и 23 планк-онных фильтров, мно. гоканального перистальтического затвора 27, многоканального перистальтического насоса 26, а также коммутирующих трубопроводов 24, 25, 31, 32, которые включают трубопроводы, обеспечивающие последовательное соединение фильтров в каждой из колонок через перистальтнческий затвор 27, трубопроводы, обеспечивающие обратный ток отфильтрованной воды через каждый 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 отключа1414365

Все трубопроводы устройства, связанные с работой перистальтических . насосов и затворов, изготовлены из эластичных силиконовых шлангов. Остальные трубопроводы изготовлены из прозрачной поливинилхлоридной трубки нужного диаметра.

Конструктивно основные узлы устройства смонтированы на двух гетинак« совых панелях, скрепленных T-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 смонтированы 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 со держит, в частности, фильтр предварительного концентрирования и колон ку фильтров.

Устройство работает следующим образом, Забортная вода от водозаборного элемента .1 непрерывного действия по трубопроводу 11 через водомерный элемент 2 и перистальтические затворы 3 и 4 поступает на вход одного из фильтров предварительного концена»". 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. ются от последних лишь меньшими размерами: их внутренний диаметр 1 см.

Материалом для фильтров служит капроновое мельничное сито, которое в

5 отличие от шелкового легко отмывается от удержанного планктона при обратном токе воды через фильтр.

Держатели в колонках 22 н 23 располагаются по мере уменьшения разме- 10 ров 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 иере уменьшения размера ячеи фильтра) подключение держателей друг с другом через перистальтический затвор 27 с 25 помощью эластичных силиконовых шлангов. Через эти же штуцеры с помощью многоканального перистальтического нанасоса 26 обеспечивается обратный ток отфильтрованной водь1 при работе колонок в режиме отмывания фильтров от седиментированного на них окрашенного планктона.

Система количественного анализа планктонных организмов по размерным фракциям состоит Hs многоканального перистальтического затвора 35, блока 36 фотодатчиков, регистратора 37, приспособления 38 для отбора проб, а также трубопроводов 29 и 30, пода- 40 ющих воду с окрашенным планктоном поочередно из обеих колонок 22 и 23 к блоку 36 фотодатчиков через многоканальный перистальтический затвор 35, трубопроводов 40, подающих . воду с 4,просчитаннымг s фотодатчиках планктоном к приспособлению 38 для отбора проб, и трубопровода 41 для слива проанализированной воды эа борт.

5О

Приспособление 38 для отбора проб представляет собой блок инертных двух» ходовых кранов, к которым подведены трубопроводы 40, обеспечивающие при необходимости подачу проб воды с окрашенным планктоном для лабораторных исследований и видовой идентификации планктонных 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.

1414365

1п (2-12 узлов) устройство обеспечивает усреднение результатов измерений на следующих друг эа другом отрезка пу ти протяженностью 62-11)6 M.

В таблице дана зависимость протяженности последовательных отрезков пути, на которых осуществляется усреднение результатов измерений количества планктона, от скорости движе- 10 ния судна и временного цикла работы отдельных каналов заявляемого устройства.

Рекомендованы следующие минималь- 15 но предельные объемы облавливаемой

:воды для различных размерных категорий планктонных организмов: 20 л для меэопланктона и 1 л для микропланктона. Исходя из этого минимальная про- 2р изводительность водозаборного элемента ),2 м /ч {20 л/мин) при минимальной длительности цикла работы каналов равной 1 мин, и 0,4 м /ч при макси3 мальной длительности, равной 3 мин, Зффективность лова планктона насосным методом как показали исследова(1ния последних лет в 2-3 раза выше ( по сравнению с сетным ловом, и, следовательно минимальная производитель 30

Ность водозаборного элемента может быть и более низкой.

25 1

Формула изобретения

l. Устройство для исследования

Пространственного распределения планктона, содержащее водозаборный и водомерный элементы, фильтр, регистратор, отличающееся тем что, с 40 целью повьппения точности анализа, оно снабжено каналом фильтрации и разделения по размерным групппам, Включающим фильтр предварительного концентрирования, колонку планктонных фильтров, одноканальный перистальтический затвор и двухканальный

Перистальтический насос, а также снабжено емкостью с отфильтрованной

Водой, емкостью с раствором красителя многоканальным перистальтическим насосом, двумя многоканальными перистальтическими затворами, блоком фо« тодатчиков и приспособлением для отбора проб, при этом водозаборный и водомерный элементы размещены последовательно и через одноканальный перистальтическнй 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 цвухканального перистальтического насоса, другой вход которого соединен с емкостью для раствора красите.пя, а выход — с дополнительным входом фильтра предварительного концентрирования, выходы многоканального перистальтического насоса через первый многоканальный перистальтический затвор подключены к входам фильтро-колонки планктонных фильтров, выходы с отфильтрованной водой которой через первый многоканальный перистальтический затвор соединены с емкостью с отфильтрованной водой, а выходы с фильтраToM - через второй многоканальный перистальтический затвор с блоком фотодатчиков, выход которого соединен с входом приспособления для отбо» ра проб, а выход последнего посредст» вом трубопровода подключен на слив, при этом выходы фотодатчиков подключены к регистратору. I

2, Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени анализа и повьппения производительности, оно снабжено дополнительным каналом фильтрации и раз деления по размерным группам, распо« ложенным параллельно первому и размещенным между водомерным элементом и вторым многоканальным перистальтическим затвором.

l4l4365

124

248

124

372

186

372

558

248

744

496

620

930

310

744

lll6

372

Составитель А,Роговский

Редактор Л,Зайцева Техред Л.Сердюкова Корректор С Черни

Подписное

Тираж 519

Заказ 3802/2

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4