Устройство для исследования пространственного распределения планктона

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК еБ К 61/О РЕТЕНИТВУ за Фильтруется. Удер йывается с фильтр а 1 водпланктон ет об тел ок др об групп,ктона обес Яойствескретного ой из размерныхсть анализа пл напичием в ус мов в каж Непрерывн печиваетс ных каналов вух идент ействия, о со смещ аллельно,циклом.ков внутрис помощью9,10,26 иченных кго управлеработающих пар енным временны ние Требуемое направле устройства обеспеч перистальтических затворов 3,4,27,35 единой системе пр ния. 1 з,п. Ф-лы,ивается насосовподклю ограммн 1 т ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Киселев И.А. Планктон морей иконтинентальных водоемов. - М.: Нау-.ка, 1969, т. 1, с. 190-192,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАНКТОНА(57) Изобретение относится к гидробиологии, в частности к измерительнымсредствам океанологии и рыбного хозяйства, и может быть использованов исследованиях и освоении Мировогоокеана, в разведке и изучении кормовой базы в рыбном хозяйстве и рыболовстве. Целью изобретения являетсяповышение точности и сокращение времени анализа и повышение производительности. Непрерывно поступающая отподкилевого или буксируемого на заданной глубине водозаборного элеменсч ратного тока через него отфильтрованной воды с раствором красия и поступает при одновременномрашивании на входы колонок 22,23 последовательно соединенных друг сугой Фильтров. После этого за счетратного тока предварительно отфильтрованной воды окрашенный планктон поступает раздельно от каждого фильтра колонки в блок фоторегистрат ра 36, где автоматически подсчитывается количество планктонных органиэИзобретение 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 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 микро- планктона 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 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 деления планктеров по размерным группам в процессе их окрашивания, устройством отбора проб для дальнейших лабораторных исследований и видовой идентиФикации планктона, набором пе 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.50 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 11подачи забортной воды на вход устройства, трубопроводы 2 и 13 подачи отфильтрованной воды в емкость 7 черезперистальтические затворы 3 и 4,трубопроводы 14 и 15 подачи забортной воды на входы фильтров 5 и 6 через перистапьтические затворы 3 и 4,трубопроводы 16 и 17 подачи отфильтрованной воды из емкости 7 на входыпернстальтических насосов 9 и 10,трубопроводы 18 и 19 подачи растворакрасителя из емкости 8 на входы перистальтических насосов 9 и 10,трубопроводы 20 и 21 подачи смешангного с отфильтрованной водой раствора красителя на выходы фильтров5 и 6, колонки 22 и 23 планктонныхфильтров, трубопроводы 24 и 25 подачи окрашенной воды с деседиментированными с фильтров 5 и 6 планктонными организмами на входы колонок22 и 23 фильтров, многоканальныйперистальтический насос 26; первыймногоканальный перистальтическийзатвор 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 выходыФильтров колонок 22 и 23 с помощьюмногоканального перистальтическогонасоса 26 через первый многоканальный перистальтический затвор 27, трубопроводы 31 и 32 подачи воды с выходов колонок 22 и 23 Фильтров вемкость 7 с отфильтрованной водойчерез первый многоканальный перистальтический затвор 27, трубопроводы 33 и 34 подачи воды с деседиментированными с фильтров колонок и окраненными планктонными организмамина. вход второго многоканального перистальтического затвора 35, второймногоканальный перистальтический затвор 35, блок 36 фотодатчиков, регистратор 37, приспособление 38 для отбора проб воды, трубопроводы 39 подачиводы блоку 36 фотодатчиков, трубопроводы 40 подачи воды к приспособлению38 для отбора проб воды, трубопровод4 подачи проанализированной воды наслив. Все пернстальтические насосы изатворы подключены к системе программного управления, 1414365Функционально устройство можно подразделить на три системы: системупредварительного концентрированияпланктонных организмов, систему разделения сконцентрированного планктонана размерные фракции и систему количественного анализа планктонных организмов по размерным фракциям,Система предварительного концент.ч. 10рирования состоит из водозаборногоэлемента 1 непрерывного действия, водомерного элемента 2, двух одноканальных перистальтических затворов3 и 4, двух Фильтров 5 и 6 предварительного концентрирования планктонаи емкости 7 с отфильтрованной водой,емкости 8 с раствором красителя, двухперистальтических двухканальных насосов 9 и 1 О, а также коммутирующих 20трубопроводов 11 - 15.В качестве водозаборного элементаиспользуется штатное подкилевое водозаборное устройство судна. При необходимости может быть использовано также буксируемое водозаборноеустройство непрерывного действия,что позволяет производить количественный анализ горизонтального распределения планктонных организмов на ЭОразличных глубинах.Держатели фильтров 5 и 6 предварительного концентрирования изготовлены из полированного толстостенногооргстекла. Каждый из них предстваляет Збсобой два свинчивающихся с помощьюрезьбы цилиндрических стакана с внутренним диаметром 6-8 см, между которыми с помощью резинового уплотнителяустанавливается кассета Фильтра с 40размером ячеи 50 мкм, что обеспечивает надежное выделение мезо- и микропланктона. В торцовых частях держателей фильтров установлены штуцеры дляподключения к соответствующим трубопроводам,Водомерный элемент 2 с вентилемпозволяет контролировать количествопрокачиваемой в единицу времени воды, что необходимо для пересчета содержания планктонных организмов наединицу объема исследуемой воды.Одноканальные перистальтические .затворы 3 и 4 осуществляют попеременную подачу забортной воды нафильтры 5 и 6 предварительного концентрирования планктона, помещенные: в держатели. С помощью этих же затворов в нужнья момент перекрываются потоки отфильтрованной воды в трубопроводах 12 и 13,Емкость 7 для отфильтрованной воды изготовлена на поливинилхлоридного листового материала и снабженапереливным патрубком, отводящим избыточное количество воды на слив заборт,.Двухканальные перистальтическиенасосы 9 и 10 за счет обратного токаотфильтрованной воды по трубопроводам16 и 17, 20 и 21 обеспечивают отмывание седиментированных на фильтрах 5и 6 планктонных организмов и подачуих на колонки 22 и 23 для разделенияна размерные группы. Одновременно этиже насосы через трубопроводы 18 и 19обеспечивают дозированную подачу красителя для окраски и фиксации планктонных организмов, который смешивается с отфильтрованной водой на выходенасосов в трубопроводах 20 и 21.В качестве красителя используетсяшироко применяемый в гидробиологических исследованиях раствор Люголя,который сорбнруется на поверхностипланктонных организмов н окрашиваетих в определенный цвет.Система разделения предварительносконцентрированного планктона на размерные Фракции состоит из двух колонок 22 и 23 планктонных 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 колонокчерез перистальтнческий затвор 27,трубопроводы, обеспечивающие обратныйток отфильтрованной воды через каждыйиз Фильтров для отмывания окрашенногопланктона, трубопроводы 31 и 32, подающие отфильтрованную в колонках воду с частью неиспользованного красителя в емкость для отфильтрованнойводы, трубопроводы 33 и 34, по которым окрашенные и разделенные на размерные фракции планктонные организмыподаются раздельно от каждого изФильтров обеих колонок на вход многоканального перистальтического затвора 35.Держатели планктонных фильтровколонок по изготовлению идентичныдержателям фильтров 5 и 6 предварительного концентрирования и отключа1414365 Все трубопроводы устройства, связанные с работой перистальтических .насосов и затворов, изготовлены изэластичных силиконовых шлангов. Остальные трубопроводы изготовлены изпрозрачной поливинилхлоридной трубкинужного диаметра.Конструктивно основные узлы устройства смонтированы на двух гетинаксовыхпанелях, скрепленных Т-образнопод прямым углом друг к другу, Колонки 22 и 23 фильтров, а также фильтры5 и 6 предварительного концентрирования с помощью металлических хомутовприкреплены в верхней части вертикальной панели параллельно друг к другупо обеим сторонам панели. Там же размещены перистальтические затворы 3и 4, Перистальтические насосы 9,10 и26, перистальтические затворы 27 и35, а также приспособление для отбора проб и блок фотодатчиков смонтированы на нижней панели симметрично поотношению к вертикальной панели.Системы программного управленияработой перистальтических насосов изатворов конструктивно объединены вединый блок и установлены вместе срегистратором 37,Устройство состоит из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит, в частности, Фильтр предварительного концентрирования и колонку фильтров.Устройство работает следующим образом,Забортная вода от водозаборногоэлемента 1 непрерывного действияпо трубопроводу 11 через водомерныйэлемент 2 и перистальтические затворы 3 и 4 поступает на вход одногоиз фильтров предварительного концене ".рирования, настроенного в данный момент времени на режим фильтрации,например на вход фильтра 5 по трубопроводу 14. При этом трубопровод 15перекрыт с помощью перистальтического затвора 4. ются от последних лишь меньшими размерами. "их внутренний диаметр 1 см.Материалом для Фильтров служиткапроновое мельничное сито, которое в5отличие от шелкового легко отмываетсяот удержанного планктона при обратномтоке воды через фильтр.Держатели в колонках 22 н 23 располагаются по мере уменьшения размеров ячеи закрепленных в них планктонных фильтров от 1 мм до 50 мкм, чтообеспечивает разделение планктона насоответствующие размерные фракции.В соответствии с задачей исследования количество держателей в колонке,и, следовательно, число размерныхгрупп отлавливаемых планктонных организмов может изменяться.В торцовых частях каждого держателя Фильтра установлены штуцеры,обеспечивающие последовательное (поиере уменьшения размера ячеи фильтра)подключение держателей друг с другомчерез перистальтический затвор 27 с 25помощью эластичньх силиконовых шлангов. Через эти же штуцеры с помощьюмногоканального перистальтического на.насоса 26 обеспечивается обратныйток отфильтрованной водь 1 при работеколонок в режиме отмывания фильтровот седиментированного на них окрашенного планктона,Система количественного анализапланктонных организмов по размернымфракциям состоит из многоканальногоперистальтического 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 и 23 кблоку 36 Фотодатчиков через многоканальный перистальтический затвор 35,трубопроводов 40, подающих, воду с 4,.просчитаннымг в фотодатчиках планктоном к приспособлению 38 для отборапроб, и трубопровода 41 для слива проанализированной воды эа борт. 5 ОПриспособление 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 профильтрованнаявода 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 программойвремени срабатывают перистальтические затворы 3 и 27, Одновременно вклю.-.чается перистальтический насос 9, который эа счет обратного тока отфильтрованной воды, смешанной с красителем.,обеспечивает отмывание удержанного нафильтре 5 планктона и его подачу навход колонки 22 последовательно ссе-: 10диненных фильтров по трубопроводу 24,При этом трубопроводы 29 и 33 перекрыты с помощью многоканальных перистальтических затворов 27 и 35.Пройдя по трубопроводу 24 и колонке 22 последовательно соединенных.друг с другом планктонных фильтров,отфильтрованная вода с неиспольэсванной частью красителя поступает вемкость 7 по трубопроводу 31 через 20перистальтический затвор 27,После срабатывания многоканальныхперистальтических затворов 27 и 35,которые перекрывают движение воды потрубопроводам 24 и 31 и открываютдвижение воды по трубопроводам 29 и33, отфильтрованная вода из емкости7 с помощью многоканального перистальтичесиого насоса 2 б по трубопроводам29 поступает непосредственна в каждый 30из планктонных фильтров колонки 22обратным током и тем самым вымываетседиментированный на Фильтрах ппанк=тон. При этом перистальтический на=сос 9 включен, а трубопроводы, соединяющие последовательно Фильтры вколонке 22, перекрыты с помощью многоканального перистальтическогс затвора 27, Затем вода вместе с окра"шенным и разделенным на размерные 40группы планктоном по трубопроводам33 через многоканальный перистальтический затвор 35 поступает от каждогофильтре колонки 22 к многоканальному(по числу размерных групп) блоку 36 45фотодатчиков, затем по трубопровсцам39 к приспособлению 38 для отборапроб и далее по трубопроводу 41 наслив..1 Л 1.ТЕЛЬНСС 1,:, - .а 1,.,-,:, Ка":;.ДСГОканала в заэис 1иаэс:"1 От задачи нсфследования 1,с,тс изме: Иться От 1 до3 мин при э с эйе 1 т:1 1: ость Фильтф"рации за счет "асорени 11 фильтровуменьшается не более, чеи на 1 ь дляцикла максимальной протяженности.Давление нс всех трубопроводахустройства ие б:ц.:; 1 атОГ 1 т 1111 апь"ный вреиенисй ци:1 с.".- .; а.,:,.лов3 мин, сксрссдв:;.,ГзнГ;11 д 11 а дс12 уэ,ттсв,. устрс 1 т 1. . О;: . С.-1 :.:.;.Г с" 1. эсв анс планктонных О 1 -":.Нз;.с . Ь этом случае ГЬ 1 дстс "Ра : Г-г.т :Стточ"- ЗРТСс: РЕа гент для хи 1:.1 часкс 1 1 ,ь:ляци 11 биолю" минесцентсв, и вместо ФОГ:.датчиковрегистратсрь 1 бнслю 11 кнесценц 11 к.ПОН иэиен 1 и 11 и ци .", - р Р эсть 1; ана лов в Диапа:сне ст 1 сй Дс 3-х ми- НУТ И В эаВИСЧМОСГИ От ПЕ;"СМЕНДУЕМО. го диапаэсна с 11 срсст 1 дн 1.11 ения судна 50фотодатчики, установленные в блоке Зб, реагируют на изменение ин= тенсивности светового потока в проте. кающей перед ними по прозрачному трубопроводу воде и тем самым регистрируют общее количество планктона, удержанного каждым из планктонных фильтров колонки 22, Полученная информация отображается на регистраторе 37 При нессхсдииссти с 1101 ОщыО 11 рк.- споссбления 38 цля отборе проб могут бь 1 ть вэя 1 ы пробы 11 ланктонных срга- НИЗМСБ ВГЯ Вт 1 ЧСЧ 1 ЕН гД 1 г "11 ИЧ И лабораторных 11 сс 11 едс 1 за 11 ийВторой ка 11 ая устрой:тва рабстае; Яналсгичны 1. Об;);: Ое 8 частности 1 гри работе второй колонки 23 В 11:тссв в режиме Фильтраци 1 вода с планктоном От ц 1 Бльтра 6 ис-цв яр 1 ГГ льнс.с 1 с,центрирования пс т 11 убо 11 рсв;у 25 поступает на вхср Голонки 23 с помощью двухканальнс го 11 с.риста 11 ы ичсскаго на: соса 10 и далее через последователь.- но соединенные дру 1 с другам фи 1 ьтры в емкость 7 через и 11 сгсканальньо пе-. ристапьти-.вский з:". гр 27,БЕПрЕрЫВНОСТь ан .Иэа 11:аИК:.,Сна пс месе двихе:. "; с 1 И.= с сез 1 за СГРЕЗКОИ ПУТИ С с 1:":Ь . сс Г.:1 НЭЛИИ ЕИ В "СТООИ 1.,:. ":"1. .1 "Р- . КЯ" налог цискр-.-. - ;-.,; с дс 11 с 1При работе О зи гс га"1 Б режи 11 С пр едв ари Гель 11 О с сице" Гр;:, . . ения второй канал зи:тичсск 1 ззастает с 1 ачала в веи 1 э, а;д; е 11. 11 лянк тс на на разиер; 1.; гру 11 пы и последующую за зт:;:.1 подач- дс -.,1: ГН 1 дт 1 рсван 11 сгсФИЛЬ "О В К - ;" .1-1" -1 ". ", 1 1:( 11 а 11=. така на анализ, ,.е., оба канала рабс Бре 1 еиным пи 1.тс 11,. стср 1.;1 .3:ке, 11;иеня; ься с пс;,-",1;Г:, -":,- 1 и.:;,гра 111,О 1 с(2-12 узлов) устройство обеспечивает усреднение результатов измерений на следующих друг эа другом отрезка пу- ти протяженностью 62-1116 и.5В таблице дана зависимость протяженности последовательных отрезков пути, на которых осуществляется усреднение результатов измерений количества планктона, от скорости движе ния судна и временного цикла работы отдельных каналов заявляемого устройства.Рекомендованы следующие минималь 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 изводительность водозаборного элемента 1,2 м /ч (20 л/мин) при минимальной длительности цикла работы каналов равной 1 мин, и 0,4 м /ч при максизмальной длительности, равной 3 мин, Зффективность лова планктона насосным методом как показали исследова 1 ния последних лет в 2-3 раза выше по сравнению с сетным ловом, и, следовательно минимальная производитель Ю йость водозаборного элемента может быть и более низкой.Формула изобретения351. Устройство для исследования Пространственного распределения планктона, содержащее водозаборный и водомерный элементы, фильтр, регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с щ 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 красите,ля 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 фильтратом - 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.) 2, Устройство по п.1, 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,4 4365 124 62 248 124 372 186 372 248 744 496 620 10 930 310 744 1116 372 12 Составитель А,РоговскийРедактор Л, Зайцева Техред Л. Сердюкова Корректор С,Черни Подписное Тираж 519 Заказ 3802/2 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4