[1]Полезная модель относится к области исследования гидрохимико-физических параметров водной среды и может быть использована в экологии для определения физико-химического состояния водной среды, а также для отбора проб воды из рек, озер и других водоемов для последующего химического, микробиологического и геохимического анализов.
[2]Известен автоматизированный комплекс химического анализа воды в акватории речного порта, содержащий, по крайней мере, один автоматизированный модуль сбора данных, оснащенный датчиками для измерения параметров и характеристик водной среды. Данный комплекс предназначен для вертикального зондирования водной среды и содержит кабель-трос, снабженный на нижнем конце якорем с размыкателем, а на верхнем - плавучестью, и установленный на кабель-тросе контейнер, выполненный с возможностью вертикального перемещения по кабель-тросу, при этом в контейнере размещены зондирующие измерительные приборы, блок приема и хранения измерительной информации, система всплытия-погружения, блок управления, блок питания, а также блок радио- и гидроакустической связи (патент РФ 142150, G01N31/00, опубл. 20.06.2014). Недостатком данного комплекса является возможность вертикального отбора проб только в стационарном положении, что исключает отбор проб по всей площади водоема.
[3]Известны устройства для отбора проб воды из поверхностного слоя водных объектов с борта вертолета, плав средств и т.д.
[4]Известна компактная проточная система «SooGuard», используемая для сбора и доставки информации о поверхностных водах окружающей среды в реальном времени. Данная система установлена в машинном отделении судна Atlantic, принадлежащего компании Atlantic Towing (Канада). Группа The CERC OCEAN из Университета Далхаузи (Галифакс, Канада) проводят исследования и мониторинг в Арктике. Измеряемые параметры включают: кислород, pCO2, давление, температуру, соленость, мутность и хлорофилл.
[5]Отличительными особенностями этой системы являются
[6]прямой забор морской воды, предотвращающий размытие сигнала;
[7]сертифицирован DNV. Система рассчитана на 5 бар и легко может быть продублирована и установлена на аналогичные суда. Это будет соответствовать судовым правилам;
[8]автономный, измеряет и регулирует поток, обнаруживает утечки и отключается в случае проблем, полный доступ удаленно через сотовую телефон и / или Иридиум;
[9]материал труб из NAB (никель-алюминиевая бронза) для необрастания датчиков, используемых в проточной системе, описанной выше (A. Tengberg, M. Nakata and D. Roach, "Hydrography and Environmental Measurements from Mobile Platforms," 2018 OCEANS - MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO), 2018, pp. 1-4, doi: 10.1109/OCEANSKOBE.2018.8559097).
[10]Недостатком данной проточной системы является невозможность установки данной системы на небольшие лодки для исследования озер и речных проток ввиду больших размеров.
[11]Известно патрульное природоохранное судно экологического контроля «Россия», которое предназначено для проведения контроля экологического состояния водной среды, донных отложений и приводного слоя атмосферы, с помощью специально разработанного судового природоохранного комплекса "Акватория" (http://nemp.spb.su/projects/rossia/).
[12]Устанавливаемый на судне судовой природоохранный комплекс (СПК) "Акватория" обеспечивает на ходу контроль параметров воды, донных отложений и приводного слоя атмосферы в акваториях в районе патрулирования, телевизионное обследование участков дна, подводных сооружений и береговых склонов, лоцирование водной поверхности и ультразвуковое зондирование толщи воды.
[13]В состав СПК "Акватория" входят
[14]буксируемая система контроля параметров водной среды на глубинах до 45 м с погружными датчиками и непрерывным отбором и подачей на борт судна проб воды;
[15]система контроля параметров водной среды в поверхностном слое на глубинах до 2 м, аналогичная по назначению и составу буксируемой системе;
[16]система ультразвукового зондирования толщи воды для обнаружения инородных включений;
[17]телеуправляемый подводный аппарат для осмотровых работ и передачи видеоизображения на борт судна;
[18]аппаратура теленаблюдения надводной обстановки по курсу движения судна;
[19]устройство отбора проб воды из придонного слоя при стоянке судна;
[20]система отбора проб донных отложений при стоянке судна;
[21]система контроля уровня удельной радиоактивности в поверхностном слое воды, отобранных пробах донных отложений и мощности экспозиционной дозы гамма- излучения в приповерхностном слое воздуха;
[22]аппаратура дистанционного лоцирования водной поверхности для обнаружения пленок нефтепродуктов;
[23]гидрохимическая лаборатория для экспресс-анализа в проточном режиме содержания основных загрязняющих веществ в непрерывно подаваемых на борт судна пробах воды;
[24]вычислительный центр, обеспечивающий обработку, документирование и хранение поступающей информации, подготовку электронных карт с индикацией маршрута движения судна, отметок о наличии загрязняющих веществ и точек отбора проб, оформление итоговых документов о результатах патрулирования, а также подготовку информации для формирования банка данных;
[25]геоинформационная система (ГИС).
[26]Судно-носитель природоохранного комплекса представляет собой двухвинтовой однопалубный катамаран с машинным отделением в средней части каждого корпуса, амортизированной надстройкой и рулевой рубкой в носовой части судна.
[27]Недостатком данного судового природоохранного комплекса является контроль параметров воды с использованием буксируемой системы, при которой при стоянке судна невозможно измерение физико-химических параметров воды, так как нет принудительного накачивания воды в проточную ячейку с установленными в нее датчиками.
[28]Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к заявленному изобретению является проточная зондирующая система, используемая для регистрации гидрохимических параметров воды непрерывно по ходу судна. Проточная зондирующая система, состоит из подающего забортную воду центробежного насоса производительностью около 1 л/с и уложенного в специальный контейнер емкостью 30 л на палубе CTD-зонда SBE911 или SBE19plus, данные осреднялись по 10 секундным интервалам. Эта же проточная система питала и датчики гидрохимических измерений. По ходу судна вода подавалась также в проточную ячейку, где находились датчики кислорода, температуры и электрод для измерения рН. Запись измеряемых параметров и координат судна проводилась каждые 10-30 с (в прибрежной зоне чаще, в мористой части полигона реже). Для регистрации гидрохимических параметров по ходу судна применялся 4-х канальный иономер “Эконикс Эксперт 001” и амперометрический датчик растворенного кислорода ДКПТ-02.4 производства НПП “Эконикс Эксерт” (Россия) (Завьялов и др. Гидрофизические и гидрохимические характеристики морских акваторий у устьев малых рек российского побережья Черного моря.- Океанология, 2014, том 54, № 3, с. 293-308; Завьялов и др., Метод расчета осаждения и перемешивания аллохтонной взвеси на основе совместного анализа данных по концентрации взвеси и солености.- Океанология, 2015, том 55, № 6, с. 922-927).
[29]Недостатком предложенной проточной системы является отсутствие гидрозатвора, обеспечивающего отсутствие контакта подаваемой воды с атмосферой, что позволяет получать неискаженные данные.
[30]Задача предлагаемой полезной модели заключается в создании устройства для исследования гидрохимикофизических параметров водной среды, оптимального для мониторинга состояния водной среды.
[31]Поставленная задача решается тем, что устройство для определения гидрохимикофизических параметров водной среды представляет собой единую герметичную емкость с автоматической подачей забортной воды через пластиковую заборную трубу, в котором через герметичное отверстие расположены датчики измерения физико-химических параметров воды, с которых через установленные промежутки времени записываются данные на регистрирующее устройство. В заявленной полезной модели герметичность сосуда обеспечена наличием гидрозатвора выходной трубы, препятствующего поступлению в сосуд атмосферного воздуха, а также подачей воды центробежным электрическим насосом, соединенным с емкостью силиконовым шлангом, что обеспечивает равномерность потока подаваемой воды независимо от движения или стоянки судна.
[32]Отличительной особенностью устройства является возможность измерений не только по ходу судна, но и во время стоянки, что достигается благодаря принудительному накачиванию воды центробежным насосом.
[33]Отличие устройства также заключается в том, что в устройстве предусмотрен гидрозатвор, который обеспечивает отсутствие контакта подаваемой в сосуд воды с атмосферой, в результате чего данные по содержанию в воде исследуемых газов не искажаются.
[34]Устройство, кроме того, позволяет проводить отбор проб воды для последующего химического, микробиологического и геохимического анализов.
[35]В устройстве предусмотрена возможность отбора проб воды через воронку для последующего химического, микробиологического и геохимического анализов
[36]Преимуществом предлагаемого устройства также является его компактные размеры, что позволяет устанавливать его на небольших судах.
[37]Пример конкретного осуществления полезной модели приведен ниже.
[38]На фигуре 1 представлен схематический вид заявляемой полезной модели, где 1 - пластиковая заборная труба, 2 - силиконовый шланг, 3 - электрический насос 12 V, 4 - пластиковая емкость, 5 - датчик CO2 с водонепроницаемой мембраной, 6 - выходная труба, 7 - воронка.
[39]Устройство обеспечивает автоматическую подачу забортной воды в герметичный сосуд, у которого сверху имеется отводная трубка, выполняющая функцию гидрозатвора. В сосуде помещаются датчики измерения физико-химических параметров воды, с которых через установленные промежутки времени записываются данные на регистрирующее устройство. Глубина забора воды регулируется длиной трубки подачи воды, которая зависит от глубины водоема и цели исследования, и обеспечивает возможность подачи воды в сосуд с разной глубины. Для обеспечения непрерывной подачи воды установлен центробежный насос, в устройстве предусмотрена возможность отбора проб воды для последующего химического, микробиологического и геохимического анализов.
[40]Полезная модель была использована для измерения О2, СO2, pH, электропроводности на судне в модельных водоемах научно-исследовательской станции Кайбасово Уникальной научной установки «Система экспериментальных баз, расположенных вдоль широтного градиента». Результаты представлены в таблице 1.
[41]Таблица 1 - Результаты измерений, полученных при апробации полезной модели
[42]| Дата | Объект | Глубина, м | T, °C | pH | Электропр-ть | О2, ppm | pСО2, ppm |
| 10/10/2021 | оз.Домашнее | 0,5 | 5.3 | 6.99 | 98 | 16.13 | 1880 |
| 10/10/2021 | оз.Домашнее | 1,5 | 5.2 | 6.95 | 98 | 10.92 | 2045 |
| 10/10/2021 | оз.Домашнее | 3,0 | 5.2 | 6.73 | 100 | 9.31 | 2539 |
| 10/10/2021 | оз.Большое | 0,5 | 4.2 | 7.01 | 117 | 10.90 | 3266 |
| 10/10/2021 | оз.Большое | 1,5 | 4.3 | 7.02 | 117 | 9.10 | 3540 |
| 10/10/2021 | оз.Большое | 3,0 | 4.3 | 6.99 | 118 | 7.21 | 3766 |
| 11/10/2021 | Малева | 0,5 | 4.6 | 7.07 | 237 | 7.86 | 5182 |
| 11/10/2021 | Малева | 1,5 | 4.5 | 7.04 | 237 | 5.40 | 5332 |
| 11/10/2021 | Малева | 3,0 | 4.6 | 6.99 | 239 | 4.82 | 5541 |
| 11/10/2021 | Инкино | 0,5 | 5.0 | 7.22 | 147 | 14.85 | 1730 |
| 11/10/2021 | Инкино | 1,5 | 5.0 | 7.11 | 145 | 11.28 | 2439 |
| 11/10/2021 | Инкино | 3,0 | 5.3 | 6.76 | 150 | 12.52 | 3268 |
