Подводное осветительное устройство для рекультивации глубоководных биоценозов

Полезная модель направлена на повышение продуктивности донных автотрофных сообществ водоема. Указанный технический результат достигают тем, что подводное осветительное устройство содержит подводный фонарь, источник питания которого расположен на поверхности воды. Источник питания выполнен из солнечных батарей, смонтированных в плавучей, прозрачной водонепроницаемой емкости и связанных с подводным фонарем посредством кабеля. Плавучая прозрачная водонепроницаемая емкость выполнена в виде пирамиды, с застекленными боковыми гранями, одна из которых выполнена с возможностью разъема. Основание емкости снабжено поплавками и посредством якорного троса закреплено к якорю. Якорный трос имеет длину на 1/4-1/3 больше глубины места установки якоря, а на расстоянии 1/4-1/3 от его якорного конца к нему подвешен балластный груз, масса которого составляет 1/4-1/3 массы якоря. К солнечным батареям могут быть подключены литиевые аккумуляторы. Кроме того, на дне водоема в зоне искусственного освещения могут быть размещены носители с водными растениями, и засыпан слой ракушек.

Предлагаемая полезная модель относится к рыбной промышленности, а именно, к искусственным сооружениям, стимулирующим биопродуктивность донных биоценозов.

Известна система промыслового освещения, используемая в устройстве для лова рыбы (авт. свид. 2020810 МКИ A01K 75/02) (1). Система состоит из палубных светильников и концентрирующих светильников, которые установлены на плавучем буе, имеющим дугообразную форму. Известная система не позволяет освещать глубоководные биоценозы.

Известен флуоресцирующий материал, накапливающий световое излучение (патент JP 2847473 МКИ A01K 97/00) (2). Материал изготавливают в виде матричного кристалла, содержащего химическое соединение МА1204, где М - один из следующих элементов: кальций, стронций, барий. Материалом покрывают подводную деталь, например деталь рыболовной снасти. Материал сохраняет свечение в течение продолжительного времени. Недостатком флуоресцирующего материала является очень слабое рассеянное свечение, что не может обеспечить необходимый уровень фотосинтеза водорослей.

Наиболее близким к предложенному, является, выбранное в качестве прототипа, устройство для выращивания моллюсков (патент JP 03370918 МКИ A01K 61/00) (3), включающее размещенный в воде полупроводниковый лазер или светодиод, испускающий видимое монохроматическое излучение, направленное на моллюсков.

Недостатком устройства является малая площадь освещения из-за однонаправленности светового воздействия лазера. Поступление в водоемы в больших количествах различных взвесей, органических веществ и различных примесей приводит к ухудшению самоочищающей способности водоемов и снижению прозрачности воды. Известно, что продуктивность водоемов часто лимитируется прозрачностью воды и уровнем освещенности фотической зоны акватории. Чем выше уровень освещенности и объем фотической зоны, тем выше продуктивность водоема. В то же время, антропогенное воздействие на акватории включает в себя загрязнение взвесями, в том числе неорганического происхождения, и увеличение трофности водоемов с последующей экранизацией донных сообществ макрофитов вплоть до их полного отмирания. Таким образом, в мутной воде угнетается деятельность продуцентов кислорода - донных водорослей, что во многих случаях приводит к исчезновению донных растительных сообществ. Такое изменение растительных ассоциаций, нарушение биохимических процессов в водоеме приводит к изменению всего гидробиологического комплекса, воздействуя и на растительные и животные группировки.

Задачей предлагаемой полезной модели является стимулирование роста и размножения донных автотрофных организмов.

Технический результат - повышение продуктивности донных автотрофных сообществ водоема.

Это достигается тем, что в известном подводном осветительном устройстве для рекультивации глубоководных биоценозов, содержащем подводный фонарь с источником питания, согласно полезной модели, источник питания расположен на поверхности воды, выполнен из солнечных батарей, смонтированных в плавающей, прозрачной водонепроницаемой емкости, и связанных с подводным фонарем посредством кабеля.

При этом плавающая прозрачная водонепроницаемая емкость выполнена в виде пирамиды, с застекленными боковыми гранями, одна из которых выполнена с возможностью разъема, а основание снабжено поплавками и закреплено к якорю посредством якорного троса.

Якорный трос верхним концом прикреплен к одному из углов основания пирамиды, имеет длину на 1/4-1/3 больше глубины места установки устройства, а на расстоянии 1/4-1/3 от его якорного конца к нему подвешен балластный груз, масса которого составляет 1/4-1/3 массы якоря.

Кроме того, к солнечным батареям дополнительно подключены литиевые аккумуляторы.

На дне водоема в зоне искусственного освещения размещены носители с водными растениями, и засыпан слой ракушек.

Использование подводных фонарей стимулирует рост глубоководных биоценозов, находящихся на глубине, куда не проникает солнечное освещение.

Использование солнечных батарей делает конструкцию автономной и независимой от наземных источников питания.

Доукомплектование солнечных батарей литиевыми аккумуляторами, запасающими избыток электроэнергии, позволяет продлить период освещения донных биоценозов.

Размещение на дне водоема в зоне искусственного свещения носителей (субстратов) с водорослями позволяет создавать очаги зарастания в водоемах, не имеющих растительности, а также возможность создания в нужном месте водоема места повышенной биологической продуктивности. Засыпка дна вокруг субстрата россыпью ракушек повысит уровень отражения света от дна и количество отраженного света в толще воды, что значительно увеличит фотосинтез водных биоценозов.

Длина якорного троса на 1/4-1/3 больше глубины установки якоря обеспечивает оптимальную степень площади освещения дна и одновременно устойчивость якоря.

Крепление на тросе балластного груза массой 1/4 1/3 от массы якоря и на расстоянии от него на 1/4-1/3 длины якорного троса, оптимально увеличивает эффективность работы якоря, снижает ударные нагрузки на якорный трос, обеспечивает амортизацию волновых и ветровых воздействий. При этом предотвращается возможность повреждения якорного крепежа и разрыв якорного троса.

Совокупность отличительных признаков описываемого устройства обеспечивает достижение поставленной задачи.

Сравнение прототипа с заявляемым техническим решением показало, что указанные выше признаки являются отличительными, в связи, с чем заявляемое устройство соответствует критерию "новизны".

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид предлагаемого подводного осветительного устройства.

Устройство содержит плавучую прозрачную водонепроницаемую емкость 1, внутри которой смонтированы кремниевые солнечные батареи 2, электрически связанные посредством кабеля 3 с подводным фонарем 4. Электрическая цепь: фонарь 4 - кабель 3 - солнечные батареи 2 электроизолированы от воды и металлических деталей конструкции. В фонаре 4 предусмотрена водоупорная защита. Плавучая, прозрачная водонепроницаемая емкость 1 выполнена в виде четырехгранной пирамиды, основание которой выполнено из двух рам 5, связанных между собой вертикальными опорами 6. Одна из сторон основания выполнена с возможностью разъема. Через нее пространство между рамами 5 заполняют поплавками 7. Каркас емкости 1 сварен из уголкового профиля. Поверхность верхней рамы 5 настилается листовым железом. Просветы между листовым железом и примыкающим к нему уголковым профилем каркаса герметизируются. В треугольные грани пирамиды вставляются стекла и герметизируются водостойкими затвердевающими полимерными смолами. На поверхности основания емкости 1 на электроизоляторе монтируются кремниевые солнечные батареи 2. Для доступа к солнечным батареям 2 одна из боковых граней емкости 1 выполнена с возможностью разъема. К одному из углов нижней рамы 5 закреплен якорный трос 8, другой конец которого закреплен к якорю 9. Якорный трос 8 имеет длину на 1/4-1/3 больше глубины места установки якоря 9, что позволяет устройству свободно дрейфовать, совершая круговые движения вокруг якоря 9, и при этом освещать значительную площадь затемненного дна. На тросе 8 на 1/4-1/3 его длины от якорного конца крепится балластный груз 10, масса которого составляет 1/4-1/3 массы якоря 9. Устройство работает лишь при наличии дневного света. Возможно доукомплектование солнечных батарей литиевыми аккумуляторами, запасающими избыток электроэнергии, что может продлить период освещения донных биоценозов. В случае необходимости восстановления природных биоценозов, утраченных в результате загрязнения водоема, на освещаемом участке дна помещают носители 11 (субстраты), на которые прикрепляют уже взрослые талломы водорослей, взятые из другого местообитания, или производят «обсеменение» субстрата спорами или зиготами водорослей, подобранными по экологическому оптимуму для конкретного водоема, которые извлекают из воды и усваивают соли тяжелых металлов, пестициды, нефтепродукты, поглощают большое количество других растворенных веществ. В качестве носителей можно использовать бракованные железобетонные изделия, что существенно удешевляет работы. Кроме того, для увеличения уровня освещенности целесообразно обсыпать дно вокруг субстрата ракушкой, что повысит уровень отражения света от дна и увеличит количество отраженного света в толще воды.

Сборку устройств осуществляют на суше. На борту судна их доставляют в заданный район, где устанавливают на якоре 9. Длину якорного троса 8 подбирают на 1/4-1/3 больше глубины места постановки устройств. Открывают разъемную сторону нижней рамы 5. Внутреннее пространство между рамами 5 заполняют поплавками 7. Разъемную сторону рамы 5 закрывают. В качестве поплавков 7 можно использовать, например пластиковые герметичные бочки емкостью 200 л, или мешки с пустой пластиковой тарой. От солнечных батарей 2 электрический ток подается по кабелю 3 к светодиодному фонарю 4, размещенному на глубину ниже компенсационной точки фотосинтеза. Устройства освещают глубоководные биоценозы, находящиеся ниже компенсационной точки фотосинтеза и испытывающие недостаток света.

Использование устройств рекомендовано в морях и акваториях, а также на участках водоемов с низким уровнем естественной продукции. Профилактическое обслуживание осуществляется на месте с борта судна или с использованием легководолазного снаряжения минимум 2 раза в год. На акваториях с сезонным обледенением или устойчивыми штормами рекомендуется временно демонтировать устройства на время непогоды до наступления благоприятных условий эксплуатации.

Предлагаемая модель автономна и проста в обслуживании. Устройство позволяет поддерживать развитие глубоководных биоценозов, находящихся ниже компенсационной точки фотосинтеза и испытывающих недостаток света, а также создавать очаги зарастания в водоемах, не имеющих растительности.

В результате увеличивается самоочистительная способность воды и повышается продуктивность водоемов.

Использованные источники

1. Авт. свид. 2020810 МКИ A01K 75/02

2. Патент JP 2847473 МКИ A01K 97/00

3. Патент JP 03370918 МКИ A01K 61/00

1. Подводное осветительное устройство для рекультивации глубоководных биоценозов, содержащее подводный фонарь с источником питания, отличающееся тем, что источник питания расположен на поверхности воды, выполнен из солнечных батарей, смонтированных в плавучей, прозрачной водонепроницаемой емкости, и связанных с подводным фонарем посредством кабеля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плавучая водонепроницаемая емкость выполнена в виде пирамиды, с застекленными боковыми гранями, одна из которых выполнена с возможностью разъема, а основание снабжено поплавками и закреплено к якорю посредством якорного троса.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что якорный трос верхним концом прикреплен к одному из углов основания пирамиды, имеет длину на 1/4-1/3 больше глубины места установки якоря, а на расстоянии 1/4-1/3 от его якорного конца к нему подвешен балластный груз, масса которого составляет 1/4-1/3 массы якоря.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к солнечным батареям дополнительно подключены литиевые аккумуляторы.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на дне водоема в зоне искусственного освещения размещены носители с водными растениями и засыпан слой ракушек.