ПОДВИЖНЫЙ БИОТОП
MOVABLE BIOTOPE

Предлагаемое изобретение относится к области аквакультуры и может быть использовано для увеличения биомассы морских организмов и поглощения энергии волн.
Известно сооружение (1) с использованием водорослей, прикрепленных к соединительной сетке, вертикально натянутой при помощи балластных грузов. Такое сооружение дрейфует в океанских течениях и используется в подверженных волнению морских водах.
Из-за отсутствия крепления таких сооружений с помощью якорей они могут быть выброшены во время шторма на берег или унесены в открытое море. Кроме того, во время шторма под напором волн они могут ориентироваться по ходу движения волн, теряя свою функцию гашения энергии волн.
Наиболее близким к предложенному является выбранный в качестве прототипа искусственный субстрат для увеличения биомассы морских организмов и поглощения энергии волн (2), состоящий из закрепляемых с помощью якоря вертикальных трубчатых элементов. Используется в аквакультуре, в условиях частых штормов.
Недостатком известного сооружения является невысокий к.п.д. гашения волн из-за использования только одного механизма гашения волн - с помощью вертикальных трубчатых элементов. Открытые с двух сторон внутренние полости трубчатых элементов почти не препятствуют прохождению через них волновых потоков, лишь частично уменьшая их энергию. Отсутствие взаимосвязей между элементами в верхней части также значительно снижает эффективность поглощения энергии волн. Для закрепления перифитона предусмотрена только поверхность вертикальных элементов, что приводит к световому лимитированию роста водорослей.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение волногасящего эффекта (снижение волновой нагрузки на береговую зону), а также повышение продуктивности водоема.
Поставленная задача достигается тем, что в подвижном биотопе, включающем вертикальные элементы, закрепляемые на якорях, согласно изобретению, якоря расположены параллельными рядами, вертикальные элементы выполнены в виде цилиндров из материала нулевой плавучести, заполненных водой и обтянутых сетчатыми чехлами, зафиксированных на цилиндрах пластиковыми обручами, каждый цилиндр в верхней части снабжен поплавками, посредством которых ориентирован вертикально поверхности воды и расположен в центре квадрата, образованного четырьмя якорями, к которым прикреплен четырьмя якорными растяжками, при этом цилиндры в верхней и средней части соединены между собой канатными фалами-перемычками, на которых закреплены коллекторы и/или крупноячеистые сети, натянутые в разных плоскостях. Кроме того, цилиндры имеют в нижнем основании отверстие, ориентированное ко дну водоема.
Кроме того, по центру каждого канатного фала-перемычки закреплен дополнительный поплавок.
Кроме того, цилиндры выполнены, например, из полиэтиленовой пленки. Кроме того, на фалах - перемычках дополнительно натянуты в разных плоскостях полотна из растягивающегося тканного синтетического материала для придания дополнительного гасящего действия при волновой эрозии.
Закрепление каждого цилиндра одновременно к четырем якорям значительно увеличивает запас прочности биотопа, что делает возможным использование конструкции в акваториях, подверженных мощным штормам.
Выполнение вертикальных элементов в виде замкнутых или полузамкнутых цилиндров и наличие перемычек между верхними и средними частями цилиндров значительно увеличивает к.п.д. волногашения, т.к. энергия волн расходуется на перемещение всего комплекса цилиндров и всего объема заключенной в них воды. Кроме того, закрепление на этих перемычках коллекторов, а также сетей с водорослями, ориентированных в разных плоскостях, припятствует круговому и возвратно - поступательному движению воды, а также приводит к перераспределению нагрузки при движении волны между несущими конструкциями и формированию направленных в разные стороны возмущений в плоскостях наклонных сетей, что способствует разрушению структуры волны и соответственно ее ослаблению.
Наличие отверстия в нижнем основании цилиндров улучшает водообмен в цилиндрах, что улучшает привлекательность для использования внутренней полости в качестве убежищ для гидробионтов и одновременно будет способствовать волногашению за счет формирования турбулентности в нижних частях цилиндра.
Наличие на цилиндрах сетчатых чехлов формирует дополнительные площади для обрастания организмами перифитона.
Наличие сетей, ориентированных в разных плоскостях, способствует максимальному использованию света водорослями, что приводит к их максимальному росту и формирует большие площади обрастания.
Большая площадь поверхности сформированного фитоценоза способствует очищению воды в водоеме, а также поглощению энергии волн. 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 "новизна".
При дополнительном поиске других технических решений, относящихся к подвижным биотопам, указанных отличительных признаков не обнаружено, таким образом, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".
Сущность устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен подвижный биотоп, общий вид, на фиг.2 - биотоп, вид сбоку.
Конструкция содержит якоря 1, установленные на дне водоема параллельными рядами. В центре каждого квадрата, образованного четырьмя якорями 1, расположен цилиндр 2, закрепленный к этим якорям 1 четырьмя якорными растяжками 3. При этом к каждому якорю 1 крепятся четыре растяжки 3, идущие к четырем цилиндрам 2, расположенным в квадратах, в одном из углов которых установлен этот якорь 1. Цилиндры 2 выполнены из прочного синтетического материала нулевой плавучести, например полиэтиленовой пленки, заполнены водой и обтянуты сетчатыми чехлами 4, зафиксированными на цилиндрах 2 пластиковыми обручами 5. Цилиндры 2 в верхней и средней частях соединены между собой перемычками 6 из канатных фалов. На этих фалах-перемычках 6 могут подвешиваться либо коллекторы 7, либо натянутые в разных плоскостях крупноячеистые сети 8 для беспозвоночных и водорослей, либо полотна 9 из растягивающегося тканного синтетического материала для придания гасящего действия при волновой эрозии.
Цилиндр 2 может быть выполнен полностью замкнутым (в таком случае для придания цилиндру формы и упругости в него нагнетается вода), либо полузамкнутым, имеющим в нижнем основании отверстие 10, ориентированное к дну водоема.
В верхней части каждого цилиндра 2 к верхнему обручу 5 или чехлу 4 брам-шкотовыми или выбленочными узлами закрепляются поплавки 11, чтобы поддерживать вертикально поверхности воды цилиндр 2 с закрепленными на нем перемычками 6, сетями 8 и канатными коллекторами 7. При значительной волновой нагрузке или при интенсивном обрастании моллюсками и водорослями, у каждой перемычки 6 могут быть предусмотрены дополнительные поплавки 12.
Канатные коллекторы 7, сети 8, полотна 9 крепятся к перемычкам 6 капроновыми хомутами длиной 12-20 см.
Сборка биотопа на месте осуществляется с борта маломерного судна следующим образом. Сначала на грунт укладываются мертвые якоря 1, затем к ним брам-шкотовыми или выбленочными узлами привязываются по четыре якорные растяжки 3. Свободные концы якорных растяжек 3 от каждого якоря 1 направляют в разные стороны и соединяют с цилиндрами 2, таким образом, что каждый цилиндр 2 будет расположен в центре квадрата, образуемого якорями 1. Цилиндры 2 ориентируются в толще воды вертикально, с помощью поплавков 11. После этого по периметрам образованных ими квадратов цилиндры 2 соединяются друг с другом в верхней и средней части фалами - перемычками 6, на которых крепятся коллекторы 7, сети 8, полотна 9. В случае крепления канатных коллекторов 7 к фалам-перемычкам 6 первые располагаются перпендикулярно вторым и крепятся капроновыми хомутами. В случае крепления и натяжения в разных плоскостях сети 8 либо полотна 9, в качестве крепежных элементов также используются капроновые хомуты, скрепляющие элементы конструкции через каждые 10 см. При необходимости, по центру каждого верхнего фала-перемычки 6 может закрепляться поплавок 12.
Дополнительных креплений конструкция не требует, что позволяет легко собирать ее под водой. Указанное нежесткое крепление элементов конструкции обеспечивает гибкость биотопа и его устойчивость действию волн, что позволяет эксплуатировать данное сооружение в условиях сложной ветровой и гидродинамической обстановки.
Конструкция монтируется на достаточной глубине, по всей толще воды, то есть так, чтобы цилиндры охватывали по возможности большой объем воды и доходили до поверхности водоема. Канатный или сетный «купол» конструкции в таком случае должен находиться на 5-15 см ниже уровня воды (может быть больше, если в данной акватории видовой состав обрастающих водорослей характеризуется преобладанием крупных форм). Далее необходимо искусственное или естественное заселение его аборигенными гидробионтами.
Волногасящее действие конструкции обеспечивается несколькими механизмами. Во-первых, система расположенных в толще воды в разных плоскостях парусов, частично сквозных, образованных крупноячеистой сетью, заросшей водорослями, препятствует круговому и возвратно-поступательному движению воды, сопровождающему развитие волны. Во-вторых, энергия волны расходуется на перемещение системы расположенных несколькими рядами заполненных водой вертикальных цилиндров. Таким образом, весь объем воды в цилиндрах «выключается» из процесса образования волны и служит «инертным» фактором по отношению к развивающемуся гидродинамическому возмущению. В-третьих, формированию гребня волны и ее опрокидыванию (формированию бурунов) препятствуют верхние канаты конструкции, расположенные у самой поверхности воды, обросшие водорослями-макрофитами (в таком случае, сформированный поверхностный биотоп можно сравнить с расположенной на воде преградой, за которой формируется волновая тень).
Кроме того, конструкция используется в качестве биофильтра, т.к. заселена аборигенными гидробионтами. В связи с этим необходим постоянный контроль над состоянием сообщества. При условии сильного антропогенного загрязнения, с которым биоценоз не справляется и детоксикации водной среды не происходит, может возникнуть необходимость очищения биотопа с определенной периодичностью, чтобы избежать вторичного загрязнения водоема. Очистка осуществляется с использованием легководолазного снаряжения путем демонтажа обрастающих элементов (канатные коллектора и крупноячеистые сети) и замены их на новые.
Преимущества описываемого устройства заключаются в полифункциональности, дешевизне и легкости установки и демонтажа, экологической безопасности используемых материалов, универсальности вариантов сборки, возможности создания большого количества модификаций конструктивных элементов.
Кроме того, большая площадь поверхности сформированного фитоценоза способствует повышению воспроизводства гидробионтов, а также очищению воды в водоеме.
Гибкость конструкции, устойчивость действию волн позволяет эксплуатировать данное сооружение в условиях сложной ветровой и гидродинамической обстановки.
Высокое к.п.д. гашения волн позволяет эксплуатировать данное сооружение в качестве берегозащитного (волногасящего) сооружения.
Использованные источники
1. Заявка Франции №2580010, МКИ A01K 61/00.
2. Патент США 4881976, МКИ C09D 5/14 (прототип).