РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ ДЛЯ МОНИТОРИНГА АКВАТОРИЙ

Техническое решение относится к технике морских исследований и может быть использовано для радиационно-химического контроля водной среды в составе буйковых станций и/или подводных аппаратов для проведения комплексных наблюдений при мониторинге акваторий.
Ряд известных систем мониторинга (см., например [5, 6]) предназначен для работы в составе судового оборудования, такие устройства не могут быть использованы в качестве унифицированных модулей для любых носителей, например, буйковых станций или подводных аппаратов.
Как правило, известные устройства и системы мониторинга водной среды измеряют совокупность параметров и характеристик [7]: гидрологических, гидрохимических, а также биологических, геофизических и технических. Однако, такие устройства и системы или не обладают модульной конструкцией (см., например [4]), или весьма сложны [2, 3], поскольку стремление к расширению числа измеряемых параметров и соответственно - к увеличению числа датчиков, в ряде случаев, неоправданно и приводит к усложнению устройств мониторинга.
Так, система [3] экологического мониторинга акваторий, являющаяся модификацией устройства [2], содержит почти весь спектр датчиков, (гидрологических, гидрохимических, биологических, геофизических, оптических) и является весьма сложной, модульная конструкция для датчиков отдельных групп параметров не предусмотрена, рациональное размещение узлов не рассматривается.
В известных устройствах [1-3] дается, в основном, только состав аппаратуры систем мониторинга, конструктивные же особенности рационального построения, необходимые для адекватного промышленного применения, не анализируются.
Известное устройство [1] для экологического контроля загрязнений водной среды по патенту RU 2030747 C1, 10.03.1995, являющееся основой более поздних технических решений [2, 3], принято за прототип. Устройство [1] содержит датчик радиоактивности и блок ионоселективных датчиков, выходы которых подключены к блоку электронной аппаратуры измерителей.
В [1] основное внимание уделено составу аппаратуры измерителей и связям датчиков с измерителями, однако конструктивные особенности построения устройства в виде отдельного съемного модуля не рассматриваются.
Тем не менее, в последнее время наметилась тенденция к конструированию узлов устройств мониторинга в виде отдельных модулей, которыми могут оснащаться различные системы мониторинга акваторий (буйковые станции, подводные аппараты). Так, например, известна модульная конструкция марки CTD [8] для измерения параметров воды, включающая датчики электропроводности, температуры и глубины (Conductivity, Temperature, Depth). Модуль модели AQUADOPP [9] 3000 м фирмы NORTEK может быть использован в качестве измерителя скорости и направления течения и других гидрологических показателей водной среды.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании устройства для радиационно-химического мониторинга акваторий, выполненного в виде унифицированной модульной конструкции, которая может крепиться к разным носителям с возможностью ее съема, дополняя и оптимизируя состав датчиков и измерительной аппаратуры.
Основной технический результат полезной модели - расширение арсенала технических средств мониторинга акваторий путем реализации унифицированного радиационно-химического модуля для мониторинга акваторий при упрощении известных устройств [1-3], а также обеспечение взаимозаменяемости узлов посредством их оперативного съема и крепления на различные носители: буйковые станции (донные и кабельные), необитаемые и обитаемые подводные аппараты, исследовательские суда и платформы.
Технический результат достигается следующим образом.
Устройство для радиационно-химического мониторинга акваторий содержит датчик радиоактивности и блок ионоселективных датчиков, выходы которых подключены к блоку электронной аппаратуры измерителей.
Отличительной особенностью устройства является то, что оно выполнено в виде унифицированной модульной конструкции, включающей прочный корпус с верхней и нижней крышками и с размещенным внутри него блоком электронной аппаратуры измерителей, установленные на верхней крышке корпуса датчик радиоактивности и герморазъем, а также смонтированный на нижней крышке корпуса блок ионоселективных датчиков, снабженный ограждением, посредством которого модульная конструкция крепится к носителю с возможностью ее съема.
Устройство также отличается тем, что блок ионоселективных датчиков содержит ряд унифицированных встроенных корпусов ионоселективных датчиков по числу измеряемых химических параметров.
Отличием устройства, кроме того, является то, что каждый из унифицированных корпусов ионоселективных датчиков выполнен монолитным из прочного негигроскопичного пластика с высоким удельным сопротивлением, при этом корпус имеет хвостовик с проточками для уплотнительных колец и снабжен резьбой для навинчивания защитного колпачка.
На фиг. 1 показана общая конструктивная схема радиационно-химического модуля для мониторинга акваторий, фиг. 2 иллюстрирует вариант крепления модуля к автономной донной буйковой станции, на фиг. 3 представлена схема ионоселективного датчика.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - корпус модуля;
2, 3 - верхняя и нижняя крышки корпуса;
4 - датчик радиоактивности;
5 - герморазъем;
6 - ионоселективные датчики;
7 - ограждении блока ионоселективных датчиков;
8 - корпус автономной донной буйковой станции;
9 - корпус ионоселективного датчика;
10 - хвостовик;
11 - уплотнительные кольца;
12 - резьба;
13 - защитный колпачок.
Работа радиационно-химического модуля для мониторинга акваторий заключается в следующем.
Корпус 1 с установленным на верхней крышке 2 датчиком 4 радиоактивности и блоком ионоселективных датчиков 6, установленным на нижней крышке 3 (фиг. 1), посредством ограждения 7 крепится к носителю, в качестве которого могут быть использованы буйковая станция 8 (донная или кабельная), необитаемый или обитаемый подводный аппарат, судно или платформа (фиг. 2). Результаты измерений радиоактивности и химических параметров водной среды с выходов датчика 4 радиоактивности и блока ионоселективных датчиков 6 поступают в блок электронной аппаратуры измерителей (на фиг. не показан) и, далее, через герморазъем 5 на окончательную обработку и регистрацию - на носитель. Структура и работа блока электронной аппаратуры измерителей описана, например, в [4]. Модульная конструкция устройства позволяет использовать его на различных носителях с возможностью крепления посредством ограждения 7 или, при необходимости, съема.
Блок ионоселективных датчиков 6 содержит ряд унифицированных встроенных корпусов 9 (в которые вставлены ионоселективные электроды) по числу измеряемых химических параметров (например, ионы хлора, фтора, кадмия, меди, свинца и др.). Работа ионоселективных электродов известна и описана, например, в [7]. Монолитный корпус 9 ионоселективного датчика (фиг. 3) выполнен из прочного негигроскопичного пластика с высоким удельным сопротивлением. Хвостовик 10, снабженный уплотнительными кольцами 11, предназначен для установки в блок ионоселективных датчиков 6. Резьба 12 служит для навинчивания защитного колпачка 13 в нерабочем состоянии и при транспортировке(хранении). Унифицированные корпусы 9 ионоселективных датчиков и их конструкция обеспечивают взаимозаменяемость узлов модуля посредством их оперативного съема и установки.
При этом достигается технический результат - расширение арсенала устройств данного назначения, - который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков устройства модульной конструкции.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 2030747 C1, 10.03.1995 (прототип).
2. RU 2331876 C2, 20.08.2008 (аналог).
3. RU 2443001 C1, 20.02.2012 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. RU 2344962 C1, 27.01.2009.
5. RU 110068 U1, 10.11.2011.
6. RU 66064 U1, 27.08.2007.
7. Геоэкологический мониторинг морских нефтегазовых акваторий / Лобковский Л.И. и др. - М: Наука, 2005. - 346 с.
8. www.seabird.com
9. www.nortek-as.com