Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

Дудников В.С.

Днепропетровский национальный университет, Украина

Аквариум

Рассматриваемая ниже конструкция относится к области рыбоводства, в частности к аквариумам с устройствами для искусственного повышения содержания растворенного в воде кислорода и может найти широкое применение при проведении медико-биологических исследований круговорота веществ в замкнутых системах на основе жизнедеятельности низших организмов, например в космической биологии, а также в садковом рыбоводстве. Вопросы насыщения воды растворенным кислородом (аэрация воды) имеют большое значение, так как неудовлетворительный кислородный режим в водоемах с рыбой относится к числу основных факторов, сдерживающих повышение рыбопродуктивности, а в ряде случаев определяющих гибель рыбы.

Известно устройство для аэрации воды в водоемах, в которой сжатый воздух от компрессора проходит через поры эластичного перфорированного материала [1] . Аналогичный принцип аэрации использован в аквариуме для рыб [2]. Недостатком известных устройств являются повышенные габаритно-весовые характеристики из-за необходимости использования воздушного компрессора и привода от него, что уменьшит возможность их применения для целей космической биологии.

Известен способ аэрации воды путём направленного перемещения волн, например путем периодического образования в нескольких точках водоема воронок с возбуждением концентрично расходящихся кольцевых волн [3].

Применительно к условиям космического полета этот способ неработоспособен, так как в условиях невесомости из-за отсутствия сил гравитации образование и распространение волн происходить не будет. Кроме того, для аквариумов, особенно малых по объему и с большой плотностью рыб, образование волн путем ударного внедрения инородных тел пугает рыб, что может привести к стрессу.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является комнатный аквариум, содержащий емкость для рыб и водных растений, которые при освещении поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который растворяется в воде, осуществляя её аэрацию. Общественно, что только при наличии растений в аквариуме может поддерживаться подлинное биологическое равновесие.

Однако, ночью или без освещения растения, наоборот, извлекает из воды кислород и выделяют углекислый газ, что может привести к гибели рыбы. В наземных условиях ночью обычно используется компрессорный способ аэрации. В условиях же космического полета постоянное освещение растений, как единственный способ аэрации, будет нарушать естественную смену дня и ночи для рыб, являясь дополнительным фактором, влияющим на развитие и функции биологических объектов ( рыб ), затрудняющим дифференцированное изучение влияния факторов космического полета.

В рассматриваемой конструкции аквариума решена задача обеспечения независимости действия системы генерации кислорода от естественной для рыб смены дня и ночи. Для этого емкости для рыб и водных растений разделена газопроницаемой, например перфорированной, светонепрозрачной перегородкой на две части, в меньшей из которых расположены водные растения, освещаемые искусственным источником света .

Работа искусственного источника света осуществляется по специальной временной программе, причем в качестве элемента обратной связи используется датчик концентрации растворенного в воде кислорода, устанавливаемый в большой части емкости.

Перегородка выполнена из черной фторопластовой пленки. Емкость выполнена из прозрачного материала, например органического стекла, имеющего хорошие прочностные, весовые, технологические и токсикологические характеристики [5] . Малая часть емкости вместе с источником света закрыта светонепрозрачным чехлом, который выполнен в виде системы шторок.

Аквариум работает следующим образом при освещении водных растений естественным светом или от искусственного источника света растения поглощают углекислый газ, образующийся в результате жизнедеятельности рыб, находящихся в части емкости, отделенной от растений газопроницаемой стенкой. При фотосинтезе растения потребляют углекислый газ, выделяемый рыбами, и генерируют кислород. Между частями емкости осуществляется постоянный газообмен через перегородку.

При наступлении сумерек и ночи малая часть емкости закрывается вместе с лампой светонепрозрачным чехлом. Включается искусственный источник света, работа которого осуществляется по специальной временной программе, при этом благодаря показаниям датчика концентрации растворенного в воде кислорода постоянно поддерживается оптимальная или заданная программой концентрация.

Таким образом, естественный биологический режим жизнедеятельности рыб не нарушается, что позволяет проводить дифференцированное изучение влияния собственно факторов космического полета на развитие рыб. Повышается чистота и корректность эксперимента.

Конструкция аквариума признана изобретением.

Литература:

1. Авторское свидетельство СССР № 411814,А01К/00,1974.

2. Патент Великобритании №1275978, А01К/00,1972.

3. Авторское свидетельство СССР №530666, А01К/00,1976.

4. Комнатный аквариум. П/р. М.А. Пешкова. 3-е издание Казахское государственное издательство сельскохозяйственной литературы. Алма-Ата, 1964, с 29-31.

5. Коньшин Н.И. Некоторые вопросы конструирования приборов для космической биологии и примеры их выполнения. Журнал « Космические исследования на Украине», №12,1978,с.37.