«Повысить точность и скорость работ»: российские учёные создали автоматическую систему для забора грунта со дна водоёмов

Российские исследователи создали автоматизированную систему управления, которая позволит точно и быстро поднимать на поверхность пробы донного грунта. Изобретение упростит работу учёных и экологов, которые изучают донные отложения озёр и рек. Сейчас для подъёма таких проб используются механические дночерпатели — эти устройства далеко не всегда корректно срабатывают, их эффективность сильно зависит от погодных условий. Новая аппаратура позволяет в разы повысить точность и скорость такой работы, отмечают учёные. Они готовятся вскоре запатентовать своё изобретение.

• Gettyimages.ru
• © Aleksandr / 500px

Российские учёные из Санкт-Петербургского Федерального исследовательского центра (СПб ФИЦ) РАН разработали автоматизированную систему управления устройством для забора проб речного и озёрного дна. Об этом RT сообщили в пресс-службе Минобрнауки. Изобретение планируется запатентовать — уже зарегистрирована соответствующая заявка.

Как отмечают авторы работы, изучение дна акваторий важно для исследования флоры и фауны водоёмов, получения данных о химическом составе донных отложений и об уровне загрязнённости акваторий.

В качестве механической основы изобретатели взяли дночерпатель ДАК-250, который состоит из двух соединённых осью ковшей, которые опускаются с борта судна в воду на тросе и зарываются в дно под действием собственного веса. Устройство срабатывает после того, как оператор посылает вниз по натянутому тросу специальный груз. Если работы ведутся на большой глубине (200—300 м), то пусковой груз может двигаться по тросу достаточно долго, до трёх минут. При этом трос должен оставаться всё время в натянутом положении, в противном случае механической дночерпатель сработает вхолостую. В условиях качки с высотой волн порядка 2 м брать пробы обычным дночерпателем невозможно, отмечают авторы работы.

• Проба со дна акватории
• © Пресс-служба Минобрнауки

Чтобы решить эти проблемы, учёные оснастили устройство электромеханической системой управления и датчиками — акселерометром, гироскопом, высокоточным барометрическим датчиком, а также электронным термометром. Система управляется микроконтроллером, который также обеспечивает хранение данных и беспроводную связь.

При этом за срабатывание ковшей в этом случае отвечает автоматика, что позволяет оперативно захватывать достаточные объёмы донного грунта. Кроме того, автоматизированная система позволяет получать данные о механических свойствах грунта, точной глубине и послойных значениях температуры от места взятия пробы до поверхности. На поверхность эти данные передаются по беспроводному интерфейсу.

«Мы разработали систему управления дночерпателем, которая, в отличие от существующих аналогов, может оценить характеристики грунта и корректность положения на дне и самостоятельно принять решение о срабатывании захватывающих пробу ковшей, что практически исключает неудачное или некорректное срабатывание прибора и, соответственно, позволяет исключить подъёмы пустого дночерпателя и дополнительные спуски», — пояснил в беседе с RT сотрудник лаборатории комплексных проблем лимнологии Института озероведения (ИНОЗ) РАН (обособленное структурное подразделение СПб ФИЦ РАН) Михаил Дудаков.

Учёный рассказал, что авторы работы уже испытали прибор в Ладожском озере на глубинах до 150 м. При этом максимальная глубина, на которой может работать устройство, — 300 м. Исследователи получили хорошие результаты: если ранее из 100 попыток взять пробы со дна водоёма неудачными оказывались 30—40, то применение умной системы управления аппаратом позволило сократить этот показатель до трёх-четырёх.  

• Проверка электронных элементов дночерпателя
• © Пресс-служба Минобрнауки

Сейчас разработчики занимаются совершенствованием программного обеспечения прибора, а также наполняют базу данных по функционированию дночерпателя на различных типах грунтов в различных условиях эксплуатации. Это позволит ещё больше повысить эффективность работы.

«Такие возможности прибора могут использоваться разными группами учёных, которые ведут лимнологические исследования, а также экологами при изучении различных загрязнителей в водоёмах», — подытожил Михаил Дудаков.

Источник