טכניקת ייצור תגי בלון לשחזור דגי חיישן ודגים חיים

Summary

מוצג פרוטוקול לתכנון וייצור תגי בלון לשחזור דגי חיישן ודגים חיים, המאפשר להעריך את מצבם הפיזי ואת ביצועיהם הביולוגיים במבנים הידראוליים. השיטה ממטבת את ביצועי תג הבלון על ידי התחשבות בגורמים כגון נפח הבלון, זמני ניפוח/דפלציה, בחירת רכיבים ומאפייני המים המוזרקים.

Abstract

דגים עלולים לחוות פציעות ותמותה כאשר הם עוברים דרך מסועים הידראוליים בסכרים הידרואלקטריים, גם אם מסועים אלה מתוכננים להיות ידידותיים לדגים, כגון מערכות מעקפים במורד הזרם, מברצים מותאמים וטורבינות. השיטות העיקריות המשמשות לחקר תנאי מעבר דגים במבנים הידראוליים כוללות בדיקות ישירות באתרן באמצעות טכנולוגיית Sensor Fish ודגים חיים. נתוני דגי חיישן מסייעים לזהות גורמי עקה פיזיים ואת מיקומם בסביבת מעבר הדגים, בעוד שדגים חיים מוערכים עבור פציעות ותמותה. תגי בלון, שהם בלונים המתנפחים מעצמם המחוברים חיצונית לדגי חיישן ולדגים חיים, מסייעים בהתאוששותם לאחר שעברו דרך מבנים הידראוליים.

מאמר זה מתמקד בפיתוח תגי בלון עם מספר משתנה של כמוסות על בסיס ירקות נמסות המכילות תערובת של חומצה אוקסלית, אבקות סודיום ביקרבונט ומים בשתי טמפרטורות שונות. המחקר שלנו קבע כי תגי בלון עם שלוש כמוסות, שהוזרקו להם 5 מ"ל מים בטמפרטורה של 18.3 מעלות צלזיוס, השיגו באופן עקבי את נפח הבלון הרצוי. תגים אלה היו בעלי נפח ניפוח ממוצע של 114 ס"מ 3 עם סטיית תקן של 1.2 ס"מ³. בין תגי הבלון שהוזרקו למים ב -18.3 מעלות צלזיוס, נצפה כי לתגי הבלון של שתי קפסולות לקח את הזמן הארוך ביותר להגיע לאינפלציה מלאה. בנוסף, תגי הבלון בעלי ארבע הקפסולות הדגימו זמן התחלה מהיר יותר של ניפוח, בעוד שתגי הבלון בעלי שלוש הקפסולות הדגימו זמן התחלה מהיר יותר של דפלציה. בסך הכל, גישה זו הוכחה כיעילה לאימות הביצועים של טכנולוגיות חדשות, שיפור תכנון הטורבינות וקבלת החלטות תפעוליות לשיפור תנאי מעבר הדגים. הוא משמש כלי רב ערך למחקר והערכות שטח, ומסייע בחידוד התכנון והתפעול של מבנים הידראוליים.

Introduction

כוח מים הוא משאב אנרגיה מתחדשת משמעותי ברחבי העולם. בארצות הברית, אנרגיה הידרואלקטרית תורמת כ-38% או 274 TWh של חשמל המופק ממקורות מתחדשים¹ ויש לה פוטנציאל להוסיף כ-460 TWh בשנה². עם זאת, ככל שפיתוח כוח המים גדל, חששות לגבי פגיעה ותמותה של דגים במהלך מעבר הידראולי הפכו לחשובים ביותר³. מנגנונים שונים תורמים לפציעות דגים במהלך המעבר, כולל דקומפרסיה מהירה (ברוטראומה), לחץ גזירה, מערבולות, מכות, קוויטציה ושחיקה⁴. למרות שלמנגנוני פגיעה אלה עשויה שלא להיות השפעה מיידית על מצבם הכללי של הדגים, הם יכולים להפוך אותם לפגיעים יותר למחלות, זיהומים פטרייתיים, טפילים וטריפה

Protocol

1. אנקפסולציה חומצית/בסיסית

1. ערבבו יחס של 1:2 לפי משקל של H 2, C_{, 2}, O₄ (חומצה אוקסלית) ו-NaHCO₃ (סודיום ביקרבונט) בכוס ערבוב (ראו טבלת חומרים). אם תערובת האבקה על בסיס חומצה מתגבשת, טחנו אותה באמצעות מכתש ומזיק (איור 1A).
2. אחזר את הקפסולות הצמחיות בגודל 3 ואת מכונת מילוי הקפסולות החצי-אוטומטית כדי להתחיל בתהליך (ראה טבלת חומרים).
3. הניחו את יריעת המכסה שטוחה על משטח נקי ויבש. יישרו את גיליון האנקפסולציה על גבי גיליון המכסה באמצעות היתדות השחורות כדי לקבע אותו כראוי במקומו (איור 1B).
....

תוצאות

נערך מחקר לקביעת השיטות האופטימליות לייצור תגי בלון, תוך התמקדות בנפח ובטמפרטורה של המים המוזרקים לבלון. המחקר בחן פרמטרים שונים של תשומות, לרבות זמן התחלת אינפלציה, זמן אינפלציה מלא, זמן התחלת דפלציה ונפח הבלון באינפלציה מלאה. המחקר נערך ליד שולחן עם טמפרטורת סביבה של 21 מעלות צלזיוס.

Discussion

מחקר זה הגיע למסקנה כי תגי בלון של שלוש קפסולות שהוזרקו עם 5 מ"ל מים בטמפרטורה של 18.3 מעלות צלזיוס היו בעלי זמן ניפוח התחלה איטי יותר ונפח גדול יותר באופן עקבי בהשוואה לתגי בלון של שתי קפסולות וארבע קפסולות. כאשר הוזרקו לתגי הבלון מים בטמפרטורה של 12.7 מעלות צלזיוס, הנפח הממוצע היה קטן יותר, וזמ.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Printed Silicone Stopper Plate	NA	NA
ARC800 Sensor Fish	ATS	NA
FDM 3D printer	NA	NA
Manual Capsule Filler Machine CN-400CL (Size #3)	Capsulcn	NA
Mold Star 15 SLOW	Smooth-On	NA
Oil-Resistant Buna-N O-Ring	McMaster-Carr	SN: 9262K141
Oxalic Acid, 98%, Anhydrous Powder (C2H2O4)	Thermo Scientific	CAS: 144-62-7
Rubber Band Expansion Tool	iplusmile	NA
Separated Vegetable Cellulose Capsules (Size #3)	Capsule Connection	NA
Smiley Face YoYo Latex balloon	YoYo Balloons, Etc.	NA
Sodium Bicarbonate Powder (CHNaO3)	Sigma	CAS: 144-55-8
Spectra Fiber Braided Fishing Line (50 lbs.)	Power Pro	NA