способ управления режимами пропуска рыбы через рыбоходный тракт и рыбоход, его осуществляющий

Формула изобретения

1. Способ управления режимами пропуска рыбы через рыбоходный тракт, состоящий в создании привлекающего рыбу потока, подаваемого из верхнего бьефа гидроузла в рыбоходный тракт и далее в нижний бьеф, формировании благоприятных гидравлических условий непосредственно в рыбоходном тракте посредством изменения перепада уровня воды между поперечными перегородками путем перемещения самих перегородок относительно дна рыбоходного тракта и создании преодолимых скоростей в вплывных отверстиях поперечных перегородок, отличающийся тем, что перегородки посредством привода перемещают вдоль всей длины рыбоходного тракта в направлении верхнего бьефа, при этом одновременно с перемещением перегородок перемещают перепад уровней воды, образуемый в промежутках между перегородками, причем за счет неравномерной перфорации перегородок, образуемой участками перегородок, имеющими различную сквозность, величину локального перепада уровня воды изменяют по длине рыбоходного тракта.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость перемещения перегородок вдоль длины рыбоходного тракта, назначают такой, чтобы добиться изменения локального перепада уровня воды, аналогичного наличию эффекта "бегущей волны".

3. Рыбоход, включающий рыбоходный тракт, соединяющий нижний и верхний бьефы гидроузла, поперечные перегородки с вплывными отверстиями, расположенными в шахматном порядке, при этом перегородки имеют возможность перемещения по длине рыбоходного тракта посредством привода и установлены попарно под острым углом друг к другу, при этом вершины пар расположены на поперечных направляющих, размещенных выше уровня воды в рыбоходном тракте, причем направляющие имеют возможность перемещения, отличающийся тем, что рыбоходный тракт снабжен донной галереей и дополнительной группой направляющих, размещенных в донной части рыбоходного тракта с образованием минимального просвета между образующей направляющих и его дном, а перегородки образованы бесконечной лентой, выполненной из гибкого эластичного материала, пропущенной между направляющими, причем направляющие основной и дополнительной групп выполнены в виде цилиндров, установленных с возможностью вращения относительно горизонтальной оси, при этом донные направляющие, расположенные во входной и выходной частях рыбоходного тракта, выполнены в донных нишах, размещенных на входе и выходе донной галереи, а привод перемещения соединен с ведущим барабаном, расположенным на уровне направляющих основной группы.

4. Рыбоход по п. 3, отличающийся тем, что рыбоходный тракт выполнен с боковыми обводными галереями, имеющими со стороны верхнего бьефа затворы блока питания, а со стороны нижнего бьефа - рыбозаградительные решетки.

5. Рыбоход по п. 3 или 4, отличающийся тем, что бесконечная лента выполнена с участками, имеющими различную сквозность.

6. Рыбоход по п. 5, отличающийся тем, что участки с различной сквозностью чередуются с возрастанием размеров вплывных отверстий.

7. Рыбоход по любому из пп. 3 - 6, отличающийся тем, что направляющие основной группы установлены на разных высотных отметках, причем отметки уменьшаются ко входу в рыбоходный тракт.

8. Рыбоход по любому из пп. 3 - 7, отличающийся тем, что рыбоходный тракт выполнен с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа.

9. Рыбоход по любому из пп. 3 - 8, отличающийся тем, что между направляющими дополнительной группы выполнены донные поперечные перегородки.

10. Рыбоход по п. 9, отличающийся тем, что донные поперечные перегородки выполнены с вплывными отверстиями.

11. Рыбоход по п. 10, отличающийся тем, что вплывные отверстия выполнены в центральной части донных перегородок.

12. Рыбоход по п. 10, отличающийся тем, что вплывные отверстия выполнены у боковых стенок рыбоходного тракта.

13. Рыбоход по любому из пп. 3 - 12, отличающийся тем, что направляющие дополнительной группы имеют возможность вертикального перемещения в направляющих пазах, выполненных в боковых стенках рыбоходного тракта, с возможностью фиксации на заданном уровне.

14. Рыбоход по любому из пп. 3 - 13, отличающийся тем, что вплывные отверстия на бесконечной ленте выполнены прямоугольной формы.

15. Рыбоход по любому из пп. 3 - 13, отличающийся тем, что вплывные отверстия на бесконечной ленте выполнены ромбовидной формы.

16. Рыбоход по любому из пп. 3 - 13, отличающийся тем, что вплывные отверстия на бесконечной ленте выполнены круглой формы.

17. Рыбоход по любому из пп. 3 - 16, отличающийся тем, что бесконечная лента выполнена с бесконечными цепями, прикрепленными к ее торцевым частям, при этом направляющие основной и дополнительной групп снабжены шестеренками, соосно выполненными на них со стороны боковых стенок рыбоходного тракта.

18. Рыбоход по любому из пп. 3 - 17, отличающийся тем, что бесконечная лента выполнена из прозрачного материала.

19. Рыбоход по любому из пп. 3 - 18, отличающийся тем, что донная галерея снабжена направляющими роликами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам и сооружениям, предназначенным для пропуска производителей рыбы через подпорные сооружения к местам нереста и нагула.

Наиболее близким по технологической схеме является способ управления пропуска рыбы через рыбоходный тракт [1], состоящий в создании привлекающего рыбу потока, подаваемого из верхнего бьефа гидроузла в рыбоходный тракт и далее в нижний бьеф, формировании благоприятных гидравлических условий непосредственно в рыбоходном тракте посредством изменения перепада уровня воды между поперечными перегородками путем перемещения самих перегородок относительно дна рыбоходного тракта и создании преодолимых скоростей в вплывных отверстиях поперечных перегородок.

Недостатком данного способа является низкая степень управляемости при назначении режимов пропуска рыбы через рыбоходный тракт.

Известен рыбоход [2], включающий рыбоходный тракт, выполненный ступенчатым, причем в нижней части каждой ступени выполнены раздающие коллекторы, соединенные подводящим водоводом с верхним бьефом.

Недостатками данного рыбохода являются низкая надежность работы и низкая эффективность пропуска рыбы в верхний бьеф.

Известен рыбоход [3], включающий рыбоходный тракт, соединяющий нижний и верхний бьефы гидроузла и выполненный ступенчатым, причем дно каждой ступени выполнено перфорированным, при этом отверстия перфорации сообщаются с рабочими камерами, сообщенными с источником рабочей среды.

Недостатком данного рыбохода является реальная опасность нанесения вреда рыбе, заходящей в рыбоходный тракт, так как в рабочих камерах сильфоны для изменения давления рабочей среды в камерах, основным рабочим элементом которых являются электроды.

Известен рыбоход [4], включающий рыбоходный тракт, соединяющий нижний и верхний бьефы гидроузла и выполненный ступенчатым, причем дно каждой ступени заканчивается порогом, на котором установлена водосливная преграда в виде эластичной оболочки, имеющей возможность вертикального перемещения.

Недостатком данного рыбохода является отсутствие благоприятных условий для преодоления локального перепада уровня воды при перемещении рыбы вдоль рыбоходного тракта.

Известен рыбоход [5], включающий рыбоходный тракт, соединяющий нижний и верхний бьефы гидроузла, выполненный в виде эскалаторного устройства, имеющего поперечные перегородки, образующие при перемещении рабочего элемента рыбохода автономные камеры.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и возможность травмирования рыбы при ее переводе в верхний бьеф.

Известно устройство для перевода рыбы в верхний бьеф гидроузла [6], включающее лоток, соединяющий нижний и верхний бьефы гидроузла, выполненный с наклонным дном, гибкую эластичную ленту, выполненную бесконечной и пропущенной через поперечные направляющие, перемещающиеся в направляющих пазах, выполненных в боковых стенках лотка. При этом бесконечная лента при своем движении образует поперечные перегородки, перемещающиеся в сторону верхнего бьефа и образующие при своем движении камеры, причем бесконечная лента имеет возможность свободного перемещения в донной галерее, выполненной непосредственно под дном лотка, а направляющие соединены бесконечной цепью с приводом перемещения бесконечной ленты.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность перевода рыбы в верхний бьеф, поскольку наличие движущейся, формируемой в процессе движения, перегородки отпугивает подходящую рыбу. Кроме того, устройство является сложным по конструктивному исполнению и ненадежным в эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбоход [1], включающий рыбоходный тракт, соединяющий нижний и верхний бьефы гидроузла, поперечные перегородки с вплывными отверстиями, расположенными в шахматном порядке, при этом перегородки имеют возможность перемещения по длине рыбоходного тракта посредством привода и установлены попарно, под острым углом друг к другу, при этом их вершины расположены на поперечных направляющих имеющих одну степень свободы.

Недостатком данного рыбохода является низкая эффективность управления режимами пропуска рыбы в верхний бьеф и, соответственно, низкая эффективность пропуска рыбы в верхний бьеф.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в рыбоходном тракте, обеспечивающих возможность управления режимами работы рыбохода, а также создание эффективных условий для продвижения рыб по длине рыбоходного тракта.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Благодаря выполнению перегородок в виде гибкой эластичной ленты, выполненной бесконечной и пропущенной через поперечные направляющие, удается регулировать локальный перепад уровня воды в рыбоходном тракте, образуемый секциями бесконечной ленты. Оптимизации управления перепадом уровня воды в межперегородочном пространстве способствует выполнение бесконечной ленты из участков, имеющих различную сквозность рабочего гибкого полотна. При этом чередование участков с различной сквозностью (например, с уменьшением сквозности, и соответственно, размера вплывных отверстий в направлении верхнего бьефа, фиг.5) позволяет имитировать перемещение локального перепада уровня воды, образуемого в "межперегородочном" пространстве, образуемом бесконечной лентой в створах расположения поперечных направляющих. Таким образом, перепад уровня воды на участках бесконечной ленты изменяется по заданной программе, причем одновременно по всей длине рыбоходного тракта (фиг.18). Если внимательно проанализировать схему изменения локального перепада уровней воды в промежутках между участками бесконечной ленты, образованными основными 7 и дополнительными 9 направляющими, то можно отметить следующее:

- участки бесконечной ленты, формируемые рабочим полотном с максимальной сквозностью, позволяют сформировать перепад уровня воды с минимальным значением (фиг.18, поз.26). При этом рыба, находящаяся перед этим участком бесконечной ленты, имеет возможность переместиться выше, то есть в направлении верхнего бьефа, поскольку минимальный перепад уровня воды диктует минимальные скорости течения во вплывных отверстиях 5;

- участки бесконечной ленты 10, формируемые рабочим полотном со средней сквозностью (фиг.18, поз.27), частично позволяют определенной группе рыб переместиться вверх на вышележащий участок рыбоходного тракта, если ее плавательная способность и энергетические возможности, а также размеры вплывных отверстий 5 это позволяют. Оставшаяся часть рыб, не пожелавшая перемещаться вверх по течению, остается в пределах этого локального участка рыбоходного тракта и имеет вероятность дальнейшего передвижения при формировании соответствующих благоприятных гидравлических условий, по мере перемещения бесконечной ленты 10;

- участки бесконечной ленты, формируемые рабочим полотном с минимальной сквозностью (фиг.18, поз.28), создают максимальный перепад уровня воды на участках бесконечной ленты 10, что, в свою очередь, затрудняет передвижение рыбы в сторону верхнего бьефа и на определенное время задерживает рыбу на этих участках рыбоходного тракта. Однако сей отрицательный момент не может и не умоляет достоинств предлагаемой технологической схемы процесса пропуска рыбы через рыбоход. В любом случае, при дальнейшем перемещении бесконечной ленты 10 у рыбы есть все возможности пройти вверх по рыбоходному тракту 1 (см. предыдущие два параграфа). Самое главное достоинство предлагаемого способа управления режимами пропуска рыбы через рыбоходный тракт - это создание благоприятных гидравлических условий для продвижения рыбы вдоль рыбоходного тракта 1 посредством изменения локального перепада уровня воды, что до сих пор не применялось ни в одном известном экспертизе рыбоходе. Данный способ предполагает оптимальный пропуск рыбы разных видов и с разным уровнем плавательной способности вне зависимости от динамики внешних факторов среды. С другой стороны, предлагаемый способ создает условия, которые провоцируют рыбу на дальнейшее ее продвижение и одновременно создают условия для ее временного отдыха, давая возможность восстановить свои энергетические возможности, при этом конструктивное исполнение рыбохода не позволяет ранее зашедшей рыбе скатываться обратно в нижний бьеф.

По п.2 формулы изобретения. Возможно создание более благоприятных условий для продвижения рыбы вдоль рыбоходного тракта, например, изменяя скорость перемещения бесконечной ленты, можно добиться стабильных гидравлических условий, при которых динамика изменения локального перепада будет близка по физике явления к эффекту "бегущей волны", причем направление перемещения этой волны будет направлено в сторону верхнего бьефа, что в свою очередь будет способствовать активному передвижению рыбы также в сторону верхнего бьефа. Что собственно еще дает изменение скорости перемещения бесконечной ленты? Во-первых, достаточно быстрое изменение локального перепада уровня воды (само собой разумеется, скорость перемещения бесконечной ленты не может быть "бесконечной", а обусловлена техническими возможностями технологического оборудования, входящего в состав механического оборудования рыбохода) будет стимулировать активное продвижение рыбы в сторону верхнего бьефа. Во-вторых, достаточно быстрое изменение гидравлических условий (средней скорости потока по ширине рыбоходного тракта, скорости во вплывных отверстиях и величины перепада уровня воды) создает благоприятные условия как для нахождения рыбы в рыбоходном тракте, так и для ее продвижения в сторону верхнего бьефа.

По п.3 формулы изобретения. Все конструктивные существенные признаки отличительной части этого независимого пункта изобретения позволяют и способствуют заявить новую конструкцию рыбохода, который, вне всякого сомнения, в полном объеме позволяет осуществлять предлагаемый способ управления режимами пропуска рыбы через рыбоходный тракт. Рассмотрим более подробно вышеизложенное утверждение.

Наличие донной галереи дает возможность перемещения бесконечной ленты вдоль всей длины рыбоходного тракта с учетом конструктивных особенностей предлагаемой конструкции рыбохода.

Наличие дополнительных направляющих и расположение их в донной части рыбоходного тракта позволяет сформировать заданную форму поперечных перегородок, имеющих место в прототипе. Кроме того, как основные, так и дополнительные направляющие дают возможность при пропуске через них гибкого эластичного полотна (ленты), выполненного бесконечным, сформировать рабочие элементы рыбоходного тракта.

Наличие минимального просвета между образующими дополнительных направляющих и дном рыбоходного тракта позволяет свободно перемещаться бесконечной ленте.

Выполнение перегородок из гибкой эластичной ленты позволяет реализовать главный авторский замысел - только перемещающиеся вплывные отверстия, выполненные на участках бесконечной ленты с различной сквозностью, позволяют реализовать предлагаемое изобретение. На данный момент автору известны 450 конструктивных решений рыбоходов, созданных в мировой практике проектирования данного типа рыбопропускного сооружения, и экспертиза может быть уверена (естественно, после проверки этого технического решения на новизну), что ни один известный рыбоход не способен реализовать подобную технологию пропуска рыбы в верхний бьеф.

Выполнение направляющих с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси отвечает работоспособности рыбохода, а именно - свободному перемещению бесконечной ленты вдоль рыбоходного тракта. Цилиндрическая форма поперечного сечения направляющих - есть оптимальный контур, обеспечивающий эффективный контакт поверхности бесконечной ленты с направляющими.

Выполнение донных направляющих, расположенных в донных нишах, выполненных во входной и выходной частях донной галереи, позволяет оптимизировать компоновку входного и выходного оголовка рыбохода, а именно - обеспечить минимум гидравлического сопротивления потоку и максимум условий для свободного прохода рыбы.

Соединение привода с ведущим барабаном, расположенным на уровне направляющих основной группы и установленным со стороны верхнего бьефа, есть наиболее рациональный вариант компоновки механизма привода бесконечной ленты, естественно, с учетом конструктивных особенностей предлагаемой конструкции.

Кроме того, базовая компоновка рыбохода по п.3 имеет еще одно неоспоримое преимущество по сравнению с аналогами: поперечные перегородки выполнены перфорированными (так же, как и в случае прототипа), что позволяет пропускать через рыбоходный тракт максимально допустимый расход воды, а это, в свою очередь, позволяет значительно усилить привлекающий рыбу "шлейф" скоростей для ее привлечения ко входу в рыбоход. При выборе прототипа автор имел определенного рода сомнения, связанные с набором общих конструктивных элементов, имеющих место в аналогах и в предлагаемом изобретении. Однако собственный опыт написания формул изобретения и интуиция позволили выбрать в качестве прототипа А.С. СССР №1574721. Основным аргументом в пользу этого выбора является наличие перфорированных поперечных перегородок, выполненных с вплывными отверстиями и имеющих возможность перемещения по длине рыбоходного тракта. Чего нет ни в одном из представленных экспертизе аналогов. Автор не допускает, что экспертиза подберет более сильный базовый вариант прототипа.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение рыбоходного тракта с боковыми обводными галереями позволяет создать более эффективную компоновку рыбохода, позволяющую обеспечить эффективное привлечение рыбы из зоны поисков нижнего бьефа (фиг.2).

Снабжение обводных галерей затворами блока питания позволяет регулировать режимы привлечения рыбы в зависимости от изменения гидравлических условий нижнего бьефа (динамика уровня воды нижнего бьефа, режим работы водосбросной плотины и т.д.).

Наличие рыбозаградительных решеток со стороны нижнего бьефа предотвращает попадание рыб во внутреннее пространство галерей.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение бесконечной ленты с участками, имеющими различную сквозность, позволяет создать по длине рыбоходного тракта различные по скоростной структуре гидравлические условия, обеспечивающие оптимальный проход рыбы в сторону верхнего бьефа.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение бесконечной ленты с участками различной сквозности, чередующимися с возрастанием (убыванием, все относительно, так как в отношении чего отталкиваться, тем более лента переворачивается и направление расположения отверстий перфорации изменяется, что не дает возможности внести четкую определенность при описании этого признака. В данном случае налицо противоречие, которое не отвечает правилам построения формулы и однозначного трактования существенного признака!!! В существующей инструкции для патентоведов и в новом патентном законе нет прямых указаний для разрешения указанного противоречия, кроме как изменения трактовки этого существенного признака. Думаю, что экспертиза разберется и уточнит позицию автора) размеров вплывных отверстий, позволяет создать по длине рыбоходного тракта локальные участки, характеризующиеся локальными перепадами. Данное обстоятельство позволяет обеспечить эффективный проход рыбы в сторону верхнего бьефа и создает основные предпосылки для реализации предлагаемого способа.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение направляющих основной группы на разных высотных отметках, уменьшающихся в сторону нижнего бьефа, позволяет получить более компактную компоновку бесконечной ленты (уменьшение расхода материала, из которого выполнена лента, учет перепада на гидроузле, уменьшение высоты стенок рыбохода и, соответственно, объема бетонных работ и т.д.), а с другой стороны, данная компоновка позволяет изменить угол расположения бесконечной ленты по отношению ко дну рыбоходного тракта и, соответственно, увеличить скорость изменения перфорированного полотна ленты со стороны нижнего бьефа (уменьшается путь, который проходит лента и отсюда изменяется скорость замены участков ленты с разной сквозностью). Указанное выше обстоятельство дает возможность управления начальным перепадом уровня воды, который во многом диктует динамику изменения перепадов на вышележащих "перегородках". Кроме того, если расстояние между дополнительными направляющими, расположенными на дне рыбоходного тракта, будет небольшим, то согласно законам гидравлики потока, протекающего вдоль нескольких сопротивлений, расположенных последовательно друг за другом и находящихся относительно близко относительно друг друга, будет иметь место взаимовлияние местных сопротивлений друг на друга. То есть, нижерасположенное по потоку сопротивление будет оказывать влияние на величину гидравлического сопротивления вышерасположенного сопротивления. Исходя из вышесказанного, данный пункт формулы имеет существенный признак, позволяющий внести свою лепту в достижение не суммарного положительного эффекта.

По п.8 формулы изобретения. Выполнение рыбоходного тракта с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа гидроузла позволяет оптимизировать компоновку рыбохода и, соответственно, уменьшить общую длину рыбоходного тракта. При этом несколько увеличатся средние скорости потока по ширине рыбоходного тракта. Данный вариант рыбохода рекомендуется для сильных пловцов - сиговых, лососевых и т.д.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение между направляющими дополнительной группы донных поперечных перегородок позволяет обеспечить стабильные гидравлические условия в рыбоходном тракте, в случае изменения уровня воды в нижнем бьефе. В этом случае мы имеем минимальный расчетный уровень воды в рыбоходном тракте, необходимый и достаточный для нормального продвижения рыбы через рыбоход.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение донных поперечных перегородок с вплывными отверстиями дает возможность рыбе свободно перемещаться в донной части рыбоходного тракта.

По пп.11 и 12 формулы изобретения. Размещение вплывных отверстий в центральной части донных поперечных перегородок или в пристеночной области, прилегающей к боковым стенкам рыбоходного тракта, позволяет создать оптимальные трассы перемещения рыб в донной части потока.

По п.13 формулы изобретения. Выполнение направляющих дополнительной группы с возможностью вертикального перемещения в вертикальных направляющих пазах с возможностью фиксации их на заданном уровне позволяет в случае уменьшения перепада между бьефами уменьшать общее количество перегородок и тем самым оптимизировать проход рыбы в верхний бьеф.

По п.14, 15 и 16 формулы изобретения. Выполнение вплывных отверстий прямоугольной, ромбовидной или круглой формы позволяет, используя закономерности изменения инверсии гидравлической струи, проходящей через отверстие определенной формы, оптимизировать проход рыбы через вплывное отверстие. Одновременно разная форма вплывных отверстий, контрастируя с формой миделева сечения рыбы, способствует оптимальному проходу рыб через вплывные отверстия вверх по течению.

По п.17 формулы изобретения. Выполнение бесконечной ленты соединенной с бесконечными цепями, прикрепленными к ее торцевым частям, при этом направляющие основной и дополнительной групп снабжены шестеренками, соосно расположенными на них со стороны боковых стенок рыбоходного тракта, позволяет повысить надежность перемещения бесконечной ленты вдоль рыбоходного тракта (отсутствие протяжек, отсутствие разрыва ленты, отсутствие растяжения ленты, ликвидация пробуксовок и т.д.).

По п.18 формулы изобретения. Выполнение бесконечной ленты из прозрачного материала во многом уменьшает реакцию испуга рыбы вследствие наличия движущегося предмета в потоке воды.

По п.19 формулы изобретения. Выполнение направляющих роликов, расположенных в донной галерее, позволяет оптимально перемещать бесконечную ленту, при этом отсутствует провисание поверхности ленты, а также ее поверхность не имеет прямого контакта с дном донной галереи.

Автор достаточно детально представил конструктивную часть заявки, проиллюстрированную обширным графическим материалом, и постарался подробно описать принцип работы устройства, а также раскрыл сущность предлагаемого изобретения, что оставляет экспертизе минимум возможности для запроса дополнительных материалов. Со своей стороны автор надеется на конструктивный диалог с экспертизой, который будет плодотворным для обеих заинтересованных сторон.

В целом как технологические, так и конструктивные признаки независимых и зависимых пунктов изобретения отвечают критерию "существенные отличия" и связаны между собой настолько, что образуют единый творческий замысел.

Решение поставленной задачи достигается путем реализации нового способа управления режимами пропуска рыбы через рыбоходный тракт и создания новой конструкции рыбохода. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 - рыбоход, продольный разрез;

фиг.2 - то же, план;

фиг.3 - рыбоходный тракт, фрагмент плана, вид на бесконечную ленту, прикрепленную к бесконечным цепям;

фиг.4 - входная часть рыбохода, план, структура привлекающего рыбу течения;

фиг.5 - бесконечная лента, фрагмент, участки с различной сквозностью;

фиг.6 - рыбоход, продольный разрез, вариант установки основных направляющих на разных высотных отметках;

фиг.7 - рыбоход, продольный разрез, вариант с продольным уклоном дна;

фиг.8 - то же, вариант с донными поперечными перегородками;

фиг.9 - поперечный разрез рыбоходного тракта, вид на донную поперечную перегородку с центральным вплывным отверстием;

фиг.10 - то же, вид на донную поперечную перегородку с боковым расположением вплывных отверстий;

фиг.11 - фрагмент продольного разреза рыбоходного тракта, с показом вертикальных направляющих пазов;

фиг.12 - то же, в случае освобождения рыбоходного тракта для промывки от наносов;

фиг.13 - фрагмент бесконечной ленты, прямоугольные вплывные отверстия;

фиг.14 - фрагмент бесконечной ленты, ромбовидные вплывные отверстия;

фиг.15 - фрагмент бесконечной ленты, круглые вплывные отверстия;

фиг.16 - направляющая с шестеренками;

фиг.17 - секция бесконечной ленты с квадратными вплывными отверстиями;

фиг.18 - фрагмент рыбоходного тракта, схема формируемых локальных перепадов уровня воды и схема расположения направляющих роликов.

Рыбоход включает рыбоходный тракт 1, соединяющий нижний 2 и верхний 3 бьефы гидроузла, поперечные перегородки 4 с вплывными отверстиями 5, расположенными в шахматном порядке, при этом перегородки 4 имеют возможность перемещения по длине рыбоходного тракта 1 посредством привода 6 и установлены попарно, под острым углом друг к другу, при этом их вершины расположены на поперечных направляющих 7, размещенных выше уровня воды в рыбоходном тракте 1. Рыбоходный тракт 1 снабжен донной галереей 8 и дополнительными направляющими 9, размещенными в донной части рыбоходного тракта 1 с образованием минимального просвета между образующей направляющих 9 и его дна, а перегородки 4 образованы бесконечной лентой 10, выполненной из гибкого эластичного материала, пропущенной между направляющими 7 и 9, причем направляющие основной 7 и дополнительной 9 групп выполнены в виде цилиндров, установленных с возможностью вращения относительно горизонтальной оси, при этом донные направляющие 9, расположенные во входной 11 и выходной 12 частях рыбоходного тракта 1, выполнены в донных нишах 13, размещенных на входе и выходе донной галереи 8, а привод 6 перемещения ленты 10 соединен с ведущим барабаном 14, расположенным на уровне направляющих 7 основной группы.

Кроме того, рыбоходный тракт 1 может быть выполнен с боковыми обводными галереями 15, имеющими со стороны верхнего 3 бьефа затворы 16 блока питания, а со стороны нижнего 2 бьефа - рыбозаградительные решетки 17.

Помимо того, бесконечная лента 10 может быть выполнена с участками 18, имеющими различную сквозность.

Кроме того, участки 18 с различной сквозностью могут чередоваться с возрастанием размеров вплывных отверстий 5.

Помимо того, направляющие 7 основной группы могут быть установлены на разных высотных отметках, причем отметки уменьшаются ко входу 11 в рыбоходный тракт 1.

Кроме того, рыбоходный тракт 1 может быть выполнен с продольным уклоном в сторону нижнего 2 бьефа.

Помимо того, между направляющими 9 дополнительной группы могут быть выполнены донные поперечные перегородки 19.

Кроме того, донные поперечные перегородки 19 могут быть выполнены с вплывными отверстиями 5.

Помимо того, вплывные отверстия 20 могут быть выполнены в центральной части донных перегородок 19.

Кроме того, вплывные отверстия 20 могут быть выполнены у боковых стенок рыбоходного тракта 1.

Помимо того, направляющие 9 дополнительной группы могут иметь возможность вертикального перемещения в направляющих пазах 21, выполненных в боковых стенках рыбоходного тракта 1 с возможностью фиксации на заданном уровне.

Кроме того, вплывные отверстия 5 на бесконечной ленте 10 могут быть выполнены прямоугольной формы.

Помимо того, вплывные отверстия 5 на бесконечной ленте 10 могут быть выполнены ромбовидной формы.

Кроме того, вплывные отверстия 5 на бесконечной ленте 10 могут быть выполнены круглой формы.

Помимо того, бесконечная лента 10 может быть выполнена с бесконечными цепями 22, прикрепленными к ее торцевым частям, при этом направляющие основной 7 и дополнительной 9 групп могут быть снабжены шестеренками 23, соосно выполненными на них, со стороны боковых стенок рыбоходного тракта 1.

Кроме того, бесконечная лента 10 может быть выполнена из прозрачного материала.

Для привлечения рыбы ко входной 11 части рыбоходного тракта 1 формируется привлекающий поток 24, подаваемый из дополнительного блока питания. При этом гидравлическая структура характеризуется плановой эпюрой 25 скоростей.

Бесконечная лента 10 может быть выполнена из секций 26 с максимальной сквозностью, соединенных с секциями 27 со средней сквозностью, соединенных с секциями 28 с минимальной сквозностью.

Для ликвидации провисания бесконечной ленты 10 и исключения прямого контакта ее поверхности с дном донной галереи 8 в донной галерее 8 установлены направляющие ролики 29.

Способ управления режимами пропуска рыбы через рыбоходный тракт осуществляется следующим образом.

Благодаря выполнению перегородок 4 в виде гибкой эластичной ленты 10, выполненной бесконечной и пропущенной через поперечные направляющие 7 и 9, удается регулировать локальный перепад уровня воды в рыбоходном тракте 1, образуемый секциями 26, 27 и 28 бесконечной ленты 10. Оптимизации управления перепадом уровня воды в межперегородочном пространстве способствует выполнение бесконечной ленты 10 из участков, имеющих различную сквозность рабочего гибкого полотна. При этом чередование участков 18 с различной сквозностью (например, с уменьшением сквозности и, соответственно, размера вплывных отверстий 5 в направлении верхнего 3 бьефа, фиг.5) позволяет имитировать перемещение локального перепада уровня воды, образуемого в "межперегородочном" пространстве, образуемом бесконечной лентой 10 в створах расположения поперечных направляющих 7 и 9. Таким образом, перепад уровня воды на участках 18 бесконечной ленты 10 изменяется по заданной программе, причем одновременно по всей длине рыбоходного тракта 1 (фиг.18). Если внимательно проанализировать схему изменения локального перепада уровней воды в промежутках между участками 18 бесконечной ленты 10, образованными основными 7 и дополнительными 9 направляющими, то можно отметить следующее:

- участки 18 бесконечной ленты 10, формируемые рабочим полотном с максимальной сквозностью (секции 26), позволяют сформировать перепад уровня воды с минимальным значением (фиг.18, поз.26). При этом рыба, находящаяся перед этим участком 18 бесконечной ленты 10, имеет возможность переместиться выше, то есть в направлении верхнего 3 бьефа, поскольку минимальный перепад уровня воды диктует минимальные скорости течения во вплывных отверстиях 5;

- участки 18 бесконечной ленты 10, формируемые рабочим полотном со средней сквозностью (фиг.18, поз.27), частично позволяют определенной группе рыб переместиться вверх на вышележащий участок рыбоходного тракта 1, если ее плавательная способность и энергетические возможности, а также размеры вплывных отверстий 5 это позволяют. Оставшаяся часть рыб, не пожелавшая перемещаться вверх по течению, остается в пределах этого локального участка 18 рыбоходного тракта 1 и имеет вероятность дальнейшего передвижения при формировании соответствующих благоприятных гидравлических условий, формируемых по мере перемещения бесконечной ленты 10;

- участки 18 бесконечной ленты 10, формируемые рабочим полотном с минимальной сквозностью (фиг.18, поз.28), создают максимальный перепад уровня воды на участках бесконечной ленты 10, что, в свою очередь, затрудняет передвижение рыбы в сторону верхнего бьефа 3 и на определенное время задерживает рыбу на этих участках 18 рыбоходного тракта 1. Однако сей отрицательный момент не может и не умоляет достоинств предлагаемой технологической схемы процесса пропуска рыбы через рыбоход. В любом случае, при дальнейшем перемещении бесконечной ленты 10 у рыбы есть все возможности пройти вверх по рыбоходному тракту 1 (см. предыдущие два параграфа). Самое главное достоинство предлагаемого способа управления режимами пропуска рыбы через рыбоходный тракт 1 - это создание благоприятных гидравлических условий для продвижения рыбы вдоль рыбоходного тракта 1 посредством изменения локального перепада уровня воды, что до сих пор не применялось ни в одном известном рыбоходе. Данный способ предполагает оптимальный пропуск рыбы разных видов и с разным уровнем плавательной способности, вне зависимости от динамики внешних факторов среды. С другой стороны, предлагаемый способ создает условия, которые провоцируют рыбу на дальнейшее ее продвижение и одновременно создают условия для ее временного отдыха, давая ей возможность восстановить свои энергетические возможности, при этом конструктивное исполнение рыбохода не позволяет ранее зашедшей рыбе скатываться обратно в нижний бьеф 2.

Возможно создание более благоприятных условий для продвижения рыбы вдоль рыбоходного тракта 1, например, изменяя скорость перемещения бесконечной ленты 10, можно добиться стабильных гидравлических условий, при которых динамика изменения локального перепада будет близка по физике явления к эффекту "бегущей волны", причем направление перемещения этой волны будет направлено в сторону верхнего 3 бьефа, что в свою очередь будет способствовать активному передвижению рыбы также в сторону верхнего 3 бьефа. Изменение скорости перемещения бесконечной ленты 10, во-первых, дает достаточно быстрое изменение локального перепада уровня воды, что будет стимулировать активное продвижение рыбы в сторону верхнего бьефа. Во-вторых, достаточно быстрое изменение гидравлических условий (средней скорости потока по ширине рыбоходного тракта, скорости во вплывных отверстиях и величины перепада уровня воды) создает благоприятные условия как для нахождения рыбы в рыбоходном тракте 1, так и для ее продвижения в сторону верхнего 3 бьефа.

Рыбоход работает следующим образом.

Служба эксплуатации открывает затворы 16 блока питания и в нижний бьеф 2 подается дополнительный расход 24 воды, формирующий привлекающий рыбу "шлейф" скоростей, характеризующийся плановой эпюрой 25 скоростей (фиг.4). Одновременно с этим включается в работу привод 6 и бесконечная лента 10 начинает с заданной скоростью вращаться относительно основных 7 и дополнительных 9 направляющих, перемещая при этом вплывные отверстия 5 вдоль всей длины рыбоходного тракта 1. Наличие донной галереи 8 дает возможность перемещения бесконечной ленты 10 вдоль всей длины рыбоходного тракта 1.

Наличие дополнительных 9 направляющих и расположение их в донной части рыбоходного тракта 1 позволяет сформировать заданную форму поперечных перегородок 4, образуемых при перемещении бесконечной ленты 10. Наличие минимального просвета между образующими дополнительных 9 направляющих и дном рыбоходного тракта 1 позволяет свободно перемещаться бесконечной ленте 10.

Выполнение направляющих 7 и 9 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси отвечает условию работоспособности рыбохода, а именно - свободному перемещению бесконечной ленты 10 вдоль рыбоходного тракта 1. Цилиндрическая форма поперечного сечения направляющих 7 и 9 - есть оптимальный контур, обеспечивающий эффективный контакт поверхности бесконечной ленты 10 с направляющими 7 и 9.

Выполнение донных направляющих 9, расположенных в донных нишах 13, выполненных во входной и выходной частях донной галереи 8, позволяет оптимизировать компоновку входного 11 и выходного 12 оголовка рыбохода, а именно - обеспечить минимум гидравлического сопротивления потоку и максимум условий для свободного прохода рыбы.

Соединение привода 6 с ведущим барабаном 14, расположенным на уровне направляющих 7 основной группы и установленным со стороны верхнего бьефа 3, есть наиболее рациональный вариант компоновки механизма привода 6 бесконечной ленты 10.

Кроме того, конструкция рыбохода имеет еще одно неоспоримое преимущество, так как поперечные перегородки 4 выполнены перфорированными, что позволяет пропускать через рыбоходный тракт 1 максимально допустимый расход воды, а это, в свою очередь, позволяет значительно усилить привлекающий рыбу "шлейф" скоростей для ее привлечения ко входу 11 рыбохода.

Рыба, зашедшая в рыбоходный тракт 1, начинает свое продвижение в сторону верхнего бьефа 3, постепенно преодолевая вплывные отверстия 5, выполненные на поверхности гибкой эластичной ленты 10. Улучшению условий продвижения рыбы способствует выполнение ленты 10 с участками 18, имеющими различную сквозность и разные размеры вплывных отверстий 5, которые могут быть выполнены различной формы - квадратной (фиг.5), прямоугольной (фиг.13), ромбовидной (фиг.14) или круглой (фиг.15). За счет этого по длине рыбоходного тракта 1 создаются участки 18, в которых величина перепада на бесконечной ленте 10 различная, причем динамика этого перепада все время изменяется благодаря чередованию секций 26, 27 и 28, имеющих различную сквозность. У рыбы есть несколько возможностей как для продвижения вверх по течению, так и для временного отдыха и восстановления своих энергетических возможностей.

Возможен вариант конструктивного исполнения рыбохода, когда направляющие 7 основной группы выполнены на разных высотных отметках, причем отметки понижаются в направлении к входной части 11 рыбоходного тракта 1. Данная компоновка позволяет изменить угол расположения бесконечной ленты 10 по отношению ко дну рыбоходного тракта 1 и, соответственно, увеличить скорость изменения перфорированного полотна ленты 10 со стороны нижнего бьефа (уменьшается путь, который проходит лента, и отсюда изменяется скорость замены участков ленты с разной сквозностью). Указанное выше обстоятельство дает возможность управления начальным перепадом уровня воды, который во многом диктует динамику изменения перепадов на вышележащих "перегородках". Кроме того, если расстояние между дополнительными 9 направляющими, расположенными на дне рыбоходного тракта, будет небольшим, то согласно законам гидравлики потока, протекающего вдоль нескольких сопротивлений, расположенных последовательно друг за другом и находящихся относительно близко относительно друг друга, будет иметь место взаимовлияние местных сопротивлений друг на друга. То есть нижерасположенное по потоку сопротивление (перегородка 4) будет оказывать влияние на величину гидравлического сопротивления вышерасположенной перегородки 4.

Возможен вариант конструктивного исполнения рыбохода, когда его дно выполнено с продольным уклоном в сторону нижнего бьефа 2 гидроузла. Эта компоновка рыбохода позволяет уменьшить общую длину рыбоходного тракта 1. При этом несколько увеличатся средние скорости потока по ширине рыбоходного тракта 1. Данный вариант рыбохода рекомендуется для сильных пловцов - сиговых, лососевых и т.д.

Выполнение между направляющими 9 дополнительной группы донных поперечных перегородок 19 позволяет обеспечить стабильные гидравлические условия в рыбоходном тракте 1, в случае изменения уровня воды в нижнем бьефе 2. В этом случае мы имеем минимальный расчетный уровень воды в рыбоходном тракте 1, необходимый и достаточный для нормального продвижения рыбы через рыбоход.

Выполнение донных поперечных перегородок 19 с вплывными отверстиями 20 дает возможность рыбе свободно перемещаться в донной части рыбоходного тракта 1.

Различное размещение вплывных отверстий 20 в центральной части донных поперечных перегородок 19 или в пристеночной области, прилегающей к боковым стенкам рыбоходного тракта 1, позволяет создать оптимальные трассы перемещения рыб в донной части потока.

Возможен вариант конструктивного исполнения направляющих 9 дополнительной группы с возможностью их вертикального перемещения в вертикальных направляющих пазах 21 с возможностью фиксации их на заданном высотном уровне, что позволяет в случае уменьшения перепада между бьефами уменьшать общее количество перегородок 4 и тем самым оптимизировать проход рыбы в верхний бьеф 3 гидроузла. Одновременно данная компоновка позволяет, поднимая дополнительные направляющие 9 вверх, освободить рыбоходный тракта для ревизии его внутреннего пространства, например для промывки от ранее отложившихся там наносов.

Возможна компоновка бесконечной ленты 10 совместно с бесконечными цепями 22, установленными на шестеренках 23 (фиг.16 и фиг.3). Наличие цепей 22 обеспечивает надежную работу рыбохода, а именно стабильное перемещение бесконечной ленты 10 по всей длине рыбоходного тракта 1.

Выполнение бесконечной ленты 10 из прозрачного материала во многом уменьшает реакцию испуга рыбы вследствие наличия движущегося предмета (бесконечной ленты 10) в потоке воды.

Предлагаемый способ и рыбоход, его реализующий, является одной из немногих конструкций, имеющих минимальное количество элементов, создающих сопротивление потоку и в максимальной степени способствующих свободному и самостоятельному проходу рыбы в верхний бьеф.

Источники информации

1. А.С. СССР №1574721 (СССР). Е 02 В 8/08. "Устройство для пропуска рыбы через подпорное сооружение". Автор: Лагутов В.В. Опубл. Б.И. №24, 1989.

2. А.С. СССР №293918 (СССР). Е 02 В 8/08. "Рыбоход". Автор: Быков П.П. Опубл. 26.01.71. Б.И. №6, 1971.

3. А.С. СССР №1060750 (СССР). Е 02 В 8/08. "Рыбоход". Авторы: Авдонькин А.Ф. и Шаталов И.М. Опубл. 15.12.83. Б.И. №46, 1983.

4. А.С. СССР №1002452 (СССР). Е 02 В 8/08. "Рыбоход А.И. Простова". Автор: Простов А.И. Опубл. 07.03.83. Б.И. №9, 1983.

5. Патент США №2922282 (США). Е 02 В 8/08. "Рыбоход".

6. А.С. СССР №706036 (СССР). Е 02 В 8/08. "Устройство для перевода рыбы в верхний бьеф". Автор: Малеванчик Б.С. Опубл. 02.06.79. Б.И. №48, 1979.