рыбозащитное устройство водозаборного сооружения

Формула изобретения

1. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения, включающее всасывающий патрубок, заглубленный под уровень воды, водопроницаемый экран, средство для отвода молоди рыбы, выполненное в виде гидросмывателя с кольцевой щелью, расположенного соосно всасывающему патрубку вне пределов всасывающего отверстия, подводящий трубопровод, соединенный с напорной линией насоса и выполненный внутри всасывающего патрубка соосно ему, и кольцевую конусную перегородку, выполненную коаксиально всасывающему патрубку, жестко закрепленную на внешней поверхности трубы всасывающего патрубка, отличающееся тем, что гидросмыватель образован двумя чашеобразными дефлекторами, обращенными вогнутой стороной к всасывающему отверстию, установленными один над другим с образованием кольцевой щели, направленной вдоль водопроницаемого экрана, при этом нижний дефлектор выполнен с центральным выпускным отверстием, диаметр которого меньше диаметра струеформирующего насадка, расположенного соосно гидросмывателю и жестко соединенного с концевой частью подводящего трубопровода, а кольцевая конусная перегородка установлена большим основанием в сторону всасывающего патрубка, причем ее меньшее основание расположено в плоскости всасывающего отверстия.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что концевая часть всасывающего патрубка выполнена расширяющейся в сторону всасывающего отверстия.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что всасывающий патрубок установлен вертикально и ориентирован всасывающим отверстием к поверхности водотока.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что по периметру дефлекторов закреплены гибкие эластичные жгуты, при этом их длина больше, чем расстояние в свету между кромками дефлекторов и всасывающего отверстия.

5. Устройство по любому из пп. 1 – 4, отличающееся тем, что верхний дефлектор с внутренней стороны снабжен закручивающим приспособлением.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что гибкие эластичные жгуты выполнены из материала с удельным весом, равным удельному весу воды.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что гибкие эластичные жгуты выполнены из материала с удельным весом, большим, чем удельный вес воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам, сооружениям и устройствам, предназначенным для защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения.

Известно рыбозащитное устройство [1], включающее всасывающий перфорированный патрубок насоса, расположенный в водоисточнике, водопроницаемый экран, выполненный в виде конуса, коаксиально установленного на всасывающем патрубке, водонепроницаемые перегородки, выполненные в виде усеченных конусов, установленных на всасывающем патрубке и расположенных в пространстве между водопроницаемым экраном и всасывающим патрубком по его длине, гидросмыватель, выполненный в виде сопл, ориентированных вдоль боковой образующей экрана, и гибкие эластичные жгуты, закрепленные на кольцевых направляющих.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность защиты и отвода молоди рыб от зоны влияния водозаборного фронта, а также высокий процент расхода воды, потребляемой для целей рыбоотвода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбозащитное устройство [2], включающее всасывающий патрубок, заглубленный под уровень воды, водопроницаемый экран, средство для отвода молоди рыбы, выполненное в виде гидросмывателя с кольцевой щелью, расположенного соосно всасывающему патрубку вне пределов всасывающего отверстия, подводящий трубопровод, соединенный с напорной линией насоса и выполненный внутри всасывающего патрубка, соосно ему и кольцевую конусную перегородку, выполненную коаксиально всасывающему патрубку и жестко закрепленную на внешней поверхности трубы всасывающего патрубка.

Недостатком данного рыбозащитного устройства является низкая эффективность рыбозащиты вследствие неэффективного процесса рыбоотведения от всасывающего патрубка.

Целью изобретения является упрощение конструкции и создание эффективных условий, обеспечивающих отвод молоди рыбы вне пределов зоны влияния всасывающего патрубка.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Формирование конструкции гидросмывателя в виде двух чашеобразных дефлекторов позволяет сформировать кольцевую щель для формирования гидравлической струи, отводящей молодь рыбы в вершине устройства. Выполнение нижнего дефлектора с центральным выпускным отверстием, диаметр которого меньше, чем диаметр струеформируюшего насадка, позволяет отсечь часть промывного расхода, поступающего из подводящего трубопровода, для подачи его через выпускное отверстие в пространство между двумя дефлекторами. Выполнение кольцевой конусной перегородки установленной большим основанием в сторону всасывающего патрубка, при этом ее меньшее основание расположено в плоскости всасывающего отверстия, позволяет сформировать рыбоотводящий козырек. Козырек позволяет отсечь молодь рыбы, сносимую гидравлическими струями, формируемыми гидросмывателем, от зоны влияния всасывающего факела, формируемого всасывающим патрубком, и тем самым отвести ее в безопасное место. Кроме того, поскольку вогнутость верхнего и нижнего дефлекторов различная, в результате гидравлические струи, формируемые кольцевой щелью и внутренней поверхностью нижнего дефлектора, под разными углами атаки проходят вдоль водонепроницаемого экрана. Причем поток из кольцевой щели соударяется с основной струей, в результате чего в нижней части гидравлической завесы формируется гидродинамический экран, активно отпугивающий молодь рыбы. Отпугивающий эффект возникает в результате возникновения турбулентных пульсаций, модулируемых соударяющимися гидравлическими струями.

По п.2 формулы изобретения. Выполнение концевой части всасывающего патрубка расширяющейся в сторону всасывающего отверстия позволяет снизить среднее значение фильтрующих скоростей, имеющих место в начальной части всасывающего патрубка.

По п.3 формулы изобретения. Установка всасывающего патрубка вертикально и ориентация его всасывающего отверстия в направлении поверхности воды является вариантом компоновки устройства, позволяющей эффективно отводить взвешенные наносы. Кроме того, при этой компоновке, при работе гидравлических струй молодь рыбы транспортируется в более нижний горизонт потока. При этом, как правило, молодь рыбы, привыкшая обитать на заданном горизонте в водотоке, перемещаемая принудительно в более нижний горизонт, некоторое время вновь попытается вернуться в привычный для ее обитания горизонт потока (проявление барореакции), а при наличии транзитного потока в водотоке молодь рыбы будет снесена вниз по потоку и покинет зону расположения всасывающего патрубка.

По п.4 формулы изобретения. Закрепление по периметру верхнего и нижнего дефлекторов гибких эластичных жгутов позволяет усилить рыбозадерживающую функцию водопроницаемого экрана. Кроме того, при взаимодействии с гидравлическими струями эластичные жгуты формируют постоянно колеблющийся экран, который активно отпугивает активную молодь рыбы и не дает возможности пассивной молоди рыбы проникнуть во всасывающий патрубок. Выполнение гибких эластичных жгутов с длиной большей, чем расстояние в свете между кромками дефлекторов и всасывающего отверстия, позволяет за счет активного воздействия гидравлических струй формировать водопроницаемый экран, при этом формируемое местоположение жгутов не позволяет их концевым частям занимать место внутри всасывающего отверстия.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение верхнего дефлектора с закручивающим приспособлением - вертикальные винтовые перегородки позволяет формировать закрученную гидравлическую струю, подаваемую из щелевого отверстия. Закрученная струя за счет наличия центробежной составляющей вектора скорости усиливает эффект отвода молоди рыбы от зоны влияния всасывающего патрубка и в значительной степени способствует дезориентации молоди рыбы.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение гибких эластичных жгутов из материала с удельным весом, равным удельному весу воды, позволяет сформировать менее инерционный водопроницаемый экран. Интенсивность колебаний жгутов в этом варианте будет наиболее высокой, а значит, и степень создаваемого рыбоотпугивающего эффекта также максимальной.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение гибких эластичных жгутов из материала с удельным весом больше, чем удельный вес воды, позволяет сформировать более стабильный водопроницаемый экран. При этом интенсивность колебаний жгутов несколько уменьшится, однако стабильность местоположения жгутов будет выше.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбозащитного устройства. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих фигурах:

фиг.1 - рыбозащитное устройство, продольный разрез;

фиг.2 - то же, вариант с расширенным всасывающим отверстием;

фиг.3 - рыбозащитное устройство, продольный разрез, вариант с гибкими эластичными жгутами, закрепленными по периметру дефлекторов;

фиг.4 - фрагмент гидросмывателя, вариант выполнения водопроницаемого экрана из гибких эластичных жгутов;

фиг.5 - фрагмент гидросмывателя, структура течений, формируемых при подаче промывного расхода воды;

фиг.6 - фрагмент гидросмывателя, вариант с закручивающим приспособлением;

фиг.7 - вид на внутреннюю поверхность верхнего дефлектора, плановое размещение винтовых перегородок;

фиг.8 - рыбозащитное устройство, план.

Рыбозащитное устройство включает всасывающий патрубок 1, заглубленный под уровень воды, водопроницаемый экран 2, средство для отвода молоди рыбы, выполненное в виде гидросмывателя 3 с кольцевой щелью 4, расположенного соосно всасывающему патрубку 1 вне пределов всасывающего отверстия 5, подводящий трубопровод 6, соединенный с напорной линией насоса (не показано) и выполненный внутри всасывающего патрубка 1, соосно ему, и кольцевую конусную перегородку 7, выполненную коаксиально всасывающему патрубку 1, жестко закрепленную на внешней поверхности трубы всасывающего патрубка 1. Гидросмыватель 3 образован двумя чашеобразными дефлекторами 8, обращенными вогнутой стороной к всасывающему отверстию 5, установленными один над другим с образованием кольцевой щели 4, направленной вдоль водопроницаемого экрана 2, при этом нижний дефлектор 8 выполнен с центральным выпускным отверстием 9, диаметр которого меньше диаметра струеформирующего насадка 10, расположенного соосно гидросмывателю 3 и жестко соединенного с концевой частью подводящего трубопровода 6, а кольцевая конусная перегородка 7 установлена большим основанием в сторону всасывающего патрубка 1, причем ее меньшее основание расположено в плоскости всасывающего отверстия 5.

Кроме того, концевая часть всасывающего патрубка 1 может быть выполнена расширяющейся в сторону всасывающего отверстия 5.

Помимо того, всасывающий патрубок 1 может быть установлен вертикально и ориентирован всасывающим отверстием 5 к поверхности водотока.

Кроме того, по периметру дефлекторов 8 могут быть закреплены гибкие эластичные жгуты 11, при этом их длина больше, чем расстояние в свете между кромками дефлекторов 8 и всасывающего отверстия 5.

Помимо того, верхний дефлектор 8 с внутренней стороны может быть снабжен закручивающим приспособлением 12.

Кроме того, гибкие эластичные жгуты 11 могут быть выполнены из материала с удельным весом, равным удельному весу воды.

Помимо того, гибкие эластичные жгуты 11 могут быть выполнены из материала с удельным весом большим, чем удельный вес воды.

Подводящий трубопровод 6 и дефлекторы 8 зафиксированы креплениями 13 относительно всасывающего патрубка 1.

Рыбозащитное устройство работает следующим образом.

При включении в работу насоса (не показан) во всасывающем отверстии 5 создаются всасывающие скорости и во всасывающий патрубок 1 поступает расчетный расход воды. Одновременно с этим от напорной линии насоса (не показано) в подводящий трубопровод 6 подается расчетный расход воды (примерно 5-7% от забираемого расхода воды на нужды потребителя), который формирует напорную осесимметричную гидравлическую струю, которая создает гидравлическую завесу перед водопроницаемым экраном 2. Основная часть подаваемого расхода распределяется вдоль внутренней поверхности нижнего дефлектора 8, создавая основную гидравлическую завесу в виде плоской гидравлической струи, по своей форме напоминающую зонт, со скоростями, достаточными для формирования рыбоотводящего потока. Часть расхода, подаваемого из струеформирующего насадка 10, через выпускное отверстие 9, за счет скоростного напора попадает в пространство между нижним и верхним дефлекторами 8, вследствие чего из щелевого кольцевого отверстия 4 также формируется плоская гидравлическая струя с зоной влияния 360°. Поскольку вогнутость верхнего и нижнего дефлекторов 8 различная, в результате гидравлические струи, формируемые кольцевой щелью 4 и внутренней поверхностью нижнего дефлектора 8, под разными углами атаки проходят вдоль водонепроницаемого экрана 2. При этом поток из кольцевой щели 4 на некотором расстоянии соударяется с основной струей, формируемой нижним дефлектором 8, в результате чего в нижней части гидравлической завесы формируется гидродинамический экран, активно отпугивающий молодь рыбы. Отпугивающий эффект возникает в результате возникновения турбулентных пульсаций, модулируемых соударяющимися гидравлическими струями. Молодь рыбы, отводимая гидравлической завесой, попадает вдоль поверхности конусной перегородки 7 за пределы зоны влияния всасывающего патрубка 1 и отводится в безопасное место водотока.

Возможен вариант работы устройства, когда концевая часть всасывающего патрубка 1 выполнена расширяющейся в сторону всасывающего отверстия 5 (фиг.2). Этот вариант компоновки позволяет снизить среднее значение фильтрующих скоростей, имеющих место в начальной части всасывающего патрубка 1, а именно во входной плоскости всасывающего отверстия 5. Данный момент позволяет повысить эффективность работы водопроницаемого экрана 2 и эффективность работы устройства в целом.

Возможен вариант работы устройства, когда по периметру нижнего и верхнего дефлекторов 8 закреплены гибкие эластичные жгуты 11 (фиг.3 и 4). Эластичные жгуты 11 позволяют усилить рыбозадерживающую функцию водопроницаемого экрана 2. Кроме того, при взаимодействии их с гидравлическими струями эластичные жгуты 11 формируют постоянно колеблющийся экран 2, который интенсивно отпугивает активную молодь рыбы и не дает возможности пассивной молоди рыбы проникнуть во всасывающий патрубок 1. Выполнение гибких эластичных жгутов 11 с длиной большей, чем расстояние в свете между кромками дефлекторов 8 и всасывающего отверстия 5, позволяет за счет активного воздействия гидравлических струй формировать водопроницаемый экран 2, при этом формируемое местоположение жгутов 11 не позволяет их концевым частям занимать место внутри всасывающего отверстия 5.

Выполнение верхнего дефлектора 8 с закручивающим приспособлением 12, например вертикальные винтовые перегородки 12, позволяет формировать закрученную гидравлическую струю, подаваемую из кольцевого щелевого отверстия 4. Закрученная плоская струя за счет наличия центробежной составляющей вектора скорости усиливает эффект отвода молоди рыбы от зоны влияния всасывающего патрубка 1 и в значительной степени способствует дезориентации молоди рыбы.

Предлагаемое рыбозащитное устройство позволяет простыми и доступными средствами осуществлять водозабор, без нанесения экологического ущерба водоему и более того, самому объекту защиты - молоди рыбы, поскольку в конструкции отсутствует механический рыбозадерживающий экран и другие конструктивные элементы, травмирующие молодь рыбы. Использование компонентов рыбозадерживающего экрана - гибких эластичных элементов - позволяет имитировать естественную водную растительность. Как достоинство предлагаемого изобретения надо отметить удачную компоновку элементов гидросмывателя и конусной перегородки, позволяющих комплексно использовать плоские гидравлические струи.

Источники информации

1. А.С. СССР №1641936 (СССР). МПК Е 02 В 8/08. "Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения". Авторы: Чистяков А.А., Парулава И.И., Черкасов В.А. и Шкура В.Н. Опубл. Б.И. №14, 1991.

2. А.С. СССР №1612044 (СССР). МПК Е 02 В 8/08. "Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения". Авторы: Р.А.Бальбеков и А.Т.Перельман. Опубл. 07.12.90. Бюл. №45.