рыбозащитное устройство водозаборного сооружения

Формула изобретения

1. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения, включающее установленный на входном конце водозаборной трубы сферический полый экран с водопропускными отверстиями, рыбоотпугивающее приспособление из трубок с отверстиями, радиально закрепленных одним концом к экрану и сообщенных с раздающей камерой с источником рабочей среды, при этом трубки размещены в пространстве между водопропускными отверстиями, отличающееся тем, что раздающая камера выполнена сферической формы и размещена внутри полого экрана соосно с ним, причем внутри раздающей камеры расположены шарики, диаметр которых больше, чем внутренний диаметр подводящего трубопровода раздающей камеры и трубок, при этом подводящий трубопровод соединен с насосом, а выпускные отверстия трубок выполнены в их торцах, обращенных в сторону водотока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубки выполнены с разной длиной, причем трубки с минимальной длиной расположены симметрично относительно трубок с максимальной длиной.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что концевые части трубок снабжены гибкими эластичными шлангами.

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что шарики выполнены с различным удельным весом.

5. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что шарики выполнены пустотелыми.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что внутри шариков размещены дисбалансы в виде шариков меньшего диаметра.

7. Устройство по любому из пп. 1, 2 и 6, отличающееся тем, что свободная концевая часть трубок снабжена струеформирующими элементами, выполненными соосно с ними.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что струеформирующий элемент размещен перед выпускным отверстием трубки и закреплен соосно с ней.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что струеформирующий элемент выполнен в виде конуса, обращенного вершиной к выпускному отверстию трубки.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что струеформирующий элемент выполнен в виде сферы, обращенной к выпускному отверстию трубки.

11. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что струеформирующий элемент выполнен в виде шнека, обращенного вершиной к выпускному отверстию трубки.

12. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что струеформирующий элемент выполнен в виде шнека и размещен внутри концевой части трубки.

Описание изобретения к патенту

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

Известно рыбозащитное устройство [1], включающее установленное на входном конце водозаборной трубы рыбоотпугивающее приспособление из перфорированных труб, сообщенных с источником сжатого воздуха.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность защиты и отвода молоди рыб от зоны влияния водозаборного фронта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбозащитное устройство [2], включающее установленный на входном конце водозаборной трубы сферический полый экран с водопропускными отверстиями, рыбоотпугивающее приспособление из трубок с отверстиями, радиально закрепленных одним концом к экрану и сообщенных с раздающей камерой с источником рабочей среды, при этом трубки размещены в пространстве между водопропускными окнами.

Недостатком данного рыбозащитного устройства является низкая эффективность рыбозащиты вследствие слабого рыбоотпугивающего эффекта и низкая эффективность отвода молоди рыб от водозаборного оголовка.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности отпугивания и отвода молоди рыбы за пределы зоны влияния водозабора.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение раздающей камеры сферической формы и размещение ее внутри сферического полого экрана, соосно ему, позволяет обеспечить равномерную подачу рабочего расхода к радиально расположенным трубкам. Размещение внутри раздающей камеры шариков с диаметром больше, чем диаметр входных отверстий трубок и диаметр выходного отверстия подводящего трубопровода, позволяет при подаче рабочего расхода воды в раздающую камеру получить комплексный рыбоотпугивающий эффект, заключающийся в следующем:

- во-первых, гидравлическая струя, истекающая из выходного отверстия подводящего трубопровода, взаимодействуя с шариками, заставляет их интенсивно, в хаотичном порядке перемещаться внутри раздающей камеры. Шарики, при своем перемещении интенсивно соударяются о корпус раздающей камеры, при этом образуется акустический эффект в достаточно широком диапазоне звуковых частот, который отпугивает молодь рыбы, находящуюся вблизи водозаборного оголовка;

- во-вторых, шарики при своем перемещении на некоторое время (доли секунды) перекрывают входные отверстия трубок. При этом формируются импульсные гидравлические струи, образующие перед полым экраном гидродинамическое поле, также интенсивно воздействующее на молодь рыбы. Эти струи не только отводят молодь рыбы за пределы влияния водозабора, но и отпугивают активную молодь рыбы.

Таким образом, в заявляемом устройстве заложен комплексный подход, позволяющий повысить эффективность рыбозащиты.

По п.2 формулы изобретения. Выполнение трубок разной длины позволяет создать более плотное гидравлическое поле перед полым экраном, которое позволяет эффективно отводить молодь рыбы за пределы зоны влияния водозаборного оголовка. Размещение трубок малой длины симметрично трубок с большей длиной позволяет обеспечить равномерное перекрытие соседних гидравлических струй, поскольку гидравлические струи из трубок меньшей длины распространяются с границами, которые перекрывают границы гидравлических струй, истекающих из трубок большей длины.

По п.3 формулы изобретения. Для усиления рыбоотпугивающего эффекта концевые части трубок снабжены гибкими эластичными шлангами, которые за счет напора и под воздействием гидравлических струй интенсивно извиваются и меняя местоположение своей динамической оси воздействуют на большую площадь перед полым экраном. При этом интенсивность турбулентных пульсаций наблюдается в более широком спектре.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение шариков с различным удельным весом позволяет расширить спектр создаваемых звуковых частот, что также расширяет диапазон для отпугивания молоди рыб.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение шариков пустотелыми увеличивает интенсивность их перемещения внутри раздающей камеры.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение внутри шариков дисбалансов в виде шариков меньшего диаметра увеличивает вероятность случайного отклонения траектории шариков. При этом повышается равномерность попадания шариков ко всем входным отверстиям трубок и к любой точке внутренней поверхности раздающей камеры.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение свободной концевой части трубок струеформирующими элементами позволяет увеличить внешний диаметр гидравлических струй, истекающих из трубок, что способствует созданию более плотного рыбоотводящего экрана.

По п.8 формулы изобретения. Расположение струеформирующего элемента перед выпускным отверстием трубки и соосно ей позволяет сформировать осесимметричную гидравлическую струю с большим диаметром, нежели диаметр струи, выходящий из выпускного отверстия трубки. При большем диаметре сформированной струи мы имеем большую зону взаимодействия струи с окружающим водным пространством и, соответственно, более плотный гидравлический экран, предотвращающий проникновение молоди рыбы к всасывающим отверстиям полого экрана.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение струеформирующего элемента в виде конуса, обращенного вершиной к выпускному отверстию трубки, является частным случаем выполнения конструкции струеформирующего элемента. Однако форма конуса как нельзя лучше способствует деформации исходной струи и формированию вторичной струи с большим диаметром.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение струеформирующего элемента в виде сферы, обращенной вершиной к выпускному отверстию трубки, также является частным случаем выполнения конструкции струеформирующего элемента. Форма сферы, как классический элемент из многообразия форм созданных природой, также способствует деформации исходной струи и формированию вторичной струи с большим диаметром.

По п.11 формулы изобретения. Выполнение струеформирующего элемента в виде шнека, обращенного вершиной к выпускному отверстию трубки, также является частным случаем выполнения конструкции струеформирующего элемента. Однако в отличие от двух предыдущих форм (конус и сфера), вторичная струя, с большим диаметром, формируется за счет работы исходной струи обтекающей сопротивление в виде направляющих шнека. При этом гидравлическая струя закручивается вокруг своей оси, за счет чего формируется вторичная гидравлическая струя большего диаметра, чем исходная.

По п.12 формулы изобретения. Выполнение струеформирующего элемента в виде шнека, размещенного внутри концевой части трубки, также является частным случаем выполнения конструкции струеформирующего элемента. Этот вариант позволяет сформировать более интенсивную закрученную гидравлическую струю, которая также характеризуется большим диаметром.

Авторы достаточно детально представили конструктивную часть заявки, проиллюстрированную обширным графическим материалом и постарались подробно описать принцип работы устройства, а также раскрыли сущность предлагаемого изобретения и физические эффекты, используемые в нем, что оставляет экспертизе минимум возможности для запроса дополнительных материалов. Со своей стороны авторы надеются на конструктивный диалог с экспертизой, который будет плодотворным для обеих заинтересованных сторон.

В целом конструктивные признаки независимого и зависимых пунктов изобретения отвечают критерию "существенные отличия " и связаны между собой настолько, что образуют единый творческий замысел и позволяют достичь несуммарного положительного эффекта.

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

фиг.1 - рыбозащитное устройство, общий вид;

фиг.2 - сечение раздающей камеры с шариками;

фиг.3 - то же, шарики выполнены пустотелыми;

фиг.4 - то же, шарики снабжены дисбалансом в виде шариков меньшего диаметра;

фиг.5 - то же, в раздающей камере находятся шарики различной конструкции для усиления создаваемого акустического эффекта;

фиг.6 - вариант трубки, концевая часть которой снабжена гибким эластичным шлангом;

фиг.7 - вариант трубки, перед выпускным отверстием которой выполнен струеформирующий элемент в виде конуса;

фиг.8 - вид А на фиг.7;

фиг.9 - вариант трубки, перед выпускным отверстием которой выполнен струеформирующий элемент в виде сферы;

фиг.10 - вариант трубки, перед выпускным отверстием которой выполнен струеформирующий элемент в виде шнека;

фиг.11 - вариант трубки, внутри концевой части которой выполнен струеформирующий элемент в виде шнека;

фиг.12 - поперечное сечение полого экрана.

Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения включает включает установленный на входном конце водозаборной трубы 1 сферический полый экран 2 с водопропускными отверстиями 3, рыбоотпугивающее приспособление из трубок 4 с отверстиями, радиально закрепленных одним концом к экрану 2 и сообщенных с раздающей камерой 5 с источником рабочей среды (не показан), при этом трубки 4 размещены в пространстве между водопропускными окнами 3.

Раздающая камера 5 выполнена сферической формы и размещена внутри полого экрана 2, соосно ему, причем внутри раздающей камеры 5 расположены шарики 6, диаметр которых больше, чем внутренний диаметр подводящего трубопровода 7 раздающей камеры 5 и трубок 4, при этом подводящий трубопровод 7 соединен с насосом (не показан), а выпускное отверстие 8 трубок 4 выполнено в их торце, обращенным в сторону водотока 9.

Кроме того, трубки 4 могут быть выполнены с разной длиной, причем трубки 4 с минимальной длиной расположены симметрично относительно трубок 4 с максимальной длиной.

Помимо того, концевые части трубок 4 могут быть снабжены гибкими эластичными шлангами 10.

Кроме того, шарики 6 могут быть выполнены с различным удельным весом.

Помимо того, шарики 6 могут быть выполнены пустотелыми.

Кроме того, внутри шариков 6 могут быть размещены дисбалансы 11 в виде шариков меньшего диаметра.

Помимо того, свободная концевая часть трубок 4 может быть снабжена струеформирующими элементами 12, выполненными соосно им.

Кроме того, струеформирующий элемент 12 может быть размещен перед выпускным отверстием 8 трубки 4 и закреплен соосно ей.

Помимо того, струеформирующий элемент 12 может быть выполнен в виде конуса, обращенного вершиной к выпускному отверстию 8 трубки 4.

Кроме того, струеформирующий элемент 12 может быть выполнен в виде сферы, обращенной к выпускному отверстию 8 трубки 4.

Помимо того, струеформирующий элемент 12 выполнен в виде шнека 13, обращенного вершиной к выпускному отверстию 8 трубки 4.

Кроме того, струеформирующий элемент 12 может быть выполнен в виде шнека 13 и размещен внутри концевой части трубок 4. Крепление струеформирующего элемента 12 к концевой части трубки 4 осуществляется на стойках 14.

Рыбозащитное устройство работает следующим образом.

При включении службой эксплуатации насоса (не показан) по подводящему трубопроводу 7 подается рабочий расход воды, который поступает в раздающую камеру 5 и далее через трубки 4 распространяется в вид гидравлических струй в водоток 9, выполняя рыбоотводящую функцию и одновременно формируя гидравлический экран вокруг полого экрана 2. При этом шарики 6, находящиеся в раздающей камере 5, находятся в хаотичном движении и создают дополнительный рыбоотпугивающий эффект (акустическое поле с широким диапазоном звуковых частот), соударяясь со стенками раздающей камеры 5. Кроме этого шарики 6 при своем хаотичном перемещении внутри раздающей камеры 5 перекрывают на мгновение (доли секунды) входные отверстия трубок 4, за счет чего на выходе из трубок 4 формируются импульсные гидравлические струи, также способствующие созданию рыбоотпугивающего эффекта.

Выполнение трубок 4 разной длины позволяет создать более плотное гидравлическое поле перед полым экраном 2, которое позволяет эффективно отводить молодь рыбы за пределы зоны влияния водозаборного оголовка. Размещение трубок 4 малой длины симметрично трубок 4 с большей длиной, позволяет обеспечить равномерное перекрытие соседних гидравлических струй, поскольку гидравлические струи из трубок 4 меньшей длины распространяются с границами, которые перекрывают границы гидравлических струй, истекающих из трубок 4 большей длины.

Для усиления рыбоотпугивающего эффекта концевые части трубок 4 могут быть снабжены гибкими эластичными шлангами 10 (фиг.6), которые за счет напора и под воздействием гидравлических струй интенсивно извиваются и, меняя местоположение своей динамической оси, воздействуют на большую площадь перед полым экраном 2. При этом интенсивность турбулентных пульсаций наблюдается в более широком спектре.

Выполнение шариков 6 с различным удельным весом позволяет расширить спектр создаваемых звуковых частот, что также расширяет диапазон для отпугивания молоди рыб. Так как шарики 6 имеют разный удельный вес, то при своем соударении со стенками раздающей камеры 5 они формируют различный частотный спектр звуковых частот.

Выполнение шариков 6 пустотелыми (фиг.3) увеличивает интенсивность их перемещения и перемешивания внутри раздающей камеры 5, а также вносит свой вклад в расширение диапазона формируемых звуковых частот.

Выполнение внутри шариков 6 дисбалансов 11 в виде шариков меньшего диаметра (фиг.4) увеличивает вероятность случайного отклонения траектории шариков 6. При этом повышается равномерность попадания шариков 6 ко всем входным отверстиям трубок 4 и к любой точке внутренней поверхности раздающей камеры 5.

Выполнение свободной концевой части трубок 4 со струеформирующими элементами 12, позволяет увеличить внешний диаметр гидравлических струй, истекающих из трубок 4, что способствует созданию более плотного рыбоотводящего экрана.

Расположение струеформирующего элемента 12 перед выпускным отверстием 8 трубки 4 и соосно ей (фиг.7 и 8), позволяет сформировать осесимметричную гидравлическую струю с большим диаметром, нежели диаметр струи, выходящей из выпускного отверстия 8 трубки 4. При большем диаметре сформированной струи создается большая зона взаимодействия струи с окружающим водным пространством водотока 9 и, соответственно, более плотный гидравлический экран, предотвращающий проникновение молоди рыбы к всасывающим отверстиям 3 полого экрана 2.

Выполнение струеформирующего элемента 12 в виде конуса (фиг.7), обращенного вершиной к выпускному отверстию 8 трубки 4, является частным случаем выполнения конструкции струеформирующего элемента 12. Однако форма конуса как нельзя лучше способствует деформации исходной струи и формированию вторичной струи с большим диаметром. Выполнение струеформирующего элемента 12 в виде сферы (фиг.9), обращенной вершиной к выпускному отверстию 8 трубки 4, также является частным случаем выполнения конструкции струеформирующего элемента 12. Форма сферы также способствует деформации исходной струи и формированию вторичной струи с большим диаметром.

Выполнение струеформирующего элемента 12 в виде шнека 13, обращенного вершиной к выпускному отверстию 8 трубки 4 (фиг.10), позволяет, в отличие от двух предыдущих форм (конус и сфера), сформировать вторичную струю, с большим диаметром, которая образуется за счет работы исходной струи обтекающей сопротивление в виде направляющих шнека 13. При этом гидравлическая струя закручивается вокруг своей оси, за счет чего формируется вторичная гидравлическая струя большего диаметра, чем исходная.

Возможен вариант выполнения струеформирующего элемента 12 в виде шнека 13, размещенного внутри концевой части трубки 4 (фиг.11). Этот вариант позволяет сформировать более интенсивную закрученную гидравлическую струю, которая также характеризуется большим диаметром.

Предлагаемое рыбозащитное устройство позволяет простыми и доступными средствами осуществлять водозабор, без нанесения экологического ущерба водоему и, более того, молоди рыбы, поскольку в конструкции используется комплексный подход - гидравлический отвод молоди рыбы с одновременным созданием рыбоотпугивающего гидродинамического и акустического эффектов, создаваемых при соударении шариков о корпус раздающей камеры. Устройство имеет широкий спектр конструктивных элементов, позволяющих, с учетом как характеристик водотока, так и биологических особенностей молоди рыбы (вид рыбы, ее линейный размер, особенностей ската и его временных характеристик), обеспечивать приемлемый или заданный уровень рыбозащиты. Кроме того, при хаотичном перемещении шариков внутри раздающей камеры, они временно перекрывают входное отверстие трубок, при этом формируются импульсные гидравлические струи, которые вносят свой дополнительный вклад в создание рыбоотпугивающего эффекта.

Источники информации

1. А.С. СССР №717218 (СССР). МПК Е 02 В 8/08. "Рыбозащитное устройство". 1976.

2. А.С. СССР №1341327 (СССР). Е 02 В 8/08. "Рыбозащитное устройство". Автор: Е.П.Якимов. Опублик. 30.09.87. Б.И. №36. 1987.