ФИЛЬТР ВОДОЗАБОРНЫЙ РЫБОЗАЩИТНЫЙ

Заявляемое техническое решение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для защиты молоди рыб от попадания в водозаборы.
Известны конструкции фильтров водозаборных рыбозащитных, общим признаком которых является наличие фильтрующих воду сетчатых, перфорированных или жалюзийных поверхностей и других средств, препятствующих непосредственному контакту молоди рыб с этими поверхностями.
Конструктивные различия между известными фильтрами вызваны различными условиями их работы: по виду водоисточника, по режиму эксплуатации, по условиям применения и т.д.
Известны конструкции фильтров, основанные на механическом принципе работы, т.е. на использовании в качестве движения потока воды или возвратно-поступательных движений механических частей устройств, или гидравлические струи, или рыбоотводные флейты.
Известна конструкция водозаборного фильтра, содержащего горизонтальный водопроводный лоток, в котором соосно вращательно смонтирован полый сетчатый усеченный конус и средства его вращения, при этом лоток выполнен в виде цилиндрической трубы, разомкнутой по ее верхней образующей (см. патент РФ на полезную модель №20110, МПК Е02В 8/06, от 22.03.2010).
Недостатком устройства является длительное пребывание рыбы в неподвижном состоянии, будучи прижатой под действием всасывающего потока к фильтрующей поверхности водозабора.
Известны технические решения, основанные на другом принципе управления потоком рыб, например, отпугивании рыб от фильтрующих поверхностей.
Известно устройство для направленного перемещения рыб, состоящее из источника импульсного тока, распределителя импульсов, блока управления и секций электродов, в котором на рыбу воздействуют полем постоянной полярности, создаваемом включением неподвижных электродов, путем последовательного подключения анода и катода на соседних электродах с опережением во времени перемещения анода, что позволяет обеспечить «бегущее поле» постоянной полярности (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №390799, МПК А01К 79/02, от 17.10.79г.).
Недостатком известной конструкции является то, что устройство предназначено для привлечения рыб и не позволяет осуществлять их отпугивание.
Известно устройство для направленного перемещения рыб, состоящее из источника импульсного тока, распределителя импульсов, блока управления и секций электродов, в котором распределитель импульсов состоит из попарно соединенных управляемых ключей, количество пар которых равно количеству секций электродов, при этом пары ключей установлены последовательно и подключены параллельно к источнику импульсного тока так, что один из ключей каждой пары связан с положительным выходом, а другой - с отрицательным. При этом секции электродов подключены соответственно к участку цепи, соединяющему ключи каждой пары, где под воздействием фронтального заградительного электрического поля происходит отпугивание рыб от водозабора (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №535930, МПК А01К 61/00, А01К 79/02, от 21.07.75г.).
Недостатком известной конструкции является то, что контакт молоди рыб с фильтрующей поверхностью, а также попадание ее в водозабор не исключено.
Наиболее близкой к предполагаемому техническому решению является конструкция рыбозащитного оголовка, представляющая собой пустотелый конус с водопроницаемой фильтрующей поверхностью, при этом поверхность конуса выполнена жалюзийной, а пластины жалюзи ориентированы поперек образующих конуса и одновременно с углом их наклона (см. патент РФ на полезную модель №74137, МПК Е02В 8/06, от 18.02.2008).
Следует отметить, что термин «конус» как в вышеописанном, так и в заявляемом устройстве, применяется условно, как один из обобщающих терминов, поскольку поверхность оголовка может иметь форму и многогранной пирамиды. Пирамида может иметь также криволинейные поверхности граней, т.е. речь идет об обобщенной, а не о строгой его геометрической форме.
Недостатком вышеописанного устройства (имеющего препятствие в виде фильтрующей поверхности на пути движения молоди рыб) является вероятный контакт молоди с фильтрующей поверхностью, вызывающий большой процент ее гибели. Ущерб, наносимый водозаборами рыбному хозяйству, превышает продукцию рыбоводных хозяйств.
Задачей заявляемого технического решения является сведение к минимуму контакта молоди рыб с фильтрующей поверхностью.
2
2
1
1
1
1
Поставленная задача решается тем, что в фильтре водозаборном рыбозащитном, представляющем собой конус с водопроницаемой фильтрующей поверхностью, выполненной жалюзийной, причем пластины жалюзи расположены под углом к грани конуса, согласно полезной модели, конический фильтр образован тремя группами жалюзийных пластин с различной шириной, при этом группа с меньшей шириной пластин h на участке l расположена со стороны водозабора, затем ширина пластин увеличивается до максимальной ширины h на участке l, после чего уменьшается до расчетной ширины h, при этом ширина каждой следующей жалюзийной пластины на участках l и l уменьшается относительно предыдущей на величину h - h.
Все жалюзийные пластины выполнены из электропроводящего материала, сгруппированы в секции и закреплены на грани конического фильтра с помощью изоляторов. При этом фильтр дополнительно содержит замкнуто-кольцевой униполярный электрический рыбозаградитель, включающий электронный блок формирования импульсных сигналов. Электродами электронного блока формирования импульсных сигналов являются секции жалюзийных пластин, причем, каждая секция жалюзийных пластин поочередно становится катодом, а анодами становятся как одна, так и несколько из оставшихся секций жалюзийных пластин.
В результате чего создается «круговое» электрическое поле на фильтрующей поверхности конуса фильтра.
2
2
1
1
1
1
Заявляемое техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения, а именно, конфигурацией конического фильтра, образованного тремя группами жалюзийных пластин с различной шириной, при этом группа с меньшей шириной пластин h на участке l расположена со стороны водозабора, затем ширина пластин увеличивается до максимальной ширины h на участке l, при этом ширина каждой следующей жалюзийной пластины на участках l и l уменьшается относительно предыдущей на величину h - h, а также наличием в устройстве замкнуто-кольцевого униполярного электрического рыбозаградителя, имеющего электронный блок формирования импульсных сигналов, в котором в качестве электродов используют сгруппированные в секции жалюзийные пластины, выполненные из электропроводящего материала.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами: на фиг.1 изображена траектория движения потока внутри усеченного жалюзийного конуса при заборе воды внутрь устройства, полученная в результате численного моделирования;
на фиг.2 изображена схема размещения жалюзийных пластин на гранях конуса при заборе воды внутрь устройства;
на фиг.3 изображен схематически (в разрезе) общий вид устройства;
на фиг.4 изображен вид А фиг.3.
Рассмотрим устройство в случае забора воды внутрь фильтра (частный случай выполнения устройства), изображенного на фиг.1 и 2.
2
2
1
1
На фиг.1 изображена траектория движения потока внутри усеченного жалюзийного конуса при заборе воды внутрь устройства. Конический фильтр образован тремя группами жалюзийных пластин с различной шириной, при этом группа с меньшей шириной пластин h на участке l расположена со стороны водозабора, затем ширина пластин увеличивается до максимальной ширины h на участке l, после чего уменьшается до расчетной ширины h. Величина расчетной ширины жалюзийных пластин зависит от скорости потока.
Различная ширина жалюзийных пластин обеспечивает гидродинамический режим потока воды, что гарантирует вынос молоди рыб в зону влияния рыбоотвода.
1
1
Рассмотрим частный случай, когда, например, семь жалюзийных пластин, со стороны водоёма, имеют большую ширину, чем остальные. Наибольшую ширину имеет третья жалюзийная пластина h, ширина каждой следующей жалюзийной пластины уменьшается относительно предыдущей пластины на величину h - h. С помощью такой конструкции улучшается гидравлический режим работы устройства, т.е. более равномерно распределяются фильтрационные потоки воды сквозь жалюзийные пластины, а также обеспечивается увеличение осевых скоростей потока, в результате чего гарантирован вынос молоди рыб в зону влияния рыбоотвода.
Рассмотрим устройство на фиг.3, 4. Оно содержит: конический фильтр 1, образованный гранями 2, состоящими из жалюзийных пластин 3, например, одинаковой ширины, объединенных в секции 4, электронный блок формирования импульсных сигналов 5, оголовок рыбоотвода 6 (см. фиг.3), жалюзийные пластины 3 объединены в секции 4 - В, С, D, Е, F, G (см. фиг.4). Секции жалюзийных пластин 3 выполнены из электропроводящего материала и закреплены на грани конуса 2 с помощью изоляторов (на фиг. не показано).
На гранях 2 конического фильтра 1 установлены жалюзийные пластины 3, расположенные, например, под углом 45 градусов к граням 2 конического фильтра 1 (см. фиг.3). Внешняя поверхность конуса образована жалюзийными пластинами 3 и имеет форму правильной усеченной пирамиды, например, шестигранной (см. фиг.4), а внутренняя поверхность имеет «волнистую» форму (на фиг. не показано).
Следует отметить, что шестигранная форма выполнения является частным случаем выполнения устройства, она может иметь в сечении любой многогранник, в том числе и круг, т.е. фильтр в этом случае будет иметь цилиндрическую форму.
Рассмотрим работу устройства, приведенного на фиг.3.
При заборе воды внутрь конического фильтра 1, вода, равномерно втекая в устройство, набегает на жалюзийные пластины 3, расположенные на гранях 2 конического фильтра 1. Так как жалюзийные пластины 3 расположены под углом, то на кромках жалюзийных пластин 3 формируются зоны турбулентных возмущений, которые отпугивают рыб, т.е. способствуют их уходу к оси устройства, а затем к попаданию их в оголовок рыбоотвода 6.
При включении замкнуто-кольцевого униполярного электрического рыбозаградителя (на фиг. 3-4 не показан), с его электронного блока формирования импульсных сигналов 5 (фиг. 3, 4) на одну из секций жалюзийных пластин 3, например, В, поступает отрицательный потенциал, и эта секция пластин выполняет роль катода, при этом амплитуда отрицательного потенциала, например, 300В и длительностью включения, например, от 0,2 мс до 0,5 мс. На все оставшиеся секции С, D, Е, F, G жалюзийных пластин 3 поступает положительный потенциал, они выполняют роль анода, в результате чего между секцией В и секциями С, D, Е, F, G, возникает электрическое поле, которое воздействует на рыб, попавших в его зону, и таким образом ориентирует их перемещение внутри фильтра водозаборного рыбозащитного также в сторону оси устройства и выводит их в оголовок рыбоотвода 6.
При следующем включении отрицательный потенциал поступает на другую секцию жалюзийных пластин, например, С - катод, а положительный потенциал поступает как на одну, так и на несколько из оставшихся секций жалюзийных пластин В, D, Е, F, G - аноды, при этом между секциями С и В, D, Е, F, G возникает электрическое поле, воздействующее на рыбу, попавшую в его зону, и ориентирующее ее перемещение внутри фильтра к его оси, и т.д. В результате чего создается «круговое» электрическое поле на фильтрующей поверхности конуса фильтра водозаборного 1, которое вместе с турбулентными возмущениями, возникающими за кромками жалюзийных пластин 3, усиливает эффект отпугивания рыб. Защищенная таким образом рыба стремится к оси устройства, и затем выводится из зоны влияния водозабора в оголовок рыбоотвода 6.
Поставленная задача, заключающаяся в сведении к минимуму контакта молоди рыб с фильтрующей поверхностью, выполнена.
Применение заявляемого устройства позволяет использовать известные в промышленности устройства и оборудование.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, достигается за счет:
- выполнения конического фильтра в виде трех групп жалюзийных пластин с различной шириной;
2
- расположения группы с меньшей шириной пластин h со стороны водозабора;
1
- выполнения средней группы жалюзийных пластин с увеличивающейся шириной пластин до максимальной ширины h;
- выполнения следующей группы жалюзийных пластин с шириной, уменьшающейся до расчетной ширины h;
1
- выполнения ширины каждой следующей жалюзийной пластины меньшей относительно предыдущей на величину h - h;
- выполнение жалюзийных пластин из электропроводящего материала;
- наличия сгруппированных в секции жалюзийных пластин;
- закрепление жалюзийных пластин на гранях конического фильтра с помощью изоляторов;
- наличия замкнуто-кольцевого униполярного электрического рыбозаградителя;
- наличия электронного блока формирования импульсных сигналов;
- выполнение электродов в виде сгруппированных в секции жалюзийных пластин;
- использование в качестве катода поочередно каждой из секций жалюзийных пластин;
- использование в качестве анода как одной, так и нескольких из оставшихся секций жалюзийных пластин.
Возможность промышленного применения заявляемого технического решения подтверждается успешным результатом опытного использования заявляемого устройства, которое может быть изготовлено с использованием известных технических средств, что обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию «промышленная применимость».
Заявляемое техническое решение экспериментально подтвердило возможность получения предполагаемого результата.