РЫБОЗАЩИТНЫЙ СТРУЕГЕНЕРАТОР
FISH-PROTECTING JET GENERATOR

Предлагаемое изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для предотвращения попадания молоди рыб в водозаборные сооружения.
Известно, что причиной попадания молоди рыб в водозабор являются ее покатные миграции в водозаборных течениях (см. книгу Д.С.Павлова и A.M.Пахорукова «Биологические основы защиты рыб от попадания в водозаборные сооружения». М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983, с.73), которые она использует в качестве транспортного средства при расселении с нерестилищ по всему водоему.
Известно также, что покатную молодь можно перемещать с помощью специально организованного водного течения, созданного, например, водоструйным насосом, течение воды в котором создается с помощью ее эжекции высокоскоростной осевой водяной струей (см. книгу И.И.Рипинского «Рыбозащитные устройства для водозаборных сооружений». Ассоциация гидроэкологов СССР. ПО «Совинтервод». М., 1991, с.170-184).
При этом известно, что по сравнению с одиночными струями большими дальнобойностью и эжектирующей способностью обладает плоская струя (см. книгу Дж.Дейли и Д.Харлемана «Механика жидкости», пер. с англ. М.: Энергия, 1971, с.435-437).
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является рыбозащитное устройство, выполненное по патенту РФ №2221105, Е02В 8/08, опубл в БИ №1, 2004 г. Устройство включает струегенератор с соплами, подключенный к источнику напорной воды, например насосу. Из сопл струегенератора подаются водяные струи, которые организуют перед водозабором защитный гидравлический экран. Недостатком данного устройства является «недальнобойность» водяных струй и то, что безопасной скоростью струи, при которой отсутствует травмирование защищаемых рыб, является величина, не превышающая 10 м/с.
Большинство современных насосов могут организовать течение из сопл со значительно большими скоростями, обеспечивающими большую дальнобойность и возможность эжектирования больших водных масс при тех же энергетических затратах. Большие скорости струи обеспечивают большую транспортирующую рыб отводящую способность создаваемого гидравлического экрана. Однако при этом молодь будет травмироваться и гибнуть от открытого соприкосновения с высокоскоростной струей.
Целью изобретения является повышение защитно-транспортирующей способности безопасного для рыб гидравлического экрана.
Поставленная цель достигается тем, что в рыбозащитном струегенераторе, включающем напорный патрубок с соплами, основной патрубок размещен внутри дополнительного водозаборного патрубка, к которому соосно соплам подключен насадок, формирующий плоскую водяную струю. Дополнительный патрубок выполнен с неравномерным поперечным сечением, сужающимся в направлении его поперечного створа, наиболее удаленного от водозаборных отверстий, с помощью которых он соединен с водоемом. При этом насадок, формирующий плоскую водяную струю, соосно размещен в дополнительном транзитном насадке.
Существо технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан струегенератор, продольный разрез, на фиг.2 - то же в плане.
Рыбозащитный струегенератор включает основной напорный водораспределительный патрубок 1 с соплами 2, подключенный к источнику напорной воды (не показан). При этом подвод напорной воды может быть осуществлен как к торцу ассиметричного патрубка 1 при его вертикальной установке, так и в середину симметричного патрубка 1 при его горизонтальном расположении. Патрубок 1 размещен внутри соединенного с водоемом дополнительного водозаборного патрубка 3, к которому соосно соплам 2 подключен насадок формирования плоской струи 4. Вода в патрубок 3 из водоема поступает через торцевые водозаборные отверстия 5. Патрубок 3 выполнен с неравномерным поперечным сечением, сужающимся в направлении его поперечного створа, наиболее удаленного от водозаборных отверстий 5. Насадок 4 может быть размещен также внутри еще одного дополнительного транзитного насадка 6.
Рыбозащитный струегенератор работает следующим образом.
Струегенератором может быть оборудовано как водозаборное окно водопотребителя, так и плавучее устройство, предназначенное для вывода рыб из зоны их накопления в безопасное место.
От источника напорной воды в напорный водораспределительный патрубок 1 подается вода, которая со скоростью, превышающей допустимые безопасные для рыб значения, вытекает из сопл 2 в насадок 4, подключенный к дополнительному водоподающему патрубку 3, соединенному с водоемом. Поскольку насадок 4 изолирован от водоема и обитающих в нем рыб, то недопустимо высокие скорости течения в нем не могут на них отрицательно сказаться. Высокоскоростные водяные струи, бьющие из сопл 2, эжектируют в насадке 4 течение с большим расходом, но с меньшей скоростью, имеющей уже безопасные для рыб значения. В насадке 4 это течение преобразуется в плоскую струю, которая после выхода из него формирует мощное водное течение.
Таким образом, использование эффекта эжекции в насадке 4 формирования плоской струи, изолированном от окружающей среды, позволяет снять требование об ограничении скорости на выходе из сопла и повысить тем самым дальнобойность формируемой струи и ее расход. Так, например, чтобы в обычном струегенераторе в 3 раза увеличить дальность струи, необходимо в 3 раза увеличить диаметр сопла, а значит необходимый для этого исходный расход напорной воды должен быть увеличен в 9 раз. При использовании же эффекта эжекции, той же дальности струи можно добиться, увеличив расход напорной воды всего в 3 раза. В связи с этим для достижения одного и того же эффекта (дальность и расход струи) требуется в 3 раза меньший расход напорной воды. Кроме того, для создания на выходе из устройства водяной струи, обладающей безопасной для рыб скоростью течения, не превышающей 10 м/с, в эжектор необходимо подавать водяную струю со скоростью 30 м/с, которую способны создать надежные и относительно недорогие центробежные насосы с давлением на выходе 4-6 атмосфер. В результате это позволяет отказаться от применения специального низконапорного дорогостоящего насосного оборудования.
В патрубок 3 из водоема вода, необходимая для создания мощного водного течения, поступает через торцевые водозаборные отверстия 5. Последние могут быть размещены в нижнем торце патрубка 3 при его вертикальном расположении или с обоих торцов при вертикальном или горизонтальном расположении струегенератора. Поскольку патрубок 3 выполнен с неравномерным поперечным сечением, сужающимся в направлении его поперечного створа, наиболее удаленного от водозаборного отверстия 5, обеспечивается равномерная подача воды по фронту насадка 4.
При размещении насадка 4 внутри еще одного дополнительного транзитного насадка 6 на выходе из струегенератора обеспечивается создание низкоскоростного, но имеющего еще больший расход течения, имитирующего естественное речное течение, оптимальное для пассивного ската рыб.
При оборудовании струегенератором входа в водоприемник водозабора созданным им течением вдоль водозаборного фронта формируется гидравлический экран, препятствующий попаданию в водозабор и отводящий рыб из зоны его непосредственного действия в безопасное место.
При оборудовании струегенератором мобильного плавучего устройства созданное им течение используется для формирования перемещающегося вдоль водозаборного фронта локального искусственного стрежня, захватывающего, удерживающего в себе и выводящего рыб из зоны их накопления перед водозабором в безопасное место.