КОМПЛЕКСНОЕ РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО
INTEGRATED FISH PROTECTION DEVICE

Заявляемое техническое решение относится к области рыбного хозяйства и может быть использовано для направленного перемещения рыб, преимущественно для ограждения зон скопления рыб или трасс их перемещения от попадания рыбы в водозабор.
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.
Известна конструкция фильтра водозаборного рыбозащитного, содержащего водозаборную камеру с фильтрующими жалюзийными стенками, образующими вертикальную призму, вмещающую, по меньшей мере, один погружной насос и рыбоотводную флейту (см. патент РФ на полезную модель №43013, МПК Е02В 8/08, от 07.09.2004).
Известна конструкция фильтра водозаборного рыбозащитного, фильтрующие поверхности которого образованы вертикальными, шевронными в поперечном сечении жалюзи, который выполнен в виде вертикальной трехгранной призмы, ребрами которой служат трубы с глубинными насосами, открытые внутрь призмы, а грани призмы выполнены в виде вертикальных смежных жалюзийных кассет, при этом вдоль каждой трубы смонтирована связанная с напорными трубопроводами насосов рыбоотводная флейта (см. патент РФ на полезную модель №36115, МПК Е02В 8/08, 2003).
Известно рыбозащитное устройство, содержащее жалюзийную водоприемную поверхность, окруженную попарно расположенными вокруг нее под заданными углами форсунками потокообразователя, симметрично установленными относительно вектора максимальной скорости в створе водоприемного окна (см. патент РФ на полезную модель №90082, МПК Е02В 8/08, 2009).
Недостатком таких устройств является то, что устройства предназначены для эксплуатации в морских условиях на водозаборах морских буровых платформ при наличии транзитных течений.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является рыбозащитное устройство, включающее защитно-водоприемную поверхность (ЗВП), установленную в окне водозаборного сооружения и обрамленную соплами струегенератора, расположенными попарно и симметрично ее оси и под углом к водозаборному фронту. Перед ЗВП с помощью водяных струй, бьющих из симметрично расположенных сопел струегенератора, организуются симметричные гидравлические экраны, вынесенные из зон «высокоскоростного» течения воды в водозабор и ограждающие его со стороны водоема. Экраны, сливаясь в вершинах образовавшихся треугольных зон, формируют плоскую вертикальную кумулятивную струю, обладающую повышенными скоростью течения и транспортирующей способностью и выводящую молодь рыб из зоны действия водозабора (см. патент РФ на изобретение №2219308, МПК Е02В 8/08, 2002). Изобретение предназначено для использования в слабопроточных водоемах.
Недостаток известного устройства заключается в недостаточной эффективности функционирования устройства, возможности попадания рыбы в водозабор, неравномерном распределении скоростей втекания; в результате взаимодействия потоков перед водоприемным окном формируется сложное нестационарное течение, характеризующееся быстрой сменой скоростей и направлений, под воздействием водозаборного потока происходит деформация струй и нарушение сплошности объемного гидравлического экрана, смещение струйного потока в водоприемное окно; защитно-водоприемная поверхность работает обособленно от струйной завесы, фактически выполняет функцию сороудерживающей решетки и не способствует формированию противотока, обеспечивающего отвод рыб из зоны действия водозабора.
Задачей заявляемого технического решения является повышение эффективности функционирования устройства, обеспечение равномерного распределения скоростей втекания, создание локального потока, направленного навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости плавания рыб, более устойчивого к деформации при воздействии на него водозаборного потока.
Поставленная задача достигается тем, что предложено комплексное рыбозащитное устройство, состоящее из водопроницаемого экрана, выполненного из фильтрующих элементов (кассет) 1, и струегенераторов 2, представляющих собой коллекторы с водоструйными насадками 3 для создания объемного гидравлического экрана. Фильтрующие элементы (кассеты) 1 расположены под углом друг к другу и, соответственно, к подходному потоку и смыкаются, образуя вершину устройства. Насадки 3 струегенераторов 2 расположены таким образом и под таким углом к фильтрующей поверхности фильтрующих элементов (кассет) 1, что струи, исходящие из насадок 3 струегенератора 2, омывают поверхность каждого из фильтрующих элементов (кассет) 1 от основания к вершине и сходятся в вершине устройства (рис. 1), при этом точка смешения струй, исходящих из насадок струегенератора, может находиться как на оси водоприемного окна (рис. 1), так и быть смещена в любую сторону от него (рис. 2) в зависимости от максимального значения скорости и направления вектора подходного потока к плоскости водоприемного окна. Место расположения точки смешения струй из насадок струегенераторов и, соответственно, вершины устройства, выбирается таким образом, чтобы образовывался локальный поток 4, направленный навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости защищаемых рыб, в результате чего обеспечивается отвод рыбы из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника.
Водопроницаемый экран, состоящий из фильтрующих элементов (кассет) 1, является неотъемлемой частью комплексного рыбозащитного устройства и работает в комплексе со струями гидравлического экрана. Струи, истекающие из насадок 3 струегенератора 2, омывают фильтрующую поверхность экрана, в свою очередь экран осуществляет подпор струям и создает оптимальные гидравлические условия для работы струегенераторов 2, способствует формированию локального потока 4, направленного навстречу водозаборному потоку и обеспечивающего отвод рыб из зоны действия водозабора. Водопроницаемый экран также выполняет функцию сплошной физической непроницаемой преграды для рыб и сороудерживающей решетки для защиты водозабора от крупного мусора.
В вершине устройства, где смыкаются фильтрующие элементы (кассеты) 1 и сходятся струи, истекающие из насадок 3 струегенераторов 2, установлен обтекатель 5, чтобы в точке слияния струйных экранов предотвратить лобовое столкновение струй и сбой их тока. Обтекатель 5 помогает сформировать направление струевого потока, улучшить слияние струй, истекающих из насадок струегенераторов, в результате происходит слияние струй в единый поток, без столкновения, образуется локальный поток 4, направленный навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости защищаемых рыб, обеспечивающий отвод рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника.
Конфигурация и размеры обтекателя 5 принимаются в зависимости компоновочных решений и конструкции фильтрующих элементов (кассет) и струегенераторов и гидравлических условий в зоне работы водозабора.
Угол расположения фильтрующих элементов (кассет) 1 к подходному потоку может быть любым и составляет от 1 до 179°. Угол расположения фильтрующих элементов (кассет) 1 к подходному потоку зависит от угла подхода водозаборного потока к плоскости водоприемного окна и принимается таким образом, чтобы сформировать наиболее эффективный локальный поток 4, направленный навстречу водозаборному потоку.
Количество фильтрующих элементов (кассет) 1, из которых состоит водопроницаемый экран, может быть любым от 1 и более. В сечении устройство может иметь любой многоугольник или круг, в том числе треугольник, четырехугольник и т.п., устройство в таком случае будет иметь пирамидальную, коническую форму, т.е. речь идет об обобщенной, а не о строгой его геометрической форме.
Количество фильтрующих элементов (кассет) 1 зависит от ихтиологических, гидрологических условий в зоне водозабора (угол, скорость подхода водозаборного потока к плоскости водоприемного окна и др.), технических характеристик водозабора и РЗУ (расход водозабора, расход струегенераторов, площадь водоприемного экрана и др.).
Конструкция каждой из фильтрующих элементов (кассет) 1 в составе устройства может быть любой и отличаться друг от друга и зависит от технических характеристик водозабора и РЗУ, ихтиологической, гидрологической ситуации в зоне водозабора.
Количество, геометрические размеры струегенераторов 2 и насадок 3 каждого струегенератора 2 могут быть любыми и зависят от количества фильтрующих элементов (кассет) 1, площади их фильтрующей поверхности, гидравлических и ихтиологических условий в зоне водозабора, технических характеристик водозабора.
При частном случае, когда устройство состоит из 2 фильтрующих элементов (кассет) 1 (рис. 3), фильтрующие элементы (кассеты) 1 смыкаются, образуя не вершину, а «конек» устройства, где происходит слияние струй, истекающих из насадок 3 потокообразователей 2, в локальный поток 4, направленный навстречу водозаборному потоку и обеспечивающий отвод рыб из зоны действия водозабора.
При частном случае, когда устройство состоит из 1 или 2 фильтрующих элементов (кассет) 1, недостающие боковые грани устройства могут представлять собой глухие подпорные элементы 6 (рис. 3).
Фильтрующие элементы (кассеты) 1 в составе устройства могут быть выполнены из сетного материала или из пластин жалюзи, при этом размер ячеи (сквозность) сетного полотна фильтрующего элемента (кассеты) 1, расстояние между пластинами жалюзи фильтрующего элемента (кассеты) 1 и угол их наклона зависят от ихтиологической, гидрологической ситуации в зоне водозабора, технических характеристик комплексного рыбозащитного устройства и водозабора.
Заявляемое устройство может быть дополнено рыбоотводом 8 (рис. 5, 6). При этом рыбоотвод устанавливается таким образом, чтобы локальный поток 4, направленный навстречу водозаборному потоку, с вовлеченной в него рыбой, попадал в рыбосборник 7 и далее в рыбоотвод 8, обеспечивая дальнейшее перемещение рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника. Конструкция и точка размещения рыбосборника 7 и рыбоотвода 8 выбираются в зависимости от ихтиологических, гидрологических условий в зоне водозабора, конструкции и технических характеристик водозабора и РЗУ.
Заявляемое устройство может быть дополнено струегенератором 9 (рис. 7, 8), который устанавливается внутри обтекателя 5. Насадки 10 струегенератора 9 установлены таким образом, что истекающие из них струи направлены навстречу подходному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока. Струи, истекающие из насадок 3 струегенератора 2, образуют центральную часть локального потока 4, направленного навстречу водозаборному потоку, в результате происходит увеличение энергии локального потока 4, что способствует дальнейшему отводу рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника.
Заявляемое техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения, а именно наличием водопроницаемого экрана, выполненного из фильтрующих элементов (кассет), которые расположены под углом к подходному потому и друг к другу и смыкаются, образуя вершину или конек устройства, и струегенераторов, насадки которых расположены таким образом и под таким углом к фильтрующей поверхности фильтрующих элементов (кассет), что струи, исходящие из насадок струегенератора, омывают поверхность каждой из фильтрующих элементов (кассет) от основания к вершине и сходятся в вершине устройства, при этом точка смешения струй, исходящих из насадок струегенератора, может находиться на оси водоприемного окна или быть смещена в любую сторону от него в зависимости от максимальной скорости и направления вектора подходного потока к плоскости водоприемного окна; в вершине устройства, где смыкаются фильтрующие элементы (кассеты) и сходятся струи, истекающие из насадок струегенераторов, установлен обтекатель, предотвращающий лобовое столкновение струй и сбой их тока в точке слияния струйных экранов и формирующий направление струевого потока, улучшая слияние струй, истекающих из насадок струегенератора, в результате происходит смешение струй в единый поток, без столкновения, и образуется локальный поток, направленный навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости защищаемых рыб, обеспечивая отвод рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника; угол расположения фильтрующих элементов (кассет) к плоскости водозаборного окна может быть любым и составляет от 1 до 179°; количество фильтрующих элементов (кассет) в составе устройства может быть любым от 1 и более; размеры каждой из фильтрующих элементов (кассет) в составе устройства могут быть любыми и отличаться друг от друга; количество струегенераторов в составе устройства может быть любым и зависит от количества фильтрующих элементов (кассет) и площади их фильтрующей поверхности; недостающие боковые грани устройства могут представлять собой глухие подпорные элементы; устройство может быть дополнено рыбоотводом, который устанавливается таким образом, чтобы локальный поток, направленный навстречу водозаборному потоку, с вовлеченной в него рыбой, попадал в рыбосборник и далее в рыбоотвод, обеспечивая дальнейшее перемещение рыб из зоны действия водозабора в безопасную зону водоисточника; устройство может быть дополнено струегенератором, установленным внутри обтекателя, насадки струегенератора установлены таким образом, что истекающие из них струи направлены навстречу подходному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока, и образуют центральную часть локального потока, направленного навстречу водозаборному потоку, увеличивая энергию тока и способствуя дальнейшему отводу рыб от водоприемного окна.
Технический результат предложенного устройства проявляется в повышении эффективности функционирования устройства, создании локального потока, направленного навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости плавания рыб, более устойчивого к деформации при воздействии на него водозаборного потока.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами:
на фиг. 1 схематически показан частный случай выполнения устройства (в составе устройства 4 фильтрующих элемента (кассеты), устройство имеет пирамидальную форму);
на фиг. 2 схематически показан частный случай выполнения устройства, когда точка смешения струй, исходящих из насадок струегенераторов, и вершина устройства смещены от оси водоприемного окна;
на фиг. 3 схематически показан частный случай выполнения устройства, когда водопроницаемый экран состоит из 2 фильтрующих элементов (кассет), а недостающие боковые грани устройства представляют собой глухие подпорные элементы;
на фиг. 4 схематически показан частный случай выполнения устройства при минимальном количестве фильтрующих элементов (кассет) в водопроницаемом экране;
на фиг. 5, 6 схематически показаны частные случаи выполнения устройства, когда устройство дополнительно содержит рыбоотвод;
на фиг. 7 схематически показан частный случай выполнения устройства, когда устройство дополнительно содержит струегенератор, установленный внутри обтекателя;
на фиг. 8 схематически показан частный случай выполнения устройства, когда устройство дополнительно содержит струегенератор, установленный внутри обтекателя, и рыбоотвод.
Поставленная задача, заключающаяся в повышении эффективности функционирования устройства, обеспечении равномерного распределения скоростей втекания, создании локального потока, направленного навстречу водозаборному потоку со скоростями, превышающими скорость подходного потока и критические скорости плавания рыб, более устойчивого к деформации при воздействии на него водозаборного потока, выполнена.
Применение заявляемого технического решения позволяет использовать известные в промышленности элементы.
Настоящее техническое решение может быть использовано для ограждения зон скопления рыб или трасс их перемещения от попадания рыбы в водозабор.