РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбозащитным устройствам и сооружениям, устраиваемых в составе водозаборных сооружений и предназначено для защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения.
Известно рыбозащитное устройство [1], включающее вертикальный всасывающий патрубок с коаксиадьно размещенным на нем водонепроницаемым кожухом, выполненным в виде усеченного конуса нижнее основание которого больше верхнего его основания, расположенный внутри кожуха кольцевой элемент в виде электрода, при этом нижняя торцевая часть усеченного конуса и внешняя поверхность всасывающего патрубка образуют водоприемное отверстие кольцевой формы.
Недостатком данного устройства является сложность его конструкции и низкая эффективность рыбозащиты.
Известно рыбозащитное устройство [2], включающее всасывающий оголовок, заглубленный под уровень воды в водоеме, систему отпугивания молоди рыбы элементы которой установлены по внешнему периметру оголовка, включающую средства для создания акустических, электрических сигналов и формирования воздушно-пузырьковой завесы, при этом указанные средства размещены
рядами с чередованием видов средств, воздействующих на молодь рыбы с образованием между рядами зон для свободного плавания рыб.
Недостатком данного устройства является сложность его конструкции.
Известно рыбозащитное устройство [3], включающее всасывающую трубу с вертикальным входным патрубком, размещенным внутри заглушенного сверху водонепроницаемого цилиндра, соосно ему, трубопровод соединенный с компрессором, водоприемное отверстие сформированное нижней кромкой водонепроницаемого цилиндра и внешней поверхностью трубы входного патрубка.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.
Известно рыбозащитное устройство [4], включающее всасывающую трубу с вертикальным входным патрубком, размещенным внутри заглушенного сверху водонепроницаемого цилиндра, соосно ему, систему для предварительного отвода молоди рыбы состоящую из перфорированного трубопровода соединенного с компрессором, при этом перфорированный трубопровод выполнен в виде замкнутого кольца, размещенного соосно всасывающей трубе, водоприемное отверстие сформированное нижней кромкой водонепроницаемого цилиндра и внешней поверхностью трубы входного патрубка.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.
Известно рыбозащитное устройство [5], включающее всасывающее отверстие, систему для предварительного отвода молоди рыбы состоящую из перфорированных трубопроводов соединенных с компрессором, при этом перфорированные трубопроводы размещены ярусами по высоте всасывающего отверстия.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.
Известно рыбозащитное устройство [6], включающее водозаборный оголовок с всасывающим отверстием, водопроницаемый каркас, состоящий из перфорированных трубопроводов соединенных с компрессором, при этом перфорированные трубопроводы размещены ярусами по высоте всасывающего отверстия и по его периметру.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.
Известно рыбозащитное устройство [7], включающее водозаборный оголовок с всасывающим отверстием перекрытым водопроницаемым каркасом, перфорированные трубопроводы соединенные с компрессором; при этом перфорированные трубопроводы размещены по площади каркаса.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции.
Известно рыбозащитное устройство [8], включающее всасывающее отверстие, систему для предварительного отвода молоди рыбы состоящую из перфорированных
трубопроводов соединенных с компрессором, при этом перфорированные трубопроводы размещены ярусами по высоте всасывающего отверстия.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции.
Известно рыбозащитное устройство [9], включающее вертикальный всасывающий патрубок с коаксиально размещенным на нем водонепроницаемым кожухом, выполненным в виде усеченного конуса нижнее основание которого больше верхнего его основания, при этом верхнее основание кожуха образует водоприемное отверстие, перфорированные трубопроводы размещенные внутри водонепроницаемого кожуха, ниже водоприемного отверстия.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность отвода молоди рыб.
Известно рыбозащитное устройство [10], включающее вертикальный всасывающий патрубок с водоприемным отверстием, обращенным к поверхности воды, перфорированные трубопроводы размещенные внутри всасывающего патрубка, ниже водоприемного отверстия.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбозащитное устройство водозаборного сооружения [11], включающее вертикально установленный в водоеме водоприемный оголовок, обращенный
всасывающим отверстием к поверхности воды, причем его входная часть выполнена в виде пространственного каркаса, образованного перфорированным трубопроводом с отверстиями перфорации обращенными к поверхности воды, при этом пространственный каркас расположен симметрично вокруг всасывающей трубы, перфорированный трубопровод соединен подводящим воздуховодом с компрессором, размещен ярусами по внешнему периметру пространственного каркаса, причем условный диаметр контура перфорированного трубопровода каждого вышерасположенного яруса, уменьшается в направлении поверхности воды.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность рыбозащиты и сложность конструкции.
Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По п.1 формулы изобретения. Выполнение основания пространственного каркаса водопроницаемым, при этом перфорированный трубопровод нижнего яруса и внешняя поверхность всасывающей трубы образуют дополнительное водоприемное отверстие, позволяет оптимизировать фильтрационное поле скоростей, формируемое всасывающим факелом водозаборного оголовка. Дополнительное водоприемное отверстие свободно от арматуры и имеет минимальное гидравлическое сопротивление и, при наличии в непосредственной близости всасывающего оголовка, основная часть всасываемого расхода
воды будет поступать именно через дополнительное водоприемное отверстие. При этом, скорости фильтрации по площади пространственного каркаса уменьшаются, что повышает эффективность рыбозащиты, так как, основная концентрация молоди рыбы наблюдается в поверхностных горизонтах водоема. Защиту молоди рыбы от попадания ее из поверхностных горизонтов водоема в водоприемный оголовок обеспечивают факелы воздушно-пузырьковой завесы, формируемые отверстиями перфорации перфорированного трубопровода, размещенного ярусами по внешнему периметру пространственного каркаса.
Выполнение пространственного каркаса жестко соединенного с всасывающей трубой, позволяет создать надежную конструкцию водоприемного оголовка.
По п.2 формулы изобретения. Выполнение пространственного каркаса в виде полусферы (фиг.2), является частным случаем его конструктивного решения. Форма полусферы максимально приближена к пространственной структуре всасывающего факела, что позволяет получить более равномерную структуру фильтрационных скоростей на поверхности пространственного каркаса.
По п.3 формулы изобретения. Выполнение пространственного каркаса в виде усеченного конуса (фиг.4, 5 и 6), причем его верхнее основание снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами, размещенными в плоскости верхнего основания, также является вариантом его конструктивного
решения. Наличие в плоскости верхнего основания усеченного конуса дополнительных перфорированных трубопроводов, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
По п.4 формулы изобретения. Вариант, когда пространственный каркас выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды (фиг.7 и 8), причем ее верхнее основание снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами, размещенными в плоскости верхнего основания, также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания усеченной четырехгранной пирамиды дополнительных перфорированных трубопроводов, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
По п.5 формулы изобретения. Вариант, когда пространственный каркас выполнен в виде усеченной пятигранной пирамиды (фиг.9 и 10), причем ее верхнее основание снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами, размещенными в плоскости верхнего основания, также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания усеченной пятигранной пирамиды дополнительных перфорированных трубопроводов, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
По п.6 формулы изобретения. Вариант, когда пространственный каркас выполнен в виде усеченной шестигранной пирамиды (фиг.11 и 12), причем ее верхнее основание снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами, размещенными в плоскости верхнего основания, также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания усеченной шестигранной пирамиды дополнительных перфорированных трубопроводов, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
3
По п.7 формулы изобретения. Вариант, когда всасывающая труба выполнена в поперечном сечении прямоугольной формы и формирует всасывающие отверстие прямоугольной формы (фиг.13). Данная компоновка позволяет запроектировать водозаборный оголовок, рассчитанный на большую производительность (5-15 м/с).
По п.8 формулы изобретения. Вариант, когда пространственный каркас выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды с прямоугольным поперечным сечением, причем ее верхнее основание снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами, размещенными в плоскости верхнего основания, также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания усеченной четырехгранной пирамиды с прямоугольным поперечным сечением дополнительных перфорированных трубопроводов, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных
горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбозащитного устройства. Графический материал, иллюстрирующий предлагаемое рыбозащитное устройство, представлен на следующих фигурах:
фиг.1 - рыбозащитное устройство, план;
фиг.2 - то же, изометрия, каркас выполнен в форме полусферы;
фиг.3 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.4 - вариант рыбозащитного устройства, пространственный каркас выполнен в виде усеченного конуса;
фиг.5 - вид Б на фиг.4;
фиг.6 - пространственный каркас выполнен в виде усеченного конуса, изометрия;
фиг.7 - рыбозащитное устройство, план, пространственный каркас выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды;
фиг.8 - то же, изометрия;
фиг.9 - рыбозащитное устройство, план, пространственный каркас выполнен в виде усеченной пятигранной пирамиды;
фиг.10 - то же, изометрия;
фиг.11 - рыбозащитное устройство, план, пространственный каркас выполнен в виде усеченной шестигранной пирамиды;
фиг.12 - то же, изометрия;
фиг.13 - рыбозащитное устройство, вариант выполнения всасывающей трубы в поперечном сечении прямоугольной формы.
Рыбозащитное устройство включает, вертикально установленный в водоеме водоприемный оголовок 1, обращенный всасывающим отверстием 2 к поверхности воды, причем его входная часть выполнена в виде пространственного каркаса 3, образованного перфорированным трубопроводом 4 с отверстиями перфорации обращенными к поверхности воды, при этом пространственный каркас 3 расположен симметрично вокруг всасывающей трубы, перфорированный трубопровод 4 соединен подводящим воздуховодом 5 с компрессором 6, размещен ярусами по внешнему периметру пространственного каркаса 3, причем условный диаметр контура перфорированного трубопровода 4 каждого вышерасположенного яруса, уменьшается в направлении поверхности воды.
Основание пространственного каркаса 3 выполнено водопроницаемым, при этом перфорированный трубопровод 4 нижнего яруса и внешняя поверхность всасывающей трубы образуют дополнительное водоприемное отверстие 7, причем пространственный каркас 3 жестко соединен с всасывающей трубой.
Кроме того, пространственный каркас 3 может быть выполнен в виде полусферы.
Помимо того, пространственный каркас 3 может быть выполнен в виде усеченного конуса, причем его верхнее основание 8 снабжено дополнительными
перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8.
Кроме того, пространственный каркас 3 может быть выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды, причем ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8.
Помимо того, пространственный каркас 3 может быть выполнен в виде усеченной пятигранной пирамиды, причем ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8.
Кроме того, пространственный каркас 3 может быть выполнен в виде усеченной шестигранной пирамиды, причем ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8.
Помимо того, всасывающая труба может быть выполнена в поперечном сечении прямоугольной формы и формирует всасывающие отверстие 2 прямоугольной формы.
Кроме того, пространственный каркас 3 может быть выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды, причем ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8.
Рыбозащитное устройство работает следующим образом.
Основной расход воды очищенный от влекомого мусора и молоди рыбы, через водоприемное отверстие 7 и далее, через всасывающее отверстие 2 водоприемного оголовка 1, поступает к потребителю. Благодаря подаче сжатого воздуха от компрессора 6 в перфорированный трубопровод 4, выше водоприемного оголовка 1 и пространственного каркаса 3 формируется воздушно-пузырьковая завеса, которая способствует активному подъему молоди рыбы и влекомого мусора в поверхностные горизонты водоема, где они концентрируются.
Остальной расход воды поступает во всасывающее отверстие 2 водоприемного оголовка 1 через пространственный каркас 3. При этом не происходит захвата пузырьков воздуха, поскольку скорости фильтрации не превышают 0.3-0.35 м/с, а средняя скорость всплытия пузырьков воздуха, образуемых факелом воздушно-пузырьковой завесы, составляет не менее 0.5 м/с.
Выполнение основания пространственного каркаса 3 водопроницаемым, при этом перфорированный трубопровод 4 нижнего яруса и внешняя поверхность всасывающей трубы образуют дополнительное водоприемное отверстие 7, позволяет оптимизировать фильтрационное поле скоростей, формируемое всасывающим факелом водоприемного оголовка 1. Дополнительное водоприемное отверстие 7 свободно от арматуры и имеет минимальное гидравлическое сопротивление и, при наличии в непосредственной близости всасывающего оголовка 1, основная часть всасываемого расхода воды поступает через дополнительное водоприемное отверстие 7. При этом, скорости
фильтрации по площади пространственного каркаса 3 уменьшаются, что повышает эффективность рыбозащиты, так как, основная концентрация молоди рыбы наблюдается в поверхностных горизонтах водоема. Защиту молоди рыбы от попадания ее из поверхностных горизонтов водоема в водоприемный оголовок 1 обеспечивают факелы воздушно-пузырьковой завесы, формируемые отверстиями перфорации перфорированного трубопровода 4, размещенного ярусами по внешнему периметру пространственного каркаса 3.
Выполнение пространственного каркаса 3 жестко соединенного с всасывающей трубой, позволяет создать надежную конструкцию водоприемного оголовка 1.
Возможен вариант работы, когда пространственный каркас 3 в виде полусферы (фиг.2), что является частным случаем его конструктивного решения. Форма полусферы максимально приближена к пространственной структуре всасывающего факела, что позволяет получить более равномерную структуру фильтрационных скоростей на поверхности пространственного каркаса 3.
Возможен вариант работы устройства, когда пространственный каркас 3 выполнен в виде усеченного конуса (фиг.4, 5 и 6), причем его верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8, что также является вариантом конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания 8 усеченного конуса дополнительных перфорированных трубопроводов 9, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема,
а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
Возможен вариант работы устройства, когда пространственный каркас 3 выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды (фиг.7 и 8), причем ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8, что также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания 8 усеченной четырехгранной пирамиды дополнительных перфорированных трубопроводов 9, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
Возможен вариант работы устройства, когда пространственный каркас 3 выполнен в виде усеченной пятигранной пирамиды (фиг.9 и 10), причем ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8, что также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания 8 усеченной пятигранной пирамиды дополнительных перфорированных трубопроводов 9, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
Возможен вариант работы устройства, когда пространственный каркас 3 выполнен в виде усеченной шестигранной пирамиды (фиг.11 и 12), причем
ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8, что также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания 8 усеченной шестигранной пирамиды дополнительных перфорированных трубопроводов 9, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
3
Возможен вариант работы устройства, когда всасывающая труба выполнена в поперечном сечении прямоугольной формы и формирует всасывающие отверстие 2 прямоугольной формы (фиг.13). Данная компоновка позволяет запроектировать водоприемный оголовок 1, рассчитанный на большую производительность (5-15 м/с).
Возможен вариант работы устройства, когда пространственный каркас 3 выполнен в виде усеченной четырехгранной пирамиды с прямоугольным поперечным сечением, причем ее верхнее основание 8 снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами 9, размещенными в плоскости верхнего основания 8, что также является вариантом его конструктивного решения. Наличие в плоскости верхнего основания 8 усеченной четырехгранной пирамиды с прямоугольным поперечным сечением дополнительных перфорированных трубопроводов 9, предотвращает попадание молоди рыбы из поверхностных горизонтов водоема, а также усиливает эффективность воздействия факела воздушно-пузырьковой завесы.
Предлагаемое изобретение имеет простую конструкцию, что значительно упрощает компоновку рыбозащитного устройства, повышает надежность его работы и эффективность защиты молоди рыб от попадания в водозабор.
Источники информации
1. Свидетельство на полезную модель РФ №30767 (RU). «Рыбозащитное устройство зонтичного типа». МПК Е 02 В 8/08. Автор: Забавин Е.Ю., Игнатов В.А., Петров В.Н., Опубл. 10.07.2003.
2. А.С. СССР №480382 (SU). «Способ отпугивания рыб». МПК А 01 К61 /00, А 01 К79 /00. Авторы: Протасов В.Р., Поддубный А.Г., Пятницкий И.И., Лапкин В.В., Сумарокова И.Н., Опубл. 15.08.75. Б.И. №30
3. А.С. СССР №1381235 (SU). «Рыбозащитное устройство зонтичного типа». МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04. Авторы: Лев М.И., Никитин В.А., Босая Н.В., Опубл. 15.03.88., Б.И. №10,1988
4. Патент Японии №61-254712 (JP). «Preventer against incoming of jellyfish». МПК Е 02 В 9/04. Автор: Kondo Isamu. Опубл. 12.11.86
5. А.С. СССР №1102842 (SU). «Рыбозаградительное устройство водозаборного сооружения». МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04. Авторы: Иову К.В., Шерстюков А.Д., Алимбочко В.Ф., Свердлов А.Я., Молчанов И.И., Миронов А.В., Опубл. 15.07.84., Б.И. №26, 1984
6. А.С. СССР №1105549 (SU). «Водозаборное сооружение». МПК Е 02 В8/08, Е 02 В 9/04. Авторы: Алексеев B.C., Колесникова Т.В., Опубл. 30.07.84., Б.И. №28, 1984
7. А.С. СССР №1341327 (SU). «Рыбозащитное устройство». МПК Е 02 В 8/08. Автор: Якимов Е.П., Опубл. 30.09.87., Б.И. №36,1987
8. А.С. СССР №1707128 (SU). «Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения». МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04. Авторы: Чистяков А.А., Фоменко В.А., Черкасов В.А, Шкура В.Н., Опубл. 23.01.92., Б.И. №3, 1992
9. А.С. СССР №1778229 (SU). «Водозаборный оголовок». МПК Е 02 В 9/04, Е 02 В 8/08. Авторы: Карелин B.C., Яковлев А.Е., Коротовских А.И., Шульгин В.Д., Опубл. 30.11.92., Б.И. №44, 1992
10. Патент РФ №2049198 (RU). «Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения». МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04. Авторы: Хецуриани Е.Д., Чистяков А.А., Михеев П.А., Шкура Вик. Н., Шкура Вл. Н., Опубл. 27.11.95.
11. Патент РФ №2029021 (RU). «Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения». МПК Е 02 В 8/08. Авторы: Шкура В.Н., Корябкин В.Н., Чистяков А.А., Опубл. 20.02.95.