СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЗАВЕСЫ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ ЗАЩИТЫ РЫБ ОТ ПОПАДАНИЯ В ВОДОЗАБОР (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ОБРАСТАНИЯ (ВАРИАНТЫ), РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО, КОМПЛЕКСНОЕ РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ), ЗАЩИТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
METHOD OF FORMING HYDRAULIC CURTAIN (EMBODIMENTS), METHOD OF PROTECTING FISH FROM INGRESS INTO WATER INTAKE (EMBODIMENTS), METHOD OF ANTIFOULING PROTECTION (EMBODIMENTS), FISH-PROTECTION DEVICE, COMPLEX FISH-PROTECTIVE DEVICE (EMBODIMENTS), PROTECTIVE ELEMENT

Заявляемое техническое решение относится к гидротехнике и может быть использовано в водоисточниках, где необходимо предотвратить попадание рыбы в водозабор и (или) снизить степень обрастания рыбозащитных устройств, трубопроводов, насосных агрегатов и других элементов водозаборного и гидротехнического сооружений.
Известные современные методы борьбы с биообрастанием подводных конструкций подразделяются на физические и химические (см. А.Ю. Звягинцев и др. Обрастание морских систем технического водоснабжения и анализ методов защиты от обрастания в водоводах (аналитический обзор) // Вода: Химия и Экология, №1, январь 2015 г., с. 30-51).
К химическим методам относят использование, главным образом, токсичных для организмов обрастания покрытия (противообрастающие краски, покрытия), для предотвращения обрастания подводных конструкций токсичные добавки обычно непрерывно или периодически добавляют непосредственно в воду.
Одной из таких наиболее часто применяемых добавок является хлор. Его широкое использование связано с высокой эффективностью действия в малых концентрациях и относительно низкой токсичностью хлорированной воды для человека. Обращает внимание также низкая стоимость этого способа борьбы с обрастанием. При попадании в водоем в больших количествах хлорированная вода в известной степени угнетает гидробионтов.
Другой распространенной биоцидной добавкой для защиты от обрастания водоводов является медный купорос. В отличие от хлора, медный купорос эффективно уничтожает моллюсков. Недостатки применения медного купороса связаны с вредным воздействием солей меди на окружающую среду, а также с тем, что при интенсивном применении он может значительно усилить коррозию. Вместо медного купороса можно получать растворимые соли меди на месте методом анодного растворения меди. Разработан также метод совместного анодного растворения солей меди, алюминия и железа.
Для защиты морских сооружений используются краски, содержащие трибутилолово. Однако эти соединения обладают пагубным влиянием на морскую среду, поскольку они не являются биологическими.
Известно, что сточные воды предприятий содержат примеси, способные вызвать обеднение фауны и даже исключить ее развитие. Сточные воды металлургического завода, не прошедшие очистные сооружения, вызывают массовую гибель обрастателей.
Во всех указанных случаях биоцид вносится непосредственно в воду.
Известен метод протекторной защиты от коррозии. Отличительной особенностью данной технологии также является сплав металла протекторного анода, содержащий алюминий, магний и цинк, для противодействия не только электрохимической, но также углекислотной и сероводородной коррозии оборудования.
Использование теплой воды является одним из наиболее распространенных физических методов борьбы с обрастанием. Этот метод особенно выгоден в тех случаях, когда имеются отходы тепловой энергии, поскольку подогрев воды в больших количествах требует много средств.
К физическим методам также относят использование защитных электрофильтров, суть действия которых состоит в создании на входе в водовод электрического поля. При достаточной плотности тока и напряжении личинки обрастателей, проникающие в водовод, окажутся убитыми или парализованными. Считается, что данный метод для защиты мощных систем водоснабжения нерентабелен.
Возможно использование для защиты водоводов также катодной защиты. При этом вблизи внутренней стенки водовода рН возрастает до 12-14, что приводит к выпадению осадка из гидроокисей и карбонатов кальция и магния, содержащихся в морской воде. На образующейся соляной корке обрастание развивается значительно слабее, чем на незащищенной поверхности. Этот осадок известен как «катодный осадок» или «покрытие Кокса». Катодный осадок время от времени отслаивается и обрастания отпадают вместе с ним. Само по себе постоянное электрическое поле также предотвращает поселения обрастателей. С этой целью предлагается использовать импульсный электрический ток напряженностью 7-8 В/см в течение 31 ч.
Известны блоки защиты от обрастания насосов забора морской воды, предназначенные для установки в нижней части насоса, часто внутри успокоительной трубы или кессона. Такие блоки состоят из специальных медных и алюминиевых анодов, помещенных в стальной каркас, на которые подается электрический ток от трансформатора/выпрямителя. Монтажная рама анода выступает в качестве катода, создавая полностью автономный блок, электрически изолированный от насоса при помощи специально разработанного изоляционного фланцевого соединения.
В некоторых случаях установка анодов в успокоительных трубах является непрактичной по причине нехватки свободного пространства или требований необычно высокой концентрации ионов. Альтернативным решением в таком случае может служить устанавливаемый на палубе электролизный резервуар с системой трубопроводов для подачи обработанной морской воды в нижнюю часть каждого из насосов, откуда она распределяется по всей трубопроводной системе.
Обрастание и связанная с ним коррозия крайне отрицательно воздействуют на эксплуатацию важнейших для деятельности человечества технических устройств. С другой стороны, применяемые средства и методы защиты от обрастания привели, особенно за последние десятилетия, к значительным негативным последствиям, вплоть до нарушения экосистем многочисленных прибрежных акваторий.
Известно множество струевых рыбозащитных устройств, основным элементом которых являются гидравлические струи, используемые для отвода молоди рыб и мусора за пределы водозабора.
Известен способ отведения рыб от источника опасности, заключающийся в транспортировании рыб в водном рыбоотводящем течении из зоны непосредственного действия водозабора в безопасную зону рыбообитаемого водоема. На участке рыбоотводящего течения, на котором скорость последнего снижается до значений, менее сносящих для отводимых рыб, создают условия для восстановления ориентации скатывающихся рыб, удерживают их от повторного ската к водозабору и организуют самостоятельный уход рыб в безопасное место рыбообитаемого водоема (см. патент РФ №2305728, МПК Е02В 8/08).
Известен способ защиты и отведения рыб от источника опасности, включающий подачу водяных струй в зону накопления рыб перед водозаборным фронтом, отличающийся тем, что водяные струи подают из мобильного струегенератора, который перемещают вдоль водозаборного фронта в местах скопления рыб, причем с помощью водяных струй перед мобильным струегенератором организуют локальное сносящее течение, в котором рыб захватывают, удерживают и перемещают от источника опасности в безопасное место водоема (см. патент РФ №2354776, МПК Е02В 8/08).
Известные способы сводятся к тому, что струями создается поток воды, обеспечивающий принудительный отвод (перемещение) молоди рыб от источника опасности в безопасное место водоема (рис. 1).
Недостаток указанных способов заключается в том, что струйный поток воды выносится в водоем (рис. 1), таким образом, при использовании для создания струй жидкости, отличающейся по химическому составу и(или) температуре от воды в водоеме, на окружающую среду может оказать негативное воздействие содержащиеся вещества в истекаемой жидкости и(или) температура истекаемой жидкости. В периоды заморных явлений и активного цветения воды в водоисточнике истекаемый поток воды, выносимый за пределы водоприемника, водозаборного сооружения, может являться привлекающим фактором для рыб, что приведет к привлечению рыб к водоприемнику, водозаборному сооружению, повышению концентрации и вероятности попадания рыб в водозабор, соответственно, снижению эффективности защиты рыб. Для создания потока воды, обеспечивающего принудительное отведение (перемещение) рыб от источника опасности в безопасное место водоема, требуется подать повышенный расход воды и, соответственно, повышенные затраты на его подачу, что экономически не выгодно и не целесообразно.
Задачей заявляемого технического решения является снижение негативного воздействия применяемых от обрастания средств и методов на окружающую среду, обеспечение защиты рыб от попадания в водозабор, снижения действия привлекающего фактора потока воды потокообразователя для рыб и обеспечение локализованного действия струйного потока за счет предотвращения его выноса за пределы зоны действия водоприемника, водозаборного сооружения (рис. 2).
Поставленная задача достигается тем, что предложены:
1. Способы образования гидравлической завесы;
2. Способы защиты рыб от попадания в водозабор;
3. Способы защиты от обрастания;
4. Рыбозащитное устройство;
5. Комплексные рыбозащитные устройства;
6. Защитный элемент.
Предложенное рыбозащитное устройство включает в себя, по меньшей мере, один потокообразователь 1 с размещенными на нем насадками и(или) соплами 2. При этом из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1 истекает жидкость, которая может иметь любой химический состав и(или) температуру и может отличаться по химическому составу и(или) температуре от окружающей жидкости, либо смесь, состоящая из воздуха (газа) и жидкости.
Для защиты оборудования и конструкций устройства, водозабора и гидротехнического сооружения от обрастания и от льда (шуги) из всех или отдельных насадков (сопел) потокообразователя может подаваться пар.
Количество потокообразователей 1 в составе устройства может быть от одного и более (рис. 3-6). Потокообразователь 1 может располагаться горизонтально или вертикально или под углом β к плоскости входного сечения водоприемного отверстия 3. Потокообразователь 1 может быть выполнен однорядным, т.е. иметь один ряд потокоформирующих насадков (сопел) 2 (рис. 3-5), либо многорядным, т.е. иметь два (рис. 6) и более рядов потокоформирующих насадков (сопел) 2.
1
2
Количество насадков (сопел) 2 в каждом отдельном ряду каждого отдельного потокообразователя 1 может быть от одного и более. Насадки (сопла) устанавливаются под углом β от 0° до 360° друг к другу и могут иметь одинаковый или различный шаг установки t (рис. 3-6). Потокообразователь устанавливается таким образом, чтобы угол β наклона насадков (сопел) 2 к плоскости входного сечения водоприемного отверстия 3 составлял 0° до 360°.
1
2
Количество потокообразователей 1 в составе устройства, количество рядов в каждом отдельном потокообразователе 1, место и угол β установки каждого отдельного потокообразователя 1, количество насадков (сопел) 2 в каждом потокообразователе 1, угол β наклона насадков (сопел) 2 друг к другу, угол β наклона насадков (сопел) к плоскости входного сечения водоприемного отверстия 3 и шаг t установки каждого отдельного насадка (сопла) 2 выбираются в зависимости от биогидравлических условий в месте работы водозабора и конструктивных особенностей водоприемника, водозаборного сооружения таким образом, чтобы обеспечить заданную работу устройства.
Потокообразователь 1 может иметь любую конфигурацию (геометрическую форму) (прямолинейную (рис. 6), криволинейную, зигзагообразную, кольцевую (рис. 3-5), треугольную, квадратную, прямоугольную, многоугольную и др.), может иметь в сечении и круг, и овал, и прямоугольник, и треугольник, и квадрат, и многоугольник, т.е. речь идет не о конкретной, а об обобщенной его геометрической форме.
На насадки (сопла) 2 потокообразователя 1 от трубопровода водообеспечения подается жидкость (или смесь, состоящая из воздуха (газа) и жидкости). Струйный поток, истекающий из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1, образует гидравлическую завесу 4 в водоприемном отверстии (отверстиях) 3 или в водоприемнике перед водоприемным отверстием (отверстиями) 3 или в водоприемной камере 5 за водоприемным отверстием (отверстиями) 3 (рис. 7), при этом гидравлическая завеса 4 полностью или частично перекрывает водоприемное отверстие (отверстия) 3 или проточную часть водоприемника и поступает в водоприемную камеру 5 (рис. 2, 15-17).
Принцип действия устройства заключается в сочетании поведенческого и физического принципов рыбозащиты и основан на вызове ответной реакции рыб на гидравлическую завесу 4, создаваемую струями потокообразователя 7, и оказывающую комплексное воздействие на органы зрения, боковую линию и органы слуха рыб:
- внешняя граница гидравлической завесы 4 формирует определенные реоградиентные условия потока, вызывающие у рыб ответную реакцию отхода от гидравлической завесы 4. Рыба, реагируя на изменение скорости и направления потока на внешней границе гидравлической завесы 4 и окружающей жидкости, стремится самостоятельно выйти из опасной зоны;
- при вытекании струй из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1 и создании гидравлической завесы 4, образуются турбулентные возмущения, отпугивающие рыб, и шумовой эффект, воздействующий на органы слуха рыб;
- гидравлическая завеса 4, полностью или частично перекрывающая водоприемное отверстие (отверстия) 3 или проточную часть водоприемника, препятствует попаданию в водозабор рыб.
Струйный поток, истекающий из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1, в отличие от аналогичных устройств не выносится за пределы зоны действия водоприемника, водозаборного сооружения, а поступает в водоприемную камеру 5. Результаты численного (математического) моделирования, выполненного с помощью системы SolidWorks и дополнительно подключаемого пакета Flow Simulation, и представленные на рисунках 1 и 2 наглядно иллюстрируют различия гидравлической завесы 4, образуемой струйным потоком известных потокообразователей (рис. 1) и потокообразователя заявленного устройства (рис. 2, 15-17).
Жидкость, истекающая из насадков (сопел) 2 каждого отдельного потокообразователя 1, может иметь любой химический состав и (или) температуру, в том числе может отличаться по химическому составу и (или) температуре от окружающей жидкости.
За счет этого можно добиться дополнительной защиты рыб при воздействии на обонятельные или тактильные рецепторы рыб, и (или) снижение степени биологического обрастания конструкций рыбозащитного устройства, оборудования водозаборного и гидротехнического сооружений (трубопроводы, насосные агрегат и т.п.), других подводных конструкций, предотвращения образования льда, шуги. Соответственно, увеличивается интервал между проведением технического обслуживания и очисткой конструкций устройства и оборудования водозабора, гидротехнического сооружения от льда, шуги, обрастания, повышается надежность устройства, водозабора, гидротехнического сооружения, увеличивается срок службы устройства, водозабора, гидротехнического сооружения, снижаются затраты на проведение технического обслуживания устройства, оборудования водозаборного и гидротехнического сооружений.
Недопущение попадания жидкости, отличающейся по химическому составу и (или) температуре от окружающей жидкости, в окружающую среду за счет поступления струйного потока, образуемого потокообразователем 1, в водоприемную камеру 5, и предотвращения его выноса за пределы водоприемника, водозаборного сооружения (рис. 1, 15-17), позволяет снизить или полностью предотвратить негативное воздействие на окружающую среду.
Для создания гидравлической завесы 4, которая полностью или частично перекрывает водоприемное отверстие (отверстия) 3 или проточную часть водоприемника и поступает в водоприемную камеру 5, требуется меньший расход, чем для создания потока воды, обеспечивающего принудительный отвод (перемещение) молоди рыб за пределы водоприемника, водозаборного сооружения в безопасное место водоема. Это позволяет снизить затраты на создание гидравлической завесы. В результате эксплуатация заявленного устройства экономически более выгодна, чем эксплуатация потокообразователей известных устройств.
Химический состав и (или) температура жидкости, истекаемой из каждого отдельного насадка (сопла) 2 каждого отдельного потокообразователя 1, может отличаться в пределах одного устройства. Химический состав и (или) температура жидкости, истекаемой из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1, выбирается в зависимости от биогидравлических и гидрометеорологической ситуации в месте расположения устройства и водозабора, интенсивности обрастания устройства и оборудования водозаборного, гидротехнического сооружений (трубопроводы, насосные агрегат и т.п.) и необходимости борьбы с ним, технических характеристик и конструктивных особенностей водоприемника и гидротехнического сооружения.
Изменение химического состава, либо температуры жидкости, истекающей из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1, либо концентрации химического вещества в ней, может осуществляться при помощи дозированного введения или инжектирования химического вещества заданной концентрации, либо жидкости заданного химического состава, либо жидкости заданной температуры в трубопровод водообеспечения потокообразователя, либо непосредственно в потокообразователь 1, либо непосредственно в каждый отдельный насадок (сопло) 2 потокообразователя 1, либо в струю на выходе из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1, либо в водоприемной камере 5, либо в любой другой камере или с использованием дополнительных устройств (на рисунках не показано).
Для повышения эффективности работы устройства, снижения вероятности попадания рыб в водозабор, струйный поток, образующий гидравлическую завесу 4, которая полностью или частично перекрывает водоприемное отверстие (отверстия) 3 или проточную часть водоприемника и поступает в водоприемную камеру 5, может создаваться плоской струей (струями) более дальнобойной, более сформированной и более устойчивой к деформации при воздействии на нее потоков воды различных направлений и величин, формируемой при помощи известных эжекционных устройств, в том числе с помощью известного комплексного рыбозащитного устройства, состоящего из водоприемного кожуха/патрубка, размещенного в нем потокообразователя с насадками и эжекционно-напорного сопла, расположенного соосно насадкам потокообразователя. Эжекционно-напорное сопло состоит из выполненной в форме четырехугольной призмы камеры смешения эжектируемой жидкости, поступающей из водоприемного кожуха/патрубка, с напорной жидкостью, исходящей из насадок потокообразователя, и выполненной в форме параллелепипеда камеры формирования плоской струи. За счет чего достигается создание более дальнобойной, более сформированной и более устойчивой к деформации плоской водяной струи при воздействии на нее потоков воды различных направлений и величин (см. патент РФ №2602445, МПК Е02В 8/08).
Заявленное устройство может дополнительно содержать водопроницаемый экран 6 (рис. 5-17, 19-25), состоящий из элементов 7. Количество элементов 7 в водопроницаемом экране составляет от одного и более.
Элементы 7 могут быть собраны в единый цельный водопроницаемый экран 6 (рис. 18), при этом отдельные элементы 7 могут выполнять роль несущего каркаса и несущих ребер экрана.
Элементы 7 могут быть собраны между собой в отдельные кассеты 8 (рис. 8, 9, 10), которые образуют водопроницаемый экран 6 и могут устанавливаться на несущем каркасе водопроницаемого экрана 6, при это минимальное количество кассет в водопроницаемом экране составляет от одной кассеты 8 или более. Минимальное количество элементов 7 в каждой отдельной кассете 8 составляет от одной и более и может различаться в разных кассетах 8 в составе устройства.
Водопроницаемый экран 6 может быть выполнен одноконтурным (рис. 9) или двухконтурным (рис. 8) (т.е. содержать в себе один или два контура экрана), однорядным (рис. 9а, г, е), двухрядным (рис. 9б, в, д) или многорядным (т.е. содержать в себе один и более рядов элементов 7 или кассет 8).
Водопроницаемый экран 6 может быть объемным или плоским, может иметь любую конфигурацию (геометрическую форму) (прямолинейную (рис. 6, 9а), криволинейную (рис. 9г), зигзагообразную (8а, 9в, д), кольцевую (рис. 8в, 9е), цилиндрическую (рис. 8в, 9е, 12), треугольную, квадратную, прямоугольную, многоугольную (рис. 10, 11), конусную, пирамидальную, многогранную (рис. 10, 19) и др.), может иметь в сечении и круг, и овал, и прямоугольник, и треугольник, и квадрат, и многоугольник и т.д., т.е. речь идет не о конкретной, а об обобщенной его геометрической форме.
2
1
Угол у установки каждого отдельного элемента 7 к плоскости входного сечения водоприемного отверстия 3 может быть от 0° до 360° и различаться в пределах одной кассеты 8. Отдельные элементы 7 в каждой отдельной кассете 8 (водопроницаемом экране 6) устанавливаются под углом γ от 0° до 360° друг к другу. Шаг установки t между каждыми двумя отдельно взятыми элементами 7 в каждой отдельной кассете 8 (водопроницаемом экране 6) может быть одинаковым или различным.
Каждый отдельный элемент 7 может быть выполнен в виде пластины, в виде прутка, в виде полотна (сетчатого, перфорированного и др.) и т.д. Каждый отдельный элемент 7 может иметь прямолинейную, криволинейную, зигзагообразную, кольцевую, треугольную, квадратную, прямоугольную, многоугольную, конусную, цилиндрическую, пирамидальную, многогранную и др. форму, в сечении иметь круг, овал, треугольник, квадрат, прямоугольник, многоугольник, т.е. иметь любую геометрическую форму.
Угол ср установки каждой отдельной кассеты 8 к плоскости входного сечения водоприемного отверстия 3 может быть от 0° до 360° и различаться в пределах одного устройства.
Кассета 8 может быть выполнена однорядной (рис. 9а, г, е), двухрядной (рис. 9б, в, д) или многорядной (т.е. содержать в себе один и более рядов элементов 7 по горизонтали и (или) по вертикали и (или) по диагонали), одноконтурной или двухконтурной (т.е. содержать в себе один или два контура).
Каждая кассета 8 может быть выполнена прямолинейной (рис. 9а), криволинейной (рис. 9г), зигзагообразной (8а, 9в, д), кольцевой (рис. 8в, 9е), в виде треугольника, прямоугольника (рис. 9а), конуса, цилиндра (рис. 8в, 9е, 12), пирамиды, многогранника (рис. 11) и т.д., т.е. речь идет о любой ее геометрической форме.
Водопроницаемый экран 6 образует дополнительный подпор гидравлической завесе 4, формируемой струями потокообразователя 1, создает оптимальные гидравлические условия для работы потокообразователя 1, обеспечивает дополнительную защиту рыб, защиту конструкций устройства и водозабора от мусора, льда, шуги.
Принцип совместной работы потокообразователя 1 и водопроницаемого экрана 6 заключается в сочетании поведенческого и физического принципов рыбозащиты и основан на вызове ответной реакции рыб на турбулентные возмущения, формируемые потокообразователем 1 и водопроницаемым экраном 6, и оказывающие комплексное воздействие на органы зрения, боковую линию и органы слуха рыб:
- внутренняя (набегающая) часть гидравлической завесы 4 создает турбулентные возмущения на поверхности водопроницаемого экрана 6 и воздействует на поведение рыб;
- при вытекании струй из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1 и обтекании водопроницаемого экрана 6 потоком, сформированным струями потокообразователя 1, возникает шумовой эффект, воздействующий на органы слуха рыб;
- элементы 8 кассет 7 водопроницаемого экрана 6 создают эффект непроницаемой преграды для рыб;
- водопроницаемый экран 6 выполняет роль грубой решетки для защиты водозабора от плавающего мусора, льда, шуги;
- гидравлическая завеса 4, полностью или частично перекрывающая водоприемное отверстие (отверстия) 3 или проточную часть водоприемника, препятствует попаданию в водозабор рыб, мусора, льда, шуги.
Элементы 7 водопроницаемого экрана 6 могут быть выполнены из токопроводящего материала или материала, не проводящего электрический ток.
Отдельные элементы 7 в составе одной кассеты 8 или водопроницаемого экрана 6 могут быть выполнены из одинаковых или различных материалов, в том числе имеющих разные стационарные потенциалы, и быть изолированы от других элементов при помощи изоляторов 9. Отдельные кассеты 8 в составе водопроницаемого экрана 6 могут быть выполнены из одинаковых или различных материалов, в том числе имеющих разные стационарные потенциалы, и быть изолированы друг от друга и от каркаса при помощи изоляторов 9 (рис. 12, 13, 14).
На весь водопроницаемый экран 6, либо на один или отдельные элементы 7 и(или) на одну или отдельные кассеты 8, либо на все элементы 7 и(или) кассеты 8, либо на все или отдельные ряды элементов 7 и(или) кассет 8, либо на заданную группу(группы) элементов 7 и(или) кассет 8 водопроницаемого экрана 6 от электронного оборудования (рис. 10) может подаваться электрический ток для создания электрического поля заданных параметров.
На весь водопроницаемый экран 6, либо на каждый отдельный элемент 7 (кассету 8) водопроницаемого экрана 6 или на каждую отдельную группу(ряд) элементов 7 (кассет 8) может подаваться любым потенциалом постоянный электрический ток, либо импульсный электрический ток, либо переменный электрический ток или его разновидности.
Варианты создания электрического поля могут быть различными, исходя из ихтиологической ситуации в зоне работы водозабора, створа и горизонта размещения и функционирования устройства, конструктивных особенностей заявленного устройства, водозаборного и гидротехнического сооружений.
Формируемое электрическое поле способствует обеспечению дополнительной защиты рыб, за счет вызова у рыб реакции избегания электрического поля, и снижению степени обрастания конструкций устройства, водозабора и гидротехнического сооружения биоорганизмами, образующими слои обрастания. Предотвращение обрастания происходит за счет воздействия электрического поля на организмы, вызывающие обрастание, и(или) за счет выделения веществ, препятствующих обрастанию, в процессе электролиза при воздействии электрического тока на элементы (кассеты) устройства.
Устройство может дополнительно содержать, по меньшей мере, один потокоформирующий элемент 10 (рис. 16, 17). Количество потокоформирующих элементов 10 в составе устройства составляет от одного и более.
Потокоформирующий элемент 10 помогает организовать необходимую (заданную) гидравлическую структуру струйного потока, формирующего гидравлическую завесу 4, водозаборного потока на подходе к заявляемому устройству, потока в заявляемом устройстве и за ним (рис. 16, 17).
Потокоформирующий элемент 10 может быть выполнен в виде пластины, стержня, конфузора, струенаправляющей лопатки, излучины, изогнутой (поворотной) лопасти, стационарной или вращающейся перегородки, диафрагмы, перфорированной панели с любым размером перфорации или в виде любого другого экрана или устройства, создающего гидравлическое сопротивление и подпор потоку, и устанавливаться на любом участке рыбозащитного устройства (комплексного рыбозащитного устройства), перед ним или за ним, либо на любом другом участке водоприемника или рыбозащитного устройства (комплексного рыбозащитного устройства).
Потокоформирующий элемент 10 может устанавливаться горизонтально, вертикально или по диагонали, т.е. под углом χ от 0° до 360° к плоскости входного сечения водоприемного отверстия 3. Потокоформирующий элемент 10 может устанавливаться стационарно, неподвижно, закрепляться с помощью сварного соединения, крепежных элементов или устанавливаться на направляющих, на шарнирах, может быть выполнен вращающимся, движимым.
Потокоформирующий элемент 10 может иметь любую конфигурацию (геометрическую форму) (прямолинейную (рис. 16, 17), криволинейную, зигзагообразную, кольцевую, треугольную, квадратную, прямоугольную, многоугольную, конусную, цилиндрическую, пирамидальную, многогранную и др.)) может иметь в сечении и круг, и овал, и прямоугольник, и треугольник, и квадрат, и многоугольник, т.е. речь идет не о конкретной, а об обобщенной его геометрической форме.
Для предотвращения попадания рыб и мусора в начальный участок струи на выходе из насадка (сопла) потокообразователя и (или) обеспечения эжектирования в начальный участок струи жидкости из водоприемной камеры 5 или любой другой камеры или устройства и (или) для защиты потокообразователя 1 и его насадков (сопел) 2 от механического воздействия на него плавающего мусора, льда, шуги и т.д., может использоваться защитный элемент 11, выполненный в виде пластины (кожуха) (рис. 2, 7, 15-17, 19).
В начальном участке на выходе из насадка (сопла) 2 потокообразователя 1 струя может иметь скорость, превышающую допустимые безопасные для рыб значения. Защитный элемент 11 предотвращает контакт рыб со струей на ее начальном участке, в результате чего возможные недопустимо высокие скорости истекающего струйного потока не оказывают негативного воздействия на рыб.
Слияние струй, истекающих из насадков (сопел) 2 потокообразователя 1, либо плоских струй, формируемых эжекционным устройством, в гидравлическую завесу 4 происходит на расстоянии  от выходного сечения насадка (сопла) 2 потокообразователя 1 (рис. 18) или эжекционного устройства. Защитный элемент 11 предотвращает попадание рыб, мусора в водозабор через участки 12, незащищенные гидравлической завесой 4. Расстояние  от выходного сечения насадка (сопла) 2 потокообразователя 1 или эжекционного устройства до сечения потока в месте слияния струй в гидравлическую завесу 4 зависит от расстояния t между насадками (соплами) (шага насадков (сопел)) 2 потокообразователя 1 или эжекционного устройства.
0
Для предотвращения попадания рыб, мусора в водозабор через участки 12, незащищенные гидравлической завесой 4, потокообразователь 1 или эжекционное устройство может устанавливаться на расстоянии  от водоприемного отверстия 3. Расстояние  от потокообразователя 1 (или эжекционного устройства) до водоприемного отверстия 3 выбирается в зависимости от шага t насадков (сопел) 2 потокообразователя 1, или эжекционного устройства, и должно быть не менее расстояния  от выходного сечения насадка (сопла) 2 потокообразователя или эжекционного устройства до сечения потока в месте слияния струй в гидравлическую завесу 4, т.е. , где t - расстояние между насадками (соплами) (шаг насадков (сопел)); d - диаметр или ширина выходного сечения насадка (сопла) потокообразователя или выходного сечения эжекционного устройства; α - угол раскрытия струи.
0
При этом скорость на оси струи в сечении потока в месте слияния струй, , вычисляется по формуле, где k - эмпирический коэффициент; u - скорость истечения струи из насадка (сопла) потокообразователя или эжекционного устройства.
Материалы для изготовления устройства и каждого отдельного входящего в его состав элемента (потокообразователь 1, трубопровод водообеспечения, насадок (сопло) 2 потокообразователя 1, водопроницаемый экран 6, элемент 7 водопроницаемого экрана 6, кассета 8 водопроницаемого экрана 6, изолятор 9, потокоформирующий элемент 10, защитный элемент 11 и др.) могут использоваться любые и в комплексе (металлы и их сплавы, сталь нержавеющая, медно-никелевый сплав, алюминиевые сплавы, титан, резина, пластик, фторопласт, композиты и др.), в том числе имеющие разные стационарные потенциалы в составе одного заявленного устройства. Конструкция заявляемого устройства или его отдельные элементы могут покрываться противообрастающими покрытиями любого типа.
Сущность заявляемого технического решения поясняется рисунками:
на рис. 1 показаны результаты численного (математического) моделирования известных устройств и образование гидравлической завесы известными способами;
на рис. 2 показаны результаты численного (математического) моделирования возможных вариантов исполнения заявленного технического решения и образование гидравлической завесы потокообразователем заявленного устройства;
на рис. 3 и 4 схематически показаны некоторые возможные варианты исполнения заявленного рыбозащитного устройства;
на рис. 5 и 6 схематически показаны некоторые возможные варианты исполнения заявленного комплексного рыбозащитного устройства;
на рис. 7 показаны некоторые возможные варианты размещения заявленного технического решения по отношению к водоприемному отверстию;
на рис. 8 показаны некоторые возможные варианты исполнения водопроницаемого экрана или отдельной кассеты водопроницаемого экрана заявленного комплексного рыбозащитного устройства двухконтурным;
на рис. 9 показаны некоторые возможные варианты исполнения водопроницаемого экрана или отдельной кассеты водопроницаемого экрана заявленного комплексного рыбозащитного устройства одноконтурным;
на рис. 10 показан возможный вариант исполнения заявленного комплексного рыбозащитного устройства, включающего в себя электронное оборудование, один потокообразователь с насадками (соплами) и водопроницаемый экран;
на рис. 11, 12 показаны некоторые возможные варианты исполнения заявленного комплексного рыбозащитного устройства, включающего в себя один потокообразователь с насадками (соплами) и водопроницаемый экран;
на рис. 13 показан возможный вариант исполнения заявленного комплексного рыбозащитного устройства, включающего в себя один потокообразователь с насадками (соплами) и водопроницаемый экран, содержащий съемную двухконтурную кассету, устанавливаемую на каркасе, причем кассета изолирована от каркаса при помощи изоляторов;
на рис. 14 показаны возможные варианты исполнения кассеты водопроницаемого экрана заявленного комплексного рыбозащитного устройства, причем при помощи изоляторов кассета изолирована от каркаса (или от других кассет) и(или) отдельные элементы кассеты изолированы друг друга;
на рис. 15, 16, 17 показаны результаты численного (математического) моделирования некоторых возможных вариантов исполнения заявленного комплексного рыбозащитного устройства;
на рис. 18 показана схема образования гидравлической завесы;
на рис. 19-25 показаны возможные варианты исполнения заявленного комплексного рыбозащитного устройства.
Поставленная задача, заключающаяся в снижении негативного воздействия на окружающую среду применяемых от обрастания средств и методов за счет обеспечение локализованного действия струйного потока и предотвращения его выноса за пределы зоны действия водоприемника, водозаборного сооружения, обеспечении защиты рыб от попадания в водозабор, снижении действия привлекающего фактора потока воды потокообразователя на рыб, снижении степени биологического обрастания конструкций устройства, оборудования и элементов водозабора и гидротехнического сооружения, выполнена.
Технический результат заявленного технического решения заключается в обеспечении локализованного действия струйного потока за счет поступления гидравлической завесы, создаваемой струйным потоком, в водоприемную камеру и предотвращения выноса струйного потока за пределы действия водоприемника, водозаборного сооружения, в сокращении объема подаваемой на потокообразователь воды для создания гидравлической завесы, в снижении негативного воздействия на окружающую среду, обеспечении защиты рыб, предотвращении попадания в водозабор рыб, мусора, льда, шуги, в снижении степени биологического обрастания конструкций устройства, оборудования и элементов водозабора и гидротехнического сооружения, увеличении интервала между проведением технического обслуживания и очисткой устройства и элементов водозабора от обрастания, увеличении срока службы устройства, снижении затрат на проведение технического обслуживания устройства и оборудования водозабора и гидротехнического сооружения.
Применение заявляемого технического решения позволяет использовать известные в промышленности элементы.