СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ РЫБ ОТ ПОПАДАНИЯ В ВОДОЗАБОРНОЕ СООРУЖЕНИЕ, РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО
METHODS OF FISH PROTECTION AGAINST ENTRY INTO THE WATER INTAKE FACILITY, 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.
Известно множество электрических рыбозащитных устройств, применение которых основано на раздражающем воздействии электрического поля на рыбу, способствующем ее перемещению за пределы действия устройства. В общем случае электрозаградитель включает в себя источник импульсного тока, блок управления, объединенные в секции электроды, питающие кабели (см., например, П.А. Михеев Рыбозащитные сооружения и устройства. «Рома», М., 2000; А.В. Иванов Справочник по рыбозащите для работников органов рыбоохраны. «Гидропроект», М., 2005 и др.).
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 последовательным подключением анода и катода на соседних электродах с опережением во времени перемещения анода, что позволяет обеспечить «бегущее» поле постоянной полярности (см. «Способ привлечения рыбы» по авт. свид. СССР №390799, М. Кл. A01K 79/02).
Недостатком известной конструкции является то, что устройство предназначено для привлечения рыб и не позволяет осуществлять их отпугивании
Наиболее близким к заявленному техническому решению является 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 (см. «Устройство для направленного перемещения рыб» по авт. свид. СССР №535930, М. Кл. А01К 61/00, 79/02).
Недостатками известной конструкции являются высокие энергетические затраты, необходимые для обеспечения эффективного функционирования устройства при больших протяженностях электродной системы.
Задачей заявляемого технического решения является создание более равномерной, качественной структуры неоднородного электрического поля, обеспечение экономической выгоды использования устройства, за счет снижения энергопотребления при его эксплуатации без снижения эффективности функционирования, увеличение надежности, работоспособности и эффективности эксплуатации устройства.
Поставленная задача достигается тем, что предложены:
1. Способ защиты рыб от попадания в водозаборное сооружение;
2. Рыбозащитное устройство.
Рассмотрим предложенное рыбозащитное устройство, основными рабочими элементами которого являются электронное оборудование 1, система электродов, включающая в себя, по меньшей мере, одну электродную секцию 2, состоящую из токопроводящих электродов 3, и проводники 4.
Электронное оборудование 1 предназначено для создания импульсов напряжения с заданными параметрами, подаваемого на токопроводящие электроды 3 электродной системы устройства.
От электронного оборудования 1 импульсный ток подается на токопроводящие электроды 3 электродной секции 2. При этом питающие напряжения от электронного оборудования 1 подводятся проводниками 4 к каждому отдельному электроду 3.
Количество электродных секций 2 в составе устройства составляет от 1 и более. Количество токопроводящих электродов 3 в одной электродной секций 2 в составе устройства составляет от 3 и более и выбирается таким образом, чтобы количество катодов и создаваемое ими катодное поле всегда было меньше количества анодов и создаваемого ими анодного поля минимум в 2 раза и более:
А=2K+n,
где А - количество анодов,
K - количество катодов,
n = от 0 и более.
Плотность тока в среде между электродами 3 устройства зависит от вида, размера обитающих в акватории функционирования устройства рыб, их распределения по глубине и обитания в определенном горизонте, расстояния между электродами 3.
При уменьшении расстояния между электродами 3, заданная плотность тока обеспечивается более низкими амплитудными значениями напряжения питания электродной системы вплоть до безопасных значений (<42 В).
Напряженность поля и расстояние между электродами 3 связаны следующим соотношением:
где U - напряжение между электродами;
- расстояние между электродами.
Уменьшая расстояние между электродами 3 и сохраняя напряженность поля в безопасной зоне для биологических объектов, получаем меньшие энергозатраты и низкие значения напряжения, подводимого к электродам 3 при сохранении эффективности и экологической безопасности работы устройства.
Количество токопроводящих электродов 3 в каждой отдельно взятой секции 2 и расстояние между любыми двумя соседними электродами 3 в каждой отдельной электродной секций 2 могут отличаться в пределах одного устройства и выбираются в зависимости от гидравлических и гидрологических условий в зоне размещения устройства (конкретной части устройства) и размерно-видового состава рыб, обитающих в акватории функционирования устройства (конкретной части устройства).
Электроды 3 могут быть выполнены жесткими в виде труб, прутков, пластин, так и гибкими в виде мягких оголенных кабелей, либо цепи с пропущенной сквозь звенья цепи оголенной жилой, либо представлять собой цепь с надетой поверх нее плетенкой медной луженой, благодаря чему при падении уровня воды в водоисточнике предотвращается касание гибких электродов, так как под тяжестью цепи электрод складывается на дне водоисточника.
В сечении токопроводящий электрод 2 может иметь круг, овал, треугольник, прямоугольник, квадрат, многогранник и т.д., т.е. может иметь любую геометрическую форму.
В каждой отдельно взятой секции электроды 3 могут быть выполнены однотипными, т.е. иметь одинаковую геометрическую форму и/или геометрические размеры (длина, ширина, диаметр и т.д.), либо отличаться друг от друга, т.е. иметь отличающиеся друг от друга геометрическую форму и/или геометрические размеры (например, в одной секции могут быть использованы электроды в виде трубы, прутка, пластины, гибкие электроды одновременно).
Варианты создания и параметры электрического поля могут быть различными. Исходя из ихтиологической ситуации (размерно-видового состава рыб) в зоне работы устройства (конкретной части устройства), створа размещения и функционирования устройства (конкретной части устройства), количества электродных секций 2 и токопроводящих электродов 3 в составе каждой отдельной электродной секции 2, расстояния между каждыми отдельными токопроводящими электродами 3 в каждой отдельной секции 2 определяется режим работы всего заявленного технического решения и каждой отдельной электродной секции 2 устройства. При этом в каждой отдельной электродной секции 2 хотя бы один токопроводящий электрод 3 становится катодом, а минимум два оставшихся электрода 3 становятся анодом.
В пределах каждой отдельной электродной секции 2 устройства катодом одновременно может быть как один токопроводящий электрод 3, так и группа из двух и более токопроводящих электродов 3, в то время как все оставшиеся или некоторые из оставшихся токопроводящих электродов 3 становятся анодом. Далее катодом становится либо каждый последующий токопроводящий электрод 3 или последующая группа токопроводящих электродов 3 по цепочке, или через один токопроводящий электрод 3 или группу токопроводящих электродов 3 или в порядке «навстречу друг другу», либо  слева-направо, либо спарва-налево, либо друг от друга и т.д.
Работа электронного оборудования базируется на эффекте создания слабого анодного поля и сильного катодного, с перемещением максимума катодного потенциала вдоль устройства несколько раз в секунду. Таким образом, все пространство на внешней границе устройства перекрывается пугающим воздействием «бегущего» поля, формируемого электронным оборудованием 1, с выраженным сильным катодным, то есть отпугивающим эффектом, ориентирующим рыб и других гидробионтов от защищаемого водозабора.
При разделении электродной системы на две секции 2 и более, электроды 3 в каждой из секций 2 в составе электродной системы могут работать параллельно с электродами 3 других секций 2 в составе электродной системы, так и независимо от электродов 3 каждой отдельно взятой секции 2 в составе электродной системы.
Заявляемое техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения, а именно устройство содержит, по меньшей мере, одну электродную секцию 2, состоящую из токопроводящих электродов 3, питающие напряжения от электронного оборудования 1 подводятся проводниками 4 к каждому отдельному электроду 4, количество электродных секций 2 в составе устройства составляет от 1 и более, количество токопроводящих электродов 3 в каждой отдельной секции 2 составляет от 3 и более, количество токопроводящих электродов 3 в каждой отдельной секции 2 и расстояние между любыми двумя соседними электродами 3 в каждой отдельной электродной секций 2 могут отличаться в пределах одного устройства и выбираются в зависимости от гидравлических и гидрологических условий в зоне размещения устройства (конкретной части устройства) и размерно-видового состава рыб в зоне работы устройства (конкретной части устройства), режим работы каждой отдельной секции 2 устройства определяется в зависимости от размерно-видового состава рыб в зоне работы устройства (конкретной части устройства), створа размещения и функционирования устройства (конкретной части устройства), количества электродных секций 2 и токопроводящих электродов 3 в составе каждой отдельной электродной секции 2, расстояния между каждыми отдельными токопроводящими электродами 3 в каждой отдельной секции 2, в пределах каждой отдельной электродной секции 2 устройства катодом одновременно может быть как один токопроводящий электрод 3, так и группа из двух и более токопроводящих электродов 3, в то время как все оставшиеся или некоторые из оставшихся токопроводящих электродов 3 становятся анодом, далее катодом становится либо каждый последующий токопроводящий электрод 3 или последующая группа токопроводящих электродов 3 по цепочке, или через один токопроводящий электрод 3 или группу токопроводящих электродов 3 или в порядке «навстречу друг другу» или «друг от друга» и т.д., при разделении электродной системы на две секции и более, электроды в каждой из секций в составе электродной системы могут работать параллельно с электродами других секций в составе электродной системы, так и независимо от электродов каждой отдельной секции в составе электродной системы.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами 1-6, на которых схематически показаны частные случаи исполнения устройства.
На фиг. 1 схематически показан частный случай исполнения устройства. Устройство содержит минимальное количество (одну) электродных секций 2, которая состоит из двенадцати отдельных токопроводящих электродов 3 (Е1-Е12), питающие напряжения от электронного оборудования 1 подводятся проводниками 4 к каждому отдельному электроду 3.
На фиг. 2 схематически показан частный случай исполнения устройства. Устройство содержит минимальное количество (одну) электродных секций 2, которая состоит из десяти отдельных токопроводящих электродов 3 (Е1-Е10), при этом расстояние  между каждыми двумя соседними электродами 3 различается в пределах секции 2.
На фиг. 3 схематически показан частный случай исполнения устройства. Устройство содержит пять электродных секций 2 I-V, каждая из которых состоит из одинакового (минимального) количества (три) токопроводящих электродов 3 (Е1-Е3, Е4-Е6, Е7-Е9, Е10-Е12, Е13-Е15).
На фиг. 4 схематически показан частный случай исполнения устройства. Устройство содержит четыре электродные секции 2 I-IV с общим количеством шестнадцать электродов 3 в устройстве, при этом каждая секция электродов 2 состоит из разного количества электродов 3. Секции I и III содержат по 3 электрода (Е1-Е3, Е9-Е11) в каждой секции, секции II и IV - по 5 электродов (Е4-Е8, E12-Е16) в каждой секции.
На фиг. 5 схематически показан частный случай исполнения устройства. Устройство содержит три электродные секции 2 I-III с общим количеством тридцать шесть электродов 3 в устройстве, при этом каждая секция электродов 2 состоит из двенадцати электродов 3. Электроды 3 в каждой из секций 2 в составе электродной системы работают параллельно с электродами 3 других секций 2 в составе электродной системы.
На фиг. 6 схематически показан частный случай исполнения устройства. Устройство содержит три электродные секции 2 I-III с общим количеством тридцать шесть электродов 3 в устройстве, при этом каждая секция электродов 2 состоит из двенадцати электродов 3. Электроды 3 в каждой из секций 2 I-III в составе электродной системы работают независимо от электродов 3 каждой отдельной секции 2 в составе электродной системы
Рассмотрим частные случаи работы устройства, приведенного на фиг. 1.
Катодом становится один токопроводящий электрод Е1, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е12 становятся анодом. Далее катодом становится последующий токопроводящий электрод Е2, а все оставшиеся токопроводящие электроды E1, Е3-Е12 становятся анодом, и так далее по цепочке. Когда катодом становится последний в цепочке электрод Е12, а анодом становятся все оставшиеся электроды Е1-Е11, то цикл повторяется заново. Данная схема может работать в обратном порядке, начиная с последнего электрода в секции, например, Е12, который становится катодом, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е11-Е1 становятся анодом. Далее катодом становится последующий токопроводящий электрод E11, а все оставшиеся токопроводящие электроды E11, Е10-Е1 становятся анодом, и так далее по цепочке. Когда катодом становится последний в цепочке электрод Е1, а анодом становятся все оставшиеся электроды Е12-Е2, то цикл повторяется заново.
Катодом становится один токопроводящий электрод Е1, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е12 становятся анодом. Далее катодом становится через один токопроводящий электрод, т.е. Е3, а все оставшиеся токопроводящие электроды E1, Е2, Е4-Е12 становятся анодами, и так далее по цепочке с повторением цикла. Данная схема также может работать в обратном порядке, начиная с последнего электрода в секции.
Катодом становится один из токопроводящих электродов, например, Е1, а анодом становятся не все, а только некоторые (группа) из оставшихся электродов, например, только нечетные Е3, Е5, Е7, Е9, Е11 или только четные электроды Е2, Е4, Е6, Е8, Е10, Е12 или группа из двух-трех и т.д. электродов, например, группа Е2-Е3 или Е3-Е4 и далее по цепочке с повторением цикла. Данная схема также может работать в обратном порядке, начиная с последнего электрода в секции.
Катодом становятся два и более токопроводящих электродов в пределах одной секции, например, Е1 и Е6, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е15, Е7-Е12 или некоторые из оставшихся электродов становятся анодом и далее по цепочке с повторением цикла. Данная схема также может работать в обратном порядке, начиная с последнего электрода в секции.
Катодом становятся два и более токопроводящих электродов в пределах одной секции, например, Е1 и Е12, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е11 или некоторые из оставшихся электродов становятся анодом и далее по цепочке в направлении «навстречу друг другу» с повторением цикла, т.е. далее катодом становятся, например, электроды Е2, Е11, а оставшиеся электроды E1, Е3-Е10, Е12 или некоторые из оставшихся электродов становятся анодом и т.д. Данная схема также может работать в обратном порядке, начиная с середины секции, например, катодом становятся электроды Е6 и Е7, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е5-Е1, Е8-Е12 или некоторые из оставшихся электродов становятся анодом и далее по цепочке в направлении «друг от друга» с повторением цикла, т.е. далее катодом становятся, например, электроды Е5, Е8, а оставшиеся электроды Е6, Е4-Е1, Е7, Е9-Е12 или некоторые из оставшихся электродов становятся анодом и т.д.
Если устройство содержит более двух секций электродов 2, то электроды 3 в каждой из секций 2 в составе электродной системы могут работать параллельно с электродами 3 других секций 2 в составе электродной системы (рис. 5), так и независимо от электродов 3 каждой отдельной секции 2 в составе электродной системы (рис. 6).
Рассмотрим частные случаи работы устройства, приведенного на фиг. 5.
Катодом одновременно могут становиться токопроводящие электроды E1, Е13, Е25, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е12, Е14-Е24, Е26-Е36 или некоторые из них становятся анодом. Далее катодом могут становиться последующие токопроводящие электроды Е2, Е14, Е26 или через один электрод или через группу электродов и т.д., а все оставшиеся токопроводящие электроды E1, Е3-Е13, Е15-Е25, Е27-Е36 или некоторые из них становятся анодом, и так далее по цепочке с повторением цикла. Данная схема также может работать в обратном порядке, начиная с последнего электрода в секции.
Катодом одновременно могут становиться два и более токопроводящих электрода в пределах каждой из секций 2 I-III, например, катодом одновременно становятся электроды Е1 и Е12 в секции I, Е13 и Е24 в секции II, Е25 и Е36 в секции III, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е11, Е14-Е23, Е26-Е35 или некоторые из них становятся анодом. Далее катодом одновременно становятся электроды Е2, E11, Е14, Е23, Е26, Е35 или через один электрод или через группу электродов и т.д. в направлении «навстречу друг другу», а все оставшиеся токопроводящие электроды E1, Е3-Е10, Е12, Е13, Е15-Е22, Е24, Е25, Е27-Е34, Е36 или некоторые из них становятся анодом. И так далее в порядке «навстречу друг другу» с повторением цикла. Данная схема также может работать в обратном порядке, начиная с середины секции в направлении «друг от друга» с повторением цикла.
Либо катодом становятся электроды E1, Е7, Е13, Е19, Е25, Е31, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е6, Е8-Е12, Е14-Е18, Е20-Е24, Е26-Е30, Е32-Е36 или некоторые из них становятся анодом. Далее катодом одновременно становятся последующие электроды Е2, Е8, Е14, Е20, Е26, Е32 или через один электрод или через группу электродов и т.д., а все оставшиеся токопроводящие электроды E1, Е3-Е7, Е9-Е13, Е15-Е19, Е21-Е25, Е27-Е31, Е33-Е36 или некоторые из них становятся анодом. И так далее с повторением цикла. Данная схема также может работать в обратном порядке, начиная с последнего электрода в секции.
Рассмотрим частные случаи работы устройства, приведенного на фиг. 5.
Работа электродов в каждой из секций может отличаться от работы электродов в других секциях. Например, при работе устройства в секции I катодом может становиться токопроводящий электрод Е1, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е2-Е12 или некоторые из них становятся анодом и далее по цепочке с повторением цикла в пределах секции I. В то время как в секции II катодом одновременно становятся электроды Е13 и Е24, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е14-Е23 или некоторые из них становятся анодом и так далее в порядке «навстречу друг другу» с повторением цикла в пределах секции II. В секции III катодом становятся электроды Е25, Е31, а все оставшиеся токопроводящие электроды Е26-Е30, Е32-Е36 или некоторые из них становятся анодом и так далее по цепочке с повторением цикла в пределах секции III. Т.е. работа электродов в каждой отдельно взятой секции происходит независимо от работы электродов в других секциях электродной системы.
Поставленная задача, заключающаяся в создании более равномерной, качественной структуры неоднородного электрического поля, обеспечении экономической выгоды использования устройства, за счет снижения энергопотребления при его эксплуатации без снижения эффективности функционирования, увеличении надежности, работоспособности и эффективности эксплуатации устройства, выполнена.
Применение заявленного устройства позволяет использовать известные в промышленности устройства и элементы.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, достигается за счет использования рыбозащитного устройства, основными рабочими элементами которого являются электронное оборудование, система электродов, включающая в себя, по меньшей мере, одну электродную секцию, состоящую из токопроводящих электродов, и проводники, причем питающие напряжения от электронного оборудования подводятся проводниками к каждому отдельному электроду, количество электродов в каждой отдельной электродной секции составляет от трех и более и выбирается таким образом, чтобы количество катодов и создаваемое ими катодное поле всегда было меньше количества анодов и создаваемого ими анодного поля минимум в 2 раза и более, при этом в каждой отдельной электродной секции хотя бы один токопроводящий электрод становится катодом, а минимум два оставшихся токопроводящих электрода становятся анодом, а также за счет реализуемого данным рыбозащитным устройством способа защиты рыб от попадания в водозаборное сооружение, при котором в каждой отдельной электродной секции катодом одновременно становится один токопроводящий электрод, либо группа из двух и более токопроводящих электродов, в то время как все оставшиеся или некоторые из оставшихся токопроводящих электродов в секции становятся анодом, далее катодом становится каждый последующий токопроводящий электрод или последующая группа токопроводящих электродов в секции по цепочке, или через один токопроводящий электрод или группу токопроводящих электродов в секции или в порядке «навстречу друг другу» и т.д., а все оставшиеся или некоторые из оставшихся токопроводящих электродов в секции становятся анодом, при этом при разделении электродной системы на две секции и более, электроды в каждой отдельной секции в составе электродной системы работают параллельно с электродами других секций электродной секции или независимо от электродов каждой другой секции электродной системы.
Настоящее техническое решение может быть использовано для ограничения зон скопления рыб или трасс их перемещения от попадания рыбы в водозабор.