РЫБОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно, к рыбозащитным устройствам и сооружениям, устраиваемым в составе водозаборных сооружений, и предназначено для защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения.

Известен рыбозащитный оголовок [1], включающий водонепроницаемый полый обтекатель, обращенный вершиной навстречу потоку и установленный на всасывающем патрубке насоса, привод вращения и винтовые лопасти, выполненные на внешней поверхности обтекателя, при этом высота лопастей увеличивается от вершины оголовка к его основанию.

Недостатком данного оголовка является низкая эффективность отвода молоди рыб.

Известен рыбозащитный оголовок [2], включающий водонепроницаемый полый обтекатель, обращенный вершиной навстречу потоку и установленный на всасывающем патрубке насоса, привод вращения и винтовые лопасти, выполненные на внешней поверхности обтекателя, при этом высота лопастей увеличивается от вершины оголовка к его основанию, и дополнительный привод в виде крыльчатки, расположенной внутри всасывающего патрубка.

Недостатком данного оголовка является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.

Известен рыбозащитный оголовок [3], включающий водопроницаемый конус, обращенный вершиной навстречу потоку и установленный на всасывающем патрубке насоса, привод вращения и винтовые лопасти, выполненные на внешней поверхности обтекателя, при этом высота лопастей увеличивается от вершины оголовка к его основанию, при этом лопасти выполнены полыми с образованием мусороотводных каналов.

Недостатком данного оголовка является низкая эффективность отвода молоди рыб, а также сложность конструкции оголовка.

Известен рыбозащитный оголовок [4], включающий водонепроницаемый полый обтекатель, обращенный вершиной навстречу потоку и установленный на всасывающем патрубке насоса, привод вращения и винтовые лопасти, выполненные на внешней поверхности обтекателя, при этом высота лопастей увеличивается от вершины оголовка к его основанию, лопасти выполнены полыми и сообщены с напорной линией насоса.

Недостатком данного оголовка является недостаточная эффективность рыбозащиты и отвода молоди рыб.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является рыбозащитное устройство [5], включающее водоприемный оголовок конфузорной формы, расширяющийся в сторону водозаборного отверстия, горизонтально установленный на концевом участке всасывающей трубы насоса и обращенный водозаборной частью по потоку, приспособление для отвода мусора и молоди рыб от зоны влияния факела всасывания, напорный трубопровод, соединенный с напорной линией насоса.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность рыбозащиты, а также сложность его конструкции.

Целью изобретения является создание эффективных гидравлических условий в зоне влияния водозаборного оголовка, необходимых и достаточных для эффективной защиты молоди рыб от попадания в водозабор.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение винтовых лопастей на внешней поверхности оголовка позволяет сформировать мощный закрученный поток, который способствует активному отводу молоди рыб и мусора за пределы влияния всасывающего патрубка насоса. Увеличение высоты лопастей к водозаборному отверстию позволяет создать более мощный крутящий момент для закрутки внешнего потока и отвести молодь на более дальнюю траекторию ската по отношению к продольной оси оголовка.

По пп.2 и 3 формулы изобретения. В зависимости от месторасположения оголовка в потоке, возможны различные варианты закрутки винтовых лопастей, что обусловлено созданием эффективных гидравлических условий для отвода молоди рыб.

По п.4 формулы изобретения. Данный вариант конструкции винтовых лопастей (с Г-образными полками) создает условия отвода молоди рыб с поверхности оголовка. Так как за безнапорной гранью лопастей наблюдается недостаточное давление, в образуемые каналы может попадать влекомый мусор и молодь рыбы, которые, за счет наличия продольной составляющей скорости транзитного потока, будут впоследствии вынесены за пределы оголовка. То есть, Г-образные полки создают искусственные рыбоотводные каналы для безопасного отвода молоди рыбы, попавшую непосредственно на поверхность оголовка.

По п.5 формулы изобретения. Наличие раздающей камеры с насадками позволяет обеспечить эффективную работу оголовка в условиях пониженных скоростей транзитного потока, а также в случае эксплуатации оголовка в стоячих водоемах (ильмень, озеро, лиман, пруд, водохранилище). Соединение раздающей камеры с напорной линией насоса позволяет подавать дополнительный расход воды в насадки и формировать гидравлические струи, которые, в свою очередь, создают закрученный мусорорыбоотводящий поток, активно контактируя с винтовыми лопастями.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение насадков параллельно продольной оси горизонтальной части всасывающей трубы является вариантом установки насадков и дает возможность реализации искусственного тока воды для формирования закрученного потока в случае отсутствия транзитного течения в водотоке.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение насадков под острым углом к продольной оси горизонтальной части всасывающей трубы также является вариантом установки насадков. В этом случае формируемые гидравлические струи будут ориентированы на большую площадь винтовых лопастей, а это дает возможность реализации интенсивного искусственного тока воды для формирования закрученного потока в случае отсутствия транзитного течения в водотоке или в случае пониженных скоростей транзитного потока.

По п.8 формулы изобретения. Наличие внутри насадков закручивающих приспособлений позволяет в значительной степени как дезориентировать молодь рыбы, вовлекая ее в закрученные струи, так и интенсифицировать процесс формирования основных закрученных струй. Закрученные струи, истекающие из насадков, уже на предварительном этапе выполняют функцию отвода молоди рыбы, вовлекая ее в свое тело и далее вынося ее за пределы водозаборного отверстия.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение закручивающего приспособления в виде шнека является наиболее простым и проверенным способом, при этом возможно формирование эффективных закрученных гидравлических струй.

По п.10 формулы изобретения. Компоновка, когда направление закрутки винтовых лопастей и закручивающих приспособлений совпадает, позволяет уже на предварительном этапе повысить эффективность отвода молоди рыбы из зоны влияния водозаборного отверстия. Кроме того, формирование основного закрученного потока, сформированного винтовыми лопастями, предварительно закрученными струями, дает сверхсуммарный положительный эффект за счет комплексного воздействия на молодь рыбы.

По п.11 формулы изобретения. Как вариант, возможно выполнение направления закрутки закручивающих приспособлений насадков в противоположном направлении. В этом случае, вне зависимости от направления закрутки гидравлических струй, также наблюдается эффективный вынос молоди рыбы и мусора за пределы установки водозаборного оголовка, поскольку гидродинамическое давление закрученных гидравлических струй позволяет формировать основной закрученный мусорорыбоотводящий поток, формируемый винтовыми лопастями при интенсивном взаимодействии закрученных гидравлических струй и винтовых лопастей.

По п.12 формулы изобретения. Выполнение поверхности концевой части водоприемного оголовка, примыкающей к большему основанию конфузора, перфорированной, позволяет, за счет отвода молоди на более дальнюю траекторию ската, отбирать часть транзитного расхода воды на нужды водопотребления, поскольку в этой части поверхности оголовка молодь рыб практически отсутствует, что обусловлено гидравлико-биологическими характеристиками формируемого потока.

По п.13 формулы изобретения. Снабжение устройства осевым насадком, вынесенным за пределы плоскости водозаборного отверстия в сторону от оголовка, позволяет управлять вторичными, водоворотными течениями, образуемыми за большим основанием конфузора. Гидравлическая струя, истекающая из осевого насадка, позволяет изменить траекторию обратных ветвей водоворотных областей и, за счет этого, предотвратить попадание молоди рыбы в водозаборное отверстие (фиг.12).

По п.14 формулы изобретения. Выполнение осевого насадка с закручивающим приспособлением в виде шнека позволяет увеличить интенсивность мусорорыбоотводного потока и, тем самым, предотвратить попадание молоди рыб в обратные ветви водоворотного течения.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции рыбозащитного устройства. Графический материал, иллюстрирующий предлагаемое рыбозащитное устройство, представлен на следующих чертежах:

фиг.1 - рыбозащитное устройство, изометрия;

фиг.2 - вид А со стороны водозаборного отверстия;

фиг.3 - конструкция раздающей камеры;

фиг.4 - поперечное сечение всасывающей трубы, вид на насадки раздающей камеры;

фиг.5 - продольный разрез по всасывающей трубе, фрагмент, насадок снабжен закручивающим приспособлением в виде шнека;

фиг.6 - вид со стороны водозаборного отверстия, винтовые лопасти снабжены Г-образной полкой;

фиг.7 - вид со стороны водозаборного отверстия, обратная закрутка винтовых лопастей;

фиг.8 - фрагмент устройства, раздающая камера с насадками, установленными под острым углом к продольной оси всасывающей трубы;

фиг.9 - вид на насадки раздающей камеры, схема закрутки гидравлических струй против часовой стрелки;

фиг.10 - оголовок, концевая часть конфузора выполнена перфорированной;

фиг.11 - вариант оголовка, снабженного осевым насадком;

фиг.12 - то же, схема структуры течений, образуемых за оголовком.

Рыбозащитное устройство включает водоприемный оголовок 1 конфузорной формы, расширяющийся в сторону водозаборного отверстия 2, горизонтально установленный на концевом участке всасывающей трубы 3 насоса и обращенный водозаборной частью по потоку, приспособление для отвода мусора и молоди рыб от зоны влияния факела всасывания, напорный трубопровод 4, соединенный с напорной линией насоса (не показан). Приспособление для отвода мусора и молоди рыб установлено на внешней поверхности конфузора и выполнено в виде винтовых лопастей 5, при этом высота лопастей увеличивается в направлении водозаборного отверстия 2.

Кроме того, направление закрутки винтовых лопастей 5 может быть выполнено по часовой стрелке.

Помимо того, направление закрутки винтовых лопастей 5 может быть выполнено против часовой стрелки.

Кроме того, на безнапорной грани винтовых лопастей 5 могут быть выполнены каналы 12, сформированные полками 6 Г-образной формы, жестко закрепленными к верхней части лопастей 5.

Помимо того, оно снабжено раздающей камерой 7 цилиндрической формы, коаксиально установленной на всасывающей трубе 3 и размещенной со стороны малого диаметра конфузора, при этом раздающая камера 7 выполнена с насадками 8, выпускные отверстия 9 которых ориентированы в сторону винтовых лопастей 5, а раздающая камера 7 соединена напорным трубопроводом 4 с напорной линией насоса.

Кроме того, оси насадков 8 могут быть выполнены параллельно продольной оси горизонтальной части всасывающей трубы 3.

Помимо того, оси насадков 8 могут быть выполнены под острым углом к продольной оси горизонтальной части всасывающей трубы 3.

Кроме того, внутри насадков 8, соосно им могут быть выполнены закручивающие приспособления 10.

Помимо того, закручивающее приспособление 10 может быть выполнено в виде шнека.

Кроме того, направление закрутки винтовых лопастей 5 и закручивающих приспособлений 10 насадков 8 может совпадать.

Помимо того, направление закрутки винтовых лопастей 5 и закручивающих приспособлений 10 насадков 8 может не совпадать.

Из насадков 8 истекают гидравлические струи 11, при взаимодействии которых с лопастями 5 образуется закрученная струя 13.

Кроме того, поверхность концевой части водоприемного оголовка 1, примыкающая к большему основанию конфузора, может быть выполнена перфорированной с отверстиями 14.

Помимо того, оно может быть снабжено осевым насадком 15, установленным на продольной оси оголовка 1, при этом насадок 15 сообщен с напорной линией насоса, а его выпускное отверстие 9 направлено по направлению потока и вынесено за плоскость водозаборного отверстия 2 в сторону от большего основания конфузора.

Кроме того, внутри осевого насадка 15, соосно ему может быть выполнено закручивающее приспособление 10 в виде шнека, которое формирует мусорорыботводящий поток 16.

Рыбозащитное устройство работает следующим образом.

При заборе воды оголовок 1 находится в толще потока и обеспечивает заданный уровень рыбозащиты, благодаря наличию винтовых лопастей 5, установленных на его конфузорной части. Транзитный поток, набегая на винтовые лопасти 5, интенсивно закручивается, при этом молодь рыбы отводится на более дальнюю траекторию ската относительно продольной оси оголовка 1.

В случае наличия Г-образных полок 6, у молоди рыб, попавшей на поверхность оголовка 1, имеется возможность быть отведенной по каналам 12, сформированным полками 6 и лопастями 5.

При эксплуатации устройства в водоемах, при отсутствии транзитного течения (ильмень, озеро, пруд, лиман, водохранилище), а также в условиях пониженных скоростей транзитного потока, эффективную защиту молоди рыбы обеспечивают гидравлические струи 11, формируемые насадками 8, установленными на раздающей камере 7 (фиг.3). Насадки 8 могут быть установлены параллельно продольной оси трубы 3 или под острым углом к ней (фиг.8). Как в первом, так и во втором случаях струи 11 формируют интенсивный поток, обеспечивающий создание закрученного потока 13.

Использование приспособлений 10, установленных в насадках 8, в значительной степени повышает интенсивность отвода рыб от зоны влияния всасывающего факела, формируемого водозаборным отверстием 2.

Выполнение поверхности концевой части конфузора перфорированной в виде отверстий перфорации 14 позволяет отбирать часть расхода воды, свободного от молоди рыб.

Использование осевого насадка 15 предотвращает попадание молоди рыб в обратные ветви водоворотной зоны, образуемой за оголовком 1 (фиг.12).

Предлагаемое изобретение имеет простую конструкцию, что позволяет существенно упростить компоновку водозаборного устройства, повысить надежность его работы и эффективность защиты молоди рыб от попадания в водозабор.

Источники информации

1. А.С. СССР №1444466 (СССР). МПК Е 02 В/08 “Рыбозащитный оголовок”. Авторы: Прокопов Н.А., Чистяков А.А., Черкасов В.А. и Боровской В.П., опубл. 15.08.88, Б.И. №46.

2. А.С. СССР №1500724 (СССР). МПК Е 02 В/08 “Рыбозащитный оголовок”. Авторы: Прокопов Н.А., Чистяков А.А., Черкасов В.А. и Дегтярева Н.Г., опубл. 15.08.89, Б.И. №30.

3. А.С. СССР №1562398 (СССР). МПК Е 02 В/08, 9/04 “Рыбозащитное устройство”. Авторы: Черкасов В.А., Чистяков А.А., Педан А.В. и Попов Б.Ф., опубл. 07.05.90, Б.И. №17.

4. А.С. СССР №1657571 (СССР). МПК Е 02 В/08 “Рыбозащитный оголовок”. Авторы: Чистяков А.А., Парулава И.И., Черкасов В.А. и Шкура В.Н., опубл. 23.06.91, Б.И. №23.

5. Малеванчик Б.С., Никоноров И.В. Рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, стр.189, рис.74.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно, к рыбозащитным устройствам, устраиваемым в составе водозаборных сооружений. Рыбозащитное устройство включает водоприемный оголовок конфузорной формы, расширяющийся в сторону водозаборного отверстия, горизонтально установленный на концевом участке всасывающей трубы насоса и обращенный водозаборной частью по потоку, приспособление для отвода мусора и молоди рыб от зоны влияния факела всасывания, напорный трубопровод, соединенный с напорной линией насоса. Приспособление для отвода мусора и молоди рыб установлено на внешней поверхности конфузора и выполнено в виде винтовых лопастей, при этом высота лопастей увеличивается в направлении водозаборного отверстия. Выполнение винтовых лопастей на внешней поверхности оголовка позволяет сформировать мощный закрученный поток, который способствует активному отводу молоди рыб и мусора за пределы влияния всасывающего патрубка насоса, т.е. изобретение обеспечивает создание гидравлических условий в зоне влияния водозабора, необходимых и достаточных для эффективной защиты молоди рыб от попадания в водозабор. 13 з. п. ф-лы, 12 ил.

1. Рыбозащитное устройство, включающее водоприемный оголовок конфузорной формы, расширяющийся в сторону водозаборного отверстия, горизонтально установленный на концевом участке всасывающей трубы насоса и обращенный водозаборной частью по потоку, приспособление для отвода мусора и молоди рыб от зоны влияния факела всасывания, напорный трубопровод, соединенный с напорной линией насоса, отличающееся тем, что приспособление для отвода мусора и молоди рыб установлено на внешней поверхности конфузора и выполнено в виде винтовых лопастей, при этом высота лопастей увеличивается в направлении водозаборного отверстия.2. Рыбозащитное устройство по п.1, отличающееся тем, что направление закрутки винтовых лопастей выполнено по часовой стрелке.3. Рыбозащитное устройство по п.1, отличающееся тем, что направление закрутки винтовых лопастей выполнено против часовой стрелки.4. Рыбозащитное устройство по п.1, отличающееся тем, что на безнапорных гранях винтовых лопастей выполнены каналы, сформированные полками Г-образной формы, жестко закрепленными к верхней части лопастей.5. Рыбозащитное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что оно снабжено раздающей камерой цилиндрической формы, коаксиально установленной на всасывающей трубе и размещенной со стороны малого диаметра конфузора, при этом раздающая камера выполнена с насадками, выпускные отверстия которых ориентированы в сторону винтовых лопастей, а раздающая камера соединена напорным трубопроводом с напорной линией насоса.6. Рыбозащитное устройство по п.5, отличающееся тем, что оси насадков выполнены параллельно продольной оси горизонтальной части всасывающей трубы.7. Рыбозащитное устройство по п.5, отличающееся тем, что оси насадков выполнены под острым углом к продольной оси горизонтальной части всасывающей трубы.8. Рыбозащитное устройство по любому из пп.5-7, отличающееся тем, что внутри насадков, соосно им выполнены закручивающие приспособления.9. Рыбозащитное устройство по п.8, отличающееся тем, что закручивающее приспособление выполнено в виде шнека.10. Рыбозащитное устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что направление закрутки винтовых лопастей и закручивающих приспособлений насадков совпадает.11. Рыбозащитное устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что направление закрутки винтовых лопастей и закручивающих приспособлений насадков не совпадает.12. Рыбозащитное устройство по любому из пп.1–11, отличающееся тем, что поверхность концевой части водоприемного оголовка, примыкающей к большему основанию конфузора, выполнена перфорированной.13. Рыбозащитное устройство по любому из пп.1–12, отличающееся тем, что оно снабжено осевым насадком, установленным на продольной оси оголовка, при этом насадок сообщен с напорной линией насоса, а его выпускное отверстие направлено по направлению потока и вынесено за плоскость водозаборного отверстия в сторону от большего основания конфузора.14. Рыбозащитное устройство по п.13, отличающееся тем, что внутри осевого насадка, соосно ему выполнено закручивающие приспособление в виде шнека.