ОГОЛОВОК ВОДОЗАБОРНОГО СООРУЖЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК E02B8/08 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам, предназначенным для защиты поверхностных водозаборных сооружений, водоприемников ГЭС и других глубинных водозаборов от попадания в них рыб и мусора.

Известно рыбозащитное устройство водозаборного сооружения [1], включающее водопропускной экран, водоподводящий трубопровод, основные и дополнительные струеформирующие насадки, где дополнительные насадки служат для периодического изменения положения гидравлических струй относительно водозаборного фронта.

Недостатками данного рыбозащитного устройства являются низкая эффективность защиты молоди рыб от попадания в водозаборные сооружения, а также слабая задержка мусора перед водозаборным сооружением.

Известно устройство управления режимом водоотбора [2], включающее водоприемник, сообщающийся с водотоком и расположенный на урезе береговой кромки, всасывающие патрубки, соединенные с насосом, потокообразователь и средство для формирования гидравлической струи в водотоке, которое выполнено в виде канала с безнапорным режимом протекания потока. Выходная часть средства для формирования гидравлической струи в водотоке размещена по течению выше водоприемника, при этом отметки дна канала и водотока совпадают, а потокообразователь расположен по течению ниже водоприемника и ориентирован вниз по течению водотока.

Недостатками данного устройства управления режимом водоотбора является сложность конструкции и недостаточность создаваемых гидравлических условий в зоне влияния водозабора для эффективной защиты молоди рыб от попадания в водозабор, а также невозможность отвода мусора от всасывающих патрубков.

Известно рыбомусороотводное устройство, включающее эжекторную установку с центральным подводом [3]. Эжекторная установка установлена вертикально и соосно рыбоприемной части водоема, выполненной в виде колодца цилиндрической формы, причем выходной оголовок напорного водовода ориентирован вверх в направлении рыбоотвода и снабжен струеформирующим насадком, выполненным под острым углом к напорному водоводу, а входная часть эжекторной установки выполнена в виде короба, установленного соосно с напорным водоводом и имеющего два щелевых рыбоприемных отверстия, расположенных горизонтально в диаметрально противоположных торцевых частях короба, имеющего возможность вращения вокруг вертикальной оси посредством реактивной тяги, создаваемой насадками, соединенными с напорной линией эжектора и выполненными асимметрично щелевым рыбоприемным отверстиям, при этом верхняя кромка колодца выполнена наклонной в сторону рыбоотвода, расположенного на уровне верхней кромки и выполненного в виде лотка кольцевой формы соосно колодцу и оси эжекторной установки.

Недостатком данного рыбомусороотводного устройства является сложность конструкции, высокие эксплутационные затраты и низкая эффективность отвода рыб в рыбоотвод.

Наиболее близким по технической сущности является входной оголовок рыбохода [4], включающий низовую часть рыбоходного тракта, расположенную в нижнем бьефе, выполненную в виде ступенчатого или наклонного лотка или канала с продольным уклоном в сторону верхнего бьефа, содержащего вертикальные разделительные стенки и входную разделительную стенку, образующую входную камеру рыбохода, с размещенными в них по всей ширине камер рыбохода вплывными отверстиями прямоугольной, квадратной или круглой формы, при этом по периметру отверстий расположены струеобразующие насадки под углом или параллельно оси отверстий, оснащенных заградительными козырьками, таким образом, что насадки находятся внутри сформированной козырьками выходной части вплывного отверстия и расположены параллельно плоскости прилегающего экранирующей стенки заградительного козырька, причем выходные отверстия насадков расположены непосредственно во вплывных отверстиях между плоскостями боковых поверхностей поперечных разделительных стенок или же в автономных каналах. Входная разделительная стенка рыбохода входного оголовка рыбохода с вплывным отверстием выполнена в плане по дуге окружности с образованием цилиндрической поверхности, причем вплывное отверстие расположено по всей длине входной разделительной стенки рыбохода входного оголовка рыбохода.

Недостатком данной конструкции является невозможность ее использования для защиты водозаборного сооружения от попадания в него молоди рыбы и мусора.

Целью изобретения является создание новой конструкции оголовка водозаборного сооружения, обеспечивающего эффективную защиту водозаборного сооружения от попадания в него рыбы и ее молоди, а также природного и бытового мусора.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение водонепроницаемой стенки, ограждающей водоприемное окно от основного водотока, в виде цилиндрической поверхности, которая на виде в плане имеет форму дуги эллипса, позволит получить хорошо обтекаемый оголовок водозаборного сооружения и обеспечить надежную защиту водоприемного окна водозабора от речных наносов, мусора, рыбы и ее молоди, двигающихся вниз по течению основного водотока. Кроме того, эта геометрическая форма водонепроницаемой стенки позволит защитить водозаборное окно любой ширины, сохраняя при этом компактность конструкции оголовка водозаборного сооружения. Расположение струеобразующих насадков внутри пропускного отверстия и по его периметру под углом или параллельно к оси пропускного отверстия, а также параллельно плоскости прилегающей экранирующей стенки заградительного козырька позволит образовать стабильный суммарный поток, который в свою очередь сформирует мусорорыбоотводящее течение. Течение, сформированное струеобразующими насадками, расположенными под углом к оси пропускного отверстия, будет иметь большую кинетическую энергию по сравнению с течением, сформированным струеобразующими насадками, расположенными параллельно оси пропускного отверстия. Но последнее течение, по сравнению с первым течением, будет иметь более равномерную эпюру скоростей по площади пропускного отверстия. Использование граней выходной части пропускного отверстия в качестве экранирующих стенок заградительного козырька позволит получить более компактную и рациональную конструкцию водонепроницаемой стенки, уменьшив при этом ее толщину. Благодаря тому, что на виде в плане водонепроницаемая стенка одним концом соединена с береговой кромкой основного водотока выше по течению относительно водоприемного окна, а второй ее конец остается свободным, образуя с береговой кромкой основного водотока ниже по течению относительно водоприемного окна узкий пролив, обеспечивают питание водозабора из участка основного водотока, где концентрация рыб, мусора и речных наносов имеет минимальное значение. Исполнение водонепроницаемой стенки оголовка водозаборного сооружения таким образом, что большая ось эллипса, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса, расположена под углом к плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна, а выполнение одного или нескольких пропускных отверстий с системами струеобразующих насадков в нижней по течению части водонепроницаемой стенки позволит получить эффективное транзитное мусорорыбоотводящее течение. Мусорорыбоотводящее течение защищает водозаборное сооружение от попадания в него рыбы и ее молоди, а также природного и бытового мусора. Кроме того, транзитное мусорорыбоотводящее течение выводит через пропускное отверстие молодь рыб и мусор, попавший во внутреннюю часть оголовка водозаборного сооружения и осевший мусор, водоросли и образования с фильтрующего экрана водоприемного окна вниз по течению основного водотока относительно оголовка водозаборного сооружения. Вариант расположения большой оси эллипса, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса, параллельно плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна позволит улучшить омываемость оголовка водозаборного сооружения, уменьшая скопление речных наносов и мусора в верхней по течению части оголовка водозаборного сооружения в месте крепления с береговой кромкой. Случай размещения большой оси эллипса, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса, в плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна позволит еще более улучшить омываемость оголовка водозаборного сооружения. Кроме того, в этом варианте размещения большой оси эллипса мы получим более компактную конструкцию оголовка водозаборного сооружения по сравнению с предыдущими вариантами. Расположение струеобразующих насадков пропускных отверстий со стороны основного водотока повышает эффективность мусорорыбоотводящего течения. Направление струеобразующих насадков пропускных отверстий и направление выпуклой стороны поверхности водонепроницаемой стенки в сторону основного водотока также повышает эффективность мусорорыбоотводящего течения, как внутри, так и снаружи оголовка водозаборного сооружения. Кроме того, обращение водонепроницаемой стенки выпуклой стороной по направлению к основному водотоку позволит повысить омываемость оголовка водозаборного сооружения, препятствуя скоплению вблизи оголовка речных наносов и мусора.

По п.2 формулы изобретения. Выполнение пропускных отверстий в форме, представляющей собой в проекции на плоскость, ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде квадрата позволит получить несколько суммарных потоков, формирующих мусорорыбоотводящее течение.

По п.3 формулы изобретения. Выполнение пропускных отверстий в форме, представляющей собой в проекции на плоскость, ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде окружности позволит получить тот же эффект, что и в случае п.2. Однако в этом случае суммарные потоки, а вместе с ними и мусорорыбоотводящее течение будут иметь более равномерное поле скоростей по всей площади пропускных отверстий.

По п.4 формулы изобретения. Выполнение пропускных отверстий в форме, представляющей собой в проекции на плоскость, ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде прямоугольника позволит сформировать пропускные отверстия любой ширины. В этом случае получим один или несколько суммарных потоков, формирующих мусорорыбоотводящее течение, любой ширины, вплоть до ширины большей ширины водозаборного отверстия.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке таким образом, что плоскость, ортогональная вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки параллельна плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна, позволит сформировать более равномерную структуру течения во внутренней области оголовка водозаборного сооружения. Это позволит улучшить очистку фильтрующего экрана водоприемного окна от осевшего на ней мусора, водорослей и образований.

По п.6 формулы изобретения. Выполнение пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке таким образом, что ширина плоскости, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, меньше ширины водоприемного окна, позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение во внутренней области оголовка водозаборного сооружения меньшей ширины, чем ширина водозаборного течения. В этом случае мусорорыбоотводящее течение не окажет никакого влияния на работу водозабора.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке таким образом, что ширина плоскости, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, равна ширине водоприемного окна, позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение во внутренней области оголовка водозаборного сооружения одинаковой ширины с водозаборным течением. При этом мусорорыбоотводящее течение охватит всю ширину водоприемного окна.

По п.8 формулы изобретения. Выполнение пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке таким образом, что ширина плоскости, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, больше ширины водоприемного окна, позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение во внутренней области оголовка водозаборного сооружения большей ширины, чем ширина водозаборного течения. В этом варианте водоворотная область, образующаяся внутри оголовка, охватит всю длину фильтрующего экрана водоприемного окна оголовка водозаборного сооружения, обеспечивая тем самым наилучшую очистку фильтрующего экрана водоприемного окна.

По п.9 формулы изобретения. Выполнение верхней и нижней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке на одном уровне с соответствующими кромками водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение на одном уровне с водозаборным течением.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение верхней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выше уровня верхней кромки водоприемного окна, а нижние кромки пропускного отверстия и водоприемного окна расположить на одном уровне позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение выше уровня водозаборного течения.

По п.11 формулы изобретения. Выполнение нижней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке ниже уровня нижней кромки водоприемного окна, а верхние кромки пропускного отверстия и водоприемного окна расположить на одном уровне позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение ниже уровня водозаборного течения.

По п.12 формулы изобретения. Выполнение верхней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выше уровня верхней кромки водоприемного окна и выполнение нижней кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке ниже уровня нижней кромки водоприемного окна позволит сформировать мусорорыбоотводящее течение выше и ниже уровня водозаборного течения.

Решение поставленной задачи достигается путем создания новой конструкции оголовка водозаборного сооружения. Графический материал, поясняющий сущность предлагаемого изобретения, представлен на следующих чертежах:

фиг.1 - схема конструкции оголовка водозаборного сооружения на виде в плане;

фиг.2 - то же, выполнено несколько пропускных отверстий;

фиг.3 - то же, большая ось эллипса расположена параллельно плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна;

фиг.4 - то же, большая ось эллипса лежит в плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна;

фиг.5 - то же, плоскость, ортогональная вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, параллельна плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна;

фиг.6 - то же, ширина плоскости ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, равна ширине водоприемного окна;

фиг.7 - то же, ширина плоскости ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, больше ширины водоприемного окна;

фиг.8 - вид на пропускное отверстие в водонепроницаемой стенке со стороны основного водотока, пропускное отверстие выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде квадрата;

фиг.9 - то же, пропускное отверстие выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде окружности;

фиг.10 - то же, пропускное отверстие выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость, ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде прямоугольника;

фиг.11 - схема оголовка водозаборного сооружения на разрезе вертикальной плоскостью, перпендикулярной плоскости водоприемного окна, верхняя и нижняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнены на одном уровне с соответствующими кромками водоприемного окна;

фиг.12 - то же, верхняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна, а нижние кромки пропускного отверстия и водоприемного окна расположены на одном уровне;

фиг.13 - то же, нижняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна, а верхние кромки пропускного отверстия и водоприемного окна расположены на одном уровне;

фиг.14 - то же, верхняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна, при этом нижняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке расположена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна;

фиг.15 - схема работы оголовка водозаборного сооружения с одним пропускным отверстием;

фиг.16 - то же, с несколькими пропускными отверстиями;

фиг.17 - то же, с плоскостью, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, параллельной плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна;

фиг.18 - то же, с шириной плоскости, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, больше ширины водоприемного окна.

Оголовок водозаборного сооружения размещают рядом с береговой кромкой 1 основного водотока 2 (фиг.1-7, 15-18). Конструкция оголовка водозаборного сооружения включает в себя водонепроницаемую стенку 3, ограждающую водоприемное окно 4 от основного водотока 2. Водонепроницаемая стенка 3 оголовка водозаборного сооружения представляет собой цилиндрическую поверхность, которая на виде в плане имеет форму дуги эллипса. Один конец дуги эллипса соединен с береговой кромкой 1 основного водотока 2 выше по течению относительно водоприемного окна 4, а второй конец остается свободным, образуя с береговой кромкой 1 основного водотока 2 ниже по течению относительно водоприемного окна 4 узкий пролив 5. Причем большая ось эллипса 6, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса, расположена под углом а к плоскости фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4 (фиг.1, 2, 15, 16). Как альтернатива большая ось эллипса 6, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса 3, может быть расположена параллельно плоскости фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4 (фиг.3). Также, как другой вариант, большая ось эллипса 6, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса 3, может лежать в плоскости фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4 (фиг.4-7, 17, 18). При этом во всех случаях расположения большой оси эллипса 6 одно (фиг.1, 3-7, 15, 17, 18) или несколько (фиг.2, 16) пропускных отверстий 8 с системами струеобразующих насадков 9 (фиг.11-14) выполнены в нижней по течению части водонепроницаемой стенки 3 таким образом, что пропускные отверстия 8 расположены напротив водоприемного окна 4. Струеобразующие насадки 9 расположены внутри пропускного отверстия 8 и по его периметру под углом или параллельно к оси пропускного отверстия 8, а также параллельно плоскости прилегающей экранирующей стенки заградительного козырька, при этом роль экранирующих стенок играют грани 10 выходной части пропускного отверстия 8 (фиг.11-14). Причем струеобразующие насадки 9 пропускных отверстий 8 размещены со стороны основного водотока 2 и направлены в сторону основного водотока 2, при этом выпуклая сторона поверхности водонепроницаемой стенки 3 также обращена по направлению к основному водотоку 2. Роль экранирующих стенок 10 заградительного козырька играют грани выходной части пропускного отверстия 8 (фиг.11-14). Питание струеобразующих насадков 9 осуществляют посредством раздающих коллекторов 11, выполненных в водонепроницаемой стенке 3.

Кроме того, пропускное отверстие 8 может быть выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость 12, ортогональную вектору 13, проходящему через точку пересечения диагоналей 14 пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диагоналям 14, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, фигуру 17 в виде квадрата (фиг.8).

Помимо того, пропускное отверстие 8 может быть выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость 12, ортогональную вектору 13, проходящему через точку пересечения диаметров 15 пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диаметрам 15, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, фигуру 18 в виде окружности (фиг.9).

Кроме того, пропускное отверстие 8 может быть выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость 12, ортогональную вектору 13, проходящему через точку пересечения диагоналей 14 пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диагоналям 14, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, фигуру 19 в виде прямоугольника (фиг.10).

Помимо того, пропускное отверстие 8 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнено таким образом, что плоскость 12, ортогональная вектору 13, проходящему через точку пересечения диагоналей 14 (фиг.8, 10) или диаметров 15 (фиг.9) пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диагоналям 14 или к этим диаметрам 15, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, параллельна плоскости фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4 (фиг.5-7, 17, 18).

Кроме того, пропускное отверстие 8 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнено таким образом, что ширина плоскости 12, ортогональной вектору 13, проходящему через точку пересечения диагоналей 14 (фиг.8, 10) или диаметров 15 (фиг.9) пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диагоналям 14 или к этим диаметрам 15, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, меньше ширины водоприемного окна 4 (фиг.5, 17).

Помимо того, пропускное отверстие 8 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнено таким образом, что ширина плоскости 12, ортогональной вектору 13, проходящему через точку пересечения диагоналей 14 (фиг.8, 10) или диаметров 15 (фиг.9) пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диагоналям 14 или к этим диаметрам 15, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, равна ширине водоприемного окна 4 (фиг.6).

Кроме того, пропускное отверстие 8 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнено таким образом, что ширина плоскости 12, ортогональной вектору 13, проходящему через точку пересечения диагоналей 14 (фиг.8, 10) или диаметров 15 (фиг.9) пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диагоналям 14 или к этим диаметрам 15, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, больше ширины водоприемного окна 4 (фиг.7, 18).

Помимо того, что верхняя и нижняя кромка пропускного отверстия 8 в водонепроницаемой стенке 3 могут быть выполнены на одном уровне с соответствующими кромками водоприемного окна 4 (фиг.11).

Кроме того, верхняя кромка пропускного отверстия 8 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна 4, а нижние кромки пропускного отверстия 8 и водоприемного окна 4 расположены на одном уровне (фиг.12).

Помимо того, нижняя кромка пропускного отверстия 8 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна 4, а верхние кромки пропускного отверстия 8 и водоприемного окна 4 расположены на одном уровне (фиг.13).

Кроме того, верхняя кромка пропускного отверстия 8 в водонепроницаемой стенке 3 может быть выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна 4, при этом нижняя кромка пропускного отверстия 8 в водонепроницаемой стенке 3 также может быть выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна 4 (фиг.14).

Оголовок водозаборного сооружения работает следующим образом.

При включении насосной станции 20 для забора воды потребителю формируется водозаборное течение 21 (фиг.15-18). Малую часть расхода для нужд потребления отбирают и подают через раздающие коллекторы 11, выполненные внутри водонепроницаемой стенки 3, в систему струеобразующих насадков 9, расположенных внутри пропускного отверстия 8 и по его периметру под углом или параллельно к оси пропускного отверстия, а также параллельно плоскости прилегающей экранирующей стенки заградительного козырька. Струеобразующие насадки 9 формируют гидравлические струи 22 (фиг.15-18). Гидравлические струи 22, взаимодействуя между собой, образуют в зависимости от количества пропускных отверстий 8 один (фиг.15, 17, 18) или несколько стабильных суммарных потоков 23 (фиг.16). В качестве экранирующих стенок заградительного козырька, необходимого для стабилизации суммарного потока 23, используют грани выходной части пропускных отверстий 8, получая при этом более компактную и рациональную конструкцию водонепроницаемой стенки с меньшей толщиной. Суммарный поток 23, сформированный струеобразующими насадками 9, расположенными под углом к оси пропускного отверстия 8, будет иметь большую кинетическую энергию и более неравномерное поле скоростей по площади пропускного отверстия 8 по сравнению с потоком 23, сформированным струеобразующими насадками 9, расположенными параллельно оси пропускного отверстия 8. Данные суммарные потоки 23 со стороны основного водотока 2 за водонепроницаемой стенкой 3 формируют транзитное мусорорыбоотводящее течение 24. Мусорорыбоотводящее течение 24 выводит через пропускные отверстия 8 рыб и ее молодь, а также мусор, попавший во внутреннюю область 25 оголовка водозаборного сооружения, вниз по течению основного водотока 2 относительно водозаборного окна 4. Кроме того, водозаборное 21 и мусорорыбоотводящее 24 течение способствуют образованию во внутренней области 25 оголовка водозаборного сооружения водоворотной области 26, которая отделяет осевший мусор, водоросли и образования с фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4. Отделенный мусор, водоросли и образования с фильтрующего экрана 7 также посредством мусорорыбоотводящего течения 24 выводится вниз по течению основного водотока 2 относительно водоприемного окна 4. Забор воды потребителю осуществляется через узкий пролив 5 из водоворотной области 27, образованной мусорорыбоотводящим течением 24 и береговой кромкой 1 основного водотока 2, которая свободна от наличия рыбы и мусора.

В случае исполнения пропускного отверстия 8 оголовка водозаборного сооружения таким образом, что плоскость 12, ортогональная вектору 13, проходящему через точку пересечения диагоналей 14 (фиг.8, 10) или диаметров 15 (фиг.9) пропускного отверстия 8 и перпендикулярному к этим диагоналям 14 или к этим диаметрам 15, а также перпендикулярному к оси 16 цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки 3, параллельна плоскости фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4 (фиг.5-7, 17), формируют более равномерную структуру течения во внутренней области 25 оголовка водозаборного сооружения. Это позволит улучшить очистку фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4 от осевшего на ней мусора, водорослей и образований (фиг.17). А в варианте, когда ширина плоскости 12, ортогональной вектору 13, больше ширины водоприемного окна 4, водоворотная область 26 охватывает всю длину фильтрующего экрана 7 водоприемного окна 4 оголовка водозаборного сооружения, обеспечивая тем самым наилучшую очистку фильтрующего экрана 7 (фиг.18).

Предлагаемое изобретение позволяет существенно упростить компоновку водозабора, повысить надежность его работы и эффективность защиты молоди рыб, а также природного и бытового мусора от попадания в водозабор. При реализации оголовка водозаборного сооружения не требуется применение сетчатых экранов и движущихся элементов, травмирующих рыб. В случае использования данного оголовка защищаемая и отводимая на безопасные участки водоема рыба и ее молодь не травмируется и остается жизнеспособной.

Источники информации

1. Авт. св. СССР 1191517, МПК⁴ Е02В 8/08. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения./ В.А.Кулябко, А.А.Сивков, В.М.Синявская, Е.Н.Гаврилов (СССР). - №3730505/29-15; Заявлено 20.04.84; Опубл. 15.11.85, Бюл. №42. - 3с.

2. Пат. РФ 2245413, МПК⁷ Е02В 8/08, 9/04. Способ управления режимом водоотбора и устройство его осуществляющее/ Н.А.Иванова, В.Н.Шкура, В.Н.Шкура, А.А.Чистяков (РФ). - №2003113371/03; Заявлено 06.05.2003; Опубл. 27.01.2005, Бюл. №2.-8 с.

3. Пат. РФ 2250298, МПК⁷ Е02В 8/08. Способ транспортирования молоди рыбы в рыбоотвод и рыбомусороотводное устройство, его осуществляющее./ А.А.Чистяков, А.В.Новойдарский, В.Н.Шкура (РФ). - №2003121539/03; Заявлено 10.07.2003; Опубл. 20.04.2005, Бюл. №11. - 13 с.

4. Пат. РФ 2337210, МПК⁸ Е02В 8/08. Входной оголовок рыбохода./ О.Г.Введенский (РФ). - №2007106987/03; Заявлено 26.02.2007; Опубл. 27.10.2008, Бюл. №30. - 9 с.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам, предназначенным для защиты поверхностных водозаборных сооружений, водоприемников ГЭС и других глубинных водозаборов от попадания в них рыб и мусора. Устройство выполнено в виде водонепроницаемой стенки, которая ограждает водоприемное окно от основного водотока. Водонепроницаемая стенка представляет собой цилиндрическую поверхность, которая на виде в плане имеет форму дуги эллипса. Один конец дуги эллипса соединен с береговой кромкой основного водотока выше по течению относительно водоприемного окна, а второй конец остается свободным, образуя с береговой кромкой основного водотока ниже по течению относительно водоприемного окна узкий пролив. Большая ось эллипса, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса, расположена под углом или параллельна к плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна либо лежит в плоскости фильтрующего экрана. В нижней по течению части водонепроницаемой стенки выполнены одно или несколько пропускных отверстий с системами струеобразующих насадков таким образом, что пропускные отверстия расположены напротив водоприемного окна, а сами струеобразующие насадки пропускных отверстий размещены со стороны основного водотока и направлены в сторону основного водотока. При этом водонепроницаемая стенка своей выпуклой стороной поверхности обращена по направлению к основному водотоку. Существенно упрощается компановка водозабора, повышается надежность его работы и эффективность защиты молоди рыб, а также природного и бытового мусора от попадания в водозабор. 11 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Оголовок водозаборного сооружения, выполненный в виде водонепроницаемой стенки с пропускным отверстием, водонепроницаемая стенка образует цилиндрическую поверхность, внутри пропускного отверстия и по его периметру расположены струеобразующие насадки под углом или параллельно к оси пропускного отверстия, а также параллельно плоскости прилегающей экранирующей стенки заградительного козырька, при этом роль экранирующих стенок играют грани выходной части пропускного отверстия, сами струеобразующие насадки сообщаются с раздающими коллекторами, выполненными внутри водонепроницаемой стенки, отличающийся тем, что водонепроницаемая стенка, ограждающая водоприемное окно от основного водотока, на виде в плане имеет форму дуги эллипса, где один конец дуги эллипса соединен с береговой кромкой основного водотока выше по течению относительно водоприемного окна, а второй конец остается свободным, образуя с береговой кромкой основного водотока ниже по течению относительно водоприемного окна узкий пролив, причем большая ось эллипса, частью которого является рассматриваемая на виде в плане дуга эллипса, расположена под углом или параллельно плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна, либо лежит в плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна, при этом одно или несколько пропускных отверстий с системами струеобразующих насадков выполнены в нижней по течению части водонепроницаемой стенки таким образом, что пропускные отверстия расположены напротив водоприемного окна, причем струеобразующие насадки пропускных отверстий размещены со стороны основного водотока и направлены в сторону основного водотока, при этом выпуклая сторона поверхности водонепроницаемой стенки также обращена по направлению к основному водотоку.

2. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что пропускное отверстие выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость, ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде квадрата.

3. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что пропускное отверстие выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость, ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде окружности.

4. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что пропускное отверстие выполнено в форме, представляющей собой в проекции на плоскость, ортогональную вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, фигуру в виде прямоугольника.

5. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что пропускное отверстие в водонепроницаемой стенке выполнено таким образом, что плоскость, ортогональная вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, параллельна плоскости фильтрующего экрана водоприемного окна.

6. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что пропускное отверстие в водонепроницаемой стенке выполнено таким образом, что ширина плоскости, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, меньше ширины водоприемного окна.

7. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что пропускное отверстие в водонепроницаемой стенке выполнено таким образом, что ширина плоскости, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, равна ширине водоприемного окна.

8. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что пропускное отверстие в водонепроницаемой стенке выполнено таким образом, что ширина плоскости, ортогональной вектору, проходящему через точку пересечения диагоналей или диаметров пропускного отверстия и перпендикулярному к этим диагоналям или к этим диаметрам, а также перпендикулярному к оси цилиндрической поверхности водонепроницаемой стенки, больше ширины водоприемного окна.

9. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что верхняя и нижняя кромки пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнены на одном уровне с соответствующими кромками водоприемного окна.

10. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что верхняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна, а нижние кромки пропускного отверстия и водоприемного окна расположены на одном уровне.

11. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что нижняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна, а верхние кромки пропускного отверстия и водоприемного окна расположены на одном уровне.

12. Оголовок по п.1, отличающийся тем, что верхняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке выполнена выше уровня верхней кромки водоприемного окна, при этом нижняя кромка пропускного отверстия в водонепроницаемой стенке расположена ниже уровня нижней кромки водоприемного окна.