Рыбоотпугивающее устройство Советский патент 1992 года по МПК E02B7/00 

Изобретение относится к гидротехнике, в частности к рыбоотпугивающим (рыбозащитным) устройствам,преимущественно для нижних бьефов водосливных плотин.

Существующие конструкции водосливных плотин, как правило, не обеспечивают рыбозащиту в нижнем бьефе0 Например, известна водосливная плотина с напорной гранью, оголовком, водосливной гранью и водобоем, содержащая камеру гашения энергии потока с решеткой

Известна также водосливная плоти-4 на, содержащая напорную грань, оголовок, водосливную грань, водопропускные отверстия в теле плотины, имеющие постоянный диаметр по всей длине0

Недостатком таких плотин являет ся то, что они не обеспечивают рыбо- ззщиту0

Ближайшим прототипом является рыбоотпугивающее устройство, содержащее водовод с соплом, соединяющий верхний и нижний бьефы, пульповод, соединяющий верхний бьеф с водоводом, воздуховодом соединяющим выходную часть сопла с атмосферой, и резонатор с узлом установки, установленный в нижнем бьефе перед соплом„

ч vi

00

ю ч

з

177821

Недостатком известного рыбоотпу- гивающего устройства является то, что оно не обеспечивает полной рыбо- защиты в нижнем бьефе сооружения, „Ко в связи с инерционностью пружи- ны в начальный промежуток времени пластина не войдет в резонанс с потоком гидросмеси о

Цель изобретения повышение на- дежности и эффективности рыбозащитыс

Поставленная цель достигается тем, что рыбоотпугивающее устройство снабжено системой управления и датчиком колебаний резонатора 9 при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на котором размещен резонатор, и неподвижных магнитов, размещенных с торца и данной части подвижного магнитаf причем подвижный и не- подвижный магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и на подвижном расположен датчик колебаний резонатора „ выход которого посредством системы управления затвором связан с исполнительными механизмами положения затвора о Датчик выполнен в виде катушки возбуждения и сообщен с системой управления затвором, состоящей из блока усилителя высокой частоты, параллельно которому подключен частотомер, а последовательно блок фильтров „ блок управления и электродвигатель затвора с блоком коммутации

На фиг0 1 изображен водовод, общий вид; на фиг0 2 - сопло и резонатор, вид сверху; на Фиг„ 3 - сопло и резонатор, разрез вертикальной плоскостью. ; на фиг „ b - блок-схема устройства управления затвором; на фиг„ 5 пластина резонатора со стойками и плитой с прорезью

Рыбоотпугивающее устройство содержит водовыпускную трубу 1, размещенную, например, в теле бетонной плотины 2j, поддерживаемую в нижнем бьефе стойками Зо Труба 1 оканчивается соплом k и снабжена грубой решеткой 5 и затвором 6„ Внутри трубы размещен воздуховод 7, снабженный вентилемо К трубе 1 подсоединен эжек- тируемый пульповод 8 с затвором 9о.

Резонатор, входящий в состав рыбо- защитного устройства, состоит из пластины 10, прикрепленной на стойках 11 к подвижному магнитному элементу 129 который расположен над неподвижным магнитным элементом 13 и свободно перемещается в катушке возбуждения

0

5 n

5

74

Причем магнитные элементы 12, 13 щены друг к другу одноименными полюса ми и расположены в углублении 15 дна нижнего бьефа, в торцевой стенке которого установлен магнитный элемент 16, обеспечивающий упругую связь с подвижным магнитным элементом 12, Углубление 15 герметично закрыто плитой 17 с прорезью 18, в которой находится уплотнение 19

Устройство управления затвором 20, состоящее из последовательно соединен ных блока усиления высокой частоты, блока фильтров, блока управления и блока коммутации, в качестве датчика использует катушку возбуждения и подключено к электродвигателю затвора 60

Позицией 21 обозначена водосливная грань плотины, а позицией 22 - вентиль, которым может быть снабжен воздуховод 7 Оптимальными параметрами сопла и резонатора являются высота сопла В, о. 15-205 ( Ј- ширина сопла); высота резонатора В.- В.; толщина резонатора h s Ј « длина сопла, ранная 2,5-39По; угол заточки резонатора tf. 30 ; ширина водопропускной трубы Bj 6 В|| расстояние между стойками 11, равное 0,5d, где d - длина резонатора о Материал резонатора - сталь или другие упругие материалы,,

Для предотвращения разрушающего воздействия кавитации в районе установки резонатора обтекаемые поверхности нижнего бьефа покрываются антикоррозийной мастикой с пленочным покрытием или снабжаются резинобетонным покрытием

Во избежании больших гидродинамических нагрузок на водопропускную тру бу в районе гасительных устройств, ее можно располагать (частично или полностью) в промежуточных быках или береговых устоях„

Рыбоотпугивающее устройство работает следующим образоМо

После очистки водопропускного со оружения от льда и плавающих предметов открывается затвор 6 и вода начинает поступать в водопропускную трубу 1„ Затем открывается затвор 9 и по эжектируемому пульповоду 8 подается гидросмесь из воды и частиц наносов в трубу 1, далее гидросмесь перед поступлением в сопло насыщается воздухом из воздуховода 7 Получившаяся гидросмесь из воды, твердых частиц и

517

воздуха подается с большей скоростью на пластину резонатора 13 При обтекании резонатора образуется интенсивная звуковая волна частотой 20-50 кТц0 Она возникает вследствие того, что достигается равенство частоты колебаний струи fc и частоты собственных колебаний пластины резонатора f,

т„ес

fc

Р

или

Р

K(V« у Ъ

- ч-V.|5

К. - коэффициент пропорциональности, числовые значения ко торого принимают из технической литературы 1| - расстояние между соплом и

пластинойj20

К - коэффициент, зависящий от способа крепления пластины, в данном случае Кг 2,82; р - плотность материала пластины; d - длина пластиныj25

Е - модуль упругости материала

пластины,,

енство fc f« при изменении уровводы в верхнем бьефе, а следовательно, и скорости струи осуществля30

ется соответствующим изменением расстояния 1ц о Достигается это тем, что пластина резонатора 10 закреплена нестационарно и может перемещаться с помощью подвижного магнитного элемен 4 та 12 на магнитной подушке, образован-35 ной во взаимодействии с магнитным элементом 13° При этом настройка происходит автоматически с помощью магнитных элементов 12 и 16, обращенных друг другу одноименными полюсами0 Па- 0 раметры магнитных элементов 12 и 16 подбираются так, чтобы при изменении скорости потока от V до V расстояние изменилось бы от 1, до 1 так, чтобы45

и, следовательно, сила лобового дав- CJQ ления потока на площадь поперечного сечения пластины

К - ЛУ2: g г - п о о

должна быть увязана с отталкивающей силой магнитов

Помимо этого, при уменьшении частоты колебаний пластины 10 до значе

10

.|5

20

; 25

30

4-35 045

CJQ

55

176

ний ниже 20 кГц или при увеличении выше 50 кГц срабатывает устройство управления затвором0 Сигнал, поступающий с датчика (катушка возбуждения ,усиливается в блоке усилителя рысокой частоты, параллельно которому подключен частотометр, регистрирующий частоту этого сигнала„ Затем в блоке фильтров происходит выделение сигнала в диапазоне частот 50 кГц f Ј 20 кГц, который поступает на блок уп равленияо В блоке управления формируются сигналы управления электродвигателя затвора, при поступлении сигнала с частотой f 20 кГц формируется положительный импульс управления, а при поступлении сигнала с частотой f- 50 кГц - отрицательный,. Под воздействием этих импульсов блок коммутации управляет режимом работы электродвигателя, при поступлении положительного импульса электродвигатель открывает затвор б, а при поступлении отрицательного закрывает

В результате резонанса при обтекании пластины 10 струей гидросмеси возникает разрыв сплошности потока, образуются области сжатия и разрежений упругой волны в гидросмеси о В области разрежений появляются кавитационные пузырьки, образованию которых способствует наличие твердых частиц насосов и пузырьков воздуха о За фазой разрежения наступает фаза сжатия, во время которой происходят антивзрывы (схлопывание) кавитационных пузырьков При схлопывании тысяч пузырьков в 1 с возникает большое давление, порождающее в воде ударную волну, воздействие которой на органы слуха, органы боковой линии и плавательный пузырь рыб приводит к испугу и избеганию ими попадания в зону действия рыбозащитЫс, Отрицательное воздействие на рыбу оказывают и создавшееся гидродинамическое поле, повышенная мутность потока в этой зоне и повышение содержания азота в воде в результате насыщения ее азотом из воз- ДУхЗс

Применение магнитных элементов повышает надежность резонатора, т„к0 позволяет отказаться от инерционной системы (пружина, колеса) и значительно снижает материалоемкость0 Повышение эффективности его работы достигается за счет применения устройства управления затвором, которое дает

71778

ьозмомность регулировать частоту ко леЬзний в дмэпазо с 20 - 50 кГц0

Следует , акже отметить, что кави- f щия на пластине способствует раз-

ельчению твердых частиц наносов, которые при распадении на боле© мел кие частицы оказывают механическое воздействие на отдельные рецепторы рыб также отпугивая их01

Кооме основной функции и зшчты грси ельных устройств от по чйдзнип рыбы, рыбсотпугивающее йзйство имеет следующие достоинства: увеличивается пропускная способность водовода за водопропускной трубы k пульповода; наличие пульповода ис- пользующего эжекционный оффект, спо°° собствуе удалению насосов, благодаря - о. ,у уменьшается давление насосов на еоловод увеличивается его устойчи- .-се L и пояЕЛяется возможность его

o.i mes-йя; neiiiuc -, гроблена заиления еер.чних бьефов водохранилищных и гидроузлов; в нижнем бьефе благо йоя -овышению мутности потока уменьшаются оазмывьц на поля поступа s i большее количество минеральных час , -iQbuu-dscuMx плодородие почвы; сни- жается материалоемкость водоводаi воз Гпу,, в юдопро «ускнзй трубе служи i одновременно для поедотвращения винто вето движения воды в трубе; рыбозащит™ ьое усгройс 1йо оказывает комплексное погожитольнэе воздействие на окруиэю- jyto срзду0

о дачно, слумбы эксплуатации гид- г оузла в 1983 году мз-за плохой боты рыбозащиты и механического подъемника для рыбы Суммарный потенциальный ущерб, слагающийся из ущерба 0 нанесенного гибелью особей или их незаконным изъятием из водоема и ущерба9 причиненного рыбному хозяйст ву в результате потери потомства сос« тавляег 21,8 тысяч особей судака и 330 тысяч штук леща, не прошедших гидроузел или погибших в гасительных устройствахо В денежном выражении это составляет N Z и Р 0985х21800х х2+0,4x330000x0,3 70660 руб. где Z « стоимость продукции, получ ен- ной за 1 кг сырья (I кг судака 0Р85 руб„; 1 кг леща 0,4 РУбо);

ч - количество Погибших или не- законно изъятых из водоема взрослых особей, шт„;

8

Р средний вес взрослой особи (2 кг вес судака и 0,3 кг вес леща)

М„

пПК Ч CZ

2Г ПГОПТ)

21800X2 000 0 001X2 0 25 я ....- .--о..д

+

33оооо«15ooo oiooun,l 50 lif t041 0 -..-g« - -, - руб0

где Q - средняя плодовитость, шт„;

К - коэффициент промыслового возврата от икрыД;

Р - средний вес половозрелых особей, кг;

Ч - доля самок в стаде, %

С - краткость нереста, рая; Следовательно, суммарный предполагаемый ущерб составит N Nj-t- N2 70660 + 198962 269622 руб0

Предлагаемое устройство предполагает обеспечение полного (Ю0 -ного) пропуска рыбы в верхний бьеф при не- сесге и исключает ее гибель в гасительных устройствах

Формула изобретения

и Рыбоотпугивающее устройство, преимущественно для нижних бьефов во дисливНых плотин, содержащее водовод для соединения верхнего и нижнего бьефов, имеющий сопло со стороны нижнего бьефа и затвор со стороны верхнего бьефа, пульсопровод для соединения верхнего бьефа с водоводом, воздуховод для соединения верхней части сопла с атмосферой и резонатор, размещенный перед соплом и имеющий узел установки, о т л ичающееся темр что9 с целbflf повышения надежност и эффективности рыбозащиты, оно снабжено системой управления затвором и датчиком колебаний резонатора, при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на котором размещен резонатор, и неподвижных магнитов размещенных с торца и донной части подвижного магнита, причем подвижный и неподвижный магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и на

/// /// /// /// /

10 П 11 16

м.в

f W frfA TI

s// ///// ///////

(Dual

73 XW

Использование в гидротехнике, в частности в рыбоотпугивающих устройствах для нижних бьефов водосливных плотин0 Сущность изобретения заключается в том, что рыбоотпугивающее устройство снабжено системой управле - ния и датчиком колебаний резонатора, при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на котором размещен резонатор, и неподвижных магни- . тов, размещенных с торца и донной части подвижного магнита, причем подвижный и неподвижный магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и на подвижном расположен датчик колебаний резонатора, выход которого посредством системы управления затвором связан с исполнительными механизмами положения затвора о Датчик выполнен в виде катушки возбуждения и сообщен с системой управления затвором, состоящей из блока усилителя высокой частоты, параллельно которому подключен частотомер и последовательно блок фильтров, блок управления и электродвигатель затвора с блоком коммутации„ В результате резонанса при обтекании пластины струей гидросмеси возникает разрыв сплошности потока, образуются области сжатия и разрежений упругой волны в гидросмеси о 1 з„п„ ф-лы, 5 ил 1Л С

Фиг, 2

Фиг.З

Ы

1

Ч

П

. т

I