Устройство для создания в водоеме вертикальной циркуляции воды Советский патент 1993 года по МПК A01K61/00 

сообразной камере 11 для приема воды, расположенной внутри поплавка 3. К колонне 17 прикреплены на различных уровнях радиальные съемные трубы 22 с почвенным субстратом и отверстиями 23 для высадки растений. Внутри труб 22 проходят перфорированные трубопроводы 25 для подачи питательного субстрата из внутренней полости колонны 17 к отверстиям 23. На надводной части поплавка 3 имеются дугообразные направляющие ребра для закрутки поверхностного потока воды. Поддон-аккумулятор 18 соединен с поплавками-противовесами для стабилизации положения устройства при изменении потока воды. Устройство позволяет собрать биомассу в приповерхностном слое воды путем использования энергии волн и создать искусственную водную систему, имитирующую естественную. 1 з. п. ф-лы. 7 ил.

Использование: в гидроэнергетике для разведения водных организмов, например в глубоководных горных водохранилищах. Сущность изобретения: устройство содержит вертикальную колонну 17, верхний конец которой соединен с поплавком 3, удерживающимся на поверхности воды. Нижний конец колонны 17 имеет конусообразное расширение с прорезями соединен с поддоном-аккумулятором 18. Внутри колонны 17 по ее оси проходит трубопровод 19 для подачи воды и органики сверху вниз, верхний конец которого прикреплен к кону

Устройство применяется в гидроэнергетике для разведения и выращивания водных организмов (фито- и зоопланктона, водорослей, моллюсков, рыб), в глубоководных горных водохранилищах.

Цель изобретения - сбор биомассы в приповерхностном водном слое путем использования энергии волн и создания искусственной водной экосистемы, имитирующей естественную.

На фиг. 1 изображено устройство, вид в плане; на фиг. 2 - общий вид устройства в аксонометрии; на фиг. 3 - часть поплавка- концентратора энергии волн в аксонометрии; на фиг. 4 - направляющий аппарат верхней части конусообразной воронки; на фиг. 5 - продольный разрез устройства вдоль его оси; на фиг, 6 - продольный разрез несущей трубы вдоль ее оси; на фиг, 7 - продольный разрез приплотинного глубоководного участка водохранилища, общий вид устройства и конструкция его крепления ко дну (сплошная линия соответствует положению устройства при максимальном уровне воды - отметка НПУ, пунктирная - при минимальном уровне - отметка УМО).

Устройство 1 устанавливается в верхнем бьефе глубоководного водохранилища, например, на участке, примыкающем к плотине 2. Устройство 1 (фиг. 2, 3) состоит из поплавка-концентратора энергии волн 3, имеющего, например, чечевицеобразную форму. На наклонной поверхности поплавка 3 в надводной части закреплены дугообразные направляющие ребра 4 для закрутки водного потока. Одновременно ребра 4 выполняют роль несущих стоек - на их верхний край устанавливается обтекатель 5. Нижняя часть обтекателя 5 совместно с надводной наклонной поверхностью поплавка 3 и ребрами 4 образуют концентрирующие волновые каналы 6, где в сужающихся направляющих скоростной напор волны 7 преобразуется в потенциальную энергию поднятой массы воды и создается закручивающее усилие. Наклонная поверхность по

плавка 3 по крайней мере в надводной его части покрыта щетиной 8 для отфильтровы- вания и задержки микроорганизмов при откате волны по типу китового уса. Верхняя

часть обтекателя 5 (фиг. 3) может иметь разнообразную форму, предпочтительную для основных видов птиц. Она может, например, быть покрытой субстратом из синтетического материала имитирующего

растительность 9, а также иметь отверстия 10, выполняющие роль убежище, гнездовый и т, д. В центральной части поплавка 3 имеется конусообразная воронка 11 для забора поверхностной воды с пленкой нейстана

(совокупность микроорганизмов, животных мелких размеров, плавающих на поверхности воды), и последующей ее закрутки. Для улучшения задержки микроорганизмов стенки воронки 11 в верхней ее части покрыты синтетическим материалом 12, например, в виде волосков, направление которых совпадаете направлением движения закрученного водного потока. Направляющий аппарат 13 (фиг. 4) расположен над верхней

частью воронки 11. Его конструкция образована концами ребер 4, к которым с помощью шарнирных соединений 14 прикреплены поворотные лопатки 15, подвешенные на горизонтальной оси. Количество лопаток соответствует числу волновых каналов 6, Лопатки открываются только во внутрь воронки 11, для чего их нижний край, например, заходит за верхний край воронки. Такая конструкция обеспечивает свободный

пропуск водного потока 16, насыщенного микроорганизмами и органикой, в воронку 11 и препятствует обратному выплеску воды.

К подводной части поплавка 3 верхним

концом жестко присоединена вертикальная колонна 17 (фиг. 5). К нижнему концу колонны, имеющему конусообразное расширение с прорезями, прикреплен поддон-аккумулятор 18 для осаждения органики и ее подачи

во внутреннюю часть колонны. Одновременно поддон является площадкой для развития донных организмов-дейструкторов, разлагающих органику (ракообразных, моллюсков, грибков), исходя из этого выбирается форма и размеры поддона.

Внутри колонны 17 вдоль ее оси прохо- дит трубопровод 19 для подачи воды и ор- ганики сверху вниз, верхний конец которого жестко прикреплен к воронке 11 внутри поплавка. Нижний конец трубопровода, заканчивающийся у поверхности поддо- на-аккумулятора, имеет отверстия для выпуска воды, и для лучшего выноса осажденной органики имеет рассеиватель 20 с соплами, закручивающий выходящий из трубопровода водный поток.

Для создания восходящего потока воды внутри колонны установлена спиральная направляющая 21, за счет чего улучшается перемешивание, окисление и переработка органики.

К колонне 17 на различной высоте в радиальном направлении прикреплены с возможностью съема трубы 22, в стенках которых имеются отверстия 23 для посадки водных растений 24. Внутри каждой трубы вдоль ее оси проходит перфорированный трубопровод 25 (фиг. 6) для подачи питательного субстрата 26 из внутренней части колонны к корневищам растений, фиксация положения которого осуществляется с по- мощью распорок 27. Один конец трубопровода входит внутрь колонны, другой выходит из свободного конца несущей трубы. Внутренняя часть несущей трубы заполнена грунтом 28. Несущие трубы выполняют также роль лопастей, закручивающих прилегающий водный слой при вращении устройства.

Средство для монтажа устройства в водоеме выполнено следующим образом. В нижней части поддона-аккумулятора 18 с внешней его стороны имеется шарнирный узел 29 (фиг. 7), к которому одним из концов прикреплены тросы 30, другие их концы соединены с поплавками-противовесами 31. причем каждый трос перекинут через установленный на дне водохранилища блок- якорь 32. Такая конструкция крепления позволяет устройству свободно перемещаться в вертикальной плоскости в соответ- ствии с изменением уровня воды в водохранилищах, а также вращаться вокруг своей оси.

Устройство работает следующим образом.

При накате волн набегающая волна 7, перемещающая теплые приповерхностные воды с органикой, накатывается на наклонную поверхность поплавка-концентратора 3, и по волновым каналам 6 водный поток

16, обтекая ребра 4 и при этом закручиваясь, через направляющий аппарат 13 поступает в воронку 11, где за счет вращательного движения воды происходит концентрация и осаждение живой и мертвой органики в нижней части воронки. В результате закручивания водного потока на ребрах 4 возникает усилие, вызывающее вращение устройства 1 вокруг своей оси, что приводит к закрутке приповерхностных вод. Циркулирующий в воронке насыщенный органикой поток поступает в трубопровод 19, по которому движется вниз. На выходе из трубопровода, проходя через сопла рассеивателя 20, водный поток снова закручивается в конусообразном расширении в нижней части колонны 17 так, что его направление совпадает в направлением вращения устройства. В результате предотвращается осаждение органики и происходит размыв и дополнительный вынос органики, содержащейся в нижней части поддона-аккумулятора 18, что повышает концентрацию органических веществ. Поступающий в конусообразное расширение поток теплой воды, имеющей низкую плотность, создает на входе в колонну тепловой подпор, за счет которого происходит движение закрученной водной массы в вертикальном направлении.

Перемещаясь вдоль винтообразной поверхности 21, водный поток постоянно подкручивается, за счет чего происходит лучшее перемешивание, окисление и переработка органики микроорганизмами-Деструкторами. Кроме того, за счет закрутки водного потока внутри колонны 17 появляется дополнительное вращающее усилие от трения воды со стенками, которое по направлению совпадает с усилием, возникающим под действием волн на дугообразных ребрах 4.

В результате взаимодействия этих усилий возникающий совместный крутящий момент позволяет обеспечить стабильное вращение устройства как при малом, так и при сильном волнении. При этом появляется возможность снизить усилие на ребра 4. уменьшить их размеры и сделать надводную часть устройства более компактной. Насыщенный переработанной органикой водный поток образует питательный субстрат 26. который, закручиваясь, выносится к стенкам колонны и через концы перфорированных трубопроводов 25 поступает во внутреннюю часть несущих труб 22, где проходя сквозь поры грунта, питает корневища водорослей. Для подкормки гидробионтов. обитающих во внешней водной среде, часть питательного субстрата через свободный конец трубопровода 25 выносится за пределы через перфорированные трубопроводы 25 также осуществляется вынос пузырьков воздуха и газов, образующихся при разложении органики.

Предлагаемое устройство позволяет создать искусственную экосистему с полным обменом веществ и энергии благодаря тому, что оно способно закручивать приповерхноФормула изобретения

ненными почвенным субстратом и имеющим в стенках отверстия для посадки растений, перфорированными трубопроводами, установленными внутри труб, и средством для монтажа в водоеме, состоящим из якорей с блоками, поплавков-противовесов для

стабилизации положения устройства при изменении уровня воды, и тросами, одни концы которых подсоединены к поддону-аккумулятору, а другие пропущены через блоки якорей и связаны с поплавками-противовесами, при

этом колонна охватывает вертикальный трубопровод по всей его высоте, спиральная направляющая жестко прикреплена к внутренней стенке колонны, колонна имеет отверстия для выпуска воды в поддон-аккумулятор,

трубки с почвенным субстратом радиально вмонтированы с возможностью их съема в стенку колонны на различной высоте, а входные участки перфорированных трубопроводов введены внутрь колонны для захода в них воды, содержащей питательный субстрат из переработанной органики, находящейся в воде.

из вертикального трубопровода потока, на его нижнем конце размещен рассеиватель с соплами.

Фиг. 2

Фи г. ItZJ25 27 I I I

° I / « Т

S ff,, fjt f S f 7. f--7.-. У У

28

Фиг. 6

22