Способ транспортирования молоди рыбы в рыбоотвод и рыбомусороотводное устройство, его осуществляющее
Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбозащитным устройствам в составе водозаборных сооружений, и предназначено для отвода молоди рыб из зоны влияния водозаборного фронта. Способ транспортирования молоди рыб в рыбоотвод заключается в эжектировании молоди рыб во входную часть эжекторной установки из участка водоема с повышенной концентрацией молоди рыб, создании активного эжектирующего рабочего потока в камере смешения посредством вовлечения объема воды, содержащей молодь рыб, в поток, создаваемый центральной эжектирующей гидравлической струей, и дальнейшей транспортировке водорыбной смеси по напорному водоводу в рыбоотвод. На последнем этапе транспортировки молодь рыб переводят в рыбоотвод в безнапорном режиме посредством формирования гидравлической струи под углом к лотку рыбоотвода и сбрасывают на поверхность рыбоотводящего потока. Изобретение обеспечивает создание эффективных условий для отвода молоди рыб в рыбоотвод, позволяет снизить травмирование молоди рыб. В случае предварительного насыщения тела рабочей эжектирующей гидравлической струи атмосферным воздухом ее внешние границы насыщаются воздухом в виде мельчайших микропузырьков, которые образуют пограничный слой (“воздушную подушку”), при контакте с которым молодь рыб не испытывает резкого дискомфорта и лучше воспринимает гидродинамическое давление, создаваемое в камере смешения. Кроме того наличие пограничного слоя, насыщенного микропузырьками воздуха, позволяет значительно снизить величину трения-сцепления между двумя потоками – основным, поступающим из рабочего сопла, и эжектируемым, содержащим молодь рыб. 2 н. и 5 з. п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбозащитным устройствам и сооружениям, устраиваемым в составе водозаборных сооружений, и предназначено для отвода молоди рыбы вне зоны влияния водозаборного фронта.
Известен способ отвода молоди рыбы, состоящий в подъеме молоди рыб водовоздушным факелом эрлифта в вышерасположенную камеру рыбоотвода [1].
Недостатком данного способа является низкая эффективность отвода, обусловленная низким КПД эрлифта.
Известен способ отвода молоди рыбы, состоящий в транспортировании молоди рыб по всасывающей трубе, снабженной смесителем, в который подается атмосферный воздух [2].
Недостатком данного способа является сложность системы запуска установки в рабочий режим, а также низкая эффективность эрлифта для подъема молоди рыбы.
Наиболее близким по технологической схеме и сущности является способ, состоящий в эжектировании молоди рыб во входную часть эжекторной установки, из участка водоема с повышенной концентрацией молоди рыб, создании активного эжектирующего рабочего потока в камере смешения посредством вовлечения объема воды, содержащей молодь рыб, в поток, создаваемый центральной эжектирующей гидравлической струей, и дальнейшую транспортировку водорыбной смеси по напорному водоводу в рыбоотвод [3].
Недостатком данного способа является высокая вероятность травмирования молоди рыбы, так как она транспортируется в рыбоотвод по напорному водоводу.
Известно устройство [1] для отвода молоди рыбы в рыбоотвод, включающее подводящий лоток, соединенный с подводящей линией, оканчивающейся подъемной шахтой, на дне которой установлена форсунка для распределения сжатого воздуха и отводящий лоток.
Недостатком данного устройства является сложность системы основного и дополнительного оборудования, предназначенного для отвода молоди рыбы, а также незначительная высота подъема (20-30 см).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отвода молоди рыбы, включающее эжекторную установку с центральным подводом, состоящую из входной части, камеры смешения и напорного водовода, установленную в месте водоема с повышенной концентрацией молоди рыбы, при этом входная часть установки сообщается с водоемом и камерой смешения, а выходная часть напорного водовода - с рыбоотводом [3].
Недостатком данного устройства является высокая вероятность травмирования молоди рыбы, так как молодь в рыбоотвод отводится по напорному водоводу.
Целью изобретения является создание эффективных условий для отвода молоди рыбы в рыбоотвод.
Сущность изобретения заключается в следующем.
По п.1 формулы изобретения. Транспортировка молоди на последнем этапе посредством гидравлической струи, сформированной в воздухе и ориентированной под острым углом к лотку рыбоотвода (фиг.4), позволяет снизить травмирование молоди рыбы. Действительно, формирование безнапорной струи позволяет переводить молодь рыбы на высоту подъема от 2,0 до 3,0 м, что весьма существенно для рыбозащитных сооружений и устройств. Кроме того, при попадании в рыбоотвод рыба сбрасывается на поверхность водотока и далее отводится по рыбоотводному каналу обратно в водоем.
По п.2 формулы изобретения. Вариант выполнения способа в случае предварительного насыщения тела рабочей эжектирующей гидравлической струи атмосферным воздухом позволяет сформировать благоприятные условия в камере смешения. Струя, проходя дополнительную камеру смешения, эжектирует воздух из атмосферы и ее внешние границы насыщаются воздухом в виде мельчайших микропузырьков, которые образуют пограничный слой (“воздушную подушку”), при контакте с которым молодь рыбы не испытывает резкого дискомфорта и лучше воспринимает гидродинамическое давление, создаваемое в камере смешения. Кроме того, наличие пограничного слоя, насыщенного микропузырьками воздуха, позволяет значительно снизить величину трения-сцепления между двумя потоками - основным, поступающим из рабочего сопла, и эжектируемым, содержащим молодь рыбы.
По п.3 формулы изобретения. Выполнение эжекторной установки вертикально и соосно циркуляционному бассейну, выполненному в виде колодца цилиндрической формы, а также выполнение в верхней части колодца кольцевого лотка рыбоотвода, расположенного соосно колодцу и напорному водоводу эжекторной установки, позволяет эффективно транспортировать молодь рыбы в рыбоотвод.
Выполнение входных отверстий в виде щелевых рыбоприемных отверстий, расположенных в диаметрально противоположных торцах короба, позволяет эффективно всасывать молодь рыбы, сконцентрированную в колодце.
Для вращения короба и струеформирующего насадка предусмотрен привод в виде двух насадков, расположенных на коробе, асимметрично относительно щелевым водоприемным отверстиям.
Выполнение верхней кромки колодца в виде наклонной плоскости позволяет эффективно распространяться гидравлической струе, транспортирующей молодь рыбы в рыбоотвод.
Выполнение струеформирующего насадка под углом к оси напорного водовода и к верхней кромке колодца в полной степени отвечает эффективным условиям транспорта молоди рыбы.
По пп.4 и 5 формулы изобретения. Выполнение щелевых рыбоприемных отверстий в поверхностном горизонте или в придонной части колодца является вариантами установки входных отверстий эжекторной установки. Вариант установки зависит от условий концентрации молоди рыбы в колодце.
По п.6 формулы изобретения. Выполнение щелевых рыбоприемных отверстий по винтовой образующей (фиг.7), позволяет более равномерно отбирать молодь рыбы, вне зависимости от горизонта концентрации молоди рыбы.
По п.7 формулы изобретения. Снабжение центрального рабочего сопла дополнительной камерой смешения, коаксиально расположенной относительно сопла, позволяет насыщать рабочую струю воздухом, на этапе до ее входа в основную камеру смешения. При этом внешняя граница струи насыщается микропузырьками воздуха, которые образуют пограничный слой, предохраняющий молодь рыбы от травмирования молоди рыбы при ее контакте с высокоскоростной частью гидравлической струи.
В целом технологические операции и конструктивные признаки как основных пунктов изобретения, так и дополнительных пунктов, отвечают критерию "существенные отличия " и связаны между собой настолько, что образуют единый творческий замысел, позволяющий констатировать факт наличия нового способа и устройства, его реализующего.
Решение поставленной задачи достигается путем осуществления нового способа транспортирования молоди рыбы в рыбоотвод и создания новой конструкции устройства для рыбомусороотводения. Графический материал, иллюстрирующий предлагаемую конструкцию, представлен на следующих фигурах:
фиг.1 - рыбозащитное сооружение, в состав которого входит предлагаемое рыбомусороотводное устройство, план;
фиг.2 - конструкция циркуляционного бассейна, план;
фиг.3 - рыбомусороотводное устройство, поперечный разрез, вариант выполнения щелевых рыбоприемных отверстий в поверхностном горизонте;
фиг.4 - рыбомусороотводное устройство, операция транспортирования молоди рыбы в рыбоотвод;
фиг.5 - рыбомусороотводное устройство, поперечный разрез, вариант выполнения щелевых рыбоприемных отверстий в придонной части колодца;
фиг.6 - рыбомусороотводное устройство, вариант с дополнительной камерой смешения, отвод молоди рыбы в водовоздушной смеси;
фиг.7 - рыбомусороотводное устройство, вариант выполнения щелевых рыбоприемных отверстий по винтовой линии.
Рыбомусороотводное устройство включает эжекторную установку 1 с центральным подводом, состоящую из входной части 2, камеры смешения 3 и напорного водовода 4, установленную в месте водоема с повышенной концентрацией молоди рыбы (например, циркуляционный бассейн), при этом входная часть 2 установки 1 сообщается с водоемом и камерой смешения 3, а выходная часть напорного водовода 4 - с рыбоотводом 5. Устройство снабжено водоприемным колодцем 6 и рыбоотводом 5, при этом эжекторная установка 1 установлена вертикально и соосно рыбоприемной части водоема, выполненной в виде колодца 6 цилиндрической формы, причем выходной оголовок напорного водовода 4 ориентирован вверх в направлении рыбоотвода 5 и снабжен струеформирующим насадком 7, выполненным под острым углом к напорному водоводу 4, а входная часть 2 эжекторной установки 1 выполнена в виде короба 8, соосно установленного с напорным водоводом 4, и имеющим два щелевых рыбоприемных отверстия 9, расположенных горизонтально в диаметрально противоположных торцевых частях короба 8, имеющего возможность вращения вокруг вертикальной оси, посредством реактивной тяги, создаваемой насадками 10, соединенными с напорной линией эжектора и выполненными асимметрично щелевым рыбоприемным отверстиям 9, при этом верхняя кромка 11 колодца 6 выполнена наклонной в сторону рыбоотвода 5, расположенного на уровне верхней кромки 11 и выполненного в виде лотка кольцевой формы, соосно колодцу 6 и оси эжекторной установки 1.
Кроме того, щелевые рыбоприемные отверстия 9 могут быть расположены в поверхностном горизонте.
Помимо того, щелевые рыбоприемные отверстия 9 могут быть расположены в придонной части колодца 6.
Кроме того, щелевые рыбоприемные отверстия 9 могут быть выполнены по винтовой образующей 12.
Помимо того, центральное рабочее сопло 17 эжекторной установки 1 может быть снабжено дополнительной камерой смешения 18, выполненной соосно соплу 17 и сообщенной подводящим воздуховодом 19 с атмосферой.
Для подачи расхода воды в насадки 10, выполняющие функцию привода устройства, они сообщены подающими каналами 13 с напорной линией насоса. Раздающее отверстие 14, выполненное в напорной линии, позволяет питать подающие каналы 13 и создавать гидравлические струи в насадках 10.
Подшипники 15 обеспечивают нормальное вращение коробов 8 и напорного водовода 4 со струеформирующим насадком 7.
Всасывающие отверстия 16 обеспечивают всасывание молоди рыбы из входной части 2 и щелевых рыбоприемных отверстий 9.
Рыбозащитное сооружение, в состав которого входит предлагаемое рыбомусороотводное устройство, включает вертикальное сетчатое полотно 20, установленное под углом к потоку подводящего канала 21, и водозаборный канал 22. В концевой части сетчатого полотна 20 расположен циркуляционный бассейн 23, предназначенный для концентрации молоди рыбы с последующим ее отводом в рыбоотвод 5.
Рыбоотвод 5 соединен с рыбоотводящим каналом 24, транспортирующим молодь вне зоны влияния водозаборного фронта. Сопло 17 запитано от насоса посредством подводящего трубопровода 25.
Колодец 6 в верхней своей части снабжен наклонным участком 26.
Способ транспортирования молоди рыбы в рыбоотвод осуществляется следующим образом.
Молодь рыбы, отведенная от сетчатого полотна 20, за счет составляющей вектора скорости подводящего канала 21 и наличия гидравлического уклона поступает в циркуляционный бассейн 23 (фиг.1), выполненный в виде водоприемного колодца 6, цилиндрической формы, где концентрируется. Для отвода ее в рыбоотвод 5 используется эжекторная установка 1, которая захватывает щелевыми рыбоприемными отверстиями 9 молодь рыбы и транспортирует ее по напорному водоводу 4. На последнем этапе транспортировки молодь рыбы переводится в рыбоотвод 5 в безнапорном режиме (фиг.4), посредством формирования гидравлической струи под углом к оси напорного водовода 4 и к верхней кромке 11 колодца 6, а затем сбрасывается на поверхность воды кольцевого лотка рыбоотвода 5, откуда отводится в безопасное место по рыбоотводящему каналу 24.
Для повышения эффективности отвода молоди рыбы по напорному водоводу 4 и камере смешения 3 сопло 17 эжекторной установки 1 снабжено дополнительной камерой смешения 18, сообщенной воздуховодом 19 с атмосферой. При прохождении рабочей струи дополнительной камеры смешения 18 внешние границы гидравлической струи интенсивно насыщаются воздухом из атмосферы, за счет эжекционной способности рабочей струи и смещения плоскости выходного отверстия дополнительной камеры смешения 18, относительно плоскости выходного отверстия сопла 17. В результате в основной камере смешения 3 создаются оптимальные гидравлические условия, снижающие вероятность травмирования молоди рыбы, при ее контакте с высокоскоростной частью основного эжектирующего потока. Кроме того, после основной камеры смешения 3 в напорном водоводе 4 формируется водовоздушный поток, который также способствует снижению травмирования молоди рыбы с поверхностью внутренних стенок водовода 4.
Рыбомусороотводное устройство работает следующим образом.
Молодь рыбы, отведенная от сетчатого полотна 20, поступает в циркуляционный бассейн 23, где концентрируется и не имеет возможности повторного попадания к сетчатому полотну 20. Отвод молоди рыбы в рыбоотвод 5 осуществляет эжекторная установка 1 посредством постепенного захвата молоди щелевыми рыбоприемными отверстиями 9, выполненными на противоположных торцевых частях короба 8. Благодаря наличию насадков 10, установленных асимметрично щелевым рыбоприемным отверстиям 9, напорный водовод 4 со струеформирующим насадком 7 и короб 8 с отверстиями 9 постоянно вращается с заданной скоростью, чему также способствуют подшипники 15. На последнем, завершающем этапе молодь рыбы транспортируется в безнапорном режиме, переводимая гидравлической струей в кольцевой лоток рыбоотвода 5 (фиг.4). Компактная часть гидравлической струи позволяет удерживать в своем теле влекомую молодь рыбы и транспортировать ее по воздуху в лоток рыбоотвода 5. Из кольцевого лотка 5, имеющего симметричный уклон дна в сторону рыбоотводящего канала 24, молодь рыбы отводится в безопасное место вне зоны влияния водозаборного фронта, с использованием канала 24.
Возможны варианты (фиг.3 и 5) выполнения щелевых рыбоприемных отверстий 9, выполненных на разных высотных отметках глубины колодца 6.
Для повышения эффективности захвата молоди рыбы по глубине колодца 6 щелевые рыбоприемные отверстия 9 могут быть выполнены по винтовой линии (фиг.7).
Компоновка, существенно повышающая эффективность отвода молоди рыбы, приведена на фиг.6. Данный вариант позволяет снизить травмирование молоди рыбы при ее контакте с высокоскоростным участком гидравлической струи, создаваемой соплом 17 эжектора. Наличие дополнительной камеры смешения 18, сообщенной воздухоподводящим трубопроводом 19 с атмосферой, позволяет на предварительном этапе, до камеры смешения 3 насыщать рабочую струю воздухом. При этом внешняя граница струи по периметру интенсивно насыщается микропузырьками, формирующими пограничный слой, снижающий коэффициент трения-сцепления, при контакте основного и эжектируемого потоков, а также снижающего процент травмирования молоди рыбы. Кроме того, данная компоновка эжекторной установки имеет более высокий КПД по сравнению с аналогами, работающими только с водным потоком.
Предлагаемое изобретение позволяет существенно повысить эффективность отвода молоди рыбы, при этом высота подъема значительно увеличивается.
Источники информации
1. Рыбозащитные сооружения и устройства. П.А.Михеев. М.: Изд.-во “Рома”, 2000. стр.295, рис. 8.8
2. А.С. СССР №1122772 (СССР). МПК Е 02 В 8/08, 9/04. Рыбоподъемник. Авторы: К.И.Лысов и П.К.Лысов. Опубл. 07.11.84 Б.И. №41, 1984.
3. Рыбозащитные сооружения и устройства. П.А.Михеев. М.: Изд.-во “Рома”, 2000. стр.288, рис.8.2 а, б.
1. Способ транспортирования молоди рыб в рыбоотвод, заключающийся в эжектировании молоди рыб во входную часть эжекторной установки из участка водоема с повышенной концентрацией молоди рыб, создании активного эжектирующего рабочего потока в камере смешения посредством вовлечения объема воды, содержащей молодь рыб, в поток, создаваемый центральной эжектирующей гидравлической струей, и дальнейшей транспортировке водорыбной смеси по напорному водоводу в рыбоотвод, отличающийся тем, что на последнем этапе транспортировки молодь рыбы переводят в рыбоотвод в безнапорном режиме посредством формирования гидравлической струи под углом к лотку рыбоотвода и сбрасывают на поверхность рыбоотводящего потока.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тело рабочей эжектирующей гидравлической струи предварительно насыщают атмосферным воздухом перед поступлением рабочего расхода в камеру смешения.
3. Рыбомусороотводное устройство рыбозащитного сооружения, включающее эжекторную установку с центральным подводом, состоящую из входной части, камеры смешения и напорного водовода, установленную в месте водоема с повышенной концентрацией молоди рыбы, при этом входная часть установки сообщается с водоемом и камерой смешения, а выходная часть напорного водовода - с рыбоотводом, отличающееся тем, что оно снабжено водоприемным колодцем, при этом 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.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что щелевые рыбоприемные отверстия расположены в поверхностном горизонте.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что щелевые рыбоприемные отверстия расположены в придонной части колодца.
6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что щелевые рыбоприемные отверстия выполнены по винтовой образующей.
7. Устройство по любому из пп. 3-6, отличающееся тем, что центральное рабочее сопло эжекторной установки снабжено дополнительной камерой смешения, выполненной соосно соплу и сообщенной подводящим воздуховодом с атмосферой.
