Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбозащитным устройствам, предназначенным для защиты молоди рыбы от попадания в водозабор. Рыбозащитное устройство включает перфорированный всасывающий патрубок с закрепленным на нем конусом, поверхность которого выполнена фильтрующей в виде вогнутых желобов, соединенных между собой вдоль образующих конуса и расширяющихся к его основанию. Вершина конуса ориентирована навстречу транзитному потоку и соединена с всасывающей линией насоса, а основание конуса ориентировано по направлению транзитного потока и выполнено в виде многогранной пирамиды, боковые грани которой выполнены в виде вогнутых к продольной оси устройства желобов, поверхность которых выполнена из водонепроницаемого материала. Изобретение обеспечивает повышение эффективности рыбозащиты. 11 з.п. ф-лы, 22 ил.

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к рыбозащитным устройствам и сооружениям, предназначенным для защиты молоди рыбы от попадания в водозабор.

Известно рыбозащитное устройство водозаборного сооружения [1], включающее перфорированный всасывающий патрубок с закрепленным на нем конусом, поверхность которого выполнена фильтрующей в виде вогнутых желобов, соединенных между собой вдоль образующих конуса и расширяющихся к его основанию, при этом вершина конуса ориентирована навстречу транзитному потоку, гидросмыватель с насадками, установленный в вершине конуса, при этом насадки ориентированы соосно желобам.

Недостатком данного устройства является сложность устройства.

Известно рыбозащитное устройство водозаборного сооружения [2], включающее перфорированный всасывающий патрубок с закрепленным на нем конусом, поверхность которого выполнена фильтрующей в виде вогнутых желобов, соединенных между собой вдоль образующих конуса и расширяющихся к его основанию, при этом вершина конуса ориентирована навстречу транзитному потоку, гидросмыватель с насадками, установленный в вершине конуса, при этом насадки ориентированы соосно желобам.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность рыбозащиты.

Известно рыбозащитное устройство водозаборного сооружения [3], включающее перфорированный всасывающий патрубок с закрепленным на нем конусом, поверхность которого выполнена фильтрующей в виде вогнутых желобов, соединенных между собой вдоль образующих конуса и расширяющихся к его основанию, при этом вершина конуса ориентирована навстречу транзитному потоку, гидросмыватель с насадками, установленный в вершине конуса, при этом насадки ориентированы соосно желобам.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность рыбозащиты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является [4] перфорированный всасывающий патрубок с закрепленным на нем конусом, поверхность которого выполнена фильтрующей в виде вогнутых желобов, соединенных между собой вдоль образующих конуса и расширяющихся к его основанию, при этом вершина конуса ориентирована навстречу транзитному потоку.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность рыбозащиты.

Целью изобретения является повышение эффективности рыбозащиты.

Сущность изобретения заключается в следующем.

По п.1 формулы изобретения. Выполнение вершины конуса, соединенной с всасывающей линией насоса, при этом основание конуса ориентировано по направлению транзитного потока, является наиболее оптимальной компоновкой рыбозащитного устройства. В самом деле согласно поставленной авторами цели - обеспечение эффективности рыбозащиты при работе рыбозащитного устройства в проточных водотоках (водоток, в котором имеется постоянное транзитное течение потока, скорость которого необходима и достаточна для промывки фильтрующей поверхности конуса и выноса влекомого мусора и пассивной молоди рыб за пределы зоны установки рыбозащитного устройства), то есть конструктивная компоновка рыбозащитного устройства согласно п.1 (отличительной его части) рассчитана на промывку фильтрующей поверхности конуса рыбозащитного устройства с использованием энергии транзитного потока, омывающего его в толще потока.

Вышеизложенная концепция авторов, результатом которой и явилась заявляемая компоновка, позволяет в значительной степени упростить конструкцию рыбозащитного устройства, а именно отказаться от принудительной гидравлической промывки элементов и устройств, которые для нее предназначены.

Для обеспечения эффективных условий для отвода смытого мусора и пассивной молоди рыб основание конуса выполнено в виде многогранной пирамиды, боковые грани которой выполнены в виде вогнутых к продольной оси устройства желобов, при этом их поверхность выполнена из водонепроницаемого материала. Форма основания конуса - пирамида и конфигурация ее боковых граней - вогнутые к продольной оси устройства желоба позволяют не накапливаться мусору и молоди рыб у основания конуса. Для предотвращения попадания мусора и молоди рыбы в рыбозащитное устройство основание конуса (поверхность вогнутых желобов) выполнено из водонепроницаемого материала.

По пп.2 и 3 формулы изобретете. Выполнение поперечного сечения конуса в форме многоугольника с четырьмя вершинами или с пятью вершинами является частным вариантом конструктивного решения каркаса конуса. Количество вершин в многоугольнике продиктовано количеством вогнутых желобов, формирующих рабочую фильтрующую поверхность конуса. Увеличение количества желобов (больше определенного номинала) усложняет конструкцию рыбозащитного устройства, снижает его рыбозащитные свойства.

По п.4 формулы изобретения. Вариант рыбозащитного устройства с гидросмывателем, снабженного промывными насадками, предназначен для работы в условиях непроточных или слабопроточных водоемов (например, озеро, ильмень, лиман, пруд или водохранилище).

При написании данной формулы изобретения авторам пришлось, согласно основной концепции, создать рыбозащитное устройство, способное обеспечить эффективную рыбозащиту в условиях проточных и непроточных водоемов, проигнорировать наличие гидросмывателя с насадками, который имеет место быть в выбранном нами прототипе. Только с учетом вышеизложенного признак "гидросмыватель с насадками, установленный в вершине конуса, при этом насадки ориентированы соосно желобам" не был включен в отличительную часть независимого пункта формулы изобретения.

Учитывая позицию авторов, изложенную в предыдущем абзаце, содержание пункта 4 формулы изобретения в полной степени отвечает своему предназначению - обеспечение эффективной промывки фильтрующей поверхности желобов в условиях работы рыбозащитного устройства в непроточных или слабопроточных водоемах.

По п.5 формулы изобретения. Выполнение образующих конуса в вершине конуса криволинейными, в плоскости размещения образующих, позволяет обеспечить плавное их сопряжение с поверхностью всасывающей линии насоса, а также существенно снижает гидравлическое сопротивление набегающему потоку и условия распределения транзитного расхода по вогнутым желобам.

По п.6 формулы изобретения. Установка насадков под острым углом к всасывающей линии насоса позволяет оптимизировать местоположение динамической оси осесимметричной гидравлической струи по отношению к плоскости вогнутых желобов. Данная компоновка насадков учитывает тот момент, что гидравлическая струя подвержена воздействию фильтрующего поля, образуемого на поверхности вогнутых желобов. Изменение же угла установки насадков компенсирует это физическое явление.

По п.7 формулы изобретения. Выполнение образующих конуса по винтовой линии позволяет получить каркас конуса с закрученными вогнутыми желобами. Данная компоновка рыбозащитного устройства позволяет более полно использовать кинетическую энергию транзитного потока, при этом фильтрующая поверхность вогнутых желобов подвергается более интенсивной очистке и промывке от налипшего мусора и снулой молоди рыб.

По пп.8 и 9 формулы изобретения. Эти варианты перекрывают возможность нашим оппонентам создать на базе нашего рыбозащитного устройства новую конструкцию РЗУ (рыбозащитного устройства). С другой стороны, направление закрутки образующих зависит от конкретных условий, в которых будет установлено рыбозащитное устройство (гидравлическая структура транзитного потока, его плановая направленность, близость береговой кромки и т.д.), то есть от конкретного проектного решения.

По п.10 формулы изобретения. Выполнение камеры гидросмывателя в виде усеченного конуса, причем насадки соединены с большим основанием усеченного конуса, а малое основание усеченного конуса ориентированно навстречу транзитному потоку, позволяет улучшить условия обтекания и оптимизировать условия распределения транзитного потока относительно вершины конуса.

По п.11 формулы изобретения. Выполнение половины каждого вогнутого желоба в виде водонепроницаемого экрана, при этом водонепроницаемый экран образуется от вершины до основания конуса, позволяет повысить величину общего гидравлического сопротивления транзитному потоку, тем самым улучшить условия отвода мусора и молоди рыбы. В данной компоновке интенсивность работы закрученного потока повышается, как и повышается эффективность промывки фильтрующего полотна вогнутых желобов. Однако снижается производительность работы рыбозащитного устройства, то есть снижается величина забираемого к потребителю расхода воды. Данный недостаток частично устраняется в следующем пункте.

По п.12 формулы изобретения. Выполнение половины каждого вогнутого желоба с отверстиями перфорации, сквозность (в нашем случае, сквозность - отношение общей (суммарной) площади отверстий перфорации вогнутого желоба к общей площади вогнутого желоба) которых меньше, чем сквозность второй половины желоба, при этом экран с меньшей сквозностью образуется от вершины до основания конуса, позволяет одновременно повысить величину общего гидравлического сопротивления транзитному потоку и фильтрацию через половину площади желоба с меньшей сквозностью. В данной компоновке интенсивность работы закрученного потока повышается, как и повышается эффективность промывки фильтрующего полотна вогнутых желобов, однако, производительность работы рыбозащитного устройства снижается незначительно.

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

фиг.1 - рыбозащитное устройство, изометрия;

фиг.2 - то же, продольный разрез;

фиг.3 - вариант рыбозащитного устройства с криволинейными образующими в вершине конуса, изометрия;

фиг.4 - рыбозащитное устройство, вариант с пятью вогнутыми желобами;

фиг.5 - то же, вариант с криволинейными образующими в вершине конуса, изометрия;

фиг.6 - разрез А-А на фиг.2;

фиг.7 - разрез Б-Б на фиг.2;

фиг.8 - рыбозащитное устройство, вариант с гидросмывателем, изометрия;

фиг.9 - разрез В-В на фиг.8;

фиг.10 - конструкция гидросмывателя с насадками, расположенными под углом к поверхности всасывающей линии насоса;

фиг.11 - вариант каркаса рыбозащитного устройства с образующими, выполненными по винтовой линии, изометрия;

фиг.12 - то же, общий вид рыбозащитного устройства с образующими, выполненными по винтовой линии, изометрия;

фиг.13 - поперечный разрез конуса, вариант, когда половина каждого вогнутого желоба выполнена в виде водонепроницаемого экрана, при этом водонепроницаемый экран образуется от вершины до основания конуса;

фиг.14 - рыбозащитное устройство, вариант с гидросмывателем, камера которого выполнена в виде усеченного конуса, продольный разрез;

фиг.15 - то же, фрагмент, изометрия;

фиг.16 - концевой участок всасывающей линии насоса с обратным клапаном, продольный разрез;

фиг.17 - то же, в процессе забора воды;

фиг.18 - рыбозащитное устройство с четырьмя желобами, вариант с гидросмывателем, камера которого выполнена в виде усеченного конуса, изометрия;

фиг.19 - то же, образующие в вершине конуса выполнены криволинейными;

фиг.20 - основание конуса;

фиг.21 - то же, общий вид;

фиг.22 - рыбозащитное устройство с четырьмя желобами, вид со стороны основания конуса, изометрия.

Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения включает перфорированный всасывающий патрубок 1 с закрепленным на нем конусом 2, поверхность которого выполнена фильтрующей в виде вогнутых желобов 3, соединенных между собой вдоль образующих 4 конуса 2 и расширяющихся к его основанию, при этом вершина конуса 2 ориентирована навстречу транзитному потоку.

Вершина конуса 2 соединена с всасывающей линией 5 насоса (не показан), а основание 6 конуса 2 ориентировано по направлению транзитного потока и выполнено в виде многогранной пирамиды, боковые грани которой выполнены в виде вогнутых к продольной оси устройства желобов, при этом их поверхность выполнена из водонепроницаемого материала.

Кроме того, поперечное сечение конуса 2 может быть выполнено в форме многоугольника с четырьмя вершинами.

Помимо того, поперечное сечение конуса 2 может быть выполнено в форме многоугольника с пятью вершинами.

Кроме того, рыбозащитное устройство может быть снабжено гидросмывателем 7 с насадками 8, при этом гидросмыватель 7 установлен на внешней поверхности всасывающей линии 5 насоса, перед вершиной конуса 2, при этом насадки 8 гидросмывателя 7 установлены соосно желобам 3 и ориентированы к основанию 6 конуса 2, а гидросмыватель 7 соединен с напорной линией 9 насоса.

Помимо того, в вершине конуса 2 его образующие 4 могут быть выполнены криволинейными и плавно сопрягаются с поверхностью всасывающей линии 5.

Кроме того, насадки 8 могут быть установлены под острым углом к всасывающей линии 5 насоса.

Помимо того, образующие 4 конуса 2 могут быть выполнены по винтовой линии.

Кроме того, закрутка винтовой линии может быть выполнена по часовой стрелке.

Помимо того, закрутка винтовой линии может быть выполнена против часовой стрелки.

Кроме того, камера гидросмывателя 7 может быть выполнена в виде усеченного конуса, причем насадки 8 соединены с большим основанием усеченного конуса, а малое основание усеченного конуса ориентированно навстречу транзитному потоку.

Помимо того, половина каждого вогнутого желоба 3 может быть выполнена в виде водонепроницаемого экрана 10, при этом водонепроницаемый экран 10 образуется от вершины до основания конуса 2.

Кроме того, половина каждого вогнутого желоба 3 может быть выполнена с отверстиями перфорации, сквозность которых меньше, чем сквозность второй половины желоба 3, при этом экран с меньшей сквозностью образуется от вершины до основания конуса 2.

При работе насадков 8 образуются гидравлические струи 11. Для нормальной работы рыбозащитного устройства его всасывающая линия 5 снабщена обратным клапаном 12.

Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения работает следующим образом.

В режиме забора воды на нужды потребителей расход воды поступает через отверстия перфорации вогнутых желобов 3 конуса 2 и далее по всасывающему патрубку 1 во всасывающую линию 5 насоса (не показан). Промывка фильтрующих желобов 3, по базовому варианту, осуществляется за счет их продольного обтекания транзитным потоком. В случае работы рыбозащитного устройства в непроточных или слабопроточных водоемах (например, озеро, ильмень, лиман, пруд или водохранилище) используется гидросмыватель 7, соединенный с напорной линией 9 насоса (фиг.8). Промывной расход поступает в камеру гидросмывателя 7 и далее в виде гидравлических струй 11 поступает из насадков 8 вдоль фильтрующей поверхности вогнутых желобов 3, смывая налипший мусор и отводя скатывающуюся пассивную молодь рыбы, и предотвращая проникновение активной молоди рыбы непосредственно к отверстиям перфорации. Смытый мусор и пассивная молодь рыб, отводимые гидравлическими струями 11, транспортируются к основанию 6 конуса 2 и далее подхватываются транзитным потоком и сносятся вниз по течению. Основание 6 за счет выполнения его водонепроницаемым в виде вогнутых желобов (фиг.20-22) предотвращает скопление смытых мусора и молоди рыбы, непосредственно за основанием 6 конуса 2.

Возможен вариант работы рыбозащитного устройства, когда образующие 4 конуса 2 выполнены по винтовой линии (фиг.11). В этом случае данная компоновка рыбозащитного устройства позволяет более полно использовать кинетическую энергию транзитного потока, при этом фильтрующая поверхность вогнутых желобов 3 подвергается более интенсивной очистке и промывке от налипшего мусора и снулой молоди рыб. Направление закрутки образующих 4 может быть различным и зависит от конкретных условий, в которых будет установлено рыбозащитное устройство (гидравлическая структура транзитного потока, его плановая направленность, близость береговой кромки и т.д.), то есть от конкретного проектного решения.

Возможен вариант выполнения камеры гидросмывателя 7 в виде усеченного конуса, причем насадки 8 соединены с большим основанием усеченного конуса, а малое основание усеченного конуса ориентированно навстречу транзитному потоку (фиг.14, 15, 18, 19). Эта компоновка позволяет существенно улучшить условия обтекания и оптимизировать условия распределения транзитного потока относительно вершины конуса 2 и вогнутых желобов 3.

Возможен вариант выполнения рыбозащитного устройства, когда половина каждого вогнутого желоба 3 выполнена в виде водонепроницаемого экрана 10, при этом водонепроницаемый экран 10 образуется от вершины до основания конуса 2. Эта компоновка позволяет повысить величину общего гидравлического сопротивления транзитному потоку, тем самым улучшить условия отвода мусора и молоди рыбы. При этом интенсивность работы закрученного потока повышается, как и повышается эффективность промывки фильтрующего полотна вогнутых желобов 3. Водонепроницаемый экран 10 выполняет функцию закручивающих лопастей, набегая на которые транзитный поток испытывает большее гидравлическое сопротивление и, соответственно, формирует вторичное течение, характеризующееся большим диаметром отведения мусора и молоди рыбы от продольной оси устройства.

Возможен вариант выполнения рыбозащитного устройства, когда половина каждого вогнутого желоба 3 выполнена с отверстиями перфорации, сквозность которых меньше, чем сквозность второй половины желоба 3, при этом экран с меньшей сквозностью образуется от вершины до основания конуса 2. Эта компоновка позволяет одновременно повысить величину общего гидравлического сопротивления транзитному потоку и обеспечить фильтрацию через половину площади желоба 3 с меньшей сквозностью. В данной компоновке интенсивность работы закрученного потока повышается, как и повышается эффективность промывки фильтрующего полотна вогнутых желобов 3, однако, производительность работы рыбозащитного устройства при этом снижается незначительно.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1671766, "Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения", МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04, Авторы: Парулава И.И., Чистяков А.А., Черкасов В.А., Шкура В.Н. (СССР). Опубл. Б.И. №31, 1991.

2. Авторское свидетельство СССР №1709005, "Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения", МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04, Авторы: Чистяков А.А., Парулава И.И., Черкасов В.А., Шкура В.Н. (СССР). Опубл. Б.И. №4, 1992.

3. Авторское свидетельство СССР №1802039, "Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения", МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04, Авторы: Парулава И.И., Черкасов В.А., Чистяков А.А., Михеев П.А. (СССР). Опубл. Б.И. №10, 1993.

4. Авторское свидетельство СССР №1493731, "Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения", МПК Е 02 В 8/08, Е 02 В 9/04, Авторы: Черкасов В.А., Чистяков А.А., Вострова Л.И., Прокопов Н.А. (СССР). Опубл. Б.И. №26, 1989.

1. Рыбозащитное устройство водозаборного сооружения, включающее перфорированный всасывающий патрубок с закрепленным на нем конусом, поверхность которого выполнена фильтрующей в виде вогнутых желобов, соединенных между собой вдоль образующих конуса и расширяющихся к его основанию, при этом вершина конуса ориентирована навстречу транзитному потоку, отличающееся тем, что вершина конуса соединена с всасывающей линией насоса, а основание конуса ориентировано по направлению транзитного потока и выполнено в виде многогранной пирамиды, боковые грани которой выполнены в виде вогнутых к продольной оси устройства желобов, при этом их поверхность выполнена из водонепроницаемого материала.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поперечное сечение конуса выполнено в форме многоугольника с четырьмя вершинами.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поперечное сечение конуса выполнено в форме многоугольника с пятью вершинами.

4. Устройство по любому из пп. 1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено гидросмывателем с насадками, при этом гидросмыватель установлен на внешней поверхности всасывающей линии насоса перед вершиной конуса, при этом насадки гидросмывателя установлены соосно желобам и ориентированы к основанию конуса, а гидросмыватель соединен с напорной линией насоса.

5. Устройство по любому из пп. 1 - 3, отличающееся тем, что в вершине конуса его образующие выполнены криволинейными и плавно сопрягаются с поверхностью всасывающей линии.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что насадки установлены под острым углом к всасывающей линии насоса.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что образующие конуса выполнены по винтовой линии.

8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что закрутка винтовой линии выполнена по часовой стрелке.

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что закрутка винтовой линии выполнена против часовой стрелки.

10. Устройство по любому из пп. 1 - 3, отличающееся тем, что камера гидросмывателя выполнена в виде усеченного конуса, причем насадки соединены с большим основанием усеченного конуса, а малое основание усеченного конуса ориентированно навстречу транзитному потоку.

11. Устройство по любому из пп. 7 - 9, отличающееся тем, что половина каждого вогнутого желоба конуса выполнена в виде водонепроницаемого экрана, при этом водонепроницаемый экран образован от вершины до основания конуса.

12. Устройство по любому из пп. 7 - 9, отличающееся тем, что половина каждого вогнутого желоба конуса выполнена с отверстиями перфорации, сквозность которых меньше, чем сквозность второй половины желоба, при этом экран с меньшей сквозностью образован от вершины до основания конуса.