Рыбоотпугивающее устройство — SU 1778217 (original) (raw)
ающееуп ра влел:натора,нен в виором раз"х магни" вок, вод ые отвепостоянн сливную гра стия в теле й диаметр татком таки то они не а нь, водопропус плотины, имею по всей длине, х плотин являет беспечивают рыб к"щие Недос ся то, чГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(57) Использование в гидротечастности в рыбоотпугивающихствах для нижних бьефов водоплотин. Сущность изобретения зачается в том, что рыбоотпугивустройство снабжено системойния и датчиком колебаний резопри этом узел установки выполде подвижного магнита, на котмещен резонатор, и неподвижны авыдов, А.П, Григорьев и Т.А. Немченко кое свидетельство СССР кл. Е 02 В 7/00, 1986. Изобретение относится к гидротехм ст. венно для нижних бьефов водосливных плотин.Существующие конструкции водослив" ных плотин, как правило, не обеспе" чивают рыбозащиту в нижнем бьефе. Нап ример, известна водосливная плотина с напорной гранью, оголовком, водосливной гранью и водобоем, содержащая камеру гашения энергии потока с решеткой.Известна такж6 на, содержащая н о" нике, в частности к рыбоотпугивающи (рыбозащитным) устройствам,преимуще тов, размещенных с торца и доннойчасти подвижного магнита, причем под"вижный и неподвижный магниты обращеныдруг к другу одноименными полюсами ина подвижном расположен датчик коле"баний резонатора, выход которого пос"редством системы управления затворомсвязан с исполнительными механизмамиположения затвора. Датчик выполненв видв катушки возбуждения и сообщенс системой управления затвором, состо"ящей из блока усилителя высокой цасто"ты, параллельно которому подклюценчастотомер и последовательно блокфильтров, блок управления и электро"двигатель затвора с блоком коммутацииВ результате резонанса при обтеканиипластины струей гидросмеси возникаетразрыв сплошности потока, образуютсяобласти сжатия и разрежений упругойволны в гилросмеси. 1 з.п. Ф"лы,.5 ил. защиту.Ближайшим прототипом являетсярыбоотпугивающее устройство, содержащее водовод с соплом, соединяющийверхний и нижний бьефы пульповодйсоединяющий верхний бьеф с водоводомвоздуховодом соединяющим выходнуючасть сопла с атмосферой, и резона"тор с узлом установки, установленныйв нижнем бьефе перед соплом.Недостатком известного рыбоотпугивающего устройства является то, цто оно не обеспецивает полной рыбо" защиты в нижнем бьефе сооружения, т,к, в связи с инерционностью пружи" ны в начальный промежуток времени пластина не войдет в резонанс с потоком гидросмеси.Цель изобретения " повышение надежности и эффективности рыбозащиты.Поставленная цель достигается тем, что рыбоотпугивающее устройство снаб" жено системой управления и датчиком колебаний резонатора, при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на котором размещен резона" тор, и неподвижных магнитов, разме" щенных с торца и данной части подвиж" ного магнита, причем подвижный и не" щ подвижный магниты обращены друг к дру" гу одноименными полюсами и на подвиж" ном расположен датчик колебаний резо" натора, выход которого посредством системы управления затвором связан с 25 исполнительными механизмами положе" ния затвора, Датчик выполнен в виде катушки возбуждения и сообщен с сис" темой управления затвором, состоящейиэ блока усилителя высокой частоты, ЭО параллельно которому подклюцен часто" томер, а последовательно блок фильт" ров, блок управления и электродвига" тель затвора с блоком коммутации.На фиг. 1 изображен водовод, общий З 5вид; на фиг. 2 " сопло и резонатор,вид сверху на фиг. 3 - сопло и резо"натор, разрез вертикальной плос"костью,; на фиг. ч - блок"схема уст"ройства управления затвором; нафиг, 5 " пластина резонатора со стой"ками и плитой с прорезью.Рыбоотпугивающее устройство со"держит водовыпускную трубу 1, раэме"щенную, например, в теле бетонной 45плотины 2, поддерживаемую в. нижнембьефе стойками 3. Труба 1 оканцива"ется соплом ч и снабжена грубой ре"щеткой 5 и затвором 6. Внутри трубыразмещен воздуховод 7, снабженный , вентилем, К трубе 1 подсоединен эжек"тируемый пульповод 8 с затвором 9.,Резонатор, входящий в состав рыбо"защитного устройства, состоит из плас"тины 10, прикрепленной на стойках 11к подвижному магнитному элементу 12,который расположен над неподвижныммагнитным элементом 13 и свободно пе"ремещается в катушке возбуждения 14. Причем магнитные элементы 12, 13 обра"щены друг к другу одноименными полюсами и расположены в углублении 15 днанижнего бьефа, в торцевой стенке ко"торого установлен магнитный элемент16, обеспечивающий упругую связь сподвижным магнитным элементом 12, Уг"лубление 15 герметично закрыто плитой17 с прорезью 18, в которой находит"ся уплотнение 19.Устройство управления затвором 20,состоящее из последовательно соединенных блока усиления высокой частоты,блока фильтров, блока управления иблока коммутации, в качестве датцикаиспользует катушку возбуждения 14 иподключено к электродвигателю затво"ра 6,Позицией 21 обозначена водосливная грань плотины, а позицией 22 "вентиль, которым может быть снабженвоздуховод 7. Оптимальными параметра"ми сопла и резонатора являются высотасопла В - 15"20 ц ( о- ширина сопла);высота резонатора ВВ, толщинарезонатора Ь ; длина сопла, равная2,5"3,0 1; угол эатоцки резонатораМ = 30 ; ширина водопропускной трубыВВ, расстояние между стойками 11,равное 0,5 д, где й - длина резонато"ра. Материал резонатора " сталь илидругие упругие материалы,Для предотвращения разрушающеговоздействия кавитации в районе уста"новки резонатора обтекаемые поверхнос"ти нижнего бьефа покрываются антикор"розийной мастикой с пленочным покры"тием или снабжаются резинобетоннымпокрытием.Во избежании больших гидродинами"цеских нагрузок на водопропускную тру"бу в районе гасительных устройств, ееможно располагать (частично или полностью) в промежутоцных быках илибереговых устоях.Рыбоотпугивающее устройство работа"ет следующим образом.После очистки водопропускного со"оружения от льда и плавающих предме"тов открывается затвор б и вода начи"нает поступать в водопропускную трубу1, Затем открывается затвор 9 и поэжектируемому пульповоду 8 подаетсягидросмесь из воды и частиц наносовв трубу 1, далее гидросмесь перед пос"туплением в соплонасыщается возду"хом из воэдуховода 7. Получившаясягидросмесь из воды, твердых частиц и5 17782 воздуха подается с большей скоростью на пластину резонатора 13, При обтекании резонатора образуется интенсивная звуковая волна частотой 20-50 кГц, Она возникает вследствие того, что достигается равенство частоты колеба" ний струи Г и частоты собственных колебаний пластины резонатора т.е, Г = 1 или 10К 14, Ь ГЕ.Е,1 ггде К " коэффициент пропорциональ"15ности, числовые значения ко"торого принимают из технической литературы;1 - расстояние между соплом ипластиной;20К 2 " коэффициент, зависящий отспособа крепления пластины,в данном случае К -- 2,82;" плотность материала пластины;Й " длина пластины;25Е " модуль упругости материалапластины,Равенство Г = Г при изменении уров"с рня воды в верхнем бьефе, а следова"тельно, и скорости струи осуществля"ется соответствующим изменением рас"стояния 1. Достигается это тем, чтопластина резонатора 10 закреплена не"стационарно и может перемещаться спомощью подвижного магнитного элемен-,та 12 на магнитной подушке, образован"35ной во взаимодействии с магнитнымэлементом 13. При этом настройка про"исходит автоматически с помощью маг"нитных элементов 12 и 16, обращенныхдруг другу одноименными полюсами. Параметры магнитных элементов 12 и 16подбираются так, цтобы при изменениискорости потока от Ч до Ч рассто"яние изменилось бы от 1 до 1 г так,чтобы 45КТ К Ттг ЬЕ-- К .уи, следовательно, сила лобового дав"ления потока на площадь поперечногосечения пластиныЯдолжна быть увязана с отталкивающейсилой магнитов,Помимо этого, при уменьшении час-,тоты колебаний пластины 10 ло эначе 17 6ний ниже 20 кГц или при увеличении вы. ше 50 кГц срабатывает устройство уп" равления затвором. Сигнал, поступаю" щий с датчика катушка возбуждения 14),усиливается в блоке уси.пителя высокой частоты, параллельно которому подклюцен частотометр, регистрирую" щий цастоту этого сигнала, Затем в блоке Фильтров происходит выделение сигнала в диапазоне цастот 50 кГц - т. с Я 20 кГц, который поступает на блок управления. В блоке управления Формиру" ются сигналы управления электродвига" теля затвора, при поступлении сигнала с частотой Г с 20 кГц Формируется положительный импульс управления, а при поступлении сигнала с частотой Г50 кГц " отрицательный. Под воз" действием этих импульсов блок комму" тации управляет режимом работы элект" родвигателя, при поступлении положи" тельного импульса электродвигатель открывает затвор 6, а при поступлении отрицательного закрывает.В результате резонанса при обтека" нии пластины 10 струей гидросмеси возникает разрыв сплошности потока, об" разуются области сжатия и разрежений упругой волны в гидросмеси, В области разрежений появляются кавитационные пузырьки, образованию которых способ" ствует налицие твердых частиц насо" сов и пузырьков воздуха. За Фазой разрежения наступает Фаза сжатия, во время которой происходят антивзры" вы (схлопывание) кавитационных пу" зырьков. При схлопывании тысяч пу" зырьков в 1 с возникает большое дав" ление, порождающее в воде ударную вол" ну, воздействие которой на органы слуха, органы боковой линии и плава" тельный пузырь рыб приводит к испугу и избеганию ими попадания в зону дей" ствия рыбозащиты. Отрицательное воз" действие на рыбу оказывают и создавшееся гидродинамицеское поле, повы" шенная мутность потока в этой зоне и повышение содержания азота в воде в результате насыщения ее азотом иэ воз" духа.Применение магнитных э.пементов по" вышает надежность резонатора, т,к, позволяет отказаться от инерционной системы (пружина, колеса) и энацительно снижает материалоемкость. Повыше" ние эффективности его работы достигается за счет применения устройства управления затвором, которое даетвозможность регулировать частоту ко- лебаний в диапазо е 20 - 50 кГц.Гледует ,акже отметить, что кави"5 тация на пластине способствует раз:лельчению твердых частиц наносов, которые при распадании на более мел" кле частицы оказывают механицеское воздействие на отдельные рецепторы рыо, также отпугивая их. 10Кроме своей осно=.ной Функции и зашиты Гаси.ельных устрОйств От по падания рыбы, рыЬоотпугивающее уст" ройство имеет следующие достоинства: увелицивается пропускная способность 5 водовода за счет водопропускной трубы . пульповода; наличие пульповода ис" пользУюЩеГО эжекЦионныл эФФектр спо собствует удалению насосов, благодаряему у.еньшается давление насосов на 0 водовод увеличивается его устойчивость и появляется возможность его ,.,Олэгцения, решье: я прс 1 блема заиле" ния верхних бьеФов водохранилищных и речных гидроузлов; в нижнем бьеФе благодаря повышению мутности потока уменьшаются размывы;, на поля поступа" ет большее колицество минеральных цас" тиЦр 1 овышаюших плОДОРОДАе поцвыр сни жается материалоемкость водовода; воз" И духоэод в эодопропускнои труое служи-. одновре; анно для предотвращения винтового движения воды в трубе;. рыбозащитное устройство оказывает комплексное положительное воздействие на окружаю.- 15 щую среду.По данным службы эксплуатации гид=роузла в 1983 году изза плохой ра".боты рыбозащиты и механическогоподъемника для рыбы суммарный потен"циальный ушербр слагающийся из ушер"ба нанесенного гибелью особей илиих незаконным изъятием из водоема иущерба, причиненного рыбному хозяйству в результате потери потомства сос"тавляет 21,8 тысяц особей судака и330 тысяч штук. леща, не прошедших гид"роузел или погибших в гасительныхустройствах. В денежном выражении это .составляет 1 Я= Е и Р = 0 р 85 Х 21800 ХЮх 2+Ор 1 х 330000 х 0 р 3=/0660 рубоГде Е " стоимость продукции, получен-"ной за 1 кг сьрья 1 кг судака Ор 85 руб., 1 кг леща0,4 руб.);55и. - колицество погибших или не"законно изъятых из водоемавзрослых особей, шт,; Р - средний вес взрослой особи (2 кг вес. Судака и 0,3 кг вес леща).пПКГЕ21800 х 20000 001 к 2 04 0 2 10000 330000 К 1 ЬО 000 001 х 0 Зхо йхо йо+ а ющюмАмюемнАь мы мм 4 м10000198962 руб,где- средняя плодовитость, щт.К - коэФФициент промыслового воз"врата от икры,3;Р - средний вес половозрелых Особей, кГ;" доля самок в стаде, 3;С " краткость нереста, раз; 0 ледовательно, суммарный предполагаемый ущерб составит И = И+ 11 = = /0660 + 198962 = 269622 руб,.Предлагаемое устройство предполага" ет обеспечение полного 1003"ного) пропуска рыбы в верхний бьеф при не" ресте и исключает ее гибель в гаси" тельных устройствах,й о р и у л а изобретенияРыбоотпугивающее устройство, прелмущественно для нижних бьеФов во" досливных плотин, содержащее водовод для соединения верхнего и нижнего бьеФов, имеющий сопло со стороны ниж" него бьеФа и затвор со стороны верх" него бьеФа, пульсопровод для соедине" ния верхнего бьеФа с водоводом, воз" духовод для соединения верхней части сопла с атмосФерой и резонатор, разме" щенный". перед соплом и имеющий узел установки, о т л и ц а ю щ е е с я тем, цто, с цельЮ повышения надежности и эФФективности рыбозащиты, оно снабжено системой управления затвором и датциком колебаний резонатора, при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на. котором раэме" щен резонатор, и неподвижных магнитов, размещенных с торца и донной части подвижного магнита, причем подвижный и неподвижный магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и наФиа,2 Фиг. 3 9 1подвижном расположен датчик колебанийрезонатора, выход которого посредст"вом системы управления затвором свя".зан с исполнительными механизмами по"ложения затвора.2, Устройство по и. 1, о т л и ."ч а ю щ е е с я тем, что датчик коле"баний резонатора выполнен в виде ка" 778217 10тушки возбуждения и сообщен с системой управления затвором, состоящейиз блока усилителя высокой частоты,параллельно которому подключен часто."томер, а следовательно" блок фильтров,блок управления и электродвигательзатвора с блоком коммутации,орректор АКозораВааВМ одписное ССР ЗакаВНИИПИ Составитель В, Дав 3. Ходакова Техред М. Моргента.1 б 7 Тираж Государственного комитета по изобретени 113035, Москва, Ж, Раушская и открытиям при ГКНТаб., д. 4/5