Спиральный рыбоход

 

Использование: в гидротехническом строительстве частности в устройствах для перевода взрослых особей рыб из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф и спуск молоди рыб из верхнего бьефа в нижний . 2 бьеф. Сущность изобретения: в плотине 1 установлены всплывные лотки 2, которые забирают равные расходы воды из верхних слоев водохранилища перед плотиной 1 и направляют их в спиральные рыбоходные дорожки/уклон. Дна которых направлены навстречу друг другу. При этом соответствующие витки рыбоходных дорожек в плане попарно сопряжены друг с другом с образованием общего проточного тракта. В последнем происходит соударение потоков двух рыбоходных дорожек, что обеспечивает уменьшение скорости и гашение избыточной кинематической энергии потоков с достижением эффективного перевода рыбы в обоих направлениях. 2 з.п. ф-льцб ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (s()s Е 02 В 8/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (гОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к области гид-, между собой спиральных частей одинаковоротехники и предназначено для перевода — (.o поперечного сечения, выполненных воквэрослых особей рыб из нижнего бьефа в :: руг вертикальных осей. Каждая спиральная верхний и спуска молодй рыб из верхнего часть рыбоходной дорожки оснащенасвоим бьефа в нижний, через низко и среднена- вспли)вным лотком и состоит из равномерпорные плотины. ных витков, образованных короткими канаЦель изобретения — повышение эффек- лами, установленными с одинаковыми тивности свободного пропуска рыбы через уклонами и на одном уровне с соответствуплотину за счет уменьшения скорости пото- . ющи;.;и каналами другой спирали, соедика на спйральной рыбоходной дорожке и ненными между собой с резкими обеспечение как перевода рыб из нижнего . поворотами, образующими местные гидравбьефа в верхний, так и молоди рыб из верх- . лические сопротивления, снижающие сконего бьефа в нижний, независимо от пере- ростной напор. пара высот. Концы витков спиралей уклоном дна наПоставленная цель достигается умень- правлены навстречу друг другу и сведены в шением скорости потока за счет дополне- один общий канал увеличенного поперечнония гидравлических сопротивлений по го сечения, соединяющий спирали, в котодлине потока, местными сопротивлениями ром встречные потоки сталкивают, с и противопотоками, потерей скоростнрго напора, а первый коКанал рыбоходной дорожки выполняют роткий канал, начинающий нижележащий с открытым руслом, в виде двух симметрич- виток каждой спирали отводят от упомянуных, рядом расположенных и соединенных того общего канала и выполняют с первона(21) 4800176/15 (22) 06.03.90 (46) 23.03.93. Бюл. ¹ 11 (71) Курганский филиал Государственного союзного института по проектированию предприятий транспортного машиностроения "Союзтрансмашпроект" (72) Б,Ф.Калашников (56) Авторское свидетельство СССР .

¹ 1373755, кл. Е 02 В 8/08, 1986. (54) СПИРАЛЬНЪ|Й РЫБОХОД (57) Использование: в гидротехнйческом строительстве,в частности в устройствах для перевода взрослых особей рыб из нижнего бьефа гидроузла в верхний бьеф и спуск молоди рыб из верхнего бьефа в нижний бьеф. Сущность изобретения: в плотине t установлены всплывные лотки 2, которые забирают равные расходы воды иэ верхних слоев водохранилища перед плотиной 1 и направляют их в спиральные рыбоходные дорожки, уклон. дна которых направлены навстречу друг другу. При этом соответствующие витки рыбоходных дорожек в плане попарно сопряжены друг с другом с образованием общего проточного тракта. В последнем происходит соударение потоков двух рыбоходных дорожек, что обеспечивает уменьшение скорости и гашение избыточной кинематической энергии потоков с достижением эффективного перевода рыбы в обоих направлениях. 2 з,п. ф-лы„6 ил.

1803491 чальной шириной поперечного сечения канала, характерной для вышележащего витl(3, Форма витков спиралей заявленного рыбохода и сочетания этих витков могут 5 быть самыми разнообразными. Взаимное влияние местных гидравлических сопротивлений, расположенных близко друг к другу в потоке будет оказывать дополнительное тормозящее воздействие на скорость потока, в результате поток воды на рыбоходной дорожке характеризуется малым скоростным напором при неравномерном движении. Вместе с потоком воды из верхнего бьефа спускают молодь рыб, а из нижнего бьефа навстречу потоку поднимаются взрослые особи рыб.

Применение двух всплывных лотков позволяет расширить вдоль тела плотины зону, где забирают поток воды с молодью рыб, На фиг.1 схематично показан спиральный рыбоход с прямолинейной рыбоходной до рож кой, вид сверху; на фи г.2 — то >ке, вертикальный разрез; на фиг.3 и 4 — спиральный рыбоход с прямолинейной дорож, кой встроен в сменное запорное устройство плотины; на фиг,5 и 6 — спиральный рыбоход с витками рыбоходной дорожки круглой формы, вид сверху и горизонтальное сечение.

В плотине 1 установлены всплывные лотки 2, берущие начало в верхнем бьефе перед плотиной (фиг.1, 3j и переходящие в короткие каналы 3, начинающие первые витки располо>кенных B ряд, соединенных между собой, симметричных спиралей рыбоходной доро>кки, установленной с постоянным уклоном в сторону нижнего бьефа на колоннах 4. Каналы 3 резким поворотом прямоугольного поперечного. сечения, пе- 40 реходят в короткие каналы 5, выполненные соосно, уклоном дна направленные навстречу друг другу и переходящие с поворотом под 90 в общий канал 6.

Возможно выполнение делителя потока 45 и направление двух отводящих каналов в противоположные стороны (фиг.5, 6).

Поперечное сечение канала 6, равно сумме поперечных сечений. направленных встречно каналов 5. 50

Канал б, соединяющий спирали рыбоходной дорожки, переходит под прямым углом в короткие каналы 7, направленные уклоном дна в противоположные стороны. резким поворотом переходящие в нижеле- 55 жащие каналы 3, начинающие вторые витки спиралей рыбоходной дорожки и последовательно переходящие в каналы 5, 6, 7 вторых витков. как это описано для первых витков.

Виток за витком рыбоходная дорожка опускается в воду нижнего бьефа и заканчивается лотками 8, направляющими взрослые особи рыб в каналы заявленного рыбохода.

Предусмотрено выполнение затвора 9. перекрывающего отверстие 10, расположенное в теле плотины соосно нижерасположенному каналу б (или каналам 3 на фиг.4).

Рыбоход работает следующим образом.

Всплывные лотки 2 забирают равные потоки воды с молодью рыб из верхних слоев перед плотиной 1 и направляют их в спиральную рыбоходную дорожку, в коротких прямоугольных каналах которой, с малым наклоном дна и открытым руслом, имеет место неравномерное, плавно изменяющееся движение воды.

Направления потоков воды на чертеже показаны стрелками. При малом наклоне дна коротких каналов 3, потоки воды не успевают приобрести избыточную кинетическую энергию, так как вынуждены преодолевать местные гидравлические сопротивления — резкий поворот канала на

90 при переходе в канал 4, что вызовет уменьшение скоростного напора, Глубина потока в направлении движения возрастает, а свободная поверхность потока образует кривую подпора, что связано с замедлением потока.

Еще более четко выраженная кривая подпора наблюдается в каналах 5, где два равных потока с одинаковыми малыми скоростями направлены навстречу друг другу и взаимно нейтрализуют кинетические энергии, накопленные при прохождении каналов 3 и 4 каждого витка. После потери кинетической энергии потоки могут быть направлены в противоположных направлениях (см, например, фиг,б) или суммированы в общий поток (как показано на фиг.1, 3, 4).

Суммированный поток при движении по каналу 6 вновь начинает набирать кинетическую энергию, часть которой расходуется уже в конце этого короткого канала 6. при делении одного суммированного потока на два, с резким поворотом и движением потоков в противоположных направлениях по короткому каналу 7, переходящему с потерей скоростного напора в канала 3 второго витка и описанное движение потока воды повторяется, При плавно изменяющемся безнапорном движении местные скорости определяют с помощью т убки Пито по формуле

0=- К 29 где U — местная скорость:

1803491

К вЂ” поправочный коэффициент,определяемый для каждой трубки опытным путем;

g — ускорение силы тяжести;

h — величина, на которую вода в трубке поднимается над свободной поверхностью потока, где давление равно атмосферному и представляет скоростной напор л—

Если на каком-либо из нижерасположенных витков скорости в канале 6 (или в каналах 3 для фиг.4) превысят расчетные, с помощью затвора 9 приоткрывают отверстие 10 и регулируемая встречная струя воды из верхнего бьефа нейтрализует избыточную скорость потока в каналах рыбоходной дорожки, уменьшив ее до расчетной.

Таким образом потоки воды с молодью рыб опускаются с витка на виток заявленного рыбохода без наращивания скорости и беэ потери глубины потока. пока не достигнут поверхности воды нижнего бьефа, где молодь рыб остается в верхних слоях, Навстречу потоку воды из нижнего бьефа лотками 8 направляют взрослые особи рыб, которые по рыбоходной дорожке поднимаются в верхний бьеф. Применение двух лотков 8 позволяет расширить вдоль Плотины зону, из которой переводят рыбу. Малые скорости воды и хорошее наполнение каналов рыбоходной дорожки способствует более эффективному переводу рыбы в обоих направлениях непрерывным потоком.

На фиг.3, 4 предложенный спиральный рыбоход встроен в сменное запорное устройство 11 плотины 1, например, при ее реконструкции, После проведения необходимых обмеров на существующей плотине, изготовление нового сменного запорного устройства со встроенным спиральным рыбоходом про- . изводится в заводских условиях. При этом применяют специальную технологическую оснастку и испытательные стенды, позволя- 45 ющие гарантировать качество и точность.геометрических параметров каналов и оценить его надежную работу при иммитации еальных словий экспл ата ии.

P У У Ч

Изношенное запорное устройство грузоподьемным механизмом вынимают из направляющих пазов плотины, а на его место устанавливают новое, со встроенным спиральным рыбоходом, что позволяет сохра- 55 нить целым монолитное тело существующей плотины и оснастить ее рыбопропускным устройством с минимальными затратами.

На фиг.4 спиральный рыбоход с всплывным лотком 2, расположенным в центре спи ральной рыбоходной дорожки. Поток воды с молодью рыб поступает в общий кабрал 6 увеличенного сечения, соединяющий спирали.

Каналы 7 выполняют роль делителя потока и начинают виток каждой спирали, Потоки воды проходят короткие каналы 7, 3, 4 и сталкиваются в каналы 6,.где взаимно гасят приобретенную кинетическую энергию и скорость. Канал 6 выполняет роль сумматора потока.

С помощью затворов 9 и отверстий 10 регулируют потоки воды в каналах каждой спирали, При малых скоростях потока, определяемых конструкцией заявленного спирального рыбохода, с рекомендуемым уклоном дна русла каналов 1 — 3 гидравлический прыжок в канале 6 появиться не может, и условия для прохода рыбы в этом канале напоминают естественные условия, когда рыбам приходится преодолевать течение воды. например между валунами на речном перекате. Предложенный рыбоход может быть встроен в тело плотины или накрыт теплоизолирующим кожухом, что предохранит

его от замерзания в зимний период.

Предусмотрена защита всплывных лотков от попадания в них плавающих предметов, а также привлечение мальков и взрослых особей к лоткам 2 и 8 в нижнем и верхнем бьефе, Простота конструкции позволяет заявленному спиральному рыбоходу надежно работать в автоматическом режиме в любое время года; обеспечивать свободный пропуск рыбы через плотину непрерывным потоком в любом направлении, Известно, что стоимость рыбопропускного шлюза составляет 10-157, от стоимости гидротехнического сооружения.

Предложенный спиральный рыбоход служит той же цели и обеспечивает ту же пропускную способность, но позволяет существенно сократить капитальные вложения и строительно-монтажные работы, обеспечивает возможность оснастить рыбопропускными устройствами многочисленные существующие плотины, при сохранении их монолитного тела, обеспечивает лучшую организацию рыбопропуска, особенно при оснащении рыбоходами нескольких эапорных устройств, разнесенных по длине плотины и работающих единовременно.

Формула изобретения

1. Спиральный рыбоход, включающий рыбоходную дорожку, выполненную в виде

1803491 спиралеобразного канала, расположенного со стороны нижнего бьефа, и выходной лоток, расположенный в плотине и соединяющий верхний виток рыбоходной дорожки с верхним бьефом, о тл ича ю щий с ятем, 5 что, с целью повышения эффективности в работе, он снаб>кен дополнительной рыбоходной дорожкой, расположенной со стороны нижнего бьефа, и дополнительным выходным лотком, при этом соответствую- 10 щие витки обеих рыбоходных дорожек выпслнены на одной отметке, а уклоны их дна направлены навстречу друг другу, при этом соответствующие витки рыбоходных доро15 жек в плане попарно сопряжены друг с другом с образованием общего проточного тракта, 2, Рыбоход поп.1,отл ича ющи йся тем, что витки каждого спиралеобразного канала образованы участками, соединенными между собой с резким изменением их направления, а плотина имеет отверстия, снабженные регулируемыми клапанами и соединяющие верхний бьеф с общими проточными трактами рыбоходных дорожек, 3. Рыбоходпо п.1,отл и ча ю щи йс я тем, что он встроен в сменное запорное устройство плотины.

iso;<:Ю

I — !

Фиг, 2

1803491

Составитель Б.Калашников

Техред M,Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород,.ул, Гагарина. 101

Заказ 1036 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5