Рыбоотпугивающее устройство

Рыбоотпугивающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование в гидротехнике, в частности в рыбоотпугивающих устройствах для нижних бьефов водосливных плотин0 Сущность изобретения заключается в том, что рыбоотпугивающее устройство снабжено системой управле - ния и датчиком колебаний резонатора, при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на котором размещен резонатор, и неподвижных магни- . тов, размещенных с торца и донной части подвижного магнита, причем подвижный и неподвижный магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и на подвижном расположен датчик колебаний резонатора, выход которого посредством системы управления затвором связан с исполнительными механизмами положения затвора о Датчик выполнен в виде катушки возбуждения и сообщен с системой управления затвором, состоящей из блока усилителя высокой частоты , параллельно которому подключен частотомер и последовательно блок фильтров, блок управления и электродвигатель затвора с блоком коммутации„ В результате резонанса при обтекании пластины струей гидросмеси возникает разрыв сплошности потока, образуются области сжатия и разрежений упругой волны в гидросмеси о 1 з„п„ ф-лы, 5 ил 1Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з E 02 В 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4848848/15 (22) 09.07.90 (46) 30,11.92. Бюл. Р 44 (71) Кубанский сельскохозяйственный институт (72) В.Д. Давыдов, А.П. Григорьев, А.А. Резун и Т.A. Немченко (56) Авторское свидетельство СССР

Y 1331947, кл. E 02 В 7/00, 1986. (54) РНБООТПУГИВАЮЩЕБ УСТРОЙСТВО (57) Использование в гидротехнике, в частности в рыбоотпугивающих устрой" ствах для нижних бьефов водосливных плотин. Сущность изобретения заклю" чается в том, что рыбоотпугивающее устройство снабжено системой управле ния и датчиком колебаний резонатора, при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на котором раз" мещен резонатор, и неподвижных магниИзобретение относится к гидротехнике, в частности к рыбоотпугивающим (рыбозащитным) устройствам,преимущест" венно для нижних бьефов водосливных .плотин.

Существующие конструкции водослив" ных плотин, как правило, не обеспе" чивают рыбозащиту в нижнем бьефе. Напс ример, известна водосливная плотина с напорной гранью, оголовком, водосливной гранью и водобоем, содержащая камеру гашения энергии потока с решеткой.

Известна также водосливная плоти на, содержащая напорную грань, оголо"

„„5UÄÄ 1778217А1 тов, размещенных с торца и донной части подвижного магнита, причем под" вижный и неподвижный магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и на подвижном расположен датчик коле" баний резонатора, выход которого пос" редством системы управления затвором связан с исполнительными механизмами положения затвора. Датчик выполнен в видв катушки возбуждения и сообщен с системой управления затвором, состо" ящей из блока усилителя высокой часто" ты, параллельно которому подключен частотомер и последовательно блок фильтров, блок управления и электро" двигатель затвора с блоком коммутации.

В результате резонанса при обтекании пластины струей гидросмеси возникает разрыв сплошности потока, образуются области сжатия и разрежений упругой волны в гилросмеси. 1 з.п. ф"лы,.

5 ил. вок9 водосливную гранb, водопропуск QQ ые отверстия в теле плотины, имеющие } постоянный диаметр по всей длине.

Недостатком таких плотин является то, что они не обеспечивают рыбозащиту.

Ближайшим прототипом является ввЪ рыбоотпугивающее устройство, содержащее водовод с соплом, соединяющий верхний и нижний бьефы пульповод

1 1 соединяющий верхний бьеф с водоводом

9 воздуховодом соединяющим выходную . часть сопла с атмосферой, и резона" тор с узлом установки, установленный в нижнем бьефе перед соплом.

1778217

Недостатком известного рыбоотпугивающего устройства является то, что оно не обеспечивает 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 системой управления затвором, состоящей иэ блока усилителя высоко" частоты,,ЗО параллельно которому подключен часто" томер, а последовательно блок фильт" ров, блок управления и электродвига" тель затвора с блоком коммутации.

На фиг. 1 изображен водовод, общий З5 вид; на Фиг. 2 - canna и резонатор, вид сверху на Фиг. 3 - сопло и резо" натор, разрез вертикальной плос" костью,; на фиг. 4 - блок"схема уст- ройства управления затвором; на фиг. 5 " пластина резонатора со стой" ками и плитой с прорезью.

Рыбоотпугивающее устройство со" держит водовыпускную трубу 1, раэме" щенную, например, в теле бетонной плотины 2, поддерживаемую в нижнем бьефе стойками 3. Труба 1 оканчива" ется соплом 4 и снабжена грубой решеткой 5 и затвором 6. Внутри трубы размещен воздуховод 7, снабженный, вентилем, К трубе 1 подсоединен эжектируемый пульповод 8 с затвором 9.

Резонатор, входящий в состав рыбо" защитного устройства, состоит из плас" тины 10, прикрепленной на стойках 11 к подвижному магнитному элементу 12, который расположен над неподвижным магнитным элементом 13 и свободно пе" ремещается в катушке возбуждения 14.

Причем магнитные элементы 12, 13 o6pa" щеHbl друг к другу одноименными полюса. ми и расположены в углублении 15 дна нижнего бьефа, в торцевой стенке ко" торого установлен магнитный элемент

16, обеспечивающий упругую связь с подвижным магнитным элементом 12. Уг" лубление 15 герметично закрыто плитой

17 с прорезью 18, в которой находит" ся уплотнение 19.

Устройство управления затвором 20, состоящее из последовательно соединен ных блока усиления высокой частоты, блока фильтров, блока управления и блока коммутации, в качестве датчика использует катушку возбуждения 14 и подключено к электродвигателю затво" ра 6.

Позицией 21 обозначена водосливная грань плотины, а позицией 22 " вентиль, которым может быть снабжен воздуховод 7. Пптимальными параметра" ми сопла и резонатора являются высота сопла В< - 15-20 ц (1" ширина сопла); высота резонатора В В, толщина резонатора h — о длина сопла, равная

2,5"3,0 1; угол заточки резонатора

М = 30 ; ширина водопропускной трубы

В 6 R, расстояние между стойками 11, равное 0,5d, где d — длина резонато" ра. Материал резонатора » сталь или другие упругие материалы.

Пля предотвращения разрушающего воздействия кавитации в районе уста" новки резонатора обтекаемые поверхнос" ти нижнего бьефа покрываются антикор" розийной мастикой с пленочным покры" тием или снабжаются резинобетонным покрытием.

Во избежании больших гидродинами" ческих нагрузок на водопропускную тру" бу в районе гасительных устройств, ее можно располагать (частично или полностью) в промежуточных быках или береговых устоях.

Рыбоотпугивающее устройство работа" ет следующим образом.

После очистки водопропускного со" оружения от льда и плавающих предме" тов открывается затвор 6 и вода начи" нает поступать в водопропускную трубу

1. Затем открывается затвор 9 и по эжектируемому пульповоду 8 подается гидросмесь из воды и частиц наносов в трубу 1, далее гидросмесь перед пос" туплением в сопло 4 насыщается возду" хом из воэдуховода 7. Получившаяся гидросмесь из воды, твердых частиц и

5 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 колебаний струи f и частоты собственных колебаний пластины резонатора

fñ= f> ипи 10

K(V<, h ГЕ

" 12 где К " коэффициент пропорциональ{ 15 ности, числовые значения ко" торого принимают из технической литературы;

1 — расстояние между соплом и пластиной;

К2 " коэффициент, зависящий от способа крепления пластины, в данном случае К вЂ” — 2,82;

1 " плотность материала пластины;

d " "длина пластины;

Е " модуль упругости материала пластины.

Равенство f = f. при изменении уров" с р ня воды в верхнем бьефе, а следова" тельно, и скорости струи осуществля" ется соответствующим изменением рас" стояния 1 . Достигается это тем, что пластина резонатора 10 закреплена не" стационарно и может перемещаться с помощью подвижного магнитного элемен-, та 12 на магнитной подушке, образован"З5 ной во взаимодействии с магнитным элементом 13. При этом настройка про" исходит автоматически с помощью маг" нитных элементов 12 и 16, обращенных друг другу одноименными полюсами. Па- 40 раметры магнитных элементов 12 и 16 подбираются так, чтобы при изменении скорости потока от V до Vg рассто" яние изменилось бы от 1< до 1.z так, чтобы 45

K< Vt K>Vg h

К вЂ” ó гд 11 и, следовательно, сила лобового дав" ления потока на площадь поперечного сечения пластины

F F= Р ?

О должна быть увязана с отталкивающей силой магнитов.

Помимо этого, при уменьшении час-, тоты колебаний пластины 10 до эначе17 6 ний ниже 20 кГц или при увеличении выше 50 кГц срабатывает устройство уп" равления затвором. Сигнал, поступаю" щий с датчика (катушка возбуждения

14) усиливается в блоке уси.пителя высокой частоты, параллельно которому подключен частотометр, регистрирую" щий частоту этого сигнала. Затем в блоке Фильтров происходит выделение сигнала в диапазоне частот 50 кГц f 6

6 20 кГц, который поступает на блок управления. В блоке управления Формиру" ются сигналы управления электродвига" теля затвора, при поступлении сигнала с частотой f < 20 кГц Формируется положительный импульс управления, а при поступлении сигнала с частотой

f 50 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 наличие 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 гидродинамическое поле, повы" шенная мутность потока в этой зоне и повышение содержания азота в воде в результате насыщения ее азотом иэ воз" духа.

Применение магнитных эпементов по" вышает надежность резонатора, т.к, позволяет отказаться от инерционной системы (пружина, колеса) и значительно снижает материалоемкость. Повыше" ние эффективности его работы достигается за счет применения устройства управления затвором, которое дает

1778217 пПК g CZ а 1m

= 19896? руб, возможность регулировать частоту ко-

,ебаниЙ в диапаэо е 20 - 50 кГц.

Следует -;акже отметить, что кави"

5 тацил на пластине способствует раз:>ельчению твердых частиц наносов, которые при распадании на более мел" кие частиць> оказывают механическое во"- действие на Отдельные рецепторы рыо, также отпугивал их. 10

Кроме своей осно-ной функции и зашиты гаси .ельных устройств От по па>данил рыбы рыооотпугивающ>еб уст ройствО имеет следующие достоинства: увеличиваетсл пропускная способность,> водовода за счет вадопропускной -рубы . пульповода; наличие пульповода„ ис" пользующего эжекционный эффект, спо" собствует удалению насосов, благодаря .е," ;у „ .->еньшаетсл давление насосов на >О водовод,, увеличиваетсл его устойчивое-:.ь и полвллетсл возможность его

;.Ол>эгч>ения. pi 2l е . л проблема заиле . ил верхних бье»ов водохранилищных и речных гидроузлов; в нижнем бьефе

>5 благодарл . -:Овышению мутности потока уменьшаютсл размывы., на полл поступает большее количество минеральных частиц>, !>Ояышающих плодородие почвыу сни жаетсл материалоемкость водовода; воз" И духоэод >з водопропускной труое служи-..

Одновре>>еннО длл предОтвращения винтО вого движения водь> в трубе;. рыбозащитное устройство оказывает комплексное положительн ">e воздействие на окружаю»» 15

"- !ую "-р - AV.

По данным службы эксплуатации гид= роузла в 1983 году из"за плохой ра" боты рыбозащиты и механического подъемника длл рыбы суммарный потен" циальный ущерб, слагающийся из ущерба„ нанесенного гибелью особей или их незаконным изъятием из водоема и ущерба, причиненного рыбному хозяйст- gg ву в результате потери потомства сос" тавллет 21,8 тысяч особей судака и 330 тысяч штук леща, не прошедших гидроузел или погибших в гасительных устройствах. В денежном выражении это .составляет 1Ч = Е и Р = 0,85х21800х

Ю х2+О» 4х33 00 0 ОхО, 3=/0660 руб. где Е " стоимость продукции, получен-" ной за 1 кг сырья (1 кг судака 0,85 руб., 1 кг леща руб ° )55 и. — количество погибших или незаконно изъятых из водоема взрослых особей, шт.;

Р - средний вес взрослой особи (2 кг вес. Судака и 0,3 кг вес леща).

21800I!2)000>!0 001>!2))0x4 g0 Д

10000

3300001)5000II0 001х0 Зх50х4хО 40

+»»»»»

° »»»»»»

4»»»»»ì.»АЙ »il»»ak»»

10000 где Я вЂ” средняя плодовитость, шт.„

К - коэффициент промыслового воз" врата от икры,3;

Р - средний вес половозрелых особей, кг; " доля самок в стаде, 3;

С " краткость нереста, раз;

Следовательно, суммарный предполагаемый ущерб составит N = Ng+ Ng -=

= 70660 + 198962 = 269622 py6..

Предлагаемое устройство предполага" ет обеспечение полного (1003"ного) прог>уска рыбы в верхний бьеф при не" ресте и исключает ее гибель в гаси" тельнь>х устройствах. ф о р и у л а изобретения

1 Рыбоотпугивающее устройство, преимущественно для нижних бьефов во" досливных плотин, содержащее водовод длл 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 длл соединения верхней части сопла с атмосферой и резонатор, разме" щенный". перед соплом и имеющий узел установки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельх> повышения-надежности и эффективности рыбозащ>иты, оно снабжено системой управления затвором и датчиком колебаний резонатора, при этом узел установки выполнен в виде подвижного магнита, на. котором разме" щ>ен резонатор, и неподвижных магнитов, размещенных с торца и донной части подвижного магнита, причем подвижный и неподвижный магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и на

Фиг. 2

Фиг. 3

9 1 подвижном расположен датчик колебаний резонатора, 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 10 тушки возбуждения и сообщен с системой управления затвором, состоящей из блока усилителя высокой частоты, параллельно которому подключен часто.томер, а следовательно" блок фильтров, блок управления и электродвигатель затвора с блоком коммутации.

1778217

Составитель В. Давыдов

Редактор 3. Ходакова Техред М. Моргентал Корректор А.Козориз

oe defoe 9a 9 o» ba h» oo oa 94l a oa ° в аебювэееэеаеаавваеам»в ааЕЕ вювйе»ВЕ»вавва»

Заказ 4.1б7 Тираж Подписное

ВНЯКПИ Государственного комитета. ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

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