Результат интеллектуальной деятельности: ВОДОПРОПУСКНАЯ СЕКЦИЯ ВОДОЗАБОРНОГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам, предотвращающим попадание в водозаборы молоди рыб и различных загрязнений, транспортируемых потоком.

Известна водорыбопропускная секция рыбозащитного сооружения по патенту РФ 2102588, кл. Е 02 В 8/08, 1998 г., установленная перед водозабором под углом к нему и выполненная двухъярусной из поверхностного и донного экранов из гибкого материала, прикрепленных к несущей конструкции, заглубленной на величину, превышающую толщину ледового покрова. Водопропускная секция имеет возможность вертикального перемещения в пазах опорных устоев.

Недостатком данной конструкции является то, что в зимний период в лед вмерзает верхняя часть вертикального экрана. Это может привести к нежелательным воздействиям на конструкцию при ледовых подвижках.

Известна также конструкция водопропускной секции водозаборного устройства по свидетельству на полезную модель 0010405 по кл. Е 02 В 8/08, 1999 г. , размещенная на стрежне водотока под углом к нему и выполненная двухъярусной из поверхностного и глубинного экранов из эластичного материала, содержащих вертикальное защитное полотнище и горизонтальный козырек с порожком. Поверхностный экран в заданном положении удерживается с помощью фиксирующего устройства в виде несущих поплавков, тросов и якорей, а глубинный экран установлен стационарно и сохраняет свое положение неизменным.

Данное техническое решение имеет ряд недостатков, заключающихся в следующем.

Предлагаемой системой поплавков, тросов и якорей невозможно обеспечить стабильное взаимное расположение элементов, образующих поверхностный экран, вследствие отсутствия надежной неизменяемой связи между несущим поплавком 16 и буем 20 (нумерация взята из описания к свидетельству). По этой же причине невозможно ожидать надежной работы упомянутой системы в период волнового воздействия на устройство, т.к. фронтальная волновая нагрузка на экран сопровождается весьма значительным напряжением, растягивающим полотнище экрана. Это усилие прикладывается к борту несущего поплавка и создает кренящий момент, способный привести к опрокидыванию.

Нельзя считать благоприятным воздействие в период волнения на несущий поплавок свободно подвешенного груза, необходимого для управления поверхностным экраном. Поскольку авторы предложения предполагают опускающийся верх экрана смещать в сторону, противоположную потоку, и удерживать его в таком положении, то масса груза должна быть соизмеримой с прикладываемой нагрузкой.

Операция перевода поверхностного экрана в зимнее положение сложна, трудоемка и требует значительного времени, т.к. при выполнении этой операции необходимо обслужить большое число расцепляемых элементов.

Нельзя не отметить и тот факт, что в случае падения горизонта воды до уровня верхней кромки нижнего экрана, установленного стационарно, поступление воды практически прекращается.

Таким образом, предлагаемая конструкция не только не позволяет повысить долговечность и надежность водопропускной секции с одновременным упрощением ее эксплуатации в течении всего времени года, но и является полностью несостоятельной в части пропуска расхода при понижении горизонта воды.

Целью предлагаемого технического решения является устранение недостатков прототипа и обеспечение возможности работы устройства при изменении уровней воды в водоисточнике и при волновых воздействиях на водохранилище, а также применение его для предотвращения попадания в водозабор объектов, транспортируемых потоком по всей его глубине, а именно молоди рыб, плавающих нефтепродуктов и мусора, влекомых донных наносов, и для обеспечения забора холодной воды из придонных слоев.

Достигается это тем, что в водопропускной секции водозаборного устройства, выполненной двухъярусной из поверхностного и глубинного экранов из эластичного материала, содержащих вертикальное защитное полотнище и горизонтальный козырек с порожком, при этом поверхностный экран в заданном положении удерживается фиксирующим устройством в виде поплавков, тросов и якорей, согласно изобретению глубинный экран укреплен на стационарно установленной шарнирной раме с изменяемой геометрией, соединенной, в свою очередь, шарнирно тягой с поплавком фиксирующего устройства поверхностного экрана, причем указанный поплавок выполнен в виде катамаранаю. Тяга может быть выполнена телескопической.

Существо предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где: на фиг.1 показана водопропускная секция в рабочем положении в безледный период, поперечный разрез; на фиг.2 - водопропускная секция в зимний период, поперечный разрез; на фиг.3 - то же, при понижении уровня воды, поперечный разрез; на фиг. 4 - то же, при подъеме уровня воды, поперечный разрез; на фиг. 5 - водозаборное устройство, сопряженное с одним берегом водоема, план; на фиг. 6 - водозаборное устройство, сопряженное с двумя берегами водоема, план.

Водопропускная секция включает выполненные из эластичного материала поверхностный 1 и глубинный 2 экраны. Поверхностный экран состоит из вертикального защитного полотнища 3 и горизонтального козырька 4, свободный конец которого оборудован порожком 5 так, что в совокупности образуется рыбоотводящий лоток 6. Горизонтальный козырек 4 укреплен на притопленной в толщу воды плавучей раме 7, зафиксированной на донных якорях 8. В заданном положении поверхностный экран 1 поддерживается с помощью фиксирующего устройства, выполненного в виде поплавков катамаранного типа 9, тросов 10 и якорей 8.

Глубинный экран 2 также имеет вертикальное защитное полотнище 11, горизонтальный козырек 12, порожек 13 и укреплен на стационарно установленной посредством фундаментов 14 шарнирной раме 15, имеющей изменяемую геометрию. Рама 15 шарнирно соединена с поплавком-катамараном 9 с помощью телескопической тяги 16, длина которой может регулироваться фиксированием ее различных положений с помощью запорных устройств, например пальцев ( не показаны). На поплавке-катамаране 9 монтирована лебедка 17 с тросом 18.

Отдельные водопропускные секции шарнирно объединены в единое водозаборное устройство 19, установленное перед водозабором 20 на стрежне водотока 21 под углом к нему. Водозаборное устройство может быть сопряжено глухими дамбами 22 с одним берегом водотока с образованием водоприемной акватории 23 или с двумя берегами с организацией рыбоотвода 24, примыкающего к нижнему по течению концу водозаборного устройства 19.

Водопропускная секция работает следующим образом.

Проектный режим работы устройства предполагает его эксплуатацию при бытовых уровнях воды в водоеме. При этом допускается кратковременный подъем уровня воды до максимальных отметок на высоту, не превышающую 1,2 длины тяги 16, соединяющей шарнирную раму 15 глубинного экрана 2 с поплавком-катамараном 9.

При работе в проектном режиме поверхностный 1 и глубинный 2 экраны сохраняют в воде заданную форму, т.е. установлены под углом к водотоку, с перехлестом по глубине и перекрывают соответствующие его слои. При этом набегающий на экраны поток создает вдоль них по рыбоотводящим лоткам транзитное течение, транспортирующее скатывающуюся молодь рыб, наносы, мусор на стрежень водотока или к рыбоотводу. Забор воды к потребителю осуществляется из придонных слоев водотока. Это обеспечивает, во-первых, защиту от попадания в водозабор молоди рыб, распределенной по всей толще водотока, во-вторых, защиту водозабора от попадания в него как плавающего мусора, так и донных наносов, в третьих, забор более холодной воды, что улучшает работу системы охлаждения тепловых электростанций.

В период ледостава глубинный экран 2 и горизонтальный козырек 4 поверхностного экрана 1 сохраняют свое положение. Верхняя часть вертикального полотнища 3 поверхностного экрана с помощью лебедки на тросах приспускается ниже максимальной толщины льда в водоеме в зимний период. Так эластичный экран освобождается от вмерзания в лед.

При сработке уровня воды поплавок-катамаран 9 опускается, тяга 16 воздействует на шарнирную раму донного экрана и та, складываясь в сторону водозабора, приобретает форму параллелограмма. При этом вертикальное полотнище поверхностного экрана провисает вниз, обеспечивая тем самым дополнительное опускание молоди рыб в зону транзитного донного течения в рыбоотводящем лотке глубинного экрана. Таким образом, устройство работоспособно и в меженный период.

Перед повышением уровня воды трос 19 с лебедки 18 распускается, телескопическая тяга 16, соединяющая шарнирную раму глубинного экрана с поплавком-катамараном, растягивается на всю длину, что позволяет ей занимать более вертикальное положение. Это дает возможность поплавку-катамарану 9 подняться до высоких отметок воды. Дальнейший подъем уровня воды может привести к выходу устройства из рабочего положения. В связи с этим его целесообразно применять на водоемах с незначительным подъемом уровня воды выше бытовых отметок или устанавливать в рабочее положение на высоких отметках. В зависимости от конструкции, производительности и компановки водозабора, гидрологической и ихтиологической ситуаций на водоеме отдельные водопропускные секции объединяются в водозаборное устройство соответствующей протяженности, омываемое транзитным течением водотока или подключенное к рыбоотводу, что позволяет оборудовать им как береговые и русловые насосные станции, так и насосные станции, расположенные в тупиковых водозаборных ковшах и каналах. Устройство не имеет сетчатых и постоянно движущихся функциональных элементов, не нуждается в постоянном обслуживании, в т.ч. потреблении энергетических ресурсов.

Во все периоды года оно работоспособно и перекрывает доступ в водозабор покатной молоди рыб, нефтепродуктам и мусору, а также донным наносам и " теплой " воде из поверхностных слоев.