Устройство для создания в водоеме вертикальной циркуляции воды

(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Междуна родИнрыбпром - 90воспроизводствабиоресурсов". Экгиздат изд, М ЛОАвторское свМ 1355202, кл, А ий государственетная отраслевая выставка"Современные средстваи использования водныхспозиция СССР Внештор, 1990, с. 16-18.идетельство СССР01 К 61/00, 1986,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ В ВОДОЕМЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ ВОДЫ(57) Использование: в гидроэнергетике для разведения водных организмов, например в глубоководных горных водохранилищах, Сущность изобретения; устройство содержит вертикальную колонну 17, верхний конец которой соединен с поплавком 3, удерживающимся на поверхности воды, Нижний конец колонны 17 имеет конусообразное расширение с прорезями соединен с поддоном-аккумулятором 18. Внутри колонны 17 по ее оси проходит трубопровод 19 для подачи воды и органики сверху вниз, верхний конец которого прикреплен к кону1790357 5 10 15 20 25 30 35 40 45 сообразной камере 11 для приема воды, расположенной внутри поплавка 3, К колонне 17 прикреплены на различных уровнях радиальные съемные трубы 22 с почвенным субстратом и отверстиями 23 для высадки растений. Внутри труб 22 проходят перфорированные трубопроводы 25 для подачи питательного субстрата из внутренней полости колонны 17 к отверстиям 23. На надводной части поплавка 3 имеютУстройство применяется в гидроэнергетике для разведения и выращивания водныхорганизмов (фито- и зоопланктона, водорослей, моллюсков, рыб), в глубоководных горных водохранилищах,Цель изобретения - сбор биомассы впри поверхностном водном слое путем использования энергии волн и создания искусственной водной экосистемы, имитирующейестественную.На фиг. 1 изображено устройство, вид вплане; на фиг, 2 - общий вид устройства ваксонометрии; на фиг, 3 - часть поплавкаконцентратора энергии волн в аксонометрии; на фиг, 4 - направляющий аппаратверхней части конусообразной воронки; нафиг, 5 - продольный разрез устройствавдоль его оси; на фиг, 6 - продольный разрез несущей трубы вдоль ее оси; на фиг, 7 -продольный разрез приплотинного глубоководного участка водохранилища, общий видустройства и конструкция его крепления кодну(сплошная линия соответствует положению устройства при максимальном уровневоды - отметка НПУ, пунктирная - при минимальном уровне - отметка УМО).Устройство 1 устанавливается в верхнем бьефе глубоководного водохранилища,например, на участке, примыкающем к плотине 2, Устройство 1 (фиг, 2, 3) состоит изпоплавка-концентратора энергии волн 3,имеющего, например, чечевицеобразнуюформу. На наклонной поверхности поплавка 3 в надводной части закреплены дугообразные направляющие ребра 4 для закруткиводного потока. Одновременно ребра 4 выполняют роль несущих стоек - на их верхний край устанавливается обтекатель 5.Нижняя часть обтекателя 5 совместно с надводной наклонной поверхностью поплавка3 и ребрами 4 образуют концентрирующиеволновые каналы 6, где в сужающихся направляющих скоростной напор волны 7 преобразуется в потенциальную энергиюподнятой массы воды и создается закручивающее усилие. Наклонная поверхность пося дугообразные направляющие ребра для закрутки поверхностного потока воды. Поддон-аккумулятор 18 соединен с поплавками-противовесами для стабилизации положения устройства при изменении потока воды, Устройство позволяет собрать биомассу в приповерхностном слое воды путем использования энергии волн и создать искусственную водную систему, имитирующую естественную. 1 з. и, ф-лы, 7 ил,плавка 3 по крайней мере в надводной его части покрыта щетиной 8 для отфильтровывания и задержки микроорганизмов при откате волны по типу китового уса, Верхняя часть обтекателя 5 (фиг, 3) может иметь разнообразную форму, предпочтительную для основных видов птиц, Она может, например, быть покрытой субстратом из синтетического материала имитирующего растительность 9, а также иметь отверстия 10, выполняющие роль убежище, гнездовый и т. д, В центральной части поплавка 3 имеется конусообразная воронка 11 для забора поверхностной воды с пленкой нейстана (совокупность микроорганизмов, животных мелких размеров, плавающих на поверхности воды), и последующей ее закрутки, Для улучшения задержки микроорганизмов стенки воронки 11 в верхней ее части покрыты синтетическим материалом 12, например, в виде волосков, направление которых совпадает с направлением движения закрученного водного потока. Направляющий аппарат 13 (фиг, 4) расположен над верхней частью воронки 11, Его конструкция образована концами ребер 4, к которым с помощью шарнирных соединений 14 прикреплены поворотные лопатки 15, подвешенные на горизонтальной оси. Количество лопаток соответствует числу волновых каналов 6, Лопатки открываются только во внутрь воронки 11, для чего их нижний край, например, заходит эа верхний край воронки, Такая конструкция обеспечивает свободный пропуск водного потока 16, насыщенного микроорганизмами и органикой, в воронку 11 и препятствует обратному выплеску воды.К подводной части поплавка 3 верхним концом жестко присоединена вертикальная колонна 17 (фиг, 5). К нижнему концу колонны, имеющему конусообразное расширение с прорезями, прикреплен поддон-аккумулятор 18 для осаждения органики и ее подачи во внутреннюю часть колонны. Одновременно поддон является площадкой для раз 179035751015 20 25 30 35 40 45 50 55 вития донных организмов-дейструкторов, разлагающих органику (ракообразных, моллюсков, грибков), исходя из этого выбирается форма и размеры поддона,Внутри колонны 17 вдоль ее оси проходит трубопровод 19 для подачи воды и органики сверху вниз, верхний конец которого жестко прикреплен к воронке 11 внутри поплавка, Нижний конецтрубопровода, заканчивающийся у поверхности поддона-аккумулятора, имеет отверстия для выпуска воды, и для лучшего выноса осажденной органики имеет рассеиватель 20 с соплами, закручивающий выходящий из трубопровода водный поток.Для создания восходящего потока воды внутри колонны установлена спиральная направляющая 21, за счет чего улучшается перемешивание, окисление и переработка органики.К колонне 17 на различной высоте в радиальном направлении прикреплены с возможностью съема трубы 22, в стенках которых имеются отверстия 23 для посадки водных растений 24, Внутри каждой трубы вдоль ее оси проходит перфорированный трубопровод 25 (фиг. 6) для подачи питательного субстрата 26 из внутренней части колонны к корневищам растений, фиксация положения которого осуществляется с помощью распорок 27, Один конец трубопровода входит внутрь колонны, другой выходит из свободного конца несущей трубы. В нутренняя часть несущей трубы заполнена грунтом 28, Несущие трубы выполняют также роль лопастей, закручивающих прилегающий водный слой при вращении устройства.Средство для монтажа устройства в водоеме выполнено следующим образом. В нижней части поддона-аккумулятора 18 с внешней его стороны имеется шарнирный узел 29 (фиг. 7), к которому одним из концов прикреплены тросы 30, другие их концы соединены с поплавками-противовесами 31, причем каждый трос перекинут через установленный на дне водохранилища блок- якорь 32. Такая конструкция крепления позволяет устройству свободно перемещаться в вертикальной плоскости в соответствии с изменением уровня воды в водохранилищах, а также вращаться вокруг своей оси,Устройство работает следующим образом,При накате волн набегающая волна 7, перемещающая теплые приповерхностные воды с органикой, накатывается на наклонную поверхность поплавка-концентратора 3, и по волновым каналам 6 водный поток 16, обтекая ребра 4 и при этом закручиваясь, через направляющий аппарат 13 поступает в воронку 11, где за счет вращательного движения воды происходит концентрация и осаждение живой и мертвой органики в нижней части воронки. В результате закручивания водного потока на ребрах 4 возникает усилие, вызывающее вращение устройства 1 вокруг своей оси, что приводит к закрутке приповерхностных вод. Циркулирующий в воронке насыщенный органикой поток поступает в трубопровод 19, по которому движется вниз, На выходе из трубопровода, проходя через сопла рассеивателя 20, водный поток снова закручивается в конусообразном расширении в нижней части колонны 17 так, что его направление совпадает в направлением вращения устройства. В результате предотвращается осаждение органики и происходит размыв и дополнительный вынос органики, содержащейся в нижней части поддона-аккумулятора 18, что повышает концентрацию органических веществ, Поступающий в конусообразное расширение поток теплой воды, имеющей низкую плотность, создает на входе в колонну тепловой подпор, за счет которого происходит движение закрученной водной массы в вертикальном направлении.Перемещаясь вдоль винтообразной поверхности 21, водный поток постоянно подкручивается, за счет чего происходит лучшее перемешивание, окисление и переработка органики микроорганизмами-деструкторами, Кроме того, за счет закрутки водного потока внутри колонны 17 появляется дополнительное вращающее усилие от трения воды со стенками, которое по направлению совпадает с усилием, возникающим под действием волн на дугообразных ребрах 4.В результате взаимодействия этих усилий возникающий совместный крутящий момент позволяет обеспечить стабильное вращение устройства как при малом, так и при сильном волнении, При этом появляется возможность снизить усилие на ребра 4, уменьшить их размеры и сделать надводную часть устройства более компактной, Насыщенный переработанной органикой водный поток образует питательный субстрат 26, который, закручиваясь, выносится к стенкам колонны и через концы перфорированных трубопроводов 25 поступает во внутреннюю часть несущих труб 22, где проходя сквозь поры грунта, питает корневища водорослей, Для подкормки гидробионтов, обитающих во внешней водной среде, часть питательного субстрата через свободный конец трубопровода 25 выносится за пред1790357 10 елы через перфорированные трубопроводы 25 также осуществляется вынос пузырьков воздуха и газов, образующихся при разложении органики.Предлагаемое устройство позволяет создать искусственную экосистему с полным обменом веществ и энергии благодаря тому, что оно способно закручивать приповерхноФормула изобретения 1, Устройство для создания в водоеме вертикальной "цйркляцйи воды,содержащее вертикальную колонну с конусообразным расширением в нижней части, поплавок для отслеживания волнового движения, имеющиикамеру для приема воды и расположенные на его верхней поверхности дугообразные ребра для закручивания потбка воды и подачи егов приемную камеру, расположенный соосно колонне вертикальный трубопровод для транспортировки поверхностной воды,"верхняя" частькоторого подсоединена к приемной камере, а нижняя имеет отверстие для выпуска воды, и спиральную направляющую для создания восходящего потока воды, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью сбора биомассы в приповерхностйомслое воды путем использован.ия энергии волн и создания искусственной водной экосисте.мы, имитирующей естественную, оно снабжено поддоном-аккумулятором, жестко связанным с конусообразным расширением в нижней части колонны, обтекателем, закрепленным на верхних кромках ребер и образующим с подводной частью поплавка каналы для прохода воды, трубами, заполстный теплый слой воды, концентрировать, отлавливать и перерабатывать содержащуюся в нем органику, обеспечивая питание гидробионтов, Это осуществляется за счет 5 использования энергии волн, что являетсяболее экономичным решением по сравнению с использованием дорогостоящих средств подкормки. ненными почвенным субстратом и имею щим в стенках отверстия для посадки растений, перфорированными трубопроводами, установленными внутри труб, и средством для монтажа в водоеме, состоящим из якорей с блоками, поплавков-противовесов для 20 стабилизации положения устройства при изменении уровня воды, и тросами, одни концы которых подсоединены к поддону-аккумулятору, а другие пропущены через блоки якорей и связаны с поплавками-противовесами, при 25 этом колонна охватывает вертикальный трубопровод по всей его высоте, спиральная направляющая жестко прикреплена к внутренней стенке колонны, колонна имеетотверстия для выпуска воды в поддон-аккумулятор, 30 трубки с почвенным субстратом радиальновмонтированы с возможностью их съема в стенку колонны на различной высоте, а входные участки перфорированных трубопроводов введены внутрь колонны для захо да в них воды, содержащей питательныйсубстрат из переработанной органики, находящейся в воде.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью закрутки выходящего 40 из вертикального трубопровода потока, наего нижнем конце размещен рассеиватель с,.соплами.Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушскаянаб., 4/5