Глубинный гидроакустический комплекс для отпугивания рыб и молоди от гидротехнических сооружений

(51) 02 8/08 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ располагается под водой и не требует защиты от коряг и льда. Наиболее близким аналогом является гидроакустический комплекс для отпугивания молоди рыб от гидротехнических сооружений,принцип действия которого основан на использовании инфранизкочастотных излучающих устройств, институтом импульсных процессов и технологий национальной академии наук Украины. Основным конструктивным элементом является гидроакустический излучатель передающий в воду звуки громкостью не менее 150 фон. Каждый подводный динамик монтируется посередине секции подводного опорно-несущего модуля. Сцепные петли соседних секций накладываются друг на друга и закручиванием зажимного болта прочно скрепляются в опорно-несущий модуль. Он устанавливается на необходимом отдалении вперед от водопропускного устройства, где скорость воды понижена менее пороговой сносящей скорости для рыб. Для его фиксации на заданной глубине, на двух сторонах каждой секции снизу имеются по две якорные петли. К ним крепятся регулируемой длины удерживающие стропы с якорями. От блока управления звуковой поток силой не менее 120 фон и плотностью энергии не менее 2 Вт/см 3, передается по кабелю подводным динамикам, которые излучают звук в воду в направлении от себя вверх. Звуконаправляющий кожух динамиков в виде раструба формирует расширяющийся с удалением акустический поток. Отражаясь от поверхности воды (звук плохо переходит из водной среды в воздушную) акустический поток направляется обратно,расширяясь соответственно углу отражения. Образуется вертикально-продольное подводное звуковое поле, перекрывающее весь поперечный периметр участка акватории.(72) Исбеков Куаныш Байболатович Жаркенов Дамир Кайыркельдиевич Ким Аркадий Игнатьевич Мурзашев Туреш Каиржанович Ермаханов Зауылхан Кенжегалиевич.(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Казахский научноисследовательский институт рыбного хозяйства(54) ГЛУБИННЫЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОТПУГИВАНИЯ РЫБ И МОЛОДИ ОТ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно, к рыбозащитным устройствам,позволяющим предотвратить попадание рыб и молоди в водопропускные устройства плотин ГЭС и водорегулирующих плотин на крупных водохранилищах. Принцип работы устройства основан на отпугивающем воздействие на рыб интенсивного,непрерывно и многократно меняющегося по силе и тональности звукового поля с повышенной плотностью энергии звуковой волны, что не дает им возможность для адаптации. Все животные с развитым слухом, в т.ч. и рыбы, имеют предел выдерживания громкости звука, за которым следует болевой порог. При приближении рыб к звуковому полю генерируемому устройством, громкость будет нарастать что заставит рыб уходить раньше чем она достигнет болевого порога. Устройство может выдвигаться вперед на необходимое расстояние от водопропускного сооружения, где скорость воды уменьшается. Это позволяет предотвратить снос рыбы и молоди течением. Звукоизлучающая часть Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно, к рыбозащитным устройствам,позволяющим предотвратить попадание рыб и молоди в водопропускные устройства плотин ГЭС и водорегулирующих плотин на крупных водохранилищах. В п.2 Концепции развития рыбного хозяйства Республики Казахстан на 2007-2015 годы (одобрена постановлением Правительства Республики Казахстан от 6 октября 2006 года 963), отмечается огромный ущерб наносимый ГЭС и крупными водозаборами из-за отсутствия или несоответствия требованиям рыбозащитных сооружений. Для водопропускных сооружений плотин ГЭС и водорегулирующих плотин на крупных водохранилищах и морях(Капшагайская,Шардаринская, Кокаральская плотина) характерны высокие расходы воды достигающие нескольких сотен м 3/с. При этом скорости течения воды у водосбросов в несколько раз превышают пороговую сносящую скорость для рыб и молоди,установленную СНиП 2.06.07-87. Это значительно затрудняет выбор подходящего для таких сложных условий достаточно эффективного и приемлемого по затратности рыбозащитного устройства. Предлагаемое устройство может быть использовано для защиты рыб и молоди от попадания в водопропускные сооружения плотин ГЭС и водорегулирующих плотин на крупных водоемах. Принцип работы устройства основан на отпугивающем воздействие на рыб интенсивного,непрерывно и многократно меняющегося по силе и тональности звукового поля с повышенной плотностью энергии звуковой волны, что не дает им возможность для адаптации. Большинство рыб обладает развитым слухом, а вода является хорошим проводником звука (Никольский Г.В. Экология рыб. М. 1963. с.57-59). Все животные с развитым слухом, в т.ч. и рыбы, имеют предел выдерживания громкости звука, за которым следует болевой порог. При приближении рыб к звуковому полю генерируемому устройством, громкость будет нарастать что заставит рыб уходить раньше чем она достигнет болевого порога. Также интенсивные с повышенной плотностью энергии звуковые волны воздействуют на мягкие ткани и плавательный пузырь рыб, вызывая сигнал неспецифической стимуляции, в ответ на который рыбы покидает участок с дискомфортными условиями (Патент РФ 2465770 Способ управления движением рыб). Устройство может выдвигаться вперед на необходимое расстояние от водопропускного сооружения, где скорость воды уменьшается. Это позволяет предотвратить снос рыбы и молоди течением. Звукоизлучающая часть располагается под водой и не требует защиты от коряг и льда. Уровень техники Наиболее близким аналогом является гидроакустический комплекс для отпугивания молоди рыб от гидротехнических сооружений,принцип действия которого основан на использовании инфранизкочастотных излучающих устройств, позволяющих формировать акустическое 2 поле с любой, наперед заданной конфигурацией спектральной огибающей в диапазоне частот б 1000 Гц, эффективно воздействующее на латеральную систему рыб, что позволяет отпугивать рыбу от водозаборных сооружений на акваториях рек, водоемов. Аналог разработан в 2001-2006 гг. институтом импульсных процессов и технологий национальной академии наук Украины (сайт///.). Акустическая решетка, установленная на входе в водозабор,состоит из излучающих модулей импульсного воздействия и модулей,подающих монохроматический сигнал, что позволяет гибко варьировать технологические возможности метода. Технология и акустическое рыбозаградительное оборудование учитывает гидротехнические характеристики акватории, видовой состав рыбы,сезонность работы, перепад уровня воды в течение суток. Применение на водозаборном сооружении Днепровской водопроводной станции, г. Киев,экспериментального образца подтвердило значительный эффект отведения рыб разных пород,размеров от запретной зоны и безопасность метода. Высокая эффективность (до 70) акустического метода, его экологическая чистота наряду со стабильной и надежной работой, низкими энергозатратами обеспечивают солидные преимущества перед существующими способами рыбозащиты. Причинами,препятствующими получению требуемого технического результата при использовании аналога являются следующие- аналог устанавливается на входе в водозабор,где скорость течения воды повышена. Это может вызвать непроизвольный снос в водопропускное сооружение части рыб и особенно молоди- аналог выполнен в виде акустической решетки установленной на входе в водозабор, что препятствует его выдвижению вперед, где скорость воды понижается с удалением от входа водопропускное сооружение- при расположении водопропускного соружения у поверхности воды аналог подвержен воздействию сносимых течением льда и коряг. Сущность изобретения 1. Задачи Защита рыб и молоди от попадания в водопропускные сооружения плотин ГЭС и водорегулирующих плотин на крупных водохранилищах. 2. Ожидаемый технический результат- уменьшение скорости подхода воды к устройству, ниже пороговой сносящей скорости- защита устройства от наплывающих коряг и льдин- предотвращение сноса рыб и молоди в водопропускные сооружения плотин ГЭС и водорегулирующих плотин. 3. Достижение технического результата осуществляется следующим- основным конструктивным элементом является гидроакустический излучатель (ф 1,2,3,4, эл 1), далее обозначаемый как подводный динамик (например), передающий в воду звуки громкостью не менее 150 фон. Для животных с развитым слухом болевой порог находится в пределах около 120 фон. Каждый подводный динамик монтируется посередине секции (ф 1, эл 2) подводного опорнонесущего модуля (ф 1, эл 3). Динамик имеет звуконаправляющий кожух в виде раструба,оснащенного металлической обрешеткой крепящейся к секции, для придания механической прочности. Отдельная секция представляет собой жесткий каркас из металлических труб диаметром 30 мм, длиной 5 м, шириной 40 см и толщиной 20 см. Внутри каркаса продольно по внутренним сторонам плотно закреплены бруски пенопласта повышенной прочности, для придания плавучести. Между брусками пенопласта внутри секции оставляется свободный продольный канал для проводки звукопроводящего кабеля. По краям секции имеются плоские металлические сцепные петли (ф 2,3, эл 4) в виде пластин с отверстием. Сцепные петли соседних секций накладываются друг на друга с совмещением отверстий в которые проводят зажимной болт с гайкой. Закручиванием зажимного болта прочно скрепляют секции в опорно-несущий модуль, заданной длины и конфигурации- сформированный опорно-несущий модуль устанавливается на необходимом отдалении вперед от водопропускного устройства, где скорость воды понижена менее пороговой сносящей скорости для рыб. Для его фиксации на заданной глубине, с двух сторон каждой секции снизу имеются по две якорные петли (ф 2,3, эл 5). К ним крепятся регулируемой длины удерживающие стропы с якорями (ф 3, эл 6). Они прочно фиксируют каждую секцию на заданной глубине и месте, за счет того выталкивающая сила воды поднимает плавучий модуль вверх, а разведенные по сторонам якорные стропы удерживают его на нужной глубине не позволяя перемещаться в горизонтальной плоскости. Если глубина менее 10 м, то опорнонесущий модуль укладывают по дну, путем привязки грузов к якорным петлям. Если глубина больше, то модуль фиксируют на глубине 10 м. Таким образом сносимые плавучие коряги и льдины, а также ледовый покров не будут препятствовать работе устройства- от блока управления (ф 1,4, эл 7) на берегу оснащенного широкополосным стереопроигрывателем (ф 4, эл 8), записанный в цифровом формате звуковой поток силой не менее 120 фон и плотностью энергии не менее 2 Вт/см 3,передается по кабелю (ф 4, эл 9) подводным динамикам, которые излучают звук в воду в направлении от себя вверх. Звуконаправляющий кожух динамиков в виде раструба формирует расширяющийся с удалением акустический поток. Отражаясь от поверхности воды (звук плохо переходит из водной среды в воздушную) акустический поток направляется обратно,расширяясь соответственно углу отражения. Образуется вертикально-продольное подводное звуковое поле,перекрывающее поперечный периметр участка акватории. Регулируемые с блока управления громкость, тональность, интенсивность и переменчивость звукового фона позволяет подобрать такие параметры, что при приближении к звуковому полю рыбы и молодь будут испытывать болевой порог для слухового аппарата,заставляющий их уходить из данного участка акватории- интенсивные с повышенной плотностью энергии звуковые волны воздействуют на мягкие ткани и плавательный пузырь. Ткани рыб примерно на 3/4 состоят из воды и поэтому легко проницаемы для акустических волн, которые частично поглощаясь превращаются в поверхностные волны между плавательным пузырем и мягкими тканями. Эти поверхностные волны характеризуются высоким коэффициентом поглощения,что обусловливает повышение температуры стенки плавательного пузыря и вызывают сигнал неспецифической стимуляции, в ответ на который рыбы покидает участок с дискомфортными условиями (Патент РФ 2465770 Способ управления движением рыб)- от каждого динамика по кабелю обратного сигнала (ф 4, эл 10) идет информация о состоянии работы в ресивер (ф 4, эл 11) для обратных сигналов в блоке управления. Весь блок управления может быть объединен в одном персональном компьютере- расширяющийся акустический поток звукового поля направлен вверх и затем при отражении от поверхности воды - вниз. Но так как звук хорошо распространяется в воде, то отпугивающее воздействие устройства будет восприниматься рыбами и молодью уже на отдалении. В зависимости от индивидуальных особенностей слухового аппарата рыбы в той или иной мере будут приближаться к устройству. Однако нарастание громкости и интенсивности звука заставит их уйти раньше достижения болевого порога. Наиболее существенными отличительными признаками от аналога являются следующие- подвижная конструкция устройства позволяет выдвигать его вперед, отдаляя от входа в водопропускное сооружение где скорость воды повышена- устройство фиксируется в придонно-глубинном положении, для устранения воздействия плавучих коряг, льдин и ледового покрова- устройство формирует звуковое поле с регулируемой громкостью,тональностью,интенсивностью и переменчивостью звукового фона. Совокупным признаком аналога и изобретения,обеспечивающим получение технического результата, является следующий- имеется приспособление для формирования отпугивающего акустического поля. Описание изобретения Для передачи в водную среду, отпугивающего рыб интенсивно-переменного акустического поля служит гидроакустический излучатель (ф 1,2,3,4,эл 1), далее обозначаемый как подводный динамик 3(например производства , , ), передающий в воду звуки громкостью не менее 150 фон. При этом плотность энергии звуковой волны должна быть не менее 2 Вт/см 3. Для животных с развитым слухом болевой порог находится в пределах около 120 фон. Каждый подводный динамик монтируется посередине секции (ф 1,2,3,4, эл 2) подводного опорно-несущего модуля(ф 1,эл 3). Динамик имеет звуконаправляющий кожух в виде раструба. Он имеет металлическую обрешетку крепящуюся к секции, для придания механической прочности. Отдельная секция представляет собой жесткий сварной каркас из металлических труб диаметром 30 мм, длиной 5 м, шириной 40 см и толщиной 20 см. Внутри каркаса продольно по внутренним сторонам плотно закреплены бруски пенопласта повышенной прочности, для придания плавучести. Между брусками пенопласта внутри секции оставляется свободный продольный канал для проводки звукопроводящего кабеля. По краям секции имеются плоские металлические сцепные петли(ф 2,3, эл 4) в виде пластин с отверстием. Сцепные петли соседних секций накладываются друг на друга с совмещением отверстий в которые проводят зажимной болт с гайкой. Закручиванием зажимного болта прочно скрепляют секции в опорно-несущий модуль, заданной длины и конфигурации. Сформированный опорно-несущий модуль устанавливается на необходимом отдалении вперед от водопропускного устройства, где скорость воды понижена менее пороговой сносящей скорости для рыб. Для его фиксации на заданной глубине, с двух сторон каждой секции снизу имеются по две якорные петли (ф 2,3, эл 5). К ним крепятся регулируемой длины удерживающие стропы с якорями (ф 3, эл 6). Они прочно фиксируют каждую секцию на заданной глубине и месте, за счет того выталкивающая сила воды поднимает плавучий модуль вверх, а разведенные по сторонам якорные стропы удерживают его на нужной глубине не позволяя перемещаться в горизонтальной плоскости. Если глубина менее 10 м, то опорнонесущий модуль укладывают по дну, путем привязки грузов к якорным петлям. Если глубина больше, то модуль фиксируют на глубине 10 м. Таким образом сносимые плавучие коряги и льдины, а также ледовый покров не будут препятствовать работе устройства. От блока управления (ф 1, эл 7) на берегу оснащенного широкополосным стереопроигрывателем (ф 4, эл 8), записанный в цифровом формате звуковой поток силой не менее 120 фон и плотностью энергии не менее 2 Вт/см 3,передается по кабелю (ф 4, эл 9) подводным динамикам, которые излучают звук в воду в направлении от себя вверх. Звуконаправляющий кожух динамиков в виде раструба формирует расширяющийся с удалением акустический поток. Отражаясь от поверхности воды (звук плохо переходит из водной среды в воздушную) акустический поток направляется обратно,расширяясь соответственно углу отражения. Образуется вертикально-продольное подводное звуковое поле, перекрывающее весь поперечный периметр участка акватории. Регулируемые с блока управления громкость, тональность, интенсивность и переменчивость звукового фона позволяет подобрать такие параметры, что при приближении к звуковому полю рыбы и молодь будут испытывать болевой порог для слухового аппарата,заставляющий их уходить из данного участка акватории. Широкие возможности современной цифровой аудиозаписи,позволяет создать множество вариантов акустического сигнала, что предотвращает адаптацию рыб к звуковому полю. Также интенсивные с повышенной плотностью энергии звуковые волны воздействуют на мягкие ткани и плавательный пузырь. Ткани рыб примерно на 3/4 состоят из воды и поэтому легко проницаемы для акустических волн, которые частично поглощаясь превращаются в поверхностные волны между плавательным пузырем и мягкими тканями. Эти поверхностные волны характеризуются высоким коэффициентом поглощения,что обусловливает повышение температуры стенки плавательного пузыря и вызывают сигнал неспецифической стимуляции, в ответ на который рыбы покидает участок с дискомфортными условиями (Патент РФ 2465770 Способ управления движением рыб). От каждого динамика по кабелю обратного сигнала (ф 4, эл 10) идет информация о состоянии работы в ресивер (ф 4, эл 11) для обратных сигналов в блоке управления. Весь блок управления может быть объединен в одном персональном компьютере. Расширяющийся акустический поток звукового поля направлен вверх и затем при отражении от поверхности воды - вниз. Но так как звук хорошо распространяется в воде, то отпугивающее воздействие устройства будет восприниматься рыбами и молодью уже на отдалении. В зависимости от индивидуальных особенностей слухового аппарата рыбы в той или иной мере будут приближаться к устройству. Однако нарастание громкости и интенсивности звука заставит их уйти раньше достижения болевого порога. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Глубинный гидроакустический комплекс для отпугивания рыб и молоди от гидротехнических сооружений, включающий в себя гидроакустические излучатели, опору для излучателей и блок управления, отличающийся тем, что опорная конструкция выполняется подвижной для выдвижения устройства вперед,имеется приспособление для фиксации устройства в придонно-глубинном положении и имеется приспособление для формирования интенсивного звукового поля с регулируемой громкостью и переменчивостью.