CZ201942A3

CZ201942A3 - Equipment for aerating water surfaces

Info

Publication number: CZ201942A3
Application number: CZ201942A
Authority: CZ
Inventors: Viktor Korbel; Nikola Hloušková
Original assignee: Hydroservis Union A S
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2019-12-11
Also published as: CZ308073B6

Abstract

Zařízení (1) je tvořeno uzavřeným plovákem (2), zejména opisujícím rovnostranný trojúhelník, který vytvoří chráněnou lagunu, do které neproniká znečištění, ani teplá voda z okolí zařízení (1). Současně je chráněná laguna alespoň částečně zastíněna fotovoltaickými panely (3), které nejenom, že zásobují zařízení (1) elektrickou energií a dělají jej nezávislým na elektrické přípojce, ale rovněž napomáhají vzniku komínového proudění vzduchu nad hladinou chráněné laguny, čímž ochlazují vodu v chráněné laguně, což má pozitivní vliv na účinnost provzdušňování vody zařízením (1).The device (1) consists of a closed float (2), in particular describing an equilateral triangle, which forms a protected lagoon, free of contamination, or hot water from the surroundings of the device (1). At the same time, the protected lagoon is at least partially obscured by photovoltaic panels (3), which not only supply the device (1) with electricity and make it independent of the electrical connection, but also assist in the generation of chimney air , which has a positive effect on the efficiency of water aeration through the device (1).

Description

Vynález se týká zařízení sloužícímu k provzdušňování vodních ploch, zejména rybníků a rybích sádek, za účelem zlepšení welfare rybí obsádky.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for aerating water bodies, in particular ponds and fish ponds, to improve the welfare of fish stocks.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Současná produkce ryb je tvořena rybolovem volně žijících ryb a intenzivním rybím chovem v uměle vytvořených vodních nádržích.Current fish production consists of wild fish fishing and intensive fish farming in artificially created water reservoirs.

Rybníky jsou umělé mělké vodní nádrže. Nevýhody rybníků spočívají vtom, že mají zpravidla omezenou výměnu zadržované vody, která má neblahý vliv na kvalitu vody. To se týká zejména rybníků nebeských, ale v současné době sucha i rybníků potočních, pramenitých a říčních. Kvalita vody v rybníku se především odvíjí od výskytu fýtoplanktonu, který ve vodě vegetuje. Pokud je skladba fýtoplanktonu nevyvážená vlivem přemnožení některých druhů fýtoplanktonu, např. sinic, může dojít k rapidnímu zhoršení welfare rybí obsádky zapříčiněného nedostatečným množstvím ve vodě rozpuštěného kyslíku. Taková změna kvality vody může být pro rybí obsádku fatální, protože ekosystém chovného rybníka je již sám o sobě intenzivním chovem ryb zaměřeným na ekonomické výnosy držen na maximu udržitelného stavu.Ponds are artificial shallow water reservoirs. The disadvantages of ponds are that they generally have limited exchange of retained water, which has a detrimental effect on water quality. This applies in particular to the heavenly ponds, but at the present time droughts as well as brook, spring and river ponds. The quality of water in the pond depends mainly on the occurrence of phytoplankton, which vegetates in the water. If the phytoplankton composition is unbalanced due to the overgrowth of some phytoplankton species, such as cyanobacteria, the welfare of the fish stock may rapidly deteriorate due to insufficient oxygen dissolved in the water. Such a change in water quality can be fatal to the fish stock, since the ecosystem of the breeding pond itself is already kept at maximum sustainable status by intensive fish farming focused on economic returns.

Rybáři, kteří hospodaří na rybnících, se snaží uměle zvýšit množství rozpuštěného kyslíku v rybniční vodě pomocí aerátorů. Aerátory jsou zařízení, která lokálně vhánějí vzduch do vody, a tím podporují rozpouštění kyslíku do vody, ať už mechanickým působením rotačních nástrojů čeřících vodní hladinu, tak čerpadly uměle tvořícími vodní proud, či probubláváním vodního sloupce vzduchem. Aerátory mají vlastní plováky, nebo se umisťují na ukotvené pontony, či na nosné pilíře.Fishermen who manage ponds try to artificially increase the amount of dissolved oxygen in the pond water using aerators. Aerators are devices that inject air into the water locally, thereby promoting the dissolution of oxygen into the water, either by mechanical action of the rotating tools to clarify the water surface, by pumps artificially generating a water jet, or by bubbling the water column through air. The aerators have their own floats or are placed on anchored pontoons or on supporting pillars.

Mezi známé typy aerátorů se řadí hřebenové horizontální aerátory, tryskové aerátory, gejzírové aerátory, vertikální aerátory, rozmrazovače a destratifikátory, lopatkové aerátory, a kombinované aerátory.Known types of aerators include comb horizontal aerators, jet aerators, geyser aerators, vertical aerators, defrosters and destratifiers, paddle aerators, and combined aerators.

Nevýhody známých aerátorů spočívají v jejich závislosti na elektrické přípojce. Závislost na elektrické přípojce přináší nevýhody, jako je riziko úrazu elektrickým proudem, závislost na délce prodlužovacího kabelu, riziko krádeže, či poškození, prodlužovacího kabelu, nutnost budovat elektrické přípojky i v chráněných přírodních oblastech. Jsou známa řešení, kdy je aerátor napájen z benzinové elektrocentrály. To je z pohledu ekologické zátěže zcela nepřípustné řešení, neboť se vytváří riziko úniku provozních kapalin do ekosystému. Dále je nevýhodné, že v případě použití krátkého prodlužovacího kabelu, je aerátor umístěn v blízkosti břehu v nízkém vodním sloupci, což má za následek zanášení aerátorů rybničním kalem, a dále čeření rybničního kalu. V neposlední řadě mezi nevýhody známých aerátorů patří riziko poranění nebo usmrcení rybí obsádky.The disadvantages of known aerators are their dependence on the electrical connection. Dependence on the electrical connection brings disadvantages such as the risk of electric shock, dependence on the length of the extension cable, the risk of theft or damage, extension cable, the need to build electrical connections even in protected natural areas. There are known solutions where the aerator is powered from a gasoline generator. This is a totally inadmissible solution from the point of view of environmental burden, as there is a risk of leakage of process fluids into the ecosystem. It is further disadvantageous that in the case of using a short extension cable, the aerator is located near the shore in a low water column, resulting in fouling of the aerators with pond sludge, and further clarification of the pond sludge. Last but not least, the disadvantages of known aerators include the risk of injury or death to the fish stock.

Aerátory opatřené vlastními plováky, či umístěné na pontonech jsou ohrožovány vlnobitím v čase nepříznivého počasí, zatímco aerátory upevněné na pilířích jsou limitovány neměnnou lokalitou umístění pilířů, která může být komplikací jak při nízkých stavech vody, tak i při vysokých stavech vody.Aerators equipped with their own floats or mounted on pontoons are endangered by waves during bad weather, while pillar mounted aerators are limited by the fixed location of the pillars, which can be a complication both at low water levels and high water levels.

V přihlášce vynálezu PV 1979-811 je prezentována nosná konstrukce pro aerátory, která vykazuje tři plováky uspořádané do vrcholů trojúhelníku ležícího ve vodorovné rovině. Úkolem zveřejněného vynálezu je zlepšení odolávání nosné konstrukce vlnobití a nárazům větru. Vynález však neřeší výše uvedené nedostatky známých aerátorů.In the patent application PV 1979-811 there is presented a support structure for aerators which has three floats arranged at the apexes of a triangle lying in a horizontal plane. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the resistance of the load-bearing structure to waves and to wind impacts. However, the invention does not solve the above drawbacks of known aerators.

- 1 CZ 2019 - 42 A3- 1 GB 2019 - 42 A3

V jiném známém vynálezu uvedeném v přihlášce vynálezu EP 3403494 AI je zveřejněno modulární zařízení pro zachování kvality vody. Zařízení je dle popisu vynálezu energeticky autonomní a dokáže pracovat na základě energie z obnovitelných zdrojů, tedy na základě fotovoltaického napájení. Kromě fotovoltaických panelů je zařízení opatřeno akumulátory pro ukládání elektrické energie, plováky, čerpadly vzduchu a vody, filtry a aerátorem. Vynález řeší závislost známých aerátorů na přípojce elektrické energie, avšak se již nezabývá zlepšením účinnosti samotného procesu aerace, jeho dopadu na welfare rybí obsádky a odolností takového zařízení proti nepříznivému počasí.In another known invention disclosed in EP 3403494 A1, a modular water quality maintenance device is disclosed. The device according to the invention is energetically autonomous and can operate on the basis of energy from renewable sources, ie on the basis of photovoltaic power supply. In addition to photovoltaic panels, the device is equipped with batteries for storing electricity, floats, air and water pumps, filters and an aerator. The invention solves the dependence of the known aerators on the electrical connection, but it is no longer concerned with improving the efficiency of the aeration process itself, its impact on the fish stock welfare and the weather resistance of such equipment.

V přihláškách vynálezu CZ 304971 B6 a US 6083405 A jsou prezentována autonomní zařízení umístitelná na vodní hladinu, která jsou opatřena plovákem ve tvaru anuloidu. Plovák je na spodní straně opatřen pevným dnem pro nesení technologického vybavení. Obě zařízení slouží k čistění vody od vodních řas a sinic. Nevýhody vynálezů spočívají v tom, že neslouží primárně k aeraci vody pro zachování zdraví ryb, že vzduch je do okolní vody vháněn, bez zvýšené úrovně rozpouštění vzduchu ve vodě, tudíž není s omezeným přísunem energie ze slunečního záření nakládáno efektivně.In the patent applications CZ 304971 B6 and US 6083405 A autonomous devices are placed on a water surface, which are provided with a float in the shape of a torus. The float is provided with a fixed bottom for carrying technological equipment. Both devices are used to purify water from algae and cyanobacteria. The disadvantages of the inventions are that they do not primarily serve to aerate the water to maintain the health of the fish, that the air is blown into the surrounding water without an increased level of air dissolution in the water, thus not being efficiently managed with limited energy input from solar radiation.

Úkolem vynálezu je vytvoření zařízení pro provzdušňování vodních ploch napájeného z obnovitelného zdroje energie, které bude mít zvýšenou účinnost aerace, a tím pádem nižší požadavky na spotřebu energie z obnovitelných zdrojů při konkurence schopném účinku na rybniční vodu, jako mají aerátory napájené z elektrické přípojky. Dále je úkolem vynálezu, aby zařízení pro provzdušňování vodních ploch odolávalo různým povětrnostním podmínkám a dokázalo pracovat ve zcela autonomním režimu.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a water aeration device powered by a renewable energy source which will have increased aeration efficiency and thus lower energy consumption requirements from renewable sources while competing to effect pond water such as aerators powered from an electrical connection. It is a further object of the invention that the aeration device for water surfaces resists various weather conditions and is able to operate in a completely autonomous mode.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Vytčený úkol řeší zařízení pro provzdušňování vodních ploch vytvořené podle následujícího vynálezu.This object is achieved by a water surface aeration device constructed in accordance with the following invention.

Zařízení pro provzdušňování vodních ploch je sestaveno z alespoň jednoho plováku pro nesení zařízení na vodní hladině. Dále je zařízení sestaveno z alespoň jednoho elektricky poháněného aerátorů pro provzdušňování vody. Další součástí zařízení je alespoň jeden fotovoltaický panel pro převod energie z obnovitelného zdroje na elektrickou energii, který je připojený k úložišti elektrické energie pro ukládání a pro distribuci elektrické energie v rámci zařízení.The apparatus for aerating water surfaces is comprised of at least one float for supporting the apparatus on the water surface. Further, the device is composed of at least one electrically driven aerator for aerating the water. Another part of the device is at least one photovoltaic panel for converting energy from a renewable source to electricity, which is connected to an electricity storage for storing and distributing electricity within the device.

Podstata vynálezu spočívá vtom, že tvar plováku kopíruje uzavřenou vodorovnou křivku a že minimální ponor plováku je 0,15 m. Dále podstata vynálezu spočívá v tom, že alespoň jeden aerátor je uspořádán nad a/nebo uvnitř prostoru vymezeném plovákem, a dále že alespoň jeden fotovoltaický panel je uspořádán nad prostorem vymezeném plovákem pro alespoň částečné zastínění vodní hladiny v plovákem vymezeném prostoru.The principle of the invention is that the shape of the float follows a closed horizontal curve and that the minimum float immersion is 0.15 m. Further, the invention consists in that at least one aerator is arranged above and / or within the space defined by the float, and the photovoltaic panel is arranged above the space delimited by the float to at least partially shade the water level in the space delimited by the float.

Klíčové výhody vynálezu jsou následující. Za prvé, pokud plovák kopíruje uzavřenou křivku, tak má zařízení podle vynálezu zlepšenou schopnost odolávat i tomu nej silnějšímu rybničnímu vlnobití. Za druhé díky kompletnímu opisu uzavřené křivky dojde ke vzniku chráněné laguny uvnitř prostoru vymezeném plovákem. Chráněná laguna je ochráněna před vlnami, hladinným a podhladinným znečištěním zasahujícím minimálně do 0,15 m hloubky od hladiny, a před ostrým slunečním světlem alespoň částečně odstíněným fotovoltaickým panelem. Za třetí minimální ponor plováku o velikosti 0,15 m zabraňuje míšení teplejší vody v okolí zařízení s vodou v chráněné laguně, která je čeřena aerátorem, což přináší další výhodu, že okysličená voda se nedrží při hladině, ale klesá hned do hloubky pod chráněnou lagunu. Zásadní výhoda zařízení spočívá v tom, že i rozdíl 1 °C v teplotě vody ovlivňuje schopnost vody absorbovat kyslík, proto je vytvoření chráněné laguny s chladnější vodou přidanou hodnotou vynálezu, která dosahuje i s nižším jmenovitým výkonem, oproti konvenčním aerátorům napájeným z elektrické přípojky,The key advantages of the invention are as follows. First, when the float follows a closed curve, the device according to the invention has an improved ability to withstand even the strongest pond waves. Second, a complete description of the closed curve will create a protected lagoon within the space defined by the float. The protected lagoon is protected from waves, surface and sub-level pollution reaching at least 0.15 m depth from the surface, and from sharp sunlight at least partially shielded by a photovoltaic panel. Third, a minimum 0.15m float immersion prevents the mixing of warmer water around equipment with water in a protected lagoon, which is clarified by an aerator, giving the added benefit that oxygenated water does not stick to the surface but sinks below the protected lagoon . A major advantage of the device is that even a 1 ° C difference in water temperature affects the water's ability to absorb oxygen, so the creation of a protected lagoon with cooler water is an added value of the invention which achieves even lower rated power over conventional aerators powered by electrical connections.

-2 CZ 2019 - 42 A3 konkurence schopné aerace s výhodou nezávislosti na elektrické přípojce. Poslední, ale neméně významnou výhodou vynálezu je to, že plovák chrání uzavřenou lagunu před jedovatými plyny ležícími nad hladinou, a to především před ozonem, který se v horkých slunečních dnech u hladin vodních ploch koncentruje. Díky bariéře, kterou plovák vytvoří okolo chráněné laguny, je vháněn podvodní hladinu nezávadnější vzduch, oproti stavu známých aerátorů, které se instalují přímo na otevřenou vodní plochu.A3 competitor capable of aeration with the advantage of being independent of the electrical connection. The last but no less important advantage of the invention is that the float protects the closed lagoon from the poisonous gases lying above the surface, especially from ozone, which is concentrated on the surface of water surfaces on hot sunny days. Thanks to the barrier created by the float around the protected lagoon, underwater levels are blown into the air, unlike the known aerators, which are installed directly on the open water surface.

Ve výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu kopíruje plovák obvod rovnostranného trojúhelníku. Současně je pro každou stranu plováku uspořádán nad plovákem fotovoltaický panel tak, že fotovoltaické panely leží v rovinách pláště virtuálního komolého jehlanu, jehož základna je položena na vrchní rovině plováku. Plovák opisující tvar rovnostranného trojúhelníku poskytne zařízení rovnováhu v takové míře, že je prakticky nepotopitelné z jakéhokoliv směru nárazu vln a větru. Uspořádání fotovoltaických panelů do přístřešku opisujícího tvar komolého jehlanu má tu výhodu, že se pod fotovoltaickými panely nad chráněnou lagunou vytvoří tzv. komínový efekt proudění vzduchu, který má pozitivní vliv na ochlazování vody v chráněné laguně, a navíc na ochlazování fotovoltaických panelů, kterým je vlivem chlazení proudění vzduchu zvýšena účinnost při přeměně energie slunečního záření na elektrickou energii. Na druhou stranu v zimním období teplo stoupající od hladiny chráněné laguny napomáhá zbavovat fotovoltaické panely ulpívajícího sněhu. Navíc je výhodné, že sklon fotovoltaických panelů je možné pro zeměpisnou šířku České republiky nastavit na optimálních 35 °. V neposlední řadě je uspořádání podle rovnostranného trojúhelníku výhodné tím, že fotovoltaické panely se nikdy všechny současně nemohou odvrátit na sever, takže zařízení nemusí být komplikovaně kotveno, aby fotovoltaické panely vždy mířily konkrétním směrem.In a preferred embodiment of the water aeration device according to the invention, the float follows the circumference of an equilateral triangle. At the same time, for each side of the float, a photovoltaic panel is arranged above the float so that the photovoltaic panels lie in the plane of the sheath of the virtual truncated pyramid whose base is laid on the upper plane of the float. A float describing the shape of an equilateral triangle will provide the device with an equilibrium to such an extent that it is practically unsinkable from any direction of wave and wind impact. The arrangement of photovoltaic panels in a shelter describing the shape of a truncated pyramid has the advantage that under the photovoltaic panels above the protected lagoon a so-called chimney effect of air flow is created, which has a positive effect on water cooling in the protected lagoon. airflow cooling increased efficiency in converting solar energy into electricity. On the other hand, in winter the heat rising from the surface of the protected lagoon helps to remove the photovoltaic panels from the adhering snow. Moreover, it is advantageous that the inclination of the photovoltaic panels can be set to an optimum 35 ° for the latitude of the Czech Republic. Last but not least, the equilateral triangle arrangement is advantageous in that the photovoltaic panels can never all face north at the same time, so that the device does not need to be anchored in a complicated way so that the photovoltaic panels always point in a particular direction.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je plovák vyplněn materiálem o hustotě menší než 1000 kg/m³, přičemž jev každé straně plováku vytvořena víkem uzavíratelná komora pro vložení úložiště elektrické energie. Pokud by plovák zůstal dutý, existuje riziko, že dojde kjeho náhodnému proražení a k následnému zaplavení vodou, nebo k úmyslnému poškození se stejným účinkem. Vytvořením komor pro úložiště elektrické energie v plováku dojde ke snížení těžiště zařízení, což má pozitivní vliv na stabilitu na vodní hladině, oproti řešením, kdy jsou úložiště elektrické energie uspořádána nad plováky.In another preferred embodiment of the apparatus for aerating water surfaces according to the invention, the float is filled with a material having a density of less than 1000 kg / m ³ , wherein a lid closable chamber is provided on each side of the float for receiving an electrical energy store. If the float remains hollow, there is a risk of accidental puncture and subsequent flooding with water, or deliberate damage with the same effect. By designing the chambers for the electrical energy storage in the float, the center of gravity of the device will be reduced, which has a positive effect on the stability on the water surface, compared to solutions where the electrical energy storage is arranged above the floats.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je každý fotovoltaický panel propojen přes řídicí elektroniku s vlastním úložištěm elektrické energie. Řídicí elektronika může být s výhodou uspořádána na spodní straně víka uzavíratelné komory. Vzájemná nezávislost fotovoltaických panelů poskytuje pojistku, že v případě vyřazení z provozu jednoho anebo dvou fotovoltaických panelů může zařízení stále pracovat i v omezené míře. Prostor pod víkem jez pohledu pravděpodobnosti dopadu cákající vody zcela posledním místem v zařízení, kam se může dostat voda v průběhu činnosti zařízení na vodní ploše.In a further preferred embodiment of the water aeration device according to the invention, each photovoltaic panel is connected via a control electronics to its own electrical energy storage. The control electronics can advantageously be arranged on the underside of the lid of the closable chamber. The mutual independence of photovoltaic panels provides the assurance that in case of decommissioning of one or two photovoltaic panels, the equipment can still operate to a limited extent. The space under the lid is the last place in the facility where water can get during the operation of the facility on the surface of the water.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je hodnota optimálního výkonu fotovoltaických panelů alespoň desetinásobkem celkového příkonu zařízení. Vzhledem k tomu, že je optimálního výkonu dosaženo pouze při optimálním počasí, je nezbytné, aby bylo zařízení autonomní i v nepříznivém počasí. To je zajištěno energií z úložišť a energií z fotovoltaických panelů pracujících pod optimální hodnotou výkonu. Povrch fotovoltaických panelů může být s výhodou opatřen hydrofobní povrchovou úpravou. Tato úprava usnadňuje splachování nečistot deštěm a také rychlejší slézání námrazy a sněhu z povrchu panelů.In another preferred embodiment of the water aeration device according to the invention, the value of the optimal power of the photovoltaic panels is at least ten times the total power input of the device. Since optimum performance is only achieved in optimum weather, it is essential that the device be autonomous even in bad weather. This is provided by energy from the repositories and energy from photovoltaic panels operating below the optimum power level. The surface of the photovoltaic panels may preferably be provided with a hydrophobic surface treatment. This treatment facilitates flushing of dirt with rain as well as faster descent of snow and ice from the panel surface.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je alespoň jeden aerátor tvořen čeřící turbínou poháněnou elektrickým pohonem, přičemž osa otáčení turbíny leží ve svislé středové ose zařízení. Uložením čeřící turbíny do svislé středové osy zařízení je zachována rovnováha zařízení a rovnovážné rozložení sil vyvolaných činností turbíny, a dále je tím umožněno čeřící turbíně vhánět vzduch pod hladinu vody, nebo naopak vytahovat teplejší vodu ode dna rybníka, oproti aerátorům s horizontální osou otáčení pracovníhoIn a further preferred embodiment of the apparatus for aerating water surfaces according to the invention, the at least one aerator is formed by a clarification turbine driven by an electric drive, wherein the axis of rotation of the turbine lies in the vertical central axis of the device. Placing the fining turbine in the vertical center axis of the equipment maintains the equilibrium of the equipment and the equilibrium force distribution due to turbine operation, thus allowing the fining turbine to blow air below the water surface or to draw warmer water from the bottom of the pond.

-3 CZ 2019 - 42 A3 nástroje. S výhodou má elektrický pohon regulovatelné pracovní otáčky, a dále je výhodné, že je elektrický pohon čeřící turbíny volitelně levotočivý nebo pravotočivý, kde jeden směr slouží ke vhánění vzduchu do spodních vrstev vody pod hladinou chráněné laguny v teplém období roku, zatímco druhý směr roztáčení vytahuje teplejší vodu z pod chráněné laguny pro ochranu před zamrzáním v chladném období roku. Nezanedbatelnou výhodou je, že čeřící turbína nevhání teplou vodu od hladiny do spodních vrstev vodního sloupce, ale pouze vzduch. Navíc je známým jevem, že se rybí obsádka stahuje k aerátorům z důvodu snazšího dýchání, přičemž mnohé z ryb skončí se zraněním od rotujících nástrojů známých aerátorů, které k sobě činností přitahují vodu pro její načeření. V případě našeho vynálezu je výhodné, že vháněný vzduch má tendenci odtlačovat prouděním ryby směrem od rotujícího nástroje čeřící turbíny.-3 EN 2019 - 42 A3 tools. Preferably, the electric drive has a controllable operating speed, and further preferably, the electric drive of the clarifying turbine is optionally left-handed or right-handed, where one direction serves to blow air into the lower layers of water below the level of the protected lagoon. warmer water from below the protected lagoon to protect against freezing in the cold season of the year. A significant advantage is that the fining turbine does not force hot water from the surface to the lower layers of the water column, but only air. In addition, it is a known phenomenon that the fish stock is retreating to the aerators for easier breathing, and many of the fish end up being injured by the rotating instruments of the known aerators, which attract the water to make them work. In the case of our invention, it is advantageous that the blown air tends to push the fish away from the rotating tool of the fining turbine.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je zařízení opatřeno alespoň jedním perlátorem uspořádaným v prostoru a/nebo pod prostorem vymezeným plovákem a připojeným vzduchovodem k elektricky poháněnému dmychadlu. Perlátor ve chráněné laguně slouží k rovněž provzdušňování vody, avšak šetrnějším způsobem. Nasazení perlátoru je bezpečnější zejména v mělčích vodách, takže např. při nízkém stavu vody v období sucha, ale také v plůdkových rybnících, neboť perlátor perlením neohrožuje drobný plůdek v míře, jako proudění šířící se od čeřící turbíny.In a further preferred embodiment of the water aeration device according to the invention, the device is provided with at least one aerator arranged in the space and / or below the space defined by the float and connected by an air duct to an electrically driven blower. The aerator in the protected lagoon also serves to aerate the water, but in a more gentle manner. The use of the aerator is safer especially in shallower waters, so for example at low water in the dry season, but also in fry ponds, because the aerator does not threaten the small fry in the extent like the flow spreading from the clarifying turbine.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je zařízení opatřeno třemi perlátory, které jsou uspořádány v pravidelných rozestupech každý kjedné z vnitřních stran plováku, přičemž je mezi perlátory a dmychadlo do vzduchovodu uspořádána expanzní nádoba. Tři perlátory, např. každý pro jednu ze stran rovnostranného trojúhelníku, rovnoměrně provzdušňují chráněnou lagunu, navíc v případě zanesení jednoho z perlátorů, je funkce aerace perlením zachována. Expanzní nádoba přináší dvojí výhodu, za prvé chrání dmychadlo před výkyvy tlaku vzduchu, a za druhé chrání dmychadlo před navzlínáním vody do dmychadla.In a further preferred embodiment of the apparatus for aerating water surfaces according to the invention, the apparatus is provided with three aerators which are arranged at regular intervals each one of the inner sides of the float, wherein an expansion vessel is arranged between the aerators and the blower into the duct. Three aerators, eg for one side of the equilateral triangle, evenly aerate the protected lagoon, and in addition if one of the aerators is clogged, the aeration function is maintained. The expansion vessel provides a dual advantage, firstly protecting the blower from fluctuations in air pressure, and secondly protecting the blower from water entrapment into the blower.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je zařízení opatřeno kotvou. Kotva může být pevná, která je připojena k libovolnému pevnému bodu zařízení, nebo elektricky ovladatelná pomocí elektricky poháněného navijáku. Zařízení může být unášeno volně po vodní ploše, případně může být unášeno v rozsahu dovoleném délkou vazného lana mezi zařízením a kotvou, kterou lze dále kontrolovat v případě nasazení elektrického navijáku. V případě použití kotvy může zařízení vlivem činnosti aerátorů putovat po kruhové dráze okolo bodu ukotvení, čímž s výhodou brání tvorbě ledu na ploše násobně větší, než je plocha chráněné laguny.In another preferred embodiment of the apparatus for aerating water surfaces according to the invention, the apparatus is provided with an anchor. The anchor may be fixed, which is attached to any fixed point of the device, or electrically controllable by means of an electrically driven winch. The device can be carried freely on the water surface, or it can be carried to the extent allowed by the length of the rope between the device and the anchor, which can be further checked in the event of the electric winch being used. If an anchor is used, the device can travel on a circular path around the anchorage point due to the action of the aerators, thereby advantageously preventing the formation of ice on an area which is many times greater than the area of the lagoon to be protected.

V dalším výhodném provedení zařízení pro provzdušňování vodních ploch podle vynálezu je zařízení opatřeno alespoň jedním volitelným vybavením ze skupiny bezpečnostní alarm, kamera, plašička ptáků, meteostanice, vzorkovací zařízení pro měření kvality vody, sonar pro monitoring aktivity rybí obsádky v okolí zařízení, modem pro bezdrátovou rádiovou komunikaci. Volitelné zařízení přináší výhody ze své podstaty. Plašičky ptáků mohou odhánět např. nalétávající kormorány, alarm může odrazovat zvědavce, kamera může zaznamenávat okolí zařízení, meteostanice může monitorovat povětrnostní podmínky a teplotu vody, nebo rovnou kvalitu vody, a modem bezdrátové rádiové komunikace umožní vzdálený sběr dat a správu zařízení.In another preferred embodiment of the water aeration device according to the invention, the device is equipped with at least one optional equipment from the group of security alarm, camera, bird shed, weather station, water quality sampler, sonar for monitoring fish stock activity around the device, wireless modem radio communication. Optional equipment brings benefits by its very nature. Bird crabs can scare off flying cormorants, alarms can discourage curious people, the camera can record the surroundings of the device, the weather station can monitor weather conditions and water temperature, or equal water quality, and the wireless radio modem allows remote data collection and management.

Mezi výhody zařízení pro provzdušňování vodních ploch patří především vytvoření chráněné vodní laguny v plovákem vymezeném prostoru. Svrchní vrstva vody v laguně je chráněna před míšením s vodou z okolí zařízení. Minimální ponor plováku 0,15 m brání míšení teplé vody od hladiny s vodou v laguně, dále brání průniku pevných objektů do prostoru laguny, jako jsou ledové kry, či např. větve a plující odpad, a v neposlední řadě brání průniku některých složek fýtoplanktonu, zejména sinic, do prostoru laguny. V případě provedení zařízení s plovákem opisujícím rovnostranný trojúhelník začne pod fotovoltaickými panely působit termodynamický jev, tzv. komínový efekt, při kterém začne proudit vzduch, čímž dojde k ochlazování vody v chráněné laguně. Chladnější voda lépe přijímá vzduch, což je pozitivní pro proces aerace vody,Advantages of the device for aeration of water surfaces include especially the creation of a protected water lagoon in the space defined by the float. The top layer of water in the lagoon is protected from mixing with water from the surroundings of the device. A minimum float immersion of 0.15 m prevents the mixing of warm water from the surface with the water in the lagoon, it also prevents the penetration of solid objects into the lagoon space, such as ice floes or branches and floating waste, and last but not least the phytoplankton components especially cyanobacteria, into the lagoon area. In the case of a device with an equilateral triangle float, a thermodynamic effect, the so-called chimney effect, under which the air begins to flow under the photovoltaic panels, causes the water to cool in the protected lagoon. Cooler water absorbs air better, which is positive for the water aeration process,

-4CZ 2019 - 42 A3 takže zařízení pracuje s vyšší účinností. Navíc je zařízení díky plováku uzavřeném v rozsahu 360° na vodní hladině velice stabilní, kde se jako nej stabilnější osvědčilo výhodné provedení plováku opisujícího rovnostranný trojúhelník. Nezávislost zařízení na elektrické přípojce umožňuje nasazení zařízení vzdáleněji od břehu, včetně volného unášení po vodní ploše, a to i v chráněných krajinných oblastech, včetně národních parků. Navíc je činnost zařízení zcela ekologická.-4GB 2019 - 42 A3 so the machine works with higher efficiency. In addition, the device is very stable thanks to a float closed at 360 ° on the water surface, where the preferred embodiment of the equilateral triangle float has proved to be the most stable. The independence of the equipment from the electrical connection allows the equipment to be deployed farther from the shore, including free drift on the water surface, even in protected landscape areas, including national parks. In addition, the operation of the device is entirely ecological.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Uvedený vynález bude blíže objasněn na následujících vyobrazeních, kde:The present invention will be explained in more detail in the following drawings, where:

obr. 1 znázorňuje zjednodušený axonometrický pohled na zařízení se třemi fotovoltaickými panely a s plovákem opisujícím rovnostranný trojúhelník, obr. 2 znázorňuje ve zjednodušeném pohledu shora plovák s perlátory, obr. 3 znázorňuje zjednodušený axonometrický pohled na zařízení s odejmutým předním fotovoltaickým panelem.Fig. 1 shows a simplified axonometric view of a device with three photovoltaic panels and a float describing an equilateral triangle; Fig. 2 shows a simplified top view of a float with aerators; Fig. 3 shows a simplified axonometric view of a device with a front photovoltaic panel removed.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Rozumí se, že dále popsané a zobrazené konkrétní případy uskutečnění vynálezu jsou představovány pro ilustraci, nikoliv jako omezení vynálezu na uvedené příklady. Odborníci znalí stavu techniky najdou nebo budou schopni zajistit za použití rutinního experimentování větší či menší počet ekvivalentů ke specifickým uskutečněním vynálezu, která jsou zde popsána.It is understood that the specific embodiments of the invention described and illustrated below are presented by way of illustration and not by way of limitation of the invention to the examples given. Those skilled in the art will find or will be able to provide, by routine experimentation, more or less equivalents to the specific embodiments of the invention described herein.

Na obr. 1 je zobrazeno zařízení 1, jehož plovák 2 opisuje rovnostranný trojúhelník. Nad plovákem 2 jsou umístěny fotovoltaické panely 3, které jsou nakloněny pod optimálním úhlem 35° pro zeměpisnou šířku České republiky. Fotovoltaické panely 3 jsou na plováku 2 fixovány pomocí ne vy obražené nosné konstrukce z hliníkových profilů. Průměrný odborník-konstruktér je v rámci rutinní odborné práce schopen navrhnout celou řadu řešení nosné konstrukce, a proto nosná konstrukce není předmětem ochrany patentu.FIG. 1 shows a device 1 whose float 2 describes an equilateral triangle. Above the float 2 are placed photovoltaic panels 3, which are inclined at an optimum angle of 35 ° for the latitude of the Czech Republic. The photovoltaic panels 3 are fixed to the float 2 by means of a non-stamped supporting structure made of aluminum profiles. The average expert-designer is able to propose a variety of load-bearing solutions within the framework of routine expert work, and therefore the load-bearing structure is not subject to patent protection.

Křemíkové fotovoltaické panely 3 jsou běžně dostupnou technologií. V tomto konkrétním uskutečnění vynálezu, ve kterém má zařízení 1_ celkový příkon 100 W, mají fotovoltaické panely 3 minimální instalovaný výkon 1000 Wp. Každý z fotovoltaických panelů 3 je připojen k vlastnímu úložišti elektrické energie, přičemž součinnost mezi fotovoltaickým panelem 3 a úložištěm kontroluje řídicí elektronika. Zařízení 1_ má tedy tři vzájemně nezávislé napájecí okruhy. Úložiště elektrické energie je realizováno např. Li-Ion akumulátorem, avšak běžný odborník je schopen rutinní prací použít celou řadu úložišť elektrické energie. Kapacita úložišť elektrické energie jev tomto konkrétním provedení vynálezu dimenzována na pokrytí pětidenní spotřeby elektrické energie. Povrch fotovoltaických panelů 3 může být ošetřen hydrofobní povrchovou úpravou, která napomáhá smývání prachu deštěm a urychluje slézání namrzlé vlhkosti.Silicon photovoltaic panels 3 are commercially available technology. In this particular embodiment of the invention, in which the device 7 has a total power input of 100 W, the photovoltaic panels 3 have a minimum installed power of 1000 Wp. Each of the photovoltaic panels 3 is connected to its own electrical storage, whereby the control electronics control the interaction between the photovoltaic panel 3 and the storage. The device 7 thus has three independent supply circuits. The electrical energy storage is realized, for example, by a Li-Ion battery, but a routine expert can use a variety of electrical energy storage routines. In this particular embodiment of the invention, the capacity of the electrical energy storage is dimensioned to cover five days of electricity consumption. The surface of the photovoltaic panels 3 may be treated with a hydrophobic coating which aids in washing the dust with rain and accelerates the descent of the frozen moisture.

Plovák 2 zařízení 1 je v tomto uskutečnění vynálezu tvořen trubkami a koleny např. z PVC. Uvnitř trubek tvořících strany trojúhelníku jsou uprostřed délky strany vyrobeny uzavíratelné komory 4, viz obr. 2. Komory 4 jsou vyrobeny z plastu a jsou do plováku 2 neodnímatelně zafixovány. Víka komor 4 jsou rovněž plastová, opatřena těsněním a současně jsou ze spodní strany uzpůsobena pro nesení řídicí elektroniky fotovoltaických panelů 3 a úložišť elektrické energie. Zbývající objem plováku 2 je vyplněn ekologicky nezávadnou montážní pěnou, která slouží jako vyplňující prostředek chránící před zaplavením plováku 2 v případě nehody,The float 2 of the device 1 in this embodiment of the invention consists of pipes and elbows, for example of PVC. Inside the tubes forming the sides of the triangle, lockable chambers 4 are made in the middle of the length of the side, see Fig. 2. The chambers 4 are made of plastic and are fixed to the float 2 in a detachable manner. The lids of the chambers 4 are also plastic, provided with a seal and at the same time are adapted from the underside to support the control electronics of the photovoltaic panels 3 and the electrical energy storage. The remaining volume of the float 2 is filled with environmentally friendly assembly foam, which serves as a filling means to protect against flooding of the float 2 in the event of an accident,

-5 CZ 2019 - 42 A3 či úmyslného poškození. Odborník bude schopen rutinní prací při realizaci plováku 2 použít další materiály vhodné pro nasazení do rybničního prostředí.A3 or intentional damage. The skilled person will be able to use other materials suitable for deployment in a pond environment by routine work in the implementation of float 2.

Na obr. 2 jsou dále viditelné perlátory 6 pro aeraci vody. Perlátory 6 jsou v uskutečnění vynálezu s trojúhelníkovým plovákem 2 celkem tři, a to po jednom pro každou ze stran plováku 2. Perlátory 6 jsou duté plastové válce opatřené perforacemi pro únik tlakového vzduchu v podobě bublin. Perlátory 6 jsou pomocí nevyobražených vzduchovodů připojeny ke dmychadlu 7.In Fig. 2, aerators 6 for water aeration are further visible. The aerators 6 are three in total with a triangular float 2, one for each side of the float 2. The aerators 6 are hollow plastic cylinders provided with perforations for escaping compressed air in the form of bubbles. The aerators 6 are connected to the blower 7 via unobstructed air ducts.

Obr. 3 znázorňuje zařízení 1 s odejmutým předním fotovoltaickým panelem 3. Z obrázku je patrné, že je zařízení 1_ opatřeno čeřící turbínou 5 uspořádanou tak, aby její osa otáčení ležela na svislé středové ose zařízení E Čeřící turbína 5 je tvořena elektrickým pohonem, kterým je např. elektromotor s neodýmovými magnety na stejnosměrný elektrický proud. Provozní napětí elektromotoru je 24 V DC. Elektromotor umožňuje přepínání mezi levotočivým a pravotočivým chodem, včetně regulace pracovních otáček. Nedílnou součástí čeřící turbíny 5 je míchadlo, které je vůči vodní hladině kolmé a je výškově nastavitelné. Míchadlo může být např. pásové míchadlo, vrtulové míchadlo se šroubovicí pro vhánění vzduchu k vrtulím, šroubové míchadlo atp., pokud je splněna podmínka vhánění vzduchu pod hladinu vody v jednom směru otáčení. Míchadlo je ocelové, aby odolalo nehodám, např. při zásahu potopeného pařezu atp.Giant. 3 shows the device 1 with the front photovoltaic panel 3 removed. It can be seen from the figure that the device 1 is provided with a clarifying turbine 5 arranged so that its axis of rotation lies on the vertical central axis of the device. electric motor with neodymium magnets for direct electric current. The operating voltage of the electric motor is 24 V DC. The electric motor allows switching between left-hand and right-hand operation, including speed control. An integral part of the fining turbine 5 is a stirrer that is perpendicular to the water surface and adjustable in height. The stirrer may be, for example, a belt mixer, a helical propeller mixer for blowing air to the propellers, a screw mixer, etc., if the condition of blowing air below the water level in one direction of rotation is met. The stirrer is made of steel to withstand accidents, eg when the sunken stump is hit, etc.

Dále je na obr. 3 vyobrazeno uložení dmychadla 7 a expanzní nádrže 8. Dmychadlo 7 je elektrické membránové čerpadlo a expanzní nádoba 8 je kovová nádoba, do níž je zaveden výstup z dmychadla 7, a ke které je připojen nevyobrazený vzduchovod pro distribuci tlakového vzduchu do perlátorů 6.In addition, Fig. 3 shows the location of the blower 7 and the expansion tank 8. The blower 7 is an electric diaphragm pump and the expansion vessel 8 is a metal vessel into which the blower outlet 7 is introduced and to which an unimpressed air duct is distributed. aerators 6.

Jak je z obr. 3 patrné, jsou čeřící turbína 5 s pohonem a elektrické dmychadlo 7 uspořádány pod pomyslnou horní základnu virtuálního komolého jehlanu, do jehož tvaru obrazně zařízení 1 spadá.As can be seen from FIG. 3, the drive clarifying turbine 5 and the electric blower 7 are arranged below the imaginary upper base of the virtual truncated pyramid, in the shape of which the device 1 falls figuratively.

V uskutečnění zařízení 1 s úplnou výbavou podle vynálezu může být zařízení 1 dále opatřeno digitální kamerou a bezpečnostním alarmem pro záznam bezprostředního okolí zařízení, zejména v rámci obrany proti krádeži a vandalismu. Dále např. plašičkou ptáků, která ochrání rybí obsádku před nálety dravých ptáků, dále např. meteostanicí pro monitorování lokálních povětrnostních podmínek, dále vzorkovací zařízení pro monitoring kvality vody. Dalším nadstandardním vybavením může být sonar pro monitorování aktivity obsádky v bezprostřední blízkosti zařízení 1. A v neposlední řadě modem pro bezdrátovou rádiovou komunikaci, např. pro LTE standard spojení.In an embodiment of the fully equipped device 1 according to the invention, the device 1 may furthermore be provided with a digital camera and a security alarm for recording the immediate vicinity of the device, in particular in the context of theft and vandalism defense. Furthermore, for example, a bird shatter, which protects the fish stock from raids of birds of prey, as well as a weather station for monitoring local weather conditions, and a sampling device for monitoring water quality. Another optional equipment may be a sonar for monitoring the activity of the crew in the immediate vicinity of device 1. And last but not least, a modem for wireless radio communication, eg for the LTE standard of connection.

Claims

The water aeration device according to the invention finds application in the field of intensive fish farming, especially on ponds, fish ponds, etc., and also in the field of nature conservation, especially in the protection of risk water areas from extinction of natural fish stock.