PL214028B1

PL214028B1 - Sposób wytwarzania nieliniowego rozkladu natezenia pola elektrycznego w srodowisku wodnym i urzadzenie do wytwarzania nieliniowego rozkladu natezenia pola elektrycznego w srodowisku wodnym

Info

Publication number: PL214028B1
Application number: PL388148A
Authority: PL
Inventors: Mariusz Malinowski
Original assignee: Elektrotim Spolka Akcyjna
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2013-06-28
Also published as: WO2010138009A3; WO2010138009A2; PL388148A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym i urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym, przeznaczone do stosowania w hydrotechnice, jako bariera ochronna zapobiegająca przedostawaniu się ryb do ujęć wodnych.

Sposób kierowania zachowaniem się ryb i urządzenie do kierowania zachowaniem się ryb w środowisku wodnym znany jest z międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr W02007058554. Zachowaniem się ryb według sposobu kieruje się poprzez oddziaływanie na nieuformowanym przestrzennie w środowisku wodnym, niejednorodnym impulsowym polem elektrycznym, o nieliniowym gradiencie natężenia przy nałożonym na nie polu prądu stałego o określonej konfiguracji, przy czym wielkość gradientów natężenia impulsowego pola elektrycznego, długość impulsów roboczych, ich częstotliwość oraz przerwę pomiędzy nimi dobiera się z uwzględnieniem wymaganego zachowania się ryb. Urządzenie ma układ elektrod zasilanych z modułu zasilającego, poprzez układ stopnia pośredniego i moduł mocy wraz z komutatorem, przy czym elementy układu podłączone są do układu sterującego zasilaniem elektrod. Ponadto układ wyposażony jest w czujnik temperatury.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że pomiędzy co najmniej jedną pionową elektrodą o polaryzacji ujemnej i co najmniej jednym zespołem zawierającym co najmniej jedną pionową elektrodę o polaryzacji dodatniej, wytwarza się impulsowe pole elektryczne, którego bezwzględna wartość natężenia rośnie od elektrod o polaryzacji dodatniej w kierunku elektrod o polaryzacji ujemnej. Nieliniowy rozkład natężenia pola elektrycznego uzyskuje się poprzez zróżnicowanie wielkości powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji ujemnej do wielkości powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji dodatniej, biorących w danej chwili udział w przewodnictwie prądu elektrycznego.

Korzystnie, z wykorzystaniem komutatorów steruje się naprzemiennym włączaniem elektrod o polaryzacji ujemnej i umieszczonymi naprzeciwległe elektrodami o polaryzacji dodatniej, przy czym dla każdej włączonej elektrody o polaryzacji ujemnej włącza się odpowiednią co najmniej jedną pionową elektrodę z zespołu elektrod o polaryzacji dodatniej.

Korzystnie, z wykorzystaniem komutatorów steruje się naprzemiennym włączaniem elektrod o polaryzacji ujemnej, podczas gdy umieszczone naprzeciwległe elektrody o polaryzacji dodatniej zasila się napięciem stałym, przy czym każdej włączonej elektrodzie o polaryzacji ujemnej, odpowiada co najmniej jedna pionowa elektroda spolaryzowana stale dodatnio, z zespołu elektrod.

Korzystnym jest, gdy całkowita powierzchnia czynna elektrod o polaryzacji ujemnej biorąca udział w danej chwili w przewodnictwie prądu, jest mniejsza od całkowitej powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji dodatniej.

Korzystnie, jednocześnie włącza się co najmniej jedną elektrodę o polaryzacji ujemnej i co najmniej jedną elektrodę z co najmniej jednego zespołu elektrod o polaryzacji dodatniej, usytuowaną przeciwległe i przesuniętą względem włączanej elektrody o polaryzacji ujemnej.

Urządzenie według wynalazku, ma co najmniej jedną pionową elektrodę o polaryzacji ujemnej sprzężoną elektrycznie z co najmniej jednym zespołem elektrod zawierającym co najmniej jedną pionową elektrodę o polaryzacji dodatniej. Na górnym końcu każdej z elektrod o polaryzacji ujemnej i dodatniej, zamocowany jest i usytuowany poniżej lustra wody, element pływakowy, korzystnie boja wyporowa, natomiast każdy dolny koniec elektrody o polaryzacji ujemnej i dodatniej, umocowany jest elastycznie i uchylnie przy dnie zbiornika z pływającą masą. Ponadto elektrody o polaryzacji ujemnej podłączone są przewodami elektrycznymi poprzez główny kabel elektryczny, do zespołu komutatorów zasilających elektrody o polaryzacji ujemnej, a elektrody o polaryzacji dodatniej podłączone są przewodami elektrycznymi poprzez główny kabel elektryczny, do zespołu komutatorów zasilających elektrody o polaryzacji dodatniej.

Korzystnie, powierzchnia czynna elektrody o polaryzacji ujemnej jest mniejsza od powierzchni czynnej elektrody o polaryzacji dodatniej. Przewody elektryczne zasilające poszczególne elektrody o polaryzacji ujemnej i elektrody o polaryzacji dodatniej, ewentualnie spięte są z głównym kablem elektrycznym opaską mocującą.

Korzystnym jest, gdy dolne końce elektrod o polaryzacji ujemnej i dodatniej są zamocowane linami elektrod do elementów kotwiących osadzonych w dnie zbiornika, przy czym każda elektroda o polaryzacji ujemnej i dodatniej jest zakotwiczona za pomocą co najmniej jednego elementu kotwiącego.

W wariancie urządzenia, dolne końce elektrod o polaryzacji ujemnej i dodatniej zamocowane są linami elektrod do liny poprowadzonej nad dnem zbiornika, przy czym lina ta zakotwiczona jest za

PL 214 028 Β1 pomocą co najmniej dwóch elementów kotwiących w dnie zbiornika i/lub w ściankach bocznych zbiornika wodnego.

Korzystnie, elementy kotwiące osadzone są w utwardzonym podłożu. Korzystnie, elektrody o polaryzacji ujemnej i elektrody o polaryzacji dodatniej wykonane są z sztywno połączonych ze sobą elementów.

Urządzenie przeznaczone jest do stosowania w hydrotechnice, jako bariera ochronna zapobiegająca przedostawaniu się ryb do ujęć wodnych.

W urządzeniu według wynalazku, zamocowanie na górnym końcu każdej elektrody elementu pływakowego przy elastycznym i uchylnym zamocowaniu dolnego końca przy dnie zbiornika sprawia, że elektrody umieszczone są w środowisku wodnym w pozycji zbliżonej do pionowej, w zależności od prędkości przepływu wody. Elementy pływakowe w postaci pływaka lub boi wyporowej, są osadzone poniżej lustra wody, co zabezpiecza elementy pływakowe przed wmarzaniem w warstwę lodu, pokrywającą zimą zbiornik wodny. Elastyczne mocowanie elektrod do dna lub lin poprowadzonych nad dnem, umożliwia im odchylanie się pod naporem spływających z prądem wody obiektów, zwłaszcza gałęzi i pni drzew oraz jednostek pływających, a następnie powrót elektrod do pozycji pionowej. Zredukowanie powierzchni czynnych elektrod o polaryzacji ujemnej w stosunku do elektrod o polaryzacji dodatniej, biorących udział w danej chwili w przewodnictwie prądu elektrycznego, pozwala na wytworzenie nieliniowego rozkładu pola elektrycznego w obszarze międzyelektrodowym. Wartość bezwzględna natężenia pola wzrasta w miarę zbliżania się do elektrod o polaryzacji ujemnej i osiąga maksymalną wartość na ich powierzchniach czynnych. Zasilanie elektrod z zastosowaniem pływającej masy sprawia, że prąd elektryczny w środowisku wodnym płynie wyłącznie pomiędzy elektrodami o przeciwnej polaryzacji i nie występują prądy upływnościowe do gruntu.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia elektrodę zakotwiczoną w dnie zbiornika wodnego, a fig. 2 - elektrody o polaryzacji ujemnej i dodatniej z przebiegami linii sił pola elektrycznego dla elektrod biorących udział w przewodnictwie prądu elektrycznego w danej chwili.

Przykład 1

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym polega na tym, że układem sterowania przełącza się komutatory A, B zasilające elektrody o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i zespoły E2, E4, E6, E8 elektrod o polaryzacji dodatniej, przy czym ujemne napięcie impulsowe doprowadza się do czterech elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7, natomiast dodatnie napięcie impulsowe doprowadza się do czterech zespołów E2, E4, E6, E8, z których każdy zawiera trzy elektrody o polaryzacji dodatniej. Pomiędzy zasilonymi w danym momencie elektrodami o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i elektrodami o polaryzacji dodatniej, wytwarza się impulsowe pole elektryczne, którego bezwzględna wartość natężenia rośnie od elektrod o polaryzacji dodatniej w kierunku elektrod o polaryzacji ujemnej El, E3, E5, E7. Zasilanie elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i dodatniej realizuje się w układzie pływającej masy. Ponadto sumaryczna powierzchnia czynna elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 jest mniejsza od sumarycznej powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji dodatniej, biorących w danej chwili udział w przewodnictwie prądu elektrycznego, przez co uzyskuje się nieliniowy rozkład natężenia pola elektrycznego w obszarze międzyelektrodowym.

Przykład 2

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że komutatorami naprzemiennie zasila się osiem elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i osiem zespołów E2, E4, E6, E8 elektrod o polaryzacji dodatniej, przy czym każdej włączonej jednej elektrodzie o polaryzacji ujemnej El, E3, E5, E7 odpowiada włączenie jednego zespołu elektrod E2, E4, E6, E8, zawierającego cztery elektrody o polaryzacji dodatniej.

Przykład 3

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym z tą różnicą, że komutatorami naprzemiennie zasila się szesnaście elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7, podczas gdy szesnaście zespołów E2, E4, E6, E8 elektrod o polaryzacji dodatniej zasila się napięciem stałym, przy czym każdej włączonej elektrodzie o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 odpowiadają dwie pionowe elektrody spolaryzowane stale dodatnio z zespołu elektrod E2, E4, E6, E8.

PL 214 028 Β1

Przykład 4

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym albo drugim albo trzecim z tą różnicą, że komutatorami naprzemiennie zasila się dziesięć elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i dwa zespoły elektrod E2, E4, E6, E8 zawierające po pięć elektrod o polaryzacji dodatniej, przy czym włączane zespoły elektrod E2, E4, E6, E8 usytuowane są przeciwległe i przesunięte względem włączanych elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7.

Przykład 5

Urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym ma układ elektrod wykonany z materiału przewodzącego prąd elektryczny, podłączony poprzez komutatory A, B do zasilacza impulsowego, przy czym do zespołu komutatorów zasilających elektrody o polaryzacji ujemnej A są podłączone cztery pionowe elektrody o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7, które umieszczone są na przeciw czterech zespołów elektrod E2, E4, E6, E8, z których każdy zawiera trzy pionowe elektrody o polaryzacji dodatniej, podłączone do zespołu komutatorów zasilających elektrody o polaryzacji dodatniej B. Na górnym końcu każdej z elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i dodatniej, zamocowany jest i usytuowany poniżej lustra wody, element pływakowy EP, natomiast każdy dolny koniec elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i dodatniej, umocowany jest elastycznie i uchylnie przy dnie zbiornika. Elektrody o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 połączone są z zespołem komutatorów A, przewodami elektrycznymi PE głównego kabla elektrycznego oraz elektrody o polaryzacji dodatniej połączone są przewodami elektrycznymi PE do głównego kabla elektrycznego z zespołem komutatorów B. Zasilanie elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i dodatniej realizuje się w układzie pływającej masy. Jako element pływakowy EP na górnych końcach elektrod zamocowane są boje wyporowe, natomiast dolne końce elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i dodatniej zamocowane są linami elektrod LE do elementów kotwiących EK osadzonych w dnie zbiornika. Każda elektroda o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i dodatniej jest zakotwiczona za pomocą co najmniej jednego elementu kotwiącego EK. Ponadto sumaryczna powierzchnia czynna elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 jest mniejsza od sumarycznej powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji dodatniej, biorących w danej chwili udział w przewodnictwie prądu.

P rzy kład 6

Urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wykonane jak w przykładzie piątym z tą różnicą, że do zespołu komutatorów zasilających elektrody polaryzacji ujemnej A podłączonych jest dwanaście pionowych elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7, oraz dwanaście zespołów elektrod E2, E4, E6, E8, z których każdy zawiera cztery pionowe elektrody o polaryzacji dodatniej. Dolne końce tych elektrod zamocowane są linami elektrod LE do liny poprowadzonej nad dnem zbiornika. Lina zakotwiczona jest dwoma elementami kotwiącymi EK w dnie zbiornika wodnego.

Przykład 7

Urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wykonane jak w przykładzie piątym albo szóstym z tą różnicą, że do zespołu komutatorów zasilających elektrody o polaryzacji ujemnej A podłączonych jest osiemnaście pionowych elektrod o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7, oraz osiemnaście zespołów elektrod E2, E4, E6, E8, z których każdy zawiera dwie pionowe elektrody o polaryzacji dodatniej. Ponadto elementy kotwiące EK osadzone są w utwardzonym podłożu.

Przykład 8

Urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wykonane jak w przykładzie szóstym albo siódmym z tą różnicą, że elementy kotwiące EK umocowane są w ściankach bocznych zbiornika wodnego, a przewody elektryczne PE zasilające poszczególne elektrody o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i elektrody o polaryzacji dodatniej, spięte są opaską mocującą OP w główny kabel elektryczny.

P rzy kład 9

Urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wykonane jak w przykładzie piątym albo szóstym albo siódmym z tą różnicą że elektrody o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i elektrody o polaryzacji dodatniej z zespołów elektrod E2, E4, E6, E8, wykonane są z połączonych ze sobą sztywno, czterech elementów przewodzących.

Urządzenie pozwala na wytworzenie nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym poprzez naprzemienne włączanie i wyłączanie komutatorami A, B zasilania elektrod

PL 214 028 Β1 o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 i elektrod o polaryzacji dodatniej, stanowiących zespoły elektrod E2, E4, E6, E8 o polaryzacji dodatniej, które zasilane są w układzie pływającej masy w celu wyeliminowania upływności prądu elektrycznego do gruntu. Jeżeli w przewodnictwie prądu w danej chwili uczestniczy jeden zespół elektrod E2, E4, E6, E8 o polaryzacji dodatniej i jedna elektroda o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7, to sumaryczny prąd elektryczny wypływający z jednego zespołu elektrod E2, E4, E6, E8 o polaryzacji dodatniej, przepływający przez środowisko wodne, przepłynie przez jedną elektrodę o polaryzacji ujemnej El, E3, E5, E7, co skutkuje wzrostem gęstości prądu w środowisku wodnym, w miarę zbliżania się do elektrody o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 a tym samym, wzrostem natężenia pola elektrycznego w tym obszarze. A zatem, na powierzchni elektrody o polaryzacji ujemnej E1, E3, E5, E7 występuje największe natężenie pola elektrycznego.

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym za pomocą elektrod o polaryzacji ujemnej i dodatniej podłączonych do układu sterowania i komutatorów, znamienny tym, że pomiędzy co najmniej jedną pionową elektrodą o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i co najmniej jednym zespołem (E2, E4, E6, E8) zawierającym co najmniej jedną pionową elektrodę o polaryzacji dodatniej, wytwarza się impulsowe pole elektryczne, którego bezwzględna wartość natężenia rośnie od elektrod o polaryzacji dodatniej w kierunku elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7), przy czym nieliniowy rozkład natężenia pola elektrycznego uzyskuje się poprzez zróżnicowanie wielkości powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) do wielkości powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji dodatniej, biorących w danej chwili udział w przewodnictwie prądu elektrycznego.

Claims

1. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że komutatorami steruje się naprzemiennym włączaniem elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i umieszczonymi naprzeciwległe elektrodami o polaryzacji dodatniej, przy czym każdej włączonej elektrodzie o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) odpowiada włączenie co najmniej jednego zespołu elektrod (E2, E4, E6, E8), zawierającego co najmniej jedną pionową elektrodę o polaryzacji dodatniej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że komutatorami steruje się naprzemiennym włączaniem elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7), podczas gdy umieszczone naprzeciwległe elektrody o polaryzacji dodatniej zasila się napięciem stałym, przy czym każdej włączonej elektrodzie o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) odpowiada co najmniej jedna pionowa elektroda spolaryzowana stale dodatnio z zespołu elektrod (E2, E4, E6, E8).

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że całkowita powierzchnia czynna elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) biorąca udział w danej chwili w przewodnictwie prądu, jest mniejsza od całkowitej powierzchni czynnej elektrod o polaryzacji dodatniej.

5. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że jednocześnie włącza się co najmniej jedną elektrodę o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i co najmniej jeden zespół elektrod (E2, E4, E6, E8), zawierający co najmniej jedną elektrodę o polaryzacji dodatniej, usytuowany przeciwległe i przesunięty względem włączanej elektrody o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7).

6. Urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym mające układ elektrod wykonanych z materiału przewodzącego prąd elektryczny, podłączony poprzez komutatory do zasilacza impulsowego, znamienne tym, że ma co najmniej jedną pionową elektrodę o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) sprzężoną elektrycznie z co najmniej jednym zespołem elektrod (E2, E4, E6, E8) zawierającym co najmniej jedną pionową elektrodę o polaryzacji dodatniej, przy czym na górnym końcu każdej z elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i dodatniej, zamocowany jest i usytuowany poniżej lustra wody, element pływakowy (EP), natomiast każdy dolny koniec elektrody o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i dodatniej, umocowany jest elastycznie i uchylnie przy dnie zbiornika z pływającą masą, ponadto elektrody o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) podłączone są przewodami elektrycznymi (PE) poprzez główny kabel elektryczny, do zespołu komutatorów zasilających elektrody o polaryzacji ujemnej (A), a elektrody o polaryzacji dodatniej podłączone są przewodami elektrycznymi (PE) poprzez główny kabel elektryczny, do zespołu komutatorów zasilających elektrody o polaryzacji dodatniej (B).

7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że elementem pływakowym (EP) jest boja wyporowa.

PL 214 028 Β1

8. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że powierzchnia czynna elektrody o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) jest mniejsza od powierzchni czynnej elektrody o polaryzacji dodatniej.

9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że dolne końce elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i dodatniej są zamocowane linami elektrod (LE) do elementów kotwiących (EK) osadzonych w dnie zbiornika, przy czym każda elektroda o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i dodatniej jest zakotwiczona za pomocą co najmniej jednego elementu kotwiącego (EK).

10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że dolne końce elektrod o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i dodatniej są zamocowane linami elektrod (LE) do liny poprowadzonej nad dnem zbiornika, przy czym lina ta zakotwiczona jest za pomocą co najmniej dwóch elementów kotwiących (EK) w dnie zbiornika (DN) i/lub w ściankach bocznych zbiornika wodnego.

11. Urządzenie według zastrz. 9 albo 10, znamienne tym, że elementy kotwiące (EK) osadzone są w utwardzonym podłożu.

12. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że przewody elektryczne (PE) zasilające poszczególne elektrody o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i elektrody o polaryzacji dodatniej, spięte są w główny kabel elektryczny opaską mocującą (OP).

13. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że elektrody o polaryzacji ujemnej (E1, E3, E5, E7) i elektrody o polaryzacji dodatniej wykonane są z połączonych ze sobą sztywno elementów.