PL226907B1 - Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natezenia pola elektrycznego wsrodowisku wodnym iukład elektrod dowytwarzania nieliniowego rozkładu natezenia pola elektrycznego wsrodowisku wodnym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym i układ elektrod 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 i wylotów wody z urządzeń hydrotechnicznych.

Sposób kierowania zachowaniem się ryb i urządzenie do kierowania zachowaniem się ryb w środowisku wodnym znany jest z międzynarodowego zgłoszenia patentowego nr WO 2007 058 554. 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.

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym i urządzenie do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym znane są z opisu patentowego nr PL 214 028. Sposób 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. Urządzenie 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 polaryzacji ujemnej i dodatniej, umocowany jest elastycznie i uchylnie przy dnie. 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. W wariancie urządzenia, dolne końce elektrod o polaryzacji ujemnej i dodatniej zamocowane są linami do liny poprowadzonej nad dnem zbiornika, przy czym lina ta zakotwiczona jest za pomocą co najmniej dwóch elementów kotwiących w dnie zbiornika i/lub w ściankach bocznych zbiornika wodnego.

W dotychczasowych rozwiązaniach, zachowaniem się ryb kieruje się poprzez wytworzenie w środowisku wodnym pola elektrycznego, którego linie sił przebiegają wyłącznie równolegle do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb. W niektórych budowlach hydrotechnicznych, ze względu na konstrukcje tuneli i kanałów, przez które przepływa woda, jak również ze względu na szybkość jej przepływu, wytworzenie pola elektrycznego, którego linie sił będą przebiegały równolegle do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb jest z technicznego punktu widzenia niemożliwe.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że pomiędzy co najmniej jedną elektrodą spolaryzowaną dodatnio oddaloną od co najmniej jednej elektrody spolaryzowanej ujemnie, wytwarza się co najmniej jedno impulsowe pole elektryczne tworzące kurtynę pola elektrycznego, w której linie sił pola są korzystnie, prostopadłe do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb.

Korzystnie, co najmniej dwie elektrody zasila się z niezależnego źródła napięcia impulsowego tak, że linie sił pola elektrycznego przebiegają przez cały przekrój poprzeczny ujęcia wody lub wylotu wody.

Korzystnie, co najmniej jedna elektroda spolaryzowana dodatnio usytuowana jest naprzeciwko oddalonej od niej co najmniej jednej elektrody spolaryzowanej ujemnie.

Korzystnie, całkowita powierzchnia czynna elektrod spolaryzowanych ujemnie biorąca udział w danej chwili w przewodnictwie prądu, jest większa od całkowitej powierzchni czynnej elektrod spolaPL 226 907 B1 ryzowanych dodatnio, przy czym sumaryczną powierzchnię czynną elektrod biorących udział w przewodnictwie prądu elektrycznego zmienia się poprzez podłączanie lub odłączanie kolejnych elektrod do niezależnego impulsowego źródła napięcia.

Korzystnie, wzdłuż kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb, wytwarza się co najmniej dwie kurtyny impulsowego pola elektrycznego, przy czym linie sił pola sąsiednich kurtyn wytworzone są przez pary elektrod zasilanych z niezależnych źródeł napięcia impulsowego i są skierowane przeciwnie.

Istota układu elektrod według wynalazku, polega na tym, że ma co najmniej jedną elektrodę spolaryzowaną dodatnio oddaloną od co najmniej jednej elektrody spolaryzowanej ujemnie, które podłączone są do co najmniej jednego niezależnego źródła napięcia impulsowego, przy czym elektrody rozmieszczone są korzystnie, prostopadle do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb wzdłuż ujęcia lub wylotu wody.

Korzystnie, elektrody osadzone są na przeciwległych ścianach komory turbiny wodnej, kanału wodnego, czy też tunelu, przy czym długość elektrod jest co najmniej równa wysokości i/lub szerokości komory turbiny wodnej, kanału wodnego, czy też tunelu.

Urządzenie przeznaczone jest do stosowania w hydrotechnice, jako bariera ochronna zapobiegająca przedostawaniu się ryb do ujęć wodnych i wylotów wody z urządzeń hydrotechnicznych, w szczególności do zabezpieczania komory turbiny wodnej. Zastosowanie elektrod mocowanych na ścianki komory pozwala na wytwarzanie w środowisku wodnym impulsowego pola elektrycznego, którego linie sił są prostopadłe do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb, przez cały przekrój poprzeczny komory turbiny, tunelu lub kanału, co skuteczne zabezpiecza je przed wpływającymi rybami.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji uwidoczniony jest na rysunku, który przedstawia układ elektrod do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wewnątrz komory turbiny.

P r z y k ł a d 1

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym polega na tym, że pomiędzy elektrodą spolaryzowaną dodatnio E1 oddaloną o szerokość kanału turbiny wodnej od elektrody spolaryzowanej ujemnie E5, wytwarza się impulsowe pole elektryczne tworzące kurtynę pola elektrycznego, w której linie sił pola są prostopadłe do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb. Parę elektrod E1, E5 zasila się z niezależnego źródła napięcia impulsowego, a linie sił pola elektrycznego przebiegają przez cały przekrój poprzeczny pomiędzy elektrodami E1, E5 usytuowanymi naprzeciwko, zaś szerokość obszaru, przez który przenikają linie sił pola elektrycznego, zależy od szerokości elektrod E1 i E5 oraz stopnia zakrzywienia linii sił pola.

P r z y k ł a d 2

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że całkowita powierzchnia czynna elektrod spolaryzowanych ujemnie E5, E6 biorących udział w danej chwili w przewodnictwie prądu, jest mniejsza od całkowitej powierzchni czynnej elektrod spolaryzowanych dodatnio E1, E2, E3, przy czym sumaryczną powierzchnię czynną elektrod E1, E2, E3, E5, E6 biorących udział w przewodnictwie prądu elektrycznego zmienia się poprzez podłączanie lub odłączanie kolejnych elektrod od niezależnego impulsowego źródła napięcia. Szerokość obszaru, przez który przenikają linie sił pola elektrycznego zależy od szerokości elektrod biorących udział w przewodnictwie prądu, odstępów pomiędzy elektrodami spolaryzowanymi dodatnio E1, E2, E3 oraz odstępów pomiędzy elektrodami spolaryzowanymi ujemnie E5, E6 oraz stopnia zakrzywienia linii sił pola elektrycznego.

P r z y k ł a d 3

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że wzdłuż kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb, wytwarza się kurtyny impulsowego pola elektrycznego, przy czym pierwszą kurtynę wytwarza się za pomocą piątej elektrody spolaryzowanej ujemnie E5 i pierwszej elektrody spolaryzowanej dodatnio E1, zaś drugą kurtynę wytwarza się za pomocą drugiej elektrody spolaryzowanej ujemnie E2 i szóstej elektrody spolaryzowanej dodatnio E6, przy czym linie sił pola sąsiednich kurtyn wytworzone są przez pary elektrod E5 i E1 oraz E2 i E6, zasilanych z dwóch niezależnych źródeł napięcia impulsowego i są skierowane przeciwnie.

PL 226 907 B1

P r z y k ł a d 4

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że ma cztery elektrody spolaryzowane dodatnio E1, E2, E3, E4 oraz pięć elektrod spolaryzowanych ujemnie E5, E6, E7, E8, E9. Szerokość obszaru, przez który przenikają linie sił pola elektrycznego jest równa szerokości elektrod biorących udział w przewodnictwie prądu wraz z wielkością odstępów pomiędzy elektrodami spolaryzowanymi dodatnio E1, E2, E3, E4 i elektrodami spolaryzowanymi ujemnie E5, E6, E7, E8, E9 oraz stopnia zakrzywienia linii sił pola elektrycznego.

P r z y k ł a d 5

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że jest jedna elektroda spolaryzowana dodatnio E1 i dwie elektrody spolaryzowane ujemnie E5 i E6. W tym przypadku szerokość obszaru, przez który przenikają linie sił pola ulega zmianie w zależności od rozpatrywanego obszaru. I tak, przy samej elektrodzie spolaryzowanej dodatnio E1 odpowiada on szerokości tej elektrody E1 i powiększony jest o krzywiznę linii sił pola. Natomiast w miarę oddalania się od elektrody spolaryzowanej dodatnio E1 w kierunku elektrod spolaryzowanych ujemnie E5 i E6 jego szerokość wzrasta. W bezpośrednim sąsiedztwie elektrod spolaryzowanych ujemnie E5 i E6, szerokość tego obszaru odpowiada sumie szerokości tych elektrod E5 i E6, wielkości odstępu pomiędzy nimi oraz wartości wynikającej z krzywizny linii sił pola. Ponieważ w procesie przewodnictwa prądu bierze udział jedna elektroda spolaryzowana dodatnio E1 oraz dwie elektrody spolaryzowane ujemnie E5 i E6, gdzie wymiary wszystkich elektrod są identyczne, to w bezpośrednim sąsiedztwie elektrody spolaryzowanej dodatnio E1 występuje największe natężenie pola elektrycznego i ulega zmniejszaniu w miarę zbliżania się do elektrod spolaryzowanych ujemnie E5 i E6.

P r z y k ł a d 6

Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym przebiega jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że elektrody E5, E6, E7 spolaryzowane są dodatnio, natomiast elektrody E1 i E2 spolaryzowane są ujemnie. Szerokość obszaru, przez który przenikają linie sił pola elektrycznego wyznacza się jak wyżej, a kierunek linii sił pola jest odwrotny jak w poprzednim przykładzie. Największa wartość natężenia pola elektrycznego występuje przy powierzchniach elektrod spolaryzowanych ujemnie E1 i E2, a wartość natężenia tego pola stopniowo maleje w miarę zbliżania się do elektrod spolaryzowanych dodatnio E5, E6 i E7.

P r z y k ł a d 7

Układ elektrod do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym ma elektrodę spolaryzowaną dodatnio E1 oddaloną od elektrody spolaryzowanej ujemnie E5, które rozmieszczone są prostopadłe do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb. Elektrody E1, E5 podłączone są do jednego niezależnego źródła napięcia impulsowego. Ponadto, elektrody E1, E5 osadzone są przeciwległe na ścianach komory turbiny wodnej, a długość elektrod E1, E5 jest równa szerokości komory.

P r z y k ł a d 8

Układ elektrod do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wykonany jak w przykładzie siódmym, z tą różnicą, że ma pierwszą parę elektrod E5, E1, z których elektroda spolaryzowana ujemnie E5 i elektroda spolaryzowana dodatnio E1 podłączona jest do pierwszego niezależnego źródła napięcia impulsowego, zaś druga para elektrod E2, E6 ma elektrodę spolaryzowaną ujemnie E2 i elektrodę spolaryzowaną dodatnio E6 podłączoną do drugiego niezależnego źródła napięcia impulsowego, przy czym linie sił pola elektrycznego wytworzone są przez pary elektrod E5 i E1 oraz E2 i E6 zasilanych z dwóch niezależnych źródeł napięcia impulsowego i są skierowane przeciwnie.

P r z y k ł a d 9

Układ elektrod do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wykonany jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że ma parę elektrod spolaryzowaną dodatnio E1 i elektrodę spolaryzowaną ujemnie E9 podłączone do niezależnego źródła napięcia impulsowego, przy czym linie sił pola elektrycznego wytworzone są przez parę elektrod E1 i E9 są usytuowane pod kątem mniejszym od 90° względem kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb.

PL 226 907 B1

P r z y k ł a d 10

Układ elektrod do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym wykonany jak w przykładzie dziewiątym, z tą różnicą, że ma dwie pary elektrod, z których pierwszą parę podłączoną do pierwszego niezależnego źródła napięcia impulsowego, stanowią pierwsza elektroda spolaryzowana dodatnio E1 i dziewiąta elektroda spolaryzowaną ujemnie E9, zaś drugą parę podłączoną do drugiego niezależnego źródła napięcia impulsowego, stanowi czwarta elektroda spolaryzowana ujemnie E4 i piąta elektroda spolaryzowana dodatnio E5, przy czym linie sił pola elektrycznego wytworzone są przez obie pary elektrod E1 i E9 oraz E4 i E5 są skrzyżowane i usytuowane pod kątem mniejszym od 90° względem kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb, ponadto kierunki linii sił pól elektrycznych są skierowane względem siebie przeciwnie.

Układ elektrod może mieć elektrody E1, E2, ..., E9 osadzone przeciwległe na ścianach komory, tunelu czy też kanału wodnego osadzone zarówno poziomo jak i pionowo, przy czym długość elektrod E1, E2, ..., E9 może być zarówno równa wysokości lub szerokości tunelu, jak również elektrody mogą być dłuższe i wygięte wzdłuż naroży rys. komory turbiny wodnej, przy czym kolejne elektrody E1, E2, ..., E9 są odizolowane galwanicznie od siebie.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym polegający na tym, że co najmniej jedną elektrodę spolaryzowaną dodatnio i co najmniej jedną elektrodę spolaryzowaną ujemnie zasila się ze źródła napięcia impulsowego, znamienny tym, że pomiędzy co najmniej jedną elektrodą spolaryzowaną dodatnio (E1, E4, E3, E4) oddaloną od co najmniej jednej elektrody spolaryzowanej ujemnie (E5, E6, E7, E8, E9), wytwarza się co najmniej jedno impulsowe pole elektryczne tworzące kurtynę pola elektrycznego, w której linie sił pola korzystnie są prostopadłe do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej dwie elektrody (E1, E2,..., E9) zasila się z niezależnego źródła napięcia impulsowego tak, że linie sił pola elektrycznego przebiegają przez cały przekrój poprzeczny ujęcia wody lub wylotu wody.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedna elektroda spolaryzowana dodatnio (E1) usytuowana jest naprzeciwko oddalonej od niej co najmniej jednej elektrody spolaryzowanej ujemnej (E5).
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że całkowita powierzchnia czynna elektrod spolaryzowanych ujemnie (E5, E6, E7, E8, E9) biorąca udział w danej chwili w przewodnictwie prądu, jest większa od całkowitej powierzchni czynnej elektrod spolaryzowanych dodatnio (E1, E2, E3, E4), przy czym sumaryczną powierzchnię czynną elektrod (E1, E2,..., E9) biorących udział w przewodnictwie prądu elektrycznego zmienia się poprzez podłączanie lub odłączanie kolejnych elektrod (E1, E2,..., E9) do niezależnego impulsowego źródła napięcia.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wzdłuż kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb, wytwarza się co najmniej dwie kurtyny impulsowego pola elektrycznego, przy czym linie sił pola sąsiednich kurtyn wytworzone są przez pary elektrod (E1, E2,..., E9) zasilanych z niezależnych źródeł napięcia impulsowego i są skierowane przeciwnie.
6. 6. Układ elektrod do wytwarzania nieliniowego rozkładu natężenia pola elektrycznego w środowisku wodnym zawierający co najmniej jedną elektrodę spolaryzowaną dodatnio i co najmniej jedną elektrodą spolaryzowaną ujemnie zasilane z niezależnego źródła napięcia impulsowego, znamienny tym, że ma co najmniej jedną elektrodę spolaryzowaną dodatnio (E1, E2, E3, E4) oddaloną od co najmniej jednej elektrody spolaryzowanej ujemnie (E5, E6, E7, E8, E9), które podłączone są do co najmniej jednego niezależnego źródła napięcia impulsowego, przy czym elektrody (E1, E2,..., E9) rozmieszczone są korzystnie, prostopadle do kierunku przepływu wody i kierunku przemieszczania się ryb wzdłuż ujęcia lub wylotu wody.
7. 7. Układ, według zastrz. 6, znamienny tym, że elektrody (E1, E2,..., E9) osadzone są na przeciwległych ścianach komory turbiny wodnej, przy czym długość elektrod (E1, E2, ..., E9) jest co najmniej równa wysokości i/lub szerokości komory turbiny wodnej.

   PL 226 907 B1
8. 8. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że elektrody (E1, E2,..., E9) osadzone są na przeciwległych ścianach tunelu wodnego, przy czym długość elektrod (E1, E2,..., E9) jest co najmniej równa wysokości i/lub szerokości tunelu wodnego.
9. 9. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że elektrody (E1, E2,..., E9) osadzone są na przeciwległe ścianach komory turbiny wodnej, przy czym długość elektrod (E1, E2, ..., E9) jest co najmniej równa wysokości i/lub szerokości komory kanału wodnego.