Установка, в частности играющий фонтан
ASSEMBLY, IN PARTICULAR PLAY FOUNTAIN

Изобретение относится к установке, в частности играющему фонтану, содержащей настил для поддержания людей, электрические устройства, такие как насосы, присоединенные к форсункам для создания струй жидкости, в частности воды, и/или светильники, распределенные по площади настила, и управляющую систему для управления электрическими устройствами.
Играющие фонтаны известны в уровне технике. Как правило, форсунки расположены в настиле установки и предназначены для выпуска струй жидкости вверх в воздух. При такой установке может быть получен яркий и изменчивый и, следовательно, захватывающий и визуально привлекательный внешний вид, для чего различные струи жидкости включают и выключают с созданием особой конфигурации и/или ритма и, возможно, даже варьируют их по высоте.
В международном патентном документе №2012/003951 описан играющий фонтан, содержащий настил (1), форсунки (2), предпочтительно бассейн для жидкости, в частности воды, или средства для присоединения установки к источнику жидкости, и управляющую систему (3) для управления одной или более форсунками (2) во время работы установки. Настил (1) имеет модульную конструкцию.
Электроэнергия, потребляемая такими установками, как играющие фонтаны и танцевальные площадки, колеблется, например, в соответствии с количеством одновременно задействованных струй и/или светильников, при этом вероятно возникновение значительных пиковых величин, например, мощности или тока, что требует наличия сильноточного источника питания и массивных кабелей.
Кроме того, высокие напряжения могут представлять опасность для потребителей.
Целью данного изобретения является создание установки, такой как играющий фонтан или танцевальная площадка, с усовершенствованным управлением электропитанием и/или повышенной безопасностью.
Для этого установка содержит перезаряжаемые аккумуляторы, присоединенные к указанным электрическим устройствам. Подача электроэнергии от аккумуляторов обеспечивает возможность решения проблем, связанных с пиковыми значениями, например, мощности или тока, и/или поддержания рабочего напряжения на относительно низком уровне, например, на уровне 12 В или ниже.
В одном варианте выполнения установка содержит источник питания, например (дизельный) генератор, или соединительный элемент для присоединения установки к источнику питания, например к сети электроснабжения, и по меньшей мере один трансформатор для понижения электрического напряжения до 15 В или менее, предпочтительно до напряжения в диапазоне от 5 до 13 В, например 12 В. В другом варианте выполнения аккумуляторы, например свинцово-кислотные аккумуляторы или ионно-литиевые аккумуляторы, имеют емкость по меньшей мере 6 ампер-час, предпочтительно емкость в диапазоне от 12 до 96 ампер-час, и/или выходное напряжение 15 В или менее, предпочтительно выходное напряжения в диапазоне от 5 до 13 В, например 12 В.
В еще одном варианте выполнения установка содержит по меньшей мере одно зарядное устройство, соединенное с одним или более из указанных аккумуляторов и присоединенное или выполненное с возможностью присоединения к источнику питания. Более подробно, к аккумуляторам непосредственно или опосредованно присоединена указанная управляющая система, обеспечивающая их подзарядку, когда электрическое устройство (электрические устройства), присоединенное (присоединенные) к аккумуляторам, выключено (выключены), т.е. к нему (ним) не подается напряжение. Таким образом, аккумуляторы подзаряжаются во время использования установки, при этом уменьшается опасность истощения одного или более аккумуляторов и/или возможно использование аккумуляторов с меньшей емкостью. Более подробно, зарядное устройство или управляющая система выполнены с обеспечением подзарядки соответствующих аккумуляторов при токе, который по меньшей мере в четыре раза, предпочтительно по меньшей мере в десять раз, меньше максимального тока, (неявно) необходимого электрическим устройствам, соединенным с соответствующим аккумулятором. Еще более подробно, сила тока при зарядке регулируется до ожидаемого среднего потребления мощности, например, в течение дня, предпочтительно так, что степень заряда аккумуляторов поддерживается на уровне выше 50% (аккумуляторы заряжены по меньшей мере наполовину).
В одном варианте выполнения управляющая система выполнена с обеспечением управления электрическими устройствами с созданием последовательности различных конфигураций, например подвижных стен или изменяющихся лабиринтов из струй жидкости в играющем фонтане или красочных световых конфигураций в играющем фонтане или на танцевальной площадке. В международном патентном документе №2012/003951 на фиг. 18-24 проиллюстрированы различные игры, которые могут быть реализованы с помощью играющего фонтана согласно данному изобретению. Более подробно, конфигурации выбраны таким образом, что нагрузка, усредненная по заданному периоду времени, например в течение дня либо одного или более часов, равномерно распределена между аккумуляторами, например, так, что по меньшей мере 80% аккумуляторов остается в пределах ±20% от средней степени их заряда.
В другом варианте выполнения степень заряда аккумуляторов поддерживается на уровне между заранее выбранным минимальным значением и заранее выбранным максимальным значением. Если значение степени заряда аккумулятора является слишком низким или близким к таковому, электрические устройства, присоединенные к соответствующему аккумулятору, например, не используются или используются в меньшей степени. Если состояние степени заряда аккумулятора является слишком высоким или близким к таковому, электрические устройства, например, не подзаряжаются или использование устройств, присоединенных к соответствующему аккумулятору, становится более интенсивным.
В еще одном варианте выполнения управляющая система выполнена с обеспечением регулярного или постоянного определения степени заряда аккумуляторов, например, путем измерения одного или более параметров аккумуляторов, например (интегрированных по времени) напряжения или тока аккумуляторов, характеризующих указанную степень заряда, или путем сохранения информации об общей мощности, потребляемой электрическими устройствами, присоединенными к каждому из аккумуляторов. Более подробно, управляющая система выполнена с обеспечением выбора конфигураций из базы данных о создаваемых конфигурациях на месте. Еще более подробно, управляющая система выполнена с обеспечением оценки степени заряда аккумуляторов при выборе или создании конфигураций, например, для экономии аккумуляторов с относительно низким зарядом или увеличения нагрузки на аккумуляторы с относительно высоким зарядом.
В одном варианте выполнения электрические устройства содержат электродвигатели, соединенные с насосами и форсунками для создания струй жидкости, и/или светильники. В другом варианте выполнения по меньшей мере аккумулятор расположен в водонепроницаемом корпусе.
В еще одном варианте выполнения настил содержит взаимно разъединяемые модули, содержащие по меньшей мере одно электрическое устройство, например электродвигатель или светильник, и аккумулятор, соединенный с указанным устройством. Благодаря такой модульной конструкции установка, например играющий фонтан, может быть смонтирована временно, например на время мероприятий или на несколько летних месяцев, при этом размер и форма настила могут быть изменены, например, оно может содержать только три ряда и столбца (3×3) модулей, при этом в каждом модуле имеется только одно электрическое устройство, или оно может быть значительно больше и содержать десять или двадцать рядов и столбцов (10×10 или 20×20) модулей, при этом в каждом модуле имеется, например, четыре, пять или девять электрических устройств. Варианты компоновки могут быть легко приведены в соответствие с доступным пространством и пожеланиями потребителей. Предпочтительно модульный настил содержит по меньшей мере 8×8 модулей. Более подробно, модули выполнены с возможностью регулирования их высоты и положения в горизонтальной плоскости.
В еще одном варианте выполнения установка содержит бассейн, расположенный под настилом и предпочтительно проходящий под всем настилом. Таким образом, отдельные насосы должны лишь всасывать жидкость из бассейна и подавать ее на относительно малое расстояние к форсункам, что обеспечивает преимущество по простоте и скорости, с которой струя жидкости может регулируемым образом подаваться к каждой форсунке.
Изобретение также относится к способу управления вышеописанной установкой, отличающемуся тем, что создают последовательность различных конфигураций таким образом, что нагрузка, усредненная по заданному периоду времени, равномерно распределена между аккумуляторами, при этом предпочтительно по меньшей мере 80% аккумуляторов остается в пределах ±20% от средней степени их заряда.
Другой вариант выполнения отличается тем, что выбирают минимальное значение степени заряда аккумуляторов, выбирают максимальное значение степени заряда аккумуляторов и поддерживают степень заряда между этими значениями.
В патентном документе США №7748642 описано «Модульное устройство для образования водяных дисплеев, содержащее один или более гибких модулей с проточными трубопроводами, встроенных в указанное модульное устройство с обеспечением их автоматического выравнивания и подсоединения каждый раз, когда какое-либо указанное модульное устройство присоединяется к другому указанному модульному устройству, при этом в указанное модульное устройство в качестве альтернативы или одновременно встроены средства управления и средства питания таким образом, что они автоматически выравниваются и подсоединяются каждый раз, когда какое-либо указанное модульное устройство присоединяется к другому указанному модульному устройству…».
В патентном документе США №4892250 описаны «Динамические фонтанные дисплеи …, образованные матрицей форсунок, расположенных под платформой, выполненной с мощением с открытыми стыками для возможности использования в качестве террасы или тротуара, когда фонтан не используется. Каждая форсунка присоединена к источнику воды под давлением с помощью системы пропорционального регулирования, предназначенной для указанной форсунки и реагирующей на выходной сигнал от вычислительного устройства так, что каждая форсунка может быть отрегулирована независимо и пропорционально с помощью указанного вычислительного устройства в соответствии с необходимостью.
В патентном документе Франции №2874337 описан фонтан, содержащий бассейн для воды, расположенный под набором съемных фотогальванических модулей (40-57, 60-71), и насос и/или средство доступа к указанному бассейну. Модули полностью закрывают бассейн. К насосам подается электричество, вырабатываемое фотогальваническими модулями.
Патентный документ США №5439170 относится к подсвечиваемому водяному фонтану, содержащему узел водопроводных линий, на каждой из которых установлены водовыпускные форсунки с образованием конфигурации водовыпускных отверстий, и управляющую систему, предназначенную для управления водяными клапанами и подсвечивающей системой в соответствии с музыкальными звуками.
Ниже приведено более подробное объяснение изобретения с помощью чертежей.
Фиг. 1 изображает вид в аксонометрии модульного играющего фонтана в соответствии с изобретением.
Фиг. 2 изображает покомпонентный вид модуля, используемого в играющем фонтане, показанном на фиг. 1, и содержащего аккумулятор.
Фиг. 3 изображает электрическую схему играющего фонтана, показанного на фиг. 1 и содержащего управляющую систему, обеспечивающую возможность эффективного использования аккумуляторов.
На фиг. 1 изображен вид в аксонометрии модульного играющего фонтана 1 в соответствии с изобретением. Играющий фонтан содержит настил 2, содержащий, в свою очередь, взаимно разъединяемые модули 3, расположенные в ряды и столбцы, например 4×4 (см. фиг. 1) или 10×10.
Бассейн (не показан) для жидкости, в частности воды, проходит по существу под всем настилом. Каждый из центральных модулей 3 содержит насосы и форсунки для создания водяных струй 4, аккумулятор и (вспомогательный) контроллер для управления насосами и подзарядки аккумулятора. Наружные модули обеспечивают вход в играющий фонтан и дорогу для тех, кто уходит от центральных модулей. Кроме того, наружные модули собирают воду, падающую на настил, т.е. уменьшают потерю воды вдоль границ фонтана. В данном примере играющий фонтан содержит служебный модуль 5, содержащий систему, предназначенную для обработки, например фильтрации, воды в бассейне и поддерживающую соответствующий уровень воды, например, с помощью поплавка, и соединение с водопроводными магистралями, а также содержит управляющую систему для управления насосами и форсунками и трансформаторы, как объяснено ниже.
Как показано на фиг. 2, каждый центральный модуль 3 содержит раму 6, на которой расположена настилочная панель 7 и которая имеет регулируемые ножки 8 для размещения настилочной панели модулей на одном уровне и заподлицо с настилочными панелями смежных модулей. Для содействия прочному соединению между модулями на сторонах рамы установлены соединительные элементы, например крюки 9. Настилочная панель выполнена с отверстиями 10, обеспечивающими возможность прохождения воды из форсунок, и с каналами 11 и дополнительными отверстиями (на чертеже не видны) для отвода воды, возвращающейся на настил.
В нижней половине рамы 6, предпочтительно вблизи ее нижней части, установлено шестнадцать насосов, в данном примере центробежных насосов 12, каждый из которых содержит электродвигатель 13, например бесщеточный двигатель, и которые проточно соединены с таким же количеством форсунок 14, установленных на раме и выровненных относительно отверстий 10 в панели 7. Насосы электрически соединены с помощью кабелей и (вспомогательного) контроллера 15 с аккумулятором 16, установленным в водонепроницаемом корпусе 17.
На фиг. 3 изображена принципиальная схема системы регулирования и управления питанием играющего фонтана. Играющий фонтан присоединен к источнику питания, например к линии электроснабжения или (дизельному) генератору, и содержит трансформаторы 18, понижающие напряжение источника питания, например, с 230 или 400 В до 15 В или менее, например, до 12 В или 6 В. Трансформаторы электрически соединены с модулями, например с восемью модулями. Питающие кабели входят в корпус 17 и соединены с усилителем 19, повышающим напряжение до величины выше напряжения аккумулятора, например до 15 В в случае аккумулятора на 12 В, для обеспечения возможности подзарядки аккумулятора.
Данная система также содержит основной контроллер 20, соединенный с (вспомогательными) контроллерами в модулях. Основной контроллер предназначен для управления насосами 12 при помощи (вспомогательных) контроллеров с созданием последовательности различных конфигураций водяных струй 4. Кроме того, система выполнена с обеспечением подзарядки аккумуляторов 16, когда насосы, соединенные с аккумуляторами, выключены, т.е. когда на них не подается напряжение.
Если каждый модуль содержит шестнадцать электродвигателей мощностью 24 Ватт и установка работает при напряжении 12 В, то для приведения в действие всех насосов/форсунок в одном модуле требуется ток, равный ((24/12)×16=)32 А. Если установка сдержит 8×8 модулей, может возникать пиковое значение в несколько сотен ампер или более. Данная установка обеспечивает наличие таких пиковых значений и тогда, когда она присоединена к источнику питания с силой тока, например, 60 А или 100 А. Кроме того, подзарядка может быть выполнена при сравнительно малых токах, например при токе в 1 или 2 А на модуль.
В одном примере основной контроллер запрограммирован на управление играющим фонтаном с использованием последовательности различных конфигураций, выбранных так, что нагрузка, усредненная по выбранному периоду времени, например в течение дня, либо одного или более часов, распределена между аккумуляторами равномерно, например, так, что все аккумуляторы остаются в пределах ±20% от средней степени их заряда.
В другом примере установка содержит беспроводное соединение, например соединение Wi-Fi, между вспомогательными контроллерами модулей и основным контроллером.
Данное изобретение обеспечивает безопасную установку, например играющий фонтан, и эффективное управление электропитанием. Изобретение не ограничено вышеописанными вариантами выполнения, которые могут быть изменены различными способами в пределах объема формулы изобретения. Например, вместо насосов и форсунок или в дополнение к ним настил может содержать светильники для создания танцевальной площадки или комбинации играющего фонтана и танцевальной площадки.