ПРОТИВОТУМАННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК E01H13/00 

Изобретение относится к устройствам, воздействующим на метеорологические процессы, точнее к средствам для рассеивания туманов, и найдет применение для рассеивания теплых и переохлажденных туманов над взлетно-посадочными полосами аэропортов, акваториями морских и речных портов, карьерами и т.д.

Известны способы для рассеивания туманов, на основе которых создан ряд устройств, предусматривают распыление в тумане мелких частиц, которые могут разноситься на большие расстояния. Лучшие результаты при этом получены при использовании мелкодиспергированного йодистого серебра. Частицы этого вещества вызывают образование микроцентров конденсации, в результате чего туманы (облака) выпадают в виде осадков и рассеиваются. Рассеивание частиц йодистого серебра обычно производят с летательных аппаратов (самолетов), используя специальную аппаратуру (пиропатроны) и наземные пироэлементы.

Описанный метод обладает рядом недостатков:
для достижения эффективного воздействия на облака и туманы необходимо вводить в них большое количество йодистого серебра;
стоимость йодистого серебра высока вследствие наличия в нем драгметалла;
при использовании этого метода происходит загрязнение окружающей среды биологически активным веществом.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является газоструйная машина, служащая для преимущественного предотвращения гололеда, например, на взлетно-посадочных полосах аэродромов.

Эта машина содержит входное и выходное сопла с всасывающим вентилятором, систему трубопроводов и источник холода.

Описанная машина сложна. В ее составе два вентилятора, термоэлектрический холодильник и другие элементы. Кроме этого, машина требует для работы достаточно мощного источника электрической энергии, необходимого для привода вентиляторов и питания термоэлектрических элементов.

Наличие влагоотделителя усложняет машину и ее эксплуатацию.

Следует отметить и недостаточный напор охлажденного воздуха, поступающего в выходные сопла газоструйной машины. Это приводит к небольшому по высоте воздействию на туман. При этом значительные по высоте туманы обрабатываются лишь частично на небольшой высоте над землей, в результате чего взлетно-посадочная полоса для летящего самолета остается закрытой.

Изобретение позволяет повысить эффективность работы устройства и упростить его конструкцию.

Это достигается тем, что источник холода включает в себя заполненный криогенной жидкостью, например жидким азотом, и снабженный герметичной крышкой сосуд Дьюара, спиральный теплообменник, на выходе которого установлено выходное сопло, и смонтированные на крышке редукционный клапан, инициатор начала работы в виде направленного в полость сосуда стержня с закрепленным на нем с возможностью продольного перемещения аккумулятором тепла и размещенный в полости сосуда приемный трубопровод, выходной конец которого пропущен сквозь крышку и сообщен с входом спирального теплообменника, при этом выходное сопло выполнено в виде сопла-форсунки, а входное смонтировано вокруг сопла-форсунки с возможностью продольного перемещения.

Кроме того, аккумулятор тепла выполнен в виде тела вращения из материала с высокой теплоемкостью, например алюминия.

Такое выполнение устройства обладает по сравнению с прототипом рядом отличительных особенностей.

На теплый туман воздействуют мелкодисперсными частицами воды, которые образуются при таянии микрокристаллов льда, получаемых при распылении жидкого азота в тумане. При этом вследствие малых размеров частицы льда и воды распространяются в тумане на значительные расстояния по горизонтали. При взаимодействии этих частиц с частицами парообразной воды тумана происходит рост капель до размеров, при которых вода тумана выпадает в виде осадков.

Противотуманное устройство отличается простотой конструкции и эксплуатации. В нем нет подвижных или вращающихся элементов, имеющихся в прототипе. Устройство невелико по размерам и его масса также невелика. Для приведения в действие устройства необходимо всего несколько минут.

Устройство не требует для работы дополнительного подвода энергии, например электрической, а это позволяет устанавливать его на любое транспортное средство для обработки больших пространств.

На фиг.1 представлена общая схема устройства; на фиг.2 - сечение по форсунке.

Элементы противотуманного устройства соединены между собой следующим образом.

Источник холода выполнен в виде сосуда Дьюара 1, заполненного жидким азотом 2. Сосуд Дьюара снабжен герметичной крышкой 3, на которой смонтированы редукционный клапан 4, инициатор начала работы 5 со стержнем 6 и приемный трубопровод 7. В нижней части последнего, размещенной в нижней части сосуда Дьюара 1, установлено приемное приспособление с фильтром обычной конструкции. Выход приемного трубопровода соединен с теплообменником 8, который может быть выполнен в виде обвивающей сосуд Дьюара 1 снаружи трубы. Выход теплообменника 8 соединен с выходным соплом, представляющим собой сопло-форсунку 9, вокруг которого смонтировано с возможностью продольного перемещения входное пассивное сопло 10. Последнее продолжено трубой 11, установленной в направляющих 12 кронштейна 13.

Сопло-форсунка 9 (фиг.2) окружено двумя формирующими факел направляющими конусами 14 и 15. Эти конусы защищают сопло-форсунку 9 от обледенения. Пассивное сопло 10 имеет обычную конфигурацию и прикреплено к трубе 11 на резьбе. Также на резьбе закреплены направляющие конусы 14 и 15, а сопло-форсунка 9 крепится к трубе через резьбовой штуцер 16 с помощью накидной гайки 17.

Противотуманное устройство может быть снабжено рукояткой для переноски и опорами для установки.

Устройство работает следующим образом.

Источник холода (сосуд Дьюара 1) заправляют жидким азотом 2. На сосуд Дьюара 1 устанавливают герметичную крышку 3 вместе с редукционным клапаном 4, инициатором начала работы 5 и приемным трубопроводом 7. Присоединяют выход приемного трубопровода 7 к теплообменнику 8. В другом варианте в этом соединении может использоваться гибкий шланг, например резиновый. Инициатор начала работы 5 перед установкой крышки 3 имеет температуру окружающей среды, и его аккумулятор тепла, смонтированный на стержне 6, имеет ту же температуру.

После установки крышки 3 аккумулятор тепла отдает запасенное в нем тепло жидкому азоту 2. Последний испаряется и под давлением азота, образовавшегося в сосуде Дьюара 1, начинает истекать из приемного трубопровода 7 в теплообменник 8, где под воздействием температуры окружающей среды частично испаряется. Затем смесь жидкого и газообразного азота поступает в сопло-форсунку 9, а из него поступает в атмосферу. При этом окружающий влажный с частицами воды воздух увлекается в пассивное сопло 10 благодаря инжекции, а затем в трубу 11, откуда выбрасывается в атмосферу. Влага, содержащаяся в воздухе, замерзает и в виде микрокристаллов льда распространяется во влажном воздухе на значительные расстояния, образуя при этом центры микроконденсации. Влага, содержащаяся в воздухе, благодаря взаимодействию с этими ядрами конденсации выпадает в виде осадков, а это приводит к рассеиванию туманов. Этот процесс продолжается и после растаивания ледяных микрочастиц.

Для установления оптимального режима смешения влажного воздуха, поступающего через пассивное сопло 10, и холодного азота, поступающего через сопло-форсунку 9, можно провести регулирование положения трубы 11 с пассивным соплом 10 относительно сопла-форсунки 9 путем вертикального перемещения трубы 11 в кронштейне 13. После окончания регулирования труба 11 фиксируется в кронштейне 13. Регулировочное приспособление и устройство фиксации могут иметь обычную конструкцию и на чертежах не показаны.

Предлагаемое противотуманное устройство отличается простотой конструкции и эксплуатации. В нем используется недефицитный и недорогой жидкий азот, расход которого невелик.

Небольшие габариты и масса устройства позволяют использовать его на транспортном средстве, например автомобиле, небольшом судне или даже на перевозимой вручную установке, что позволяет с помощью одного устройства обрабатывать большие площади, закрытые туманом.

Использование: в средствах для рассеивания туманов преимущественно над взлетно-посадочными полосами аэропортов, экваториями морских и речных портов, карьерами и т.д. Цель изобретения - повышение эффективности работы и упрощение конструкции. Сущность изобретения: истекающий из сопла-форсунки газообразный охлажденный азот вызывает появление центров конденсации водяного пара, находящегося в воздухе. Пар выпадает в виде осадков, при этом исчезает туман, находящийся в воздухе. Новым является то, что источник холода выполнен в виде заполненного жидким азотом сосуда Дьюара, снабженного герметичной крышкой, на которой смонтированы редукционный клапан, приемный трубопровод и инициатор начала работы, выполненный в виде стержня, прикрепленного к внутренней стороне крышки, на котором с возможностью продольного перемещения смонтирован аккумулятор тепла. Выход приемного трубопровода соединен со спиральным теплообменником, соединенным с соплом-форсункой, причем вокруг него смонтировано пассивное сопло. Устройство имеет простую конструкцию и эксплуатацию, не загрязняет окружающую среду. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ПРОТИВОТУМАННОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее источник холода и сообщенные с ним входное и выходное сопла, отличающееся тем, что источник холода включает в себя заполненный криогенной жидкостью, например жидким азотом, и снабженный герметичной крышкой сосуда Дьюара, спиральный теплообменник, на выходе которого установлено выходное сопло, и смонтированные на крышке редукционный клапан, инициатор начала работы в виде направленного в полость сосуда стержня с закрепленным на нем с возможностью продольного перемещения аккумулятором тепла и размещенный в полости сосуда приемный трубопровод, выходной конец которого пропущен сквозь крышку и сообщен с входом спирального теплообменника, при этом выходное сопло выполнено в виде сопла-форсункри, а входное смонтировано вокруг указанного сопла-форсунки с возможностью продольного перемещения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аккумулятор тепла выполнен в виде тела вращения из материала с высокой теплоемкостью, например алюминия. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входной конец приемного трубопровода размещен с гарантированным зазором от дна сосуда.