СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТА ОТ ПОПАДАНИЯ НА НЕГО НЕБЛАГОПРИЯТНЫХ ОСАДКОВ Российский патент 2014 года по МПК H02G7/16 

Область техники

Изобретение относится к системам безопасности и может быть применено для охраны различных объектов, например линии электропередачи (ЛЭП), строительного крана, радиомачты, спутниковой антенны больших размеров, крыши здания, металлических опор моста, мачт или иной оснастки кораблей, транспортных средств и других объектов от налипания на них мокрого снега, льда, а также от попадания на них других неблагоприятных осадков в виде вулканической пыли, песка, веток, листьев или другого мусора.

Предшествующий уровень техники

Известны способы удаления снега и льда с различных объектов путем ударного воздействия на эти объекты различными приспособлениями (ломом, киркой, лопатой и т.д.).

Недостаток способа в том, что действия по удалению снега или льда осуществляются вручную, достаточно медленно с разрушительным для объектов эффектом, с большой задержкой после появления на объектах льда или снега и риском для людей, осуществляющих эту работу.

Такой способ обычно применяют для удаления снега и льда с крыш зданий и сооружений в городах. Очистка крыш таким способом неизбежно ведет к множественным повреждениям кровли и водостоков. Производство работ требует участия большого количества работников коммунальных служб, во время очистки кровли затрудняется движение пешеходов и проезд автотранспорта вблизи здания на длительное время.

Этот способ практически невозможно применять для защиты от снега и льда оснастки кораблей во время шторма и большой качки, телевизионных мачт радиорелейных линий, линии электропередачи, имеющих сложную форму, большие размеры.

Известны способы удаления снега и льда с различных объектов путем обработки поверхности объектов специальными жидкими растворами, обладающими способностью растворять лед и снег или затрудняющими образование на поверхности объекта ледяной корки.

Способ применим на авиатранспорте для защиты фюзеляжей самолетов от образования наледи и для защиты поверхности автодорог от гололеда. Способ требует достаточно больших организационно людских затрат и времени.

Известен способ сбивания сосулек с крыш струей горячей воды с помощью мощного брандспойта. Его практически невозможно применять для защиты от снега и льда линии электропередачи. Способ может способствовать разрушению фасадов зданий и образованию наледи на нижних этажах зданий.

Способ требует специальной, дорогостоящей техники и остановки движения и прохода по улице, где ведутся подобные работы.

Известен способ подогрева кровли крыш с помощью электрического кабеля, который греет кровлю и водостоки в тех местах, где обычно нарастает ледяной панцирь, препятствуя возникновению в них ледяных заторов. В результате на оборудованной такой системой кровле наледь просто не образуется.

Способ требует значительных затрат по оборудованию крыш ранее построенных зданий, доступ к которым в местах образования сосулек или сугробов снега может быть достаточно сложен, таяние льда и снега возможно лишь при температурах, близких к нулю градусов.

При резком понижении температуры мощности отопительного кабеля может не хватить для эффективного удаления выпавшего снега или образовавшегося льда. Способ практически не применим для защиты линии электропередачи, кранов и других объектов сложной формы и большой площади.

Известно устройство, описанное в патенте РФ №47823, опубл. 10.09 2005 г., кл. B60R 25/00, представляющее собой систему идентификации пользователя, содержащую узлы системы "свой-чужой" - установленное на охраняемом объекте электронное устройство охранной сигнализации (электронный блок охранной сигнализации) и вынесенное в другую область пространства, мобильное устройство с автономным источником питания (транспондер пользователя).

Указанные узлы осуществляют функцию распознавания "свой-чужой" за определенное время после включения системы посредством беспроводного обмена кодированными сигналами между стационарными и мобильными узлами системы "свой-чужой".

Известны технические решения по использованию энергии подрываемых зарядов для осуществления действий по осуществлению различных работ в строительстве или осуществлению метания полезной нагрузки в системах вооружений.

Общеизвестен принцип метания полезной нагрузки в виде дроби, соли, пули или снаряда и т.д. с использованием энергии сгорающих пороховых газов при их подрыве с помощью капсюля или электрозапала. Преимущества способа получения газов высокого давления для метания полезной нагрузки с использованием капсюлей заключаются в простоте и надежности конструкции оружия.

Недостаток механических систем вооружений, использующих капсюли, - требуется участие оператора для осуществления действий по взведению курка или ударной пружины и нажатию на спусковой механизм ударного устройства оружия. А также ослабевание ударной пружины, находящейся длительное время во взведенном состоянии, и увеличение вероятности возникновения осечки при выстреле.

Известны системы вооружений, использующих заряды с электроинициаторами или электрозапалами: патент РФ №2076296 С1, кл. 6 F41A 1/00, 19/65, опубл. 27.03.97; патент РФ №2072072 С1, кл. 6 F41A 19/68, опубл. 20.01.97.

Преимущества таких систем вооружений с электрозапалами - возможность дистанционного управления оружием, возможность создания роботизированных систем ведения огня, малая масса и объем устройства для осуществления подрыва зарядов, возможность программирования числа и последовательности подрываемых зарядов, возможность управления импульсом отдачи при стрельбе.

Недостаток систем вооружений, использующих заряды с электроинициаторами, - ограниченный строк использования элемента питания и необходимость его замены или подзарядки.

Известен приводной механизм переносного ударного инструмента, описанный в патенте РФ №2076801 С1, кл. 6 B25D 9/11, опубл. 10.07.94. Он содержит ряд узлов, в которых энергия подрываемых зарядов используется для создания высокого давления в рабочей камере строительного инструмента и привода за счет давления газов, находящихся в рабочей камере, в движение различных насадок, например насадки отбойного молотка.

Известно устройство (прототип) защиты линии электропередачи, содержащее электронное устройство управления работой генератора с излучателем (патент РФ №2359382, кл. H02G 7/16, G08B 15/00, опубл. 20.06.2007).

Согласно этому изобретению на опоре линии электропередачи устанавливают устройство управления работой генератора с излучателем и выполняют его в виде герметичного блока, причем генератор с излучателем предназначены для вибрации опоры линии электропередачи и отделения от линии электропередачи налипшего снега и льда, а также для отпугивания людей, животных или птиц.

В качестве генератора с излучателем могут использоваться мощные излучатели низких или ультравысоких звуковых частот, или генераторы вибрации, выполненные, например, в виде электромотора с несбалансированным маховиком.

Преимущества устройства в возможности автоматической работы, высокая скорость удаления снега или льда со сложной металлической конструкций в виде опоры линии электропередачи и с электрических проводов и громоотводов.

Недостатки устройства заключаются в необходимости использования достаточно мощного блока питания, необходимого для питания генератора с излучателем, формировании посторонних шумов и помех высокого уровня, например, на линии электропередачи в черте населенных пунктов, ускоренном выходе из строя подшипников генератора вибрации, выполненного в виде электромотора с несбалансированным маховиком.

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая изобретением, - повышение уровня защищенности различных объектов от неблагоприятных погодных осадков в виде мокрого снега, льда, песка, вулканической пыли или постороннего мусора.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, - уменьшение времени, необходимого для удаления с объектов неблагоприятных осадков, например с линии электропередачи (ЛЭП), со стрелы или опоры строительного крана, теле- или радиомачты, параболической антенны большой площади, крыши здания. А также с других объектов, которые могут быть подвержены неблагоприятным осадкам: опор мостов, мачт или иной оснастки кораблей, конструкций нефти и газодобывающих платформ, нефтяных вышек, корпусов самолетов, поездов, автомобилей.

Дополнительный технический результат, который может быть получен, - защита объекта от злоумышленников, незаконно проникающих на объекты, например, с целью похищения проводов с линии электропередачи или иных ценных элементов конструкций объекта, а также повышение эффективности отпугивания животных, птиц и насекомых от защищаемых объектов.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического решения в известном способе защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков, заключающемся в формировании колебаний объекта посредством работы генератора с излучателем, предназначенных для вибрации объекта и отделения от него неблагоприятных осадков.

Согласно изобретению в качестве генератора с излучателем используют устройство, выполненное с возможностью осуществлять подрыв, по крайней мере, одного заряда и использования энергии подрыва заряда для вибрации объекта без его разрушения.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического решения в известном устройстве защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков, содержащем генератор с излучателем, предназначенные для вибрации объекта и отделения от него неблагоприятных осадков, устройство управления работой генератора с излучателем согласно изобретению в качестве генератора с излучателем используют устройство, выполненное с возможностью осуществлять подрыв, по крайней мере, одного заряда и использования энергии подрыва заряда для вибрации объекта без его разрушения.

Возможны варианты выполнения устройства такие, что:

- объектом является воздушная линия электропередачи;

- объектом является строительный кран, радиомачта, опора радиорелейной линии связи, крыша здания или сооружения, опора моста, опора канатной дороги, спутниковая антенна;

- объектом является корабль, самолет, поезд, автомобиль;

- неблагоприятными осадками являются дождь, ледяной дождь или снег;

- неблагоприятными осадками являются пыль, песок, пепел от извержения вулкана, листья, ветки деревьев, мусор, принесенный торнадо или смерчем;

- устройство управления работой генератора с излучателем запускают в работу в ручном режиме, с помощью проводной или беспроводной линии связи;

- устройство управления работой генератора с излучателем снабжают датчиком снега и/или льда, и/или температуры, и/или влажности, и/или видеокамерой и/или инфракрасной камерой;

- устройство управления работой генератора с вибратором снабжают датчиком, выполненным с возможностью регистрации субъектов или объектов, например насекомых, птиц, зверей, людей;

- устройство управления работой генератора с излучателем снабжают беспроводной системой связи для передачи данных с датчиков в диспетчерский центр обработки данных и устройствами для приема сигналов управления работой генератора с излучателем из диспетчерского центра;

- устройство управления работой генератора с излучателем снабжают узлами для обработки данных с датчиков и автоматического формирования сигнала управления работой генератора с излучателем;

- генератор выполняют с использованием, по крайней мере, одного патрона с капсюлем и ударно-механическим принципом его подрыва посредством работы устройства управления работой генератора с излучателем;

- генератор с излучателем выполняют с использованием, по крайней мере, одного холостого патрона с электроинициатором, а устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью формирования электрического импульса, поступающего на электроинициатор патрона;

- генератор выполняют с использованием многозарядного холостого патрона с электроинициаторами, а устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью формирования импульсов, поступающих на электроинициаторы патронов;

- генератор выполняют с использованием многозарядного холостого патрона с электроинициаторами, а устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью подсчета израсходованных и неизрасходованных зарядов, передачи этой информации в диспетчерский пункт управления с возможностью формирования импульсов, поступающих на электроинициаторы патронов из диспетчерского пункта управления;

- устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью распознавания "свой-чужой" и включения генератора с излучателем в режим отпугивания субъекта или объекта, зарегистрированного как "чужой" системой "свой-чужой";

- устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью формирования радиосигналов тревоги, например звуковых, и/или световых информационных сообщений для обнаруженного объекта или субъекта;

- генератор с датчиками установлен на опоре линии электропередачи;

- генератор с излучателем установлен между изолятором для проводов и опорой линии электропередачи;

- излучатель представляет собой трубу, прикрепленную к объекту, например к краю крыши дома или к водостоку, в местах наиболее вероятного скопления неблагоприятных осадков;

- заряд снабжают полезной нагрузкой в виде заряда соли, дроби, химического реагента, краски;

- в качестве генератора с излучателем используют двигатель внутреннего сгорания.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 изображена обобщенная функциональная схема устройства согласно изобретению.

На Фиг.2 схематично показано многозарядное устройство для защиты линии электропередачи с использованием в качестве генератора и излучателя типового механизма подрыва зарядов на основе конструкции пистолета.

На Фиг.3 схематично показан вариант устройства защиты крыш зданий или иных сооружений от скопления на них снега или льда.

На Фиг.4 показан один из возможных вариантов выполнения генератора вибрации на патронах с электроинициаторами.

Лучший вариант осуществления изобретения

В изобретении предлагается способ защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков, заключающийся в формировании колебаний объекта посредством работы генератора с излучателем, предназначенных для вибрации объекта и отделения от него неблагоприятных осадков и иных посторонних предметов, присутствие которых на объекте нежелательно.

От ближайшего аналога, описанного в патенте РФ №2359382, способ отличается тем, что в качестве генератора с излучателем предлагается использовать специальное устройство, выполненное с возможностью осуществлять подрыв, по крайней мере, одного заряда и использования энергии подрыва заряда в первую очередь для вибрации объекта без его разрушения. Заряд может находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Варианты выполнения такого устройства могут быть различные.

1. По числу подрываемых зарядов можно выделить следующие варианты:

а) однозарядные устройства;

б) многозарядные устройства;

в) устройства автоматического приготовления заряда жидкого или газообразного вещества с использованием, например, карбюратора.

2. По типу полезной нагрузки заряда можно выделить следующие варианты:

а) холостые заряды;

б) с полезной нагрузкой (песок, соль, дробь, химические реагенты, краска).

3. По принципам формирования колебаний объекта можно выделить следующие варианты:

а) колебания объекта могут быть сформированы в результате импульса отдачи, возникающего при подрыве холостого заряда, например патрона, или заряда с полезной нагрузкой, находящегося в непосредственном контакте с элементами конструкции охраняемого объекта;

б) колебания объекта могут быть сформированы в результате воздействия на объект звуковой волны, возникающей при подрыве заряда, например шумового заряда (шумового патрона или мины);

в) колебания объекта могут быть сформированы в результате воздействия на объект специального узла-вибратора, колебания которого в свою очередь возникают под воздействием импульса отдачи от заряда или давления продуктов сгорания заряда;

г) колебания объекта могут быть сформированы в результате воздействия на объект одновременно импульса отдачи подрываемого заряда и звуковых колебаний, возникающих при его подрыве, или вибраций, формируемых вибратором.

4. По принципам осуществления подрыва (инициации) заряда можно выделить следующие варианты:

а) с использованием ударно-спускового механизма и капсюля в качестве инициатора с механическим запуском спускового механизма;

б) с использованием ударно-спускового механизма и капсюля в качестве инициатора, и электромеханическим запуском ударно-спускового механизма;

в) с использованием электроинициаторов или электрозапалов и электронным узлом, предназначенным для формирования электрических импульсов, поступающих на электрозапалы зарядов;

г) с использованием узлов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающего на жидком, газообразном или твердом топливе, в частности, в режиме детонации.

5. По принципам управления подрыва заряда можно выделить следующие варианты:

а) с ручным управлением подрыва заряда по проводным или беспроводным линиям связи;

б) с использованием автономной автоматизированной системы подрыва заряда или запуска двигателя внутреннего сгорания в работу в момент появления неблагоприятных осадков и автоматического прекращения работы после удаления неблагоприятных осадков;

г) с использованием комбинированной системы, выполненной с возможностью программирования ее режимов работы из диспетчерского пункта управления по проводной или беспроводной линии связи и подрыва зарядов диспетчером в ручном режиме или перевода работы системы в автономный, полностью автоматический режим работы.

Возможен также вариант, где в дополнение к процессу формирования собственно вибрации объекта для удаления с него неблагоприятных осадков может использоваться и тепловая энергия, выделяющаяся при подрыве заряда.

Такой вариант выполнения устройства возможен, например, для повышения эффективности работы систем по удалению осадков в виде снега или льда. Причем в ряде вариантов устройство по нагреванию объекта может быть выполнено в виде звукопоглощающего и/или нагревающего узла, например, подобно глушителю, используемому для уменьшения уровня громкости выхлопных газов у автомобиля.

Возможен также вариант, в котором в дополнение к процессу формирования собственно вибрации объекта для удаления с него неблагоприятных осадков может использоваться кинетическая или химическая энергия полезной нагрузки, выполненной, например, в виде заряда песка, соли. Или в виде специальных химических реагентов, предназначенных для обстрела мест наиболее вероятного скопления неблагоприятных осадков или посторонних нежелательных элементов и их удаления путем отстрела. Или путем удаления осадков в результате взаимодействия частиц полезной нагрузки с неблагоприятными осадками.

Понятно, что общее число возможных вариантов выполнения устройств для защиты объектов от неблагоприятных осадков, в которых используется энергия подрываемых зарядов, может быть очень большим.

Эти варианты могут быть получены путем комбинаторных сочетаний вышеуказанных принципов построения устройств.

Важно отметить существенное условие, которое должно действовать для любого варианта реализации устройства - при подрыве одного или нескольких зарядов и формировании колебаний объекта. Оно заключается в том, что уровень колебаний (вибрации) объекта не должен приводить к его разрушению или недопустимым деформациям его отдельных узлов или элементов.

Уровень зарядов не должен приводить, например, к повреждению кровли крыш, стекол или фасадов зданий, порчи изоляторов или иных хрупких узлов линии электропередачи, деформации зеркала антенны спутниковой системы связи, корпуса транспортного средства, опор моста и так далее.

Это условие целесообразно включить в независимые пункты формулы изобретения, как существенный отличительный признак, являющийся общим для всевозможных вариантов способа и устройств.

В качестве примеров рассмотрим некоторые из возможных вариантов выполнения устройств.

На Фиг.1 показана обобщенная структурная схема устройства защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков.

Устройство защиты объекта 1 от попадания на него неблагоприятных осадков 2 содержит устройство 3 управления работой генератора 4 с излучателем 5, предназначенные для вибрации объекта 1 и отделения от него неблагоприятных осадков 2.

В качестве генератора 4 с излучателем 5 используют устройство, выполненное с возможностью осуществлять подрыв, по крайней мере, одного заряда 6 и использования энергии подрыва заряда 6 в первую очередь для вибрации объекта 1 без его разрушения.

В качестве генератора 4 с излучателем 5 может использоваться любой известный механизм для подрыва, например, пороховых зарядов 6, снабженных капсюлями и выполненных, например, в виде типовых патронов или различные заряды 6 и патроны, содержащие электроинициаторы или электрозапалы, а также соответствующие узлы формирования электрических импульсов запуска электрозапалов зарядов 6. На Фиг.1 электрозапалы зарядов 6 и узлы генератора 4, предназначенные для формирования импульсов запуска электрозапалов зарядов 6, не показаны.

Эти устройства могут быть выполнены либо в форме простейших однозарядных устройств, либо в виде более сложных, многозарядных устройств или двигателей, например, подобно типовым узлам пистолетов, автоматов, пулеметов, зенитных орудий, ДВС.

В качестве излучателя 5 может использоваться некоторый аналог ствола оружия или собственно сам конец патрона (выпускной коллектор ДВС), через который вылетают продукты сгорания заряда 6, создающие импульс отдачи, приводящий к вибрации объекта 1.

В качестве излучателя 5 может использоваться рупорный излучатель для усиления и фокусированного излучения звуковых волн на объект 1.

В качестве излучателя 5 может использоваться специальное устройство - пламегаситель.

Излучатель 5 может содержать дополнительные узлы в виде вибратора 7, колебания которого возбуждаются импульсом или импульсами отдачи при подрыве заряда 6 и потом передаются на объект 1.

Возможен также вариант, когда колебания вибратора 7 возникают в процессе преобразования продуктов сгорания заряда 6 в колебания вибратора за счет работы соответствующих узлов устройства.

Для защиты объектов, например ЛЭП в населенных районах, для уменьшения шума при работе устройства могут применяться излучатели 5 с глушителями (и/или пламегасителями) 8.

В качестве устройства 3 управления работой генератора 5 с излучателем 5 могут использоваться различные механические, электронные или электромеханические устройства, функциональное предназначение которых заключается в том, чтобы инициировать процесс подрыва заряда 6 при попадании неблагоприятных осадков 2 на охраняемый объект 1.

Соответствующий сигнал может формироваться либо автоматически, либо оператором с использованием, например, проводной или беспроводной линии связи 10 для передачи сигнала от оператора к генератору 4 и в обратную сторону.

Принципы автоматического формирования сигналов на подрыв зарядов 6 могут также иметь различные варианты реализации.

В простейшем случае процесс инициации подрыва заряда(ов) 6 может быть основан на медленном протекании химической реакции или электрического процесса в устройстве 3 и обеспечивать некоторое время задержки при подрыве зарядов(ов) 6.

Установив подобное устройство на объект 1, например на опору или на провод ЛЭП, включают устройство в работу.

Например, с помощью выключателя запускают таймер, который будет формировать импульсы подрыва электроинициируемых зарядов 6 каждую неделю в течение, например, 4-6 зимних месяцев.

Или запускают химический замедлитель первого заряда 6 с последующим запуском замедлителя другого заряда 6 от энергии подрыва предыдущего заряда 6 и так далее.

При таком способе формирования сигналов на подрыв зарядов 6 весь накопившийся, например, за неделю снег и лед 2 с линии электропередачи будет удаляться за счет автоматического подрыва очередного заряда 6 и встряски провода и/или опоры ЛЭП. И так в течение всей зимы.

Понятно, что этот простейший вариант имеет недостаток, заключающийся в том, что при интенсивном процессе выпадения осадков, например во время ледяного дождя, устройство может сработать несвоевременно. А при отсутствии осадков устройство все равно будет пытаться их удалить с защищаемого объекта 1.

Поэтому целесообразно использовать более сложные интеллектуальные системы, способные определять опасные уровни осадков в виде снега и льда или применять принцип запуска устройства в работу по командам оператора или диспетчера системы защиты объекта 1, который отслеживает процессы появления неблагоприятных осадков на защищаемом объекте.

В вариантах могут использоваться всевозможные датчики 9, например датчики снега, льда, песка, температуры, влажности, а также проводные и беспроводные линии 10 и системы связи для управления запуском в работу генератора 4 и выбора режима его работы в соответствии с параметрами и особенностями неблагоприятных осадков 2 (Фиг.1).

На Фиг.2 схематично показано многозарядное устройство для защиты линии электропередачи с использованием в качестве генератора 4 и излучателя 5 механизма автоматической перезарядки зарядов 6, выполненных в виде патронов 6 на основе конструкции пистолета 11 Макарова.

В качестве устройства 3 управления работой генератора 4 с излучателем 5 используется механическое устройство - датчик 9 уровня осадков 2, который выполнен в виде узла 12 накопления осадков 2 (на Фиг.2 показан схематически в виде штыря 12), воздействующего через рычаг 13 на спусковой крючок 14 механизма пистолета 11.

Подобную систему монтируют на защищаемом объекте 1, например на опоре линии электропередачи с помощью хомутов или болтов для того, чтобы импульс отдачи при подрыве заряда 6 передавался на опору и провода линии электропередачи максимально эффективно.

Устройство размещают в герметичном корпусе в виде небольшого шкафа с замком на высоте, например в непосредственной близости от изоляторов линии электропередачи или между изолятором проводов и опорой ЛЭП. Так, чтобы в первую очередь удалить снег с наиболее высокорасположенных узлов линии передачи, оказывающих существенное влияние на устойчивость опоры ЛЭП и ее работоспособность во время сильных осадков или при образовании наледи.

Работает устройство следующим образом, на установленном на линии 1 электропередачи устройстве калибрируют чувствительность датчика 9 уровня осадков 2 с помощью противовеса 15, заряжают устройство осенью, например холостыми патронами 6, с помощью курка 16 взводят боевую пружину 17 пистолета 11.

При наступлении заморозков и появлении льда или снега 2 под их тяжестью узел 12 накопления осадков 2 перемещается вниз и через рычаг 13 оказывает давление на спусковой крючок 14. При определенном пороге этого давления происходит срабатывание ударно спускового механизма пистолета 11, воспламенение капсюля патрона, и заряд 6 патрона подрывается.

Под воздействием импульса отдачи происходит колебание устройства и опоры линии электропередачи, ее проводов, и накопившийся снег и/или лед 2 отделяется от элементов конструкции объекта 1 и с узла 12 накопления осадков 2. Для исключения замерзания рычага 13 датчика 9 уровня осадков 2 он может быть обработан антиобледенительным покрытием.

За счет работы перезарядного механизма часть энергии подорванного заряда 6 тратится на перезарядку очередного патрона пистолета 11, а большая часть этой энергии создает импульс отдачи и обеспечивает тем самым резкую встряску опоры и проводов ЛЭП 1.

Достаточно громкий хлопок при подрыве, например, более мощного заряда 6, чем пистолетный патрон может инициировать процесс дистанционного удаления льда и снега с нависших над проводами веток деревьев. Для этих целей можно использовать, например, более мощные холостые заряды или шумовые гранаты и соответствующие конструкции генераторов 4 для их подрыва.

Такой способ защиты объекта позволяет более эффективно защищать ЛЭП, проходящие по узким просекам, где обрывы проводов зачастую происходят из-за падения на провода заснеженных или обледеневших деревьев или их крупных веток.

Важно отметить, что спектр звука подрываемого заряда 6 имеет большое число гармонических составляющих, которые могут возбуждать собственные резонансные колебания обледеневших проводов или обледеневших, жестких веток деревьев и эффективно удалять с них наледь или снег.

Известные аналоги по удалению с ЛЭП снега и льда, например способ с использованием нагрева проводов и громоотводов электрическим током, протекающим через провода и громоотводы ЛЭП, не обеспечивают этого эффекта.

При очередном снегопаде или ледяном дожде вновь срабатывает датчик 9 уровня осадков 2, и процесс автоматической генерации колебаний объекта 1 вновь повторяется, когда вес снега льда достигнет некоторого порога срабатывания системы защиты объекта 1.

Учитывая, что сильные обледенения объектов 2, в частности ЛЭП, происходят не очень часто, то общее число зарядов 6 на зимний период может быть относительно небольшим. Для большинства регионов РФ оно может составить порядка 8-30 шт. на зиму.

Мощность зарядов 6 выбирается, исходя из прочности и размеров элементов конструкции охраняемого объекта 1 и особенностей его конструкции.

При необходимости уменьшения уровня звука излучателя 5 на него ставится глушитель 8 любой известной конструкции, например типовой глушитель от огнестрельного оружия, или глушитель подходящих размеров и прочности от автомобиля.

Вариант устройства защиты крыш домов или иных сооружений от скопления на них снега или льда схематично показан на Фиг.3.

Особенностью этой конструкции является вибратор-распределитель колебаний 7. Он представляет собой длинный ствол для отвода продуктов сгорания газов подрываемых зарядов 6 и передачи импульса отдачи по всей длине защищаемого объекта 1.

В простейшем случае вибратор-распределитель 7 может быть выполнен в виде обычной водопроводной трубы, прикрученной хомутами или иными крепежными узлами к кромке крыши здания или расположенный внутри вертикального и/или горизонтального водостока. Вибратор-распределитель 7 может иметь на своем конце приспособление для быстрого крепления к нему генератора 4, например, в виде винтового соединения по аналогии с устройством соединения водопроводных труб.

Принцип защиты крыши объекта 1 тот же.

При образовании льда или скопления на крыше определенного количества снега 2 осуществляют подрыв заряда или зарядов 6, и энергия его сгорающих пороховых газов используется для вибрации крыши или водостока и отделения неблагоприятных осадков.

Подрыв зарядов 6 могут осуществлять работники коммунальных служб, предварительно огородив тротуары и проезжую часть под теми участками крыши, где производится удаление снега и льда 2. С тем, чтобы падающие вниз глыбы льда или снега не нанесли травмы людям или не повредили стоящие вблизи зданий автомобили и другие ценные объекты.

В отличие от традиционного способа удаления снега с крыш несколькими работниками коммунальных служб с использованием лопат и ломов процесс удаления льда и снега может быть осуществлен единственным рабочим коммунальной службы, который, например, прикручивает к концу вибратора-распределителя 7 однозарядное или многозарядное устройство (генератор 4) и осуществляет подрыв заряда(ов) 6.

Причем помимо собственно самого импульса отдачи, передающегося через крепежные узлы от вибратора-распределителя 7 по всей крыше или водостоку вдоль вибратора 7, могут возникать и дополнительные колебания в перпендикулярном импульсу отдачи направлении. Эти колебания могут возникнуть за счет наличия собственной резонансной частоты длинного вибратора-распределителя 7.

Для более эффективной генерации поперечных колебаний в вибраторе-распределителе 7 могут быть просверлены небольшие отверстия и выходящие через них продукты сгорания могут создавать дополнительные импульсы отдачи в перпендикулярном для вибратора 7 направлении. И за счет этих импульсов может формироваться более высокая амплитуда колебания вибратора 7 по всей длине крыши. При определенном расположении отверстий выхлопы газов из них будут распределяться по всей длине вибратора-распределителя 7, и он будет работать не только как вибратор, но и как глушитель 8. Возможен также вариант установки глушителя 8 на конце вибратора 7 (этот вариант на Фиг.3 показан в вертикальном водостоке).

В качестве генератора 4 может также использоваться ДВС, работающий на жидком или газообразном топливе.

Наибольший эффект вибрации защищаемого объекта 1 может быть достигнут, если двигатель будет настроен в режим детонации.

Соответственно в качестве подрываемого заряда 6 может использоваться воздушно-бензиновая или газовоздушная смесь, которая формируется, например, в карбюраторе. А в качестве излучателя 5 может использоваться выпускной коллектор двигателя или выхлопная труба с глушителем 7, которая может выполнять также дополнительные функции обогревателя и вибратора-распределителя 7 колебаний по всей длине защищаемого объекта.

Такой небольшой двигатель, например от ручной газонокосилки, работник коммунальной службы может оперативно присоединить к концу вибратора-распределителя 7, установленного на кромке крыши здания и завести его для удаления снега и льда 2. Под воздействием вибрации и нагрева вибратора-распределителя 7 снег и лед 2 удаляются с крыши 1 (Фиг.3) за относительно небольшое время, порядка 0,5-3 минут. Изменяя газ и частоту генерации колебаний, можно ускорить процесс удаления льда и снега 2 с объекта 1.

Преимущества использования ДВС в качестве генератора 4 заключаются в большем ресурсе работы устройства по сравнению с патронными генераторами 4 вибрации, который определяется запасом топлива и может измеряться часами.

На Фиг.4 показан один из возможных вариантов выполнения генератора 4 на патронах с электроинициаторами 18.

Принцип работы устройства тот же, но в отличие от вышеописанных вариантов устройство содержит ряд дополнительных узлов.

В этих узлах энергия подрываемых зарядов 6 используется для создания высокого давления в рабочей камере 19 устройства и привода в движение вибратора 7, который может быть выполнен на основе механизма подобно, например, насадке для отбойного молотка. Этот вибратор 7 может создавать дополнительную, весьма сильную вибрацию защищаемого объекта 1. Причем эта вибрация может возникать не только за счет импульса отдачи при выбросе продуктов сгорания зарядов 6, но и за счет собственно самих колебаний вибратора 7.

Вибратор 7 может воздействовать на наиболее важные узлы защищаемого объекта 1 длительное время с различной частотой и программируемыми параметрами этих колебаний.

Различные варианты формирования таких колебаний с использованием энергии подрываемых зарядов 6 общеизвестны и подробно описаны в патенте РФ №2076801 С1, кл. 6 B25D 9/11, опубл. 10.07.94 "Приводной механизм переносного ударного инструмента".

Это техническое решение содержит устройство для регулирования давления в рабочей камере 19, выполненное в виде блока дополнительных камер 20 сгорания с размещенными в них зарядами 6. Каждая из таких камер 20 соединена с рабочей камерой 19 дополнительным каналом 21, в котором установлен обратный клапан 22. При этом устройство для подрыва зарядов 6 выполнено в виде электрозапалов 18, размещенных в дополнительных камерах 20 сгорания, подключенных к источнику питания 23 через управляемый переключатель 24, который выполнен с возможностью подрыва комбинаций электрозапалов 18.

Управляемый переключатель 24 может быть выполнен в виде микропроцессора, позволяющего управлять подрывом различных по своим свойствам зарядов 6, что в свою очередь позволяет программировать различные режимы работы устройства в широких пределах.

Патроны с электроинициаторами или электрозапалами 18 и заряды 6 могут быть объединены в быстросъемную кассету или многозарядный патрон с электроинициаторами 18.

Прикрепив к вибратору 7, например, изоляторы ЛЭП, как показано на Фиг.4, а само устройство, закрепив на опоре ЛЭП, можно обеспечить программированный режим вибрации проводов 1 с различной амплитудой и частотой и обеспечить высокоэффективное удаление льда или снега 2.

Алгоритмы работы подобных устройств могут быть различными (с использованием автоколебаний или программируемого подрыва зарядов 6 по сигналам обратной связи).

Например, алгоритм работы подобного устройства может быть следующим.

При отсутствии на проводах льда или снега 2 давление на вибратор 7 минимально и устройство находится в покое.

При превышении давления на подпружиненный вибратор 7 свыше некоторого порога (порог может калиброваться с помощью соответствующего датчика и регулятора, например при увеличении силы давления на вибратор 7 в 2-3 раза) срабатывает датчик критического давления 25 и сигналом с его выхода запускается в работу управляемый переключатель 24.

Посредством управляемого переключателя 24 осуществляется подрыв, по крайней мере, одного заряда 6 (например, небольшой мощности) и через обратный клапан 22 газы высокого давления заполняют рабочую камеру 19, создавая в ней определенное начальное давление.

Под действием этого давления просевший под весом проводов и налипших на них осадков в виде снега или льда поршень 26, связанный с вибратором 7 и изолятором, устремляется вверх, создавая импульс вибрации изоляторов и проводов 1 ЛЭП.

Достигнув верней точки, поршень 26 открывает, например, выпускной клапан рабочей камеры 19 или поршень проходит выпускное отверстие 27 камеры 19 и давление в ней падает. Под воздействием веса проводов 1 вибратор 7 опускается вниз.

Под воздействием этого импульса осадки 2 отделяются от проводов 1 ЛЭП.

Если одного импульса оказалось недостаточно, процесс повторяется до тех пор, пока вес проводов 1 и осадков 2 на них не достигнет нормы.

Режим вибрации и амплитуда импульсов колебания могут регулироваться (программироваться).

Например, если одного заряда 6 не хватило, чтобы вес проводов снизился ниже порогового, то при повторном импульсе запуска могут подрываться уже два заряда 6, и амплитуда второго колебания будет уже выше, чем у первого колебания. Соответственно и интенсивность встряски проводов будет выше. И так далее.

Возможно также управление вибратором 7 с помощью датчика обратной связи 29. С описанием этого варианта и схемами управляемых переключателей 24 можно ознакомиться в патенте РФ №2076801 С1.

Понятно, что возможен вариант, когда подобные колебания защищаемого объекта 1 может инициировать и программировать оператор, основываясь, например, на показаниях датчиков 9 или визуально оценив состояние защищаемого объекта, например, с помощью видеокамеры.

Питание электронных узлов устройства может осуществляться от самой линии электропередачи с использованием блока питания любой подходящей конструкции, например трансформатора, конструктивно расположенного на опоре линии электропередачи или от аккумулятора с подзарядкой от солнечных фотоэлементов, поскольку для подрыва электрозапалов 18 зарядов 6 нужен источник питания 23 небольшой мощности, сопоставимый по мощности с пальчиковой батарейкой или небольшим аккумулятором.

Возможен вариант выполнения генератора 4 с использованием многозарядного холостого патрона с электроинициаторами 18. При этом устройство 3 управления работой генератора 4 с излучателем 5 может быть выполнено с возможностью подсчета израсходованных и неизрасходованных зарядов 6, передачи этой информации в диспетчерский пункт управления с возможностью формирования импульсов, поступающих на электроинициаторы 18 патронов из диспетчерского пункта управления. Аналогичным образом в диспетчерскую может передаваться информация о количестве топлива при использовании в качестве генератора 4 ДВС.

Целесообразна реализация варианта, когда электронное устройство выполняется с возможностью распознавания "свой-чужой" и включения генератора 4 с излучателем 5 в режим отпугивания субъекта или объекта, зарегистрированного как "чужой" системой "свой-чужой".

В качестве системы "свой-чужой" может использоваться любая известная система.

Работники компаний, занимающиеся техническим обслуживанием подобных охраняемых объектов, должны иметь мобильные устройства системы "свой-чужой".

Конструкция мобильных устройств системы "свой-чужой" может быть разнообразна. Такие устройства могут быть выполнены в виде наручных часов, мобильного телефона с соответствующей функцией, брелка для ключей, головного убора, каски рабочего и т.д.

Устройство может также быть выполнено с возможностью формирования радиосигналов тревоги, например телефонного звонка в диспетчерскую, полицию, и/или звуковых, и/или световых информационных сообщений для обнаруженного объекта или субъекта. Подобные радиосигналы тревоги могут быть приняты и обработаны в едином центре охраны линий электропередачи района, области, страны и т.д.

Используя подобные генераторы, установленные в разных частях защищаемого объекта и ЭВМ, можно формировать различные виды колебаний объекта, например опор ЛЭП и проводов между ними.

Основное преимущество заявленного способа защиты объекта от ближайших аналогов в простоте конструкции и эксплуатации, возможности автономной работы в течение длительного времени.

Аналогичным образом можно защищать от неблагоприятных осадков и другие объекты, разместив в местах наиболее вероятного скопления осадков описанные выше устройства.

Например, установив на поверхности зеркала большой параболической антенны или вблизи облучателя электроинициируемые патроны, можно путем их подрыва очень быстро очистить большую площадь антенны от скопившегося снега или льда.

Описанные устройства можно также использовать для защиты транспортных средств, кораблей, самолетов, поездов.

Дополнительный технический результат, который может быть получен в результате изобретения, - защита объекта от злоумышленников, незаконно проникающих на объекты, например, с целью похищения проводов с линии электропередачи или иных ценных элементов конструкций объекта, а также повышение эффективности отпугивания животных, птиц и насекомых от защищаемых объектов.

Очевидно, что услышав стрельбу, раздающуюся от подрываемых зарядов, грабители, террористы или животные испугаются и прекратят оказывать неблагоприятные воздействия на защищаемый объект 1.

Например, такими системами целесообразно оборудовать лыжные подъемники и ЛЭП, которые могут подвергаться не только неблагоприятному воздействию осадков, но и воздействию со стороны хулиганов или террористов.

Для повышения защиты подобных объектов целесообразно подрываемые заряды снабжать полезной нагрузкой в виде соли, дроби. Или в виде химических реагентов, содержащих, например, несмываемую краску и/или радиоактивные изотопы. А выброс полезной нагрузки целесообразно осуществлять в местах наиболее вероятного нахождения нежелательных элементов.

Это позволит в дальнейшем быстро обнаружить преступные элементы с помощью визуального или радиационного контроля на постах безопасности, в общественных местах или на вокзалах.

Промышленная применимость. Устройство может быть применено для охраны различных объектов, например линии электропередачи (ЛЭП), строительного крана, радиомачты, спутниковой антенны больших размеров, крыши здания, металлических опор моста или канатной дороги, мачт или иной оснастки кораблей, транспортных средств и других объектов от налипания на них мокрого снега, льда, а также от попадания на них других неблагоприятных осадков в виде вулканической пыли, песка, веток, листьев или другого мусора. А также защитить эти объекты от воздействия на них нежелательных элементов, птиц, животных, насекомых, террористов.

Изобретение относится к системам безопасности и может быть применено для охраны различных объектов, например линии электропередачи, строительного крана и т.п. Способ защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков заключается в формировании колебаний объекта посредством работы генератора с излучателем, предназначенных для вибрации объекта и отделения от него неблагоприятных осадков. В качестве генератора с излучателем используют устройство, выполненное с возможностью осуществлять подрыв, по крайней мере, одного заряда и использования энергии подрыва заряда для вибрации объекта без его разрушения. В изобретении описаны различные варианты выполнения устройств согласно заявленному способу с использованием зарядов на твердом, жидком и газообразном топливе с различными принципами их подрыва и использования энергии подрываемых зарядов для решения задачи изобретения, заключающейся в уменьшении времени, необходимого для удаления с объектов осадков, а также защиты объектов от злоумышленников. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков, заключающийся в формировании колебаний объекта посредством работы генератора с излучателем, предназначенных для вибрации объекта и отделения от него неблагоприятных осадков, отличающийся тем, что в качестве генератора с излучателем используют устройство, выполненное с возможностью осуществлять подрыв, по крайней мере, одного заряда и использования энергии подрыва заряда для вибрации объекта без его разрушения.

2. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков, содержащее генератор с излучателем, предназначенные для вибрации объекта и отделения от него неблагоприятных осадков, устройство управления работой генератора с излучателем, отличающееся тем, что в качестве генератора с излучателем используют устройство, выполненное с возможностью осуществлять подрыв, по крайней мере, одного заряда и использования энергии подрыва заряда для вибрации объекта без его разрушения.

3. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что объектом является воздушная линия электропередачи.

4. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что объектом является строительный кран, радиомачта, опора радиорелейной линии связи, крыша здания или сооружения, опора моста, опора канатной дороги, спутниковая антенна.

5. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что объектом является корабль, самолет, поезд, автомобиль.

6. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по любому п.2, отличающееся тем, что неблагоприятными осадками являются дождь, ледяной дождь или снег.

7. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что неблагоприятными осадками являются пыль, песок, пепел от извержения вулкана, листья, ветки деревьев, мусор, принесенный торнадо или смерчем.

8. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.1, отличающееся тем, что устройство управления работой генератора с излучателем запускают в работу в ручном режиме, с помощью проводной или беспроводной линии связи.

9. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что устройство управления работой генератора с излучателем снабжают датчиком снега и/или льда, и/или температуры, и/или влажности, и/или видеокамерой и/или инфракрасной камерой.

10. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что устройство управления работой генератора с вибратором снабжают датчиком, выполненным с возможностью регистрации субъектов или объектов, например насекомых, птиц, зверей, людей.

11. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.9, отличающееся тем, что устройство управления работой генератора с излучателем снабжают беспроводной системой связи для передачи данных с датчиков в диспетчерский центр обработки данных и устройствами для приема сигналов управления работой генератора с излучателем из диспетчерского центра.

12. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.9, отличающееся тем, что устройство управления работой генератора с излучателем снабжают узлами для обработки данных с датчиков и автоматического формирования сигнала управления работой генератора с излучателем.

13. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что генератор выполняют с использованием, по крайней мере, одного патрона с капсюлем и ударно-механическим принципом его подрыва посредством работы устройства управления работой генератора с излучателем.

14. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что генератор с излучателем выполняют с использованием, по крайней мере, одного патрона с электроинициатором, а устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью формирования электрического импульса, поступающего на электроинициатор патрона.

15. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что генератор выполняют с использованием многозарядного патрона с электроинициаторами, а устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью формирования импульсов, поступающих на электроинициаторы патронов.

16. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что генератор выполняют с использованием многозарядного холостого патрона с электроинициаторами, а устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью подсчета израсходованных и неизрасходованных зарядов, передачи этой информации в диспетчерский пункт управления с возможностью формирования импульсов, поступающих на электроинициаторы патронов из диспетчерского пункта управления.

17. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью распознавания "свой-чужой" и включения генератора с излучателем в режим отпугивания субъекта или объекта, зарегистрированного как "чужой" системой "свой-чужой".

18. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что устройство управления работой генератора с излучателем выполняют с возможностью формирования радиосигналов тревоги, например звуковых, и/или световых информационных сообщений для обнаруженного объекта или субъекта.

19. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.3, отличающееся тем, что генератор с излучателем установлен между изолятором для проводов и опорой линии электропередачи.

20. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что излучатель представляет собой трубу, прикрепленную к объекту, например к краю крыши дома или к водостоку, в местах наиболее вероятного скопления неблагоприятных осадков.

21. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что заряд снабжают полезной нагрузкой в виде заряда соли, дроби, химического реагента, краски.

22. Устройство защиты объекта от попадания на него неблагоприятных осадков по п.2, отличающееся тем, что в качестве генератора с излучателем используют двигатель внутреннего сгорания.