Мобильный комплекс для сбора воды из тумана Российский патент 2021 года по МПК E03B3/28 B01D5/00 

1. Область техники, к которой относится изобретение.

1) B01D 5/00 (2006.01) - Конденсация паров; извлечение летучих растворителей путем конденсации;

2) B01D 8/00 (2006.01) - Холодные трубки; холодные ребра;

3) F28B 1/00 (2006.01) - Конденсаторы, в которых водяной пар или иные пары отделены от охлаждающей среды стенками, например поверхностные холодильники.

2. Уровень техники.

Ближайшим аналогом изобретения является «туманная арфа», разработанная специалистами Virginia Polytechnic Institute and State University (США) и представляющая собой параллельные металлические провода, натянутые вертикально на деревянный короб (в отличие от большинства других систем, основанных на сетке). Ключевое преимущество данного подхода заключается в том, что параллельные провода позволяют избегать засорения и улучшают дренаж в коллектор (источник: https://vtnews.vt.edu/articles/2018/03/fog-harp-increases-water-collection-capacity.html). Также к преимуществам «туманной арфы» можно отнести ее легкость и мобильность.

Считаю «туманную арфу» наиболее близким аналогом моего изобретения, поскольку данному устройству присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков заявляемого мной изобретения: вертикальные металлические провода для сбора воды из тумана и мобильность, т.е., возможность перевозки, монтажа, демонтажа и эксплуатации устройства одним специалистом. Таких существенных признаков, как принудительное электрическое охлаждение металлических элементов с помощью термоэлектрического охладителя Пельтье и возможность энергоснабжения из различных источников питания с применением электрического трансформатора, у «туманной арфы» нет.

Основной причиной того, что американские ученые в 2017 году не применили систему принудительного электрического охлаждения в их устройстве, заключалась в том, что всего три года назад термоэлектрические охладители Пельтье, аккумуляторные батареи, ветрогенераторы и гидротурбины были большими, тяжелыми и маломощными. Технологический прорыв последних трех лет, сделавший вышеупомянутые устройства компактными (сейчас во всех этих устройствах есть версия «мини»), легкими и высокопроизводительными, позволил применить их для создания мобильного комплекса для сбора воды из тумана с применением принудительного электрического охлаждения.

3. Раскрытие сущности изобретения.

Сущность изобретения «Мобильный комплекс для сбора воды из тумана» как технического решения заключается в уникальной совокупности существенных признаков, достаточной для решения важной технической проблемы - увеличения объемов сбора воды из тумана, с четырьмя следующими характеристиками:

1) Мобильность, т.е., возможность перевозки, монтажа, демонтажа и эксплуатации комплекса одним специалистом;

2) Вертикальные металлические трубки для конденсации водяного пара из нижних слоев атмосферы;

3) Принудительное электрическое охлаждение металлических трубок с помощью термоэлектрического охладителя Пельтье;

4) Возможность энергоснабжения комплекса из различных источников питания с применением электрического трансформатора (аккумуляторные батареи, ветрогенераторы, гидротурбины).

Считаю данные признаки существенными, поскольку они прямо влияют на возможность получения технического результата, т.е., находятся в причинно-следственной связи с планируемым результатом. Технический результат выражается в увеличении объемов сбора воды из тумана при использовании мобильного комплекса, по сравнению с известными аналогами.

К признакам, отличающим мое изобретение от «туманной арфы» как наиболее близкого аналога, относятся принудительное электрическое охлаждение металлических элементов с помощью термоэлектрического охладителя Пельтье и возможность энергоснабжения из различных источников питания с применением электрического трансформатора.

4. Краткое описание чертежа.

Позиции 1, 2 и 3 обозначают различные источники питания мобильного комплекса, а именно:

- Поз. 1 обозначает аккумуляторную батарею;

- Поз. 2 обозначает ветрогенератор;

- Поз. 3 обозначает гидротурбину.

Поз. 4 обозначает электрический трансформатор, к которому подключаются различные источники питания.

Поз. 5 обозначает термоэлектрический охладитель Пельтье, который обеспечивает принудительное электрическое охлаждение поддона (поз. 6) и металлических трубок (поз. 7).

Поз. 6 обозначает металлический поддон для сбора воды, который крепится над холодным блоком термоэлектрического охладителя Пельтье (поз. 5).

Поз. 7 обозначает вертикальные металлические трубки для конденсации водяного пара из нижних слоев атмосферы, которые крепятся на металлическом поддоне для сбора воды (поз. 6).

Поз. 8 обозначает фиксатор трубок для обеспечения их устойчивого вертикального положения.

Поз. 9 обозначает гибкую трубку для слива воды из металлического поддона для сбора воды (поз. 6) в емкость для воды (поз. 10).

Поз. 10 обозначает емкость, в которую по гибкой трубке (поз. 9) сливается вода из металлического поддона для сбора воды (поз. 6).

5. Осуществление изобретения.

Изобретение «Мобильный комплекс для сбора воды из тумана» будет осуществлено силами моей московской компании ООО «ИКТ Менеджмент» с реализацией указанного мной назначения изобретения. Увеличение объемов сбора воды из тумана по сравнению с известными аналогами будет достигнуто за счет неожиданного технического решения и применения в мобильном комплексе новейших, высокотехнологичных устройств - компактных, легких и высокопроизводительных аккумуляторных батарей, ветрогенераторов, мини-гидротурбин и термоэлектрических охладителей Пельтье. Например, в мобильном комплексе будут впервые применены многокаскадные термоэлектрические модули Пельтье, которые ранее никогда не использовались для сбора воды из тумана. Производителем модулей определено ООО «КРИОТЕРМ» (г. Санкт-Петербург), обеспечивающее их оптимальные весогабаритные характеристики и низкое энергопотребление (источник: https://kryothermtec.com/ru/multistage-thermoelectric-coolers.html).

Регионом осуществления изобретения определена прибрежная пустыня Намиб протяженностью 1900 км на юго-западе Африки, которая омывается холодным антарктическим Бенгельским течением. Большая разница температур на суше (до +40°С) и на поверхности воды (до +15°С) приводит к образованию постоянных и плотных туманов в прибрежных районах пустыни Намиб с видимостью до 2 метров. Бенгельское течение и постоянный ветер с океана позволят эффективно использовать компактные ветрогенераторы и гидротурбины (в настоящее время на рынке большое количество предложений данной продукции) для энергоснабжения термоэлектрических охладителей Пельтье.

Размеры металлического поддона для сбора воды: 100 см х 100 см. Высота металлических трубок также 100 см. Диаметр металлических трубок 1 см., 10 трубок в одном ряду, 10 рядов на поддоне. Такая конфигурация позволит создавать 1 кубический метр объема с минусовой температурой. За счет обеспечения стабильной минусовой температуры металлических (алюминиевых или латунных) трубок мобильного комплекса в условиях высокой температуры окружающего воздуха пустыни и будет осуществляться ускоренная конденсация водяного пара и кардинальное (в 3-5 раз) увеличение объемов сбора воды из тумана по сравнению с известными аналогами.

В настоящее время идут переговоры с потенциальными инвесторами проекта осуществления изобретения и с производителями необходимого оборудования. Начало промышленной реализации проекта намечено на июль 2021 года на территории Республики Намибия, где задача обеспечения населения пресной водой особенно актуальна. Коммерческое название для мобильного комплекса выбрано на английском языке: FogHunter (Охотник за туманом).

Изобретение предназначено для сбора воды из тумана. Мобильный комплекс для сбора воды из тумана характеризуется тем, что он содержит вертикальные металлические трубки для конденсации водяного пара из нижних слоев атмосферы, металлический поддон для сбора воды, на котором крепятся металлические трубки, термоэлектрический охладитель Пельтье, обеспечивающий охлаждение поддона и трубок и снабжаемый электричеством из различных источников питания с применением электрического трансформатора. Комплекс выполнен с возможностью перевозки, монтажа, демонтажа и эксплуатации комплекса одним специалистом. Технический результат: увеличение объемов сбора воды из тумана. 1 ил.

Мобильный комплекс для сбора воды из тумана, характеризующийся тем, что он содержит вертикальные металлические трубки для конденсации водяного пара из нижних слоев атмосферы, металлический поддон для сбора воды, на котором крепятся металлические трубки, термоэлектрический охладитель Пельтье, обеспечивающий охлаждение поддона и трубок и снабжаемый электричеством из различных источников питания с применением электрического трансформатора, при этом комплекс выполнен с возможностью перевозки, монтажа, демонтажа и эксплуатации комплекса одним специалистом.