Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенений

 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации аэродромов и автомобильных дорог. Целью изобретения является улучшение циркуляции теплоносителя и увеличение мощности теплового потока. Устройство для защиты покрытий аэродромов и дорог от обледенения включает расположенные вдоль полотна заполненные незамерзающим легкокипящим теплоносителем заглушенные сверху трубчатые скважины, соединенные трубопроводом, снабжено расположенными в теле покрытия теплообменниками , а каждая скважина выполнена с расположенной в подземном водоносном горизонте тепловоспринимающей частью теплоизолированным трубчатым конденсаторопроводом, опущенным до отметки дна скважины, и герметизированным оголовком , при этом герметизированный оголовок каждой скважины соединен посредством теплоизолированного паропровода по крайней мере с одним теплообменником 1 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PE CHY5fl ViK (я)5 E 01 С 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4676496! 33 (22) 11.04.89 (46) 30.12,91, Бюл. ¹ 48 (72) Н.А.Седых и А.Н. Седых (53) 625.74 (088.8) (56) Горецкий Л.И. Эксплуатация аэродромов, M. Транспорт, 1986.

Заявка Японии № 61-14283, кл, Е 01 С 11/26, опублик. 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОКРЫТИЙ АЭРОДРОМОВ И АВТОМОБИЛЬНЫХ

ДОРОГ ОТ ОБЛЕДЕНЕНИЙ (57) Изобретение относится к строительству и эксплуатации аэродромов и автомобильных дорог. Целью изобретения является улучшение циркуляции теплоносителя и увеличение мощности теплового потока. УсИзобретение относится к строительству и эксплуатации аэродромов и автомобильных дорог и может быть использовано для защиты взлетно-посадочных полос и покрытий проезжей части дорог от обледенения.

Обледенение поверхности аэродромных и дорожных покрытий при неустойчивых отрицательных температурах воздуха чаще всего наступает при колебании темпе- ратуры воздуха от 0 до -4 С. Обледенение о резко (примерно в 4 раза) снижает сцепление самолетных или автомобильных колес с покрытием, В этом случае плоскость скольжения колеса отделена от поверхности покрытия тонким слоем льда. При торможении. в результате скольжения колеса по ледяной корке происходит превращение механической работы сил трения в теплоту, что при,,Я2,„1701772 Al тройство для защиты покрытий аэродромов и дорог от обледенения включает pGcflofloженные вдоль полотна заполненные незамерзающим легкокипящим теплоносителем заглушенные сверху трубчатые скважины, соединенные трубопроводом, снабжено расположенными в теле покрытия теплообменниками, а каждая скважина выполнена с расположенной в подземном водоносном горизонте тепловоспринимающей частью, теплоизолированн ым трубчатым конденсаторопроводом, опущенным до отметки дна скважины, и герметизированным ого loB ком, при этом герметизированный оголовок каждой скважины соединен посредством теплоизолированного паропровода по крайней мере с одним теплообменником. 1 ил. водит к плавлению льда, а вода, выполняя роль смазки, способствует уменьшению сцепления колеса с обледенелой поверхностью покрытия. В результате обледенения покрытий торможение колесами становится неэффективным и самолет или автомобиль теряет управление, Для борьбы со скользкостью на аэродромах и дорогах известен абразивный способ, основанный на создании шероховатости на льду путем рассыпания песка с последующим его закреплением.

Однако наличие на поверхности взлетно-посадочной полосы песка и мелких камней приводит к попаданию их в реактивные двигатели самолетов, которые из-за этого выходят из строя.

1701УУ

Известен также механический способ (рыхление, скалывание, срезание), При таком способе не удается достигнуть полного удаления гололеда, так как между гололедной пленкой и покрытием 5 возникают большие силы сцепления (адгеэия).

Известный химический способ основан

33 снижении температуры плавления льда ри контакте с рядом реагентов. Простей- 10 им таким реагентом является поваренная соль, Этот способ вызывает повышенную коррози о металла машин и ускоренное разрушение полотна дорог. На аэродромах 15 ррименяют менее агрессивные реагенты, lKM, карбамид; АНС, но после их испальзо1 зания нельзя оставлять непрорезгирававший гололедом реагент или образовавшийся аствор, так как при нахождении их на покры- 20 ии может образоваться пена, повышающая скользкость.

О

Кроме указанных, известны еще несколько тепловых способов защиты аэродромов и автомобильных дорог оТ 25 обледенения. Один из них заключается E

Обогреве газовой высокотемпературной струей, в процессе воздействия которой гололед расплавляется, а затем поверхность 30

Покрытия подсушивается. Для этих целей в качестве рабочих органов используют турбореактивные двигатели, отработавшие на самолетах свой ресурс.

Недостатками этого способа являются 35 большой расход топлива, достигающий

1000 кг керосина на один гектар покрытия, высокая трудоемкость, порча покрытий от местного действия высокотемпеоатурной газовой струи, невозможность использова- 40 ния аэродрома в процессе удаления гололеда (нахождение помехи на взлетно-посадочной полосе).

Известно также устройство для защиты аэродромов и дорог GT обледенения с l1G- 45 мощью стационарных теплофикационных систем, Оно содержит введенные в тело покрытия трубчатые теплаобменники, по которым пропуска от теплоноситель, нагреваемый в тепловой станции, Это уст- 50 ройство, в отличие от описанных способов, позволяет организовать активную защиту покрытий, т.е, при его использовании не устраняется уже образовавшаяся s:едяная корка, а ее образование исключается вааб- 55 ще.

Недостаток устройства заключается в высокой стоимости строительства и эксплуатации стационарных систем обогрева. Так, для защиты покрытий ат образования голо- 60 леда требуется расход энергии 100-200 Вт/ч по 1 м покрытия, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройства для расплавления снега и льда, представля:ощее собой изогнутую Г-образно тепловую трубу, нижняя часть которой погружена в землю, а верхняя (горизонтальная) часть — в полотно дорожного покрытия. Такое устройство не требует использования искусственных источников тепла.

Однако мощность теплового потока, который может быть при помо ци известнога устройства передан от земли к покрытию аэродрома или дороги, незначительна. Этот недостаток является следствием как незначительной теплопровсдности грунта (грунт является хорошим теплоиэалятором), TBK u слабой циркуляции теплоносителя в тепловой трубе.

Цель изобретения — улучшение циркуляции теплоносителя и увеличение теплового потока в процессе теплопередачи от трубчатых скважин, заполненных легкакипящим теплоносителем, к полотну аэродрома или дороги.

Поставленная цель достигается тем, что устройства, включающее расположенные вдоль взлетно-посадочной полосы заполненные незамерзаь1щим легкокипящим тепланас .телем заглушенные сверху трубчатые скважины, соединенные трубопроводом, снабжено расположенными в теле покрытия теплообменниками, а каждая скважина выполнена с расположенной в подземном водоносном горизонте тепловоспринимающей частью, теплоиэолиров;ннь|м трубчатым конденсатопроводом, опущенным до отметки дна скважины, и герметизированным оголовкам, при этом герметизированный оголовок каждой скважины соединен посредством теплоиэолированного паропровода по крайней мере с одним теплаабменникам.

В предлагаемом устройстве тепловоспринимающая часть скважины расположена в подземном водоносном горизонте, Учитывая, что коэффициент теплоправадности грунта в несколько раз меньше, чем коэффициент теплопровадности воды, то и тепловой поток в предлагаемом устройстве во столька же раз больше по сравнению с известным устройством.

В качестве незамерзающего легкакипяцего теп lOHQGNTGflsl в устройстве использу.ат преимущественно аммиак. Движение теплоносителя в системе. нагрев его в скважине и охлаждение в теплообменнике покрытия, осуществляется за счет гравитационных сил — разности удельных

1701772

55 весов нагретого и охлажденного теплоносителя.

Сила теплового потока земли для подогрева аэродромов или автомобильных дорог определяется гидрогеологическими свойствами залегания подземных водоносных горизонтов, а также количеством, диаметром и глубиной указанных скважин.

Известно, что температура подземных грунтовых вод на глубине более 12-15 м зависит ат времени года и постоянно равна около 7 С. С глубиной температура подземных вод повышается. Интенсивность этого повышения характеризуется понятием геотермической ступени, которая показывает. на сколько метров надо опуститься вглубь, чтобы температура повысилась на один градус. Средняя величина геотермической ступени составляет 33 м.

Таким образом, повышая глубину скважины, можно теоретически неограниченно повышать силу теплового потока от подземных водоносных горизонтов к поверхности.

Однако с увеличением глубины скважины резко возрастает ее стоимость, поэтому получать таким способом высокопотенциальное тепло (с температурой более 30—

40 С) невыгодно. Вместе с тем для защиты аэродромов и дорог от гололеда достаточно обеспечить температуру покрытий не ниже температуры атмосферного воздуха (точнее не ниже температуры его точки росы). При этом полностью исключается выпадение конденсата на покрытиях и образование гололеда, Учитывая, что другим условием образования гололеда является наличие отрицательной температуры на поверхности покрытия аэродрома или дороги, то очевидно, что обогрев их источником с температурой 7-10 С может обеспечить более высокую температуру покрытия по отношению с атмосферным воздухом (при отрицательных температурах последнего), Минимальная глубина скважины может быть порядка 12-15 м, Однако на таких глубинах редко залегают мощные водоносные горизонты, использование которых повышает эффективность предлагаемого устройства. Оптимальной глубиной скважины для защиты аэродромов и дорог от обледенения следует считать 50-60 м.

Предлагаемое устройство позволяет не только исключить образование гололеда на аэродромах и дорогах. но и значительно упростить удаление снега и льда с покрытий.

Тепловая мощность неглубоких скважин не в состоянии растопить весь снег, выпадэемый при обильных осадках нэ аэродромах или дороге, но наличие даже незначительного теплового потока, направленного нэ

35 покрытия в атмосферу, исключает прил и»ние снега или льда к указанному покрытию, поэтому снег или лед при использовании предлагаемого устройства может быть легко удален обычной подметальной машиной или сдут холодным воздухом без использования тепловых машин.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство состоит v3 проложенного EI покрытии 1 теплообменника 2, который соединен со скважиной 3 с помощью подающего трубопровода 4 и теплоизолированного обратного трубопровода 5, который опускается до забоя 6, Скважина заполнена теплоносителем 7, например жидким аммиаком, до уров подземного водоносного горизонта.

Устройство работает следующим образом.

За счет тепла земли (водоносного горизонта 8), имеющей температуру 6-8 С, аммиак 7 в скважине 3 испаряется, поднимается и по падающему трубопроводу

4 поступает к теплообменнику 2 установленному в теле покрытия 1. В этом случае, когда температура покрытия 1 ниже 6-8 С, аммиак конденсируется в еплообменнике

2 (отдавая при этом покрытию 264 ккал тепла на 1 кг сконденсированного аммиака).

Покрытие 1 подогревается. При этом исключается образование на нем гололеда, Сконденсированный аммиак по обратному трубопроводу 5 самотеком подается к забою 6 скважины 3, где он, нагреваясь от тепла земли, вскипает, превращается в пар и снова поступает на повторное использование, Процесс происходит непрерывно, пока температура покрытия 1 не станет равной температуре земли (т.е. 6-8 C).

Использование предлагаемого устройства для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения позволяет практически полностью исключить эксплуатационные затраты при борьбе c гололедом. Одновременно значительно угрощается борьба со снегом — исключается его прилипание (адгезия) к покрытию, так как при отрицательных температурах поток тепла всегда направлен от покрытия в атмосфеоу.

Формула изобретен ия

Устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенений, включающее расположенные вдоль полотна покрытия заполненные незамерзающим легкокипящим теплоносителем заглушаемые сверху трубчатые скважины, соединенные трубопроводом, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучшения цирСоставитель Н. Седых

Texpep, M.Моргентал Корректор M.Кучерявая, Редактор А. Огар

Заказ 4514 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1Î1 о куляции теплоносителя и увеличения мощности теплового потока, устройство снабжено расположенными в теле покрытия теплообменниками, а каждая скважина выполнена с расположенной в подземном водоносном горизонте тепловоспринимающей частью, теплоиэолированным трубчатым конденсатопроводом, опущенным до отметки дна скважины, и герметизированным оголовком, при этом герметизированный оголовок каждой скважины соединен

5 посредством теплоиэолированного паропровода по крайней мере с одним теплообменником.