устройство для рассеяния тумана инфракрасным излучением

Формула изобретения

Устройство для рассеяния тумана, содержащее источник инфракрасного излучения, расположенный вдоль участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, отражатель инфракрасного излучения, обеспечивающий заданное распределение инфракрасного излучения в пространстве, отличающееся тем, что источник инфракрасного излучения выполнен в виде камеры сгорания, имеющей форму цилиндрической оболочки из высокотемпературной керамики, изогнутой по дуге, выпуклая сторона керамической оболочки камеры сгорания обращена в сторону участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, а хорда дуги керамической оболочки параллельна участку автодороги или взлетно-посадочной полосе, отражатель инфракрасного излучения составлен из параболических цилиндров, примыкающих друг к другу, охватывающих камеру сгорания таким образом, что ее цилиндрическая оболочка расположена в фокальных плоскостях параболических цилиндров отражателя инфракрасного излучения, которые ориентированы относительно участка автодороги или взлетно-посадочной полосы с возможностью практически равномерного распределения потока инфракрасного излучения в вертикальном сечении области тумана, подлежащей рассеянию, при этом в устройство введены стойки, топливный бак и соединенный с ним топливный насос, камера розжига топлива с расположенными на ее внутренней поверхности высоковольтным электродом и датчиком розжига и горения топлива, система управления розжигом и горением топлива и форсунка высокого давления для подачи топлива из топливного бака во внутренние полости камеры розжига и цилиндрической оболочки камеры сгорания посредством топливного насоса, при этом цилиндрическая оболочка камеры сгорания, камера розжига топлива и форсунка высокого давления механически связаны между собой и установлены на стойках, размещенных вдоль участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, вход системы управления розжигом и горением топлива подключен к источнику питания, а выход - к высоковольтному электроду, подключенному к датчику розжига и горения, выходом соединенному с системой управления розжигом и горением топлива.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью изменения погодных условий, создания зон просветления в тумане для обеспечения безопасной посадки летательных аппаратов в условиях тумана как на суше, так и на надводных объектах (корабли, буровые платформы и др.). Данное устройство может быть использовано для рассеяния тумана на автодорогах, железных дорогах, в речных и морских портах и акваториях, а также на стадионах и спортивных площадках.

Известно устройство для рассеяния тумана, имеющее несколько авиационных двигателей, установленных вдоль взлетно-посадочной полосы. Нагретый воздух из двигателей поступает в трубопроводы, которые направляют его под различными углами наклона относительно поверхности взлетно-посадочной полосы [1, 2].

Недостатком такого устройства является то, что из-за значительного перегрева выхлопных газов двигателей относительно окружающего воздуха большая часть нагретого воздуха за счет возникающей конвекции поднимается вверх за пределы зоны рассеяния, а возникающая турбулентность потока воздуха затрудняет управление самолетом. В результате снижается эффективность рассеяния тумана над взлетно-посадочной полосой.

Известно устройство для рассеяния тумана, содержащее источник инфракрасного излучения, выполненный в виде трубы, проложенной в траншее, расположенной в вдоль участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, отражатели инфракрасного излучения, расположенные над траншеей и направляющие инфракрасное излучение в зону рассеяния тумана над участком автодороги или взлетно-посадочной полосой, котел с рабочей жидкостью, имеющей температуру насыщающих паров около 400 градусов Цельсия, и систему трубопроводов, обеспечивающих циркуляцию рабочей жидкости [3].

Указанное устройство является наиболее близким аналогом для данного изобретения.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования тепловой энергии для создания инфракрасного излучения, обусловленная значительными потерями в протяженном трубопроводе, потерями в котле и потерями при передаче инфракрасного излучения от источника инфракрасного излучения до системы отражателей инфракрасного излучения. Установка устройства связана с большим объемом строительных и монтажных работ и, соответственно, со значительными капитальными затратами.

Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности рассеяния тумана за счет повышения эффективности использования затрачиваемой энергии для создания инфракрасного излучения и снижение капитальных затрат.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для рассеяния тумана, содержащем источник инфракрасного излучения, расположенный вдоль участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, отражатель инфракрасного излучения, обеспечивающий заданное распределение инфракрасного излучения в пространстве, источник инфракрасного излучения выполнен в виде камеры сгорания, имеющей форму цилиндрической оболочки из высокотемпературной керамики, изогнутой по дуге, выпуклая сторона керамической оболочки камеры сгорания обращена в сторону участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, а хорда дуги керамической оболочки параллельна участку автодороги или взлетно-посадочной полосе, отражатель инфракрасного излучения составлен из параболических цилиндров, примыкающих друг к другу, охватывающих камеру сгорания таким образом, что ее цилиндрическая оболочка расположена в фокальных плоскостях параболических цилиндров отражателя инфракрасного излучения, которые ориентированы относительно участка автодороги или взлетно-посадочной полосы с возможностью равномерного распределения потока инфракрасного излучения в вертикальном сечении области тумана, подлежащей рассеянию, при этом в устройство введены стойки, топливный бак и соединенный с ним топливный насос, камера розжига топлива с расположенными на ее внутренней поверхности высоковольтным электродом и датчиком розжига и горения топлива, система управления розжигом и горением топлива и форсунка высокого давления для подачи топлива из топливного бака во внутренние полости камеры розжига и цилиндрической оболочки камеры сгорания посредством топливного насоса, при этом цилиндрическая оболочка камеры сгорания, камера розжига топлива и форсунка высокого давления механически связаны между собой и установлены на стойках, размещенных вдоль участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, вход системы управления розжигом и горением топлива подключен к источнику питания, а выход - к высоковольтному электроду, подключенному к датчику розжига и горения, выходом соединенному с системой управления розжигом и горением топлива.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для рассеяния тумана.

На фиг.2 - вид по стрелке А.

На фиг.3 - сечение по а-б на общем виде устройства для рассеяния тумана.

На фиг.4 - форма одного элемента отражателя инфракрасного излучения.

На фиг.5 - вертикальное сечение диаграммы инфракрасного излучения.

На фиг.6 - горизонтальное сечение диаграммы инфракрасного излучения.

Устройство для рассеяния тумана снабжено стойками 1 и содержит источник инфракрасного излучения 2, отражатель 3 инфракрасного излучения, обеспечивающий заданное распределение инфракрасного излучения в пространстве.

Источник инфракрасного излучения 2 выполнен в виде камеры сгорания, имеющей форму цилиндрической оболочки из высокотемпературной керамики. Указанная цилиндрическая оболочка камеры сгорания 2 расположена в горизонтальной плоскости и изогнута по дуге, выпуклая сторона которой обращена в сторону участка автодороги или взлетно-посадочной полосы, а хорда параллельна участку автодороги или взлетно-посадочной полосе.

Устройство для рассеяния тумана снабжено камерой 4 розжига топлива, форсункой 5 высокого давления, топливным насосом 6, топливным баком 7, системой 8 управления розжигом и горением топлива. Во внутренней полости камеры 4 розжига топлива расположены высоковольтный электрод 9 и датчик 10 розжига и горения топлива.

Цилиндрическая оболочка камеры сгорания 2, камера 4 розжига топлива и форсунка 5 высокого давления механически связаны между собой и установлены на стойках 1, размещенных вдоль участка автодороги или взлетно-посадочной полосы.

Посредством топливного насоса 6 топливо из топливного бака 7 поступает в форсунку 5 и во внутренние полости камеры 4 розжига топлива и цилиндрической оболочки камеры 2 сгорания.

Вход системы 8 управления розжигом и горением топлива соединен с источником питания (не показан), а выход - с высоковольтным электродом 9 и датчиком 10 розжига и горения топлива (фиг.3).

Отражатель 3 инфракрасного излучения составлен из параболических цилиндров 11, примыкающих друг к другу (фиг.2).

Каждый параболический цилиндр 11 отражателя 3 инфракрасного излучения ограничен плоскими боковыми стенками 12 (фиг.4) с отверстиями, центр которых совпадает с осью 13 параболического цилиндра, через которую проходит фокальная плоскость параболического цилиндра отражателя инфракрасного излучения.

Параболические цилиндры 11 отражателя 3 инфракрасного излучения охватывают камеру сгорания 2 таким образом, что ее цилиндрическая оболочка расположена в фокальных плоскостях параболических цилиндров 11, которые ориентированы относительно участка автодороги или взлетно-посадочной полосы с возможностью равномерного распределения потока инфракрасного излучения в вертикальном сечении области тумана, подлежащей рассеянию.

Устройство для рассеяния тумана работает следующим образом.

При подаче питания топливо из топливного бака 7 подается в форсунку 5 высокого давления. Одновременно активируется система управления 8 розжига и горения топлива, подающая импульс высокого напряжения на высоковольтный электрод 9 в камере 4 розжига топлива, поступающего через форсунку. При отсутствии розжига с датчика 10 розжига и горения топлива на систему управления 4 поступает сигнал, обеспечивающий формирование новых импульсов высокого напряжения до тех пор, пока не установится устойчивое горение во внутренней полости камеры 4 розжига и на керамической поверхности цилиндрической оболочки камеры сгорания 2. Керамическая поверхность указанной оболочки камеры сгорания 2 разогревается до температуры 900-1200 градусов Цельсия. Нагретая оболочка камеры сгорания является эффективным источником инфракрасного излучения с длинами волн от 2 до 5 мкм. Инфракрасное излучение с помощью отражателя направляется в область тумана, образовавшегося на участке автодороги или взлетно-посадочной полосы.

Концентрация потока инфракрасного излучения в пределах вертикального сечения объема, в пределах которого производится просветление тумана, позволяет достичь указанный технический результат. Распределение потока мощности инфракрасного излучения в вертикальной плоскости, при котором достигается эффект рассеяния тумана на высотах не более 5-7 м над автодорогой, обеспечивается выбором размеров элементов отражателя 3, выполненных в виде параболических цилиндров, охватывающих цилиндрическую оболочку камеры сгорания 2, проходящую через фокальные плоскости параболических цилиндров (см. фиг.4, 5, 6).

Был проведен эксперимент на опытном участке автодороги Венеция - Триест (Италия). Устройство было установлено на расстоянии 4,5 м от дорожного полотна 14 шириной 6 м таким образом, что высота излучающего цилиндра составляла 1,2 м. На диаграммах пунктирной линией 15 очерчена область, ограниченная диаграммой направленности излучателя с цилиндрическим отражателем. На высоте около 3 м над автодорогой поток излучения быстро убывает с высотой. Ширина области облучения над полотном дороги составила 7,5 м.

Количество устройств рассеяния тумана определяется протяженностью объекта и размером объема, в котором производится рассеяние тумана.

Образец устройства, который проходил испытания, обеспечивал тепловую мощность 35 киловатт с максимумом потока инфракрасного излучения на волне около 2,5 мкм при расходе топлива 1 г/сек. Это излучение с помощью отражателей, выполненных в соответствии с данным изобретением, направлялось вдоль поверхности дороги в зону тумана в объеме с сечением на расстоянии 20 м, высотой 5 м и шириной 12 м. При водности тумана 0,2 г/м³ и скорости бокового ветра 0,5 м/сек за 10 секунд дальность видимости в просветленной зоне увеличилась от 50 до 400 м и более. При установке таких устройств вдоль автодорог или взлетно-посадочных полос через 20-30 м просветление тумана может быть достигнуто на любом участке или в целом на выбранном объекте.

Данное изобретение позволяет эффективно рассеивать туман в заданных зонах над сушей и водной поверхностью при высокой эффективности использования энергии и с меньшими капитальными затратами.

Источники информации

1. Патент FR №2202986, МПК 7 Е 01 Н 13/00, 1974.

2. Патент US №4125223, МПК 7 Е 01 Н 13/00, 1977.

3. Патент FR №2262156, МПК 7 Е 01 Н 13/00, 1975.