способ декорирования объектов искусственными ледовыми образованиями

Формула изобретения

Способ декорирования объектов искусственными ледовыми образованиями, включающий монтаж системы подачи и распределения стоков воды, образование остова ледовых форм, подачу на него воды при температуре, обеспечивающей ее кристаллизацию, отличающийся тем, что шаг между стоками воды выбирают 3-500 мм при диаметре распределяющих сопел 0,3-50 мм, высоту сопел над остовом устанавливают 5-500 мм, при формировании протяженных ледовых поверхностей уклон системы подачи и распыления воды выбирают 0,1-2%, при этом воду предварительно активируют путем омагничивания, а температуру воды в системе подачи стабилизируют с помощью саморегулирующего электрокабеля, после ледового образования остаток воды из системы подачи удаляют продувкой системы сжатым воздухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологическим процессам образования ледовых форм различного назначения и может быть использовано в качестве рекламных ледовых экранов с подсветкой различной цветовой гаммы как декоративное украшение пространственных сооружений: мостов, ферм, мачт; сооружений типа стена, декоративная ограда; для ландшафтного оборудования; устройства ледово-лазерных шоу и т.п. использования в холодные периоды года при создании искусственных и естественных ледовых форм.

В настоящее время известны различные процессы искусственного льдообразования в технических и декоративных целях, в частности ледяных ансамблей в виде копий дворцов, крепостей, развлекательных льдообразований. Наиболее характерными ледовыми образованиями являются ледовые покрытия в закрытых и открытых водоемах [SU №1325261, 1986; SU №1472341, 1988]. Ледовые формы, выполненные таким способом, представляют собой монолитные слои льда в виде упрочняющего ледового покрытия.

Недостатки таких ледовых покрытий заключаются в однотипности форм и ограниченности применения ввиду отсутствия декорирующих элементов, а также светорегулирующих дополнений.

Основной проблемой формирования тонкостенной ледяной конструкции заданной формы является нестабильность условий теплоотвода в течение суток, диапазон изменения 10-15 градусов, кроме того, изменяется сила и направление ветра. Все это приводит к невозможности выбора какого-то заданного режима и приходится управлять процессом, периодически контролируя состояние параметров оптимизации.

Наиболее близким по технической сущности является способ декорирования объектов искусственным ледовым образованием в виде вертикально свисающих ледяных веток, имитирующих ледовый водопад из множества сосулек и ледяных перепонок между ними [RU №41225, В08В 17/00, 2004].

Обладая определенным преимуществом перед аналогами по процессам искусственного льдообразования, это техническое решение имеет также ряд существенных недостатков, которые заключаются в его принципиальной схеме наледенения за счет вниз неуправляемого стекания воды по каркасу, установленному на грунте, что приводит к значительному перерасходу воды и образованию луж, намерзанию на нижних частях конструкций и обледенению окружающего грунтового основания - это приводит к дискомфорту для обслуживающего персонала и для посетителей, осматривающих созданные ледовые формы.

Технической задачей и положительным результатом данного способа является существенное улучшение декоративности ландшафта в холодное время; многофункциональность использования, возможность декорирования различных объектов стационарного и периодического назначений; как художественных декоративных произведений в виде прикладного искусства, в виде экранов для лазерных и световых шоу с регулируемыми оптическими характеристиками.

Это в способе декорирования объектов искусственными ледовыми образованиями достигается за счет формирования и монтажа системы подачи воды, которая представляет собой неутепленные проложенные на открытом воздухе водопроводящие шланги и являющиеся "холодильниками", охлаждающими воду, подводимую в систему распределения воды. При этом система подачи воды может состоять из нескольких параллельных ветвей, что необходимо при развитых по длине и площади ледовых образованиях. Система распределения воды оснащена стоками, соответственно задаваемой геометрии ледовых форм, где лед требуется толще, там количество стоков больше (или больше их сечение) и соответственно больше расход воды. Из системы распределения вода подается на промежуточную основу, расположенную 5-200 мм ниже стоков, где вода продолжает охлаждаться, так как в системе распределения температура должна быть гарантированно положительной, чтобы избежать замерзания, а для кристаллизации льда требуется гарантированное переохлаждение расплава (в данном случае воды).

Промежуточная основа представляет собой горизонтальную планку, на которую стекает вода из сопел стоков и с которой в дальнейшем вода попадает на остов или уже существующее ледовое образование. При отсутствии промежуточной основы ледовая форма тоже развивается, но ее верхняя граница неустойчива, так как может расплавляться потоками относительно теплой воды положительной температуры.

Расстояние между системой распределения воды, промежуточной основой и остовом не должно быть менее 5 мм, это ведет к замерзанию стоков и не может быть очень большим, так как при наличии ветра может разносить воду мимо остова. Формирование ледовых образований достигается за счет выполнения армирующего остова плоской или пространственной формы из непрозрачных или светопрозрачных мягких или жестких элементов, подачи на него воды при температуре, обеспечивающей ее кристаллизацию, в виде ледовых форм различной конфигурации, обрамляющих или обрамленных существующими архитектурными формами: в чашах фонтанов, в пролетах мостов, в декоративных арках, на декоративных и сетчатых ограждениях, в виде декоративных ледовых экранов объемно-пространственной формы; воду подают или бесцветную, или имеющую определенную окраску из стойкого красителя (химически связанного с кластерами воды и не окрашивающей конструкции и любые предметы), причем в разные части и объемы льдообразующей конструкции подают воду с различными цветовыми красителями, в том числе с люминесцирующими добавками, а светоизлучающие элементы подбирают в зависимости от заданной светоцветовой гаммы формируемого ледового образования, его назначения и его функций.

Элементы системы распределения воды оснащают отверстиями и соплами, имеющими одинаковые или различные сечения по мере удаления от узлов подачи воды в эти элементы, имеющие уклоны в диапазоне 0,1-2% относительно горизонтали, давление (1,0-6,0 кгс/см²) и расход воды задают из расчета работы всех сопел при изменении давления в сторону понижения, расход воды увеличивают, а при повышении давления в системе (давление контролируют с помощью контрольно-измерительной аппаратуры) температуру подаваемой воды плавно повышают (в пределах (+2)-(+15)°С) и растапливают ледовые пробки, контролируя этот процесс по работе всех сопел, при этом распыление и разбрызгивание воды ведут на жесткую или мягкую основу, удерживающую на себе (совместно с элементами системы) формируемые искусственные ледовые образования.

Положение сопел, сечения и форму истекающей струи регулируют при образовании заданных ледовых форм. Воду перед подачей в систему предварительно активируют путем омагничивания или путем дегазирования, сатурации или плазменной обработки.

Созданное ледовое образование подвергают механической обработке (художественные формы) с помощью инструмента, щелевых струй воды, обдувом потоками теплого воздуха водовоздушными и парогазовыми струями.

Удаление и смену ледовых форм осуществляют подачей тепла, после этого производят продувку системы теплым сжатым воздухом.

При этом стабилизацию температуры воды ведут с помощью указанных удлиненных саморегулирующих теплоэлементов в виде электрокабеля (тепловыделяющих проводников), который устанавливается преимущественно в зонах системы раздачи воды, имеющих низкие скорости потока воды (глухие концы, места встречи потоков разного направления и пр.). Диаметр перфораций (отверстий) выбирают около 0,3-50 мм, шаг отверстий рассчитывают исходя из смачиваемости сетчатого материала и выбирают его 3-500 мм; высоту сопла над остовом устанавливают 5-500 мм; температуру водной среды регулируют от +2°С до +15°С, а температуру ледовых форм поддерживают от -2°С до -5°С и ниже (если позволяет атмосфера, отмывающая ледовые формы).

В целом процессом кристаллизации льда управляют таким образом, что в качестве параметров управления используют:

- температуру воды в системе подачи;

- расход воды;

- формфактор системы распределения воды (конфигурация стоков);

а в качестве параметров оптимизации используют:

- скорость кристаллизации льда (скорость формирования ледового образования);

- степень формирования ледового образования (формфактор), при достижении задачи в какой-либо части ледового формирования, стоки могут быть отключены полностью или частично;

- избыток воды, та часть воды, которая не кристаллизовалась в лед сразу, а стекла на землю, где и застыла.

В зависимости от конкретной задачи и конкретных условий выбирается функционал от параметров оптимизации, по которой ведется управление. Так перерасход воды может быть полезен для больших экранов, так как повышает их устойчивость после замерзания.

На фото 1 и 2 приведены примеры реализации данного способа.

Пример осуществления способа.

Собирают плоскую или пространственную форменную конструкцию (или используют существующую навесную конструкцию) из модульных трубчатых элементов, перфорированных для подачи воды и формирования ледовых форм, на сетчатой фигурозадающей ледовому образованию системе. Воду подают в аэрозольном и капельном режимах для предупреждения ее стекания с конструкции. Температура окружающего воздуха выбирается не выше -2°С, при которой возможно образование ледяных кристаллов и формирование всего ледяного ансамбля. В вечернее время используют светоизлучение от многоцветных управляемых прожекторов как на просвет, так и в отраженном свете, как это отражено на прилагаемых фотоматериалах (фото 1 и 2) варианта ледовой формы. Такую же подсветку можно использовать и в дневное (при пасмурной погоде) время. На поверхности ледовых экранов создают заданные изображения рекламного, развлекательного и познавательного (для туристов) характера, демонстрируя широкие возможности такого искусственного ледового образования, которым можно декорировать сооружения, мачты и т.п. конструкции. Снятие или смена типа ледовых форм осуществляется растапливанием льда и стеканием воды с ее отводом. Кроме того, для повышения прочности ледовых форм используют процесс магнитной обработки исходной воды, что также приводит к упорядоченности кристаллизации замерзающей воды, а также к ее экономии.

Такие искусственные ледовые формы способны значительно повысить привлекательность населенных пунктов, расположенных в районах с зимними периодами, позволяет создать рекламные экраны оригинальной привлекательной системы, несущей необычность и оригинальность воспроизводимой информации ледовыми формами самой фантастической конструкции. Способ открывает новые безграничные возможности легковоспроизводимого материала - льда. Смена и изменение ледового ансамбля осуществляется простой подачей тепла в эту систему, что приведет к обычному таянию и стеканию такого декоративного образования, после чего остов конструкции снова может быть использован по назначению или демонтирован.