Brevet FR2133873A1 — publié le 19721201

La présente invention a pour objet un procédé et un dlsr positif destinés à faire disparaitre du brouillard. I1 est généralement connu que le brouillard constitue un grand danger et inconv6- nient pour la circulation de n'importe quelle nature, et que son élimination des pistes d'envol et d'atterrissage et des voies de circulation terrestre et par eau offre un intérêt particulier, pour des raisons de sécurité et aussi des raisons économiques. Combien cette question est importante ressort, entre autres, dtune étude qui a paru dans le volume 8, ni 2 du "Journal of Aircraft" de février 1971. Elle démontre que les pertes économiques subies sur les aérodromes aux USA par suite de la gêne que constitue le brouillard pour le trafic, sont évaluées à 70 millions de dollars US. Si llon tient compte de l'accroissement du trafic aérien, on estime meme pour les dix années à venir une perte annuelle de l'ordre del80 millions de dollars US environ, sans tenir compte des pertes dues aux accidents. On nta pas de statistiques concernant les pertes causées par le brouillard à la navigation maritime et fluviale, mais proba bernent on n'est pas loin de la vérité en admettant quelles se situent dans le même ordre de grandeur que les pertes dans le domaine du trafic aérien. Zizis les pertes matérielles et de vies humaines causées par le brouillard sur les routes sont sans aucun doute encore bien plus importantes. En étudiant ce problème, il faut prendre comme donnée que le brouillard se forme quand de la vapeur d'eau se condense dans l'air, c'êst-à-dire quand la vapeur se transforme en gouttelettes d'eau ou en cristaux de glace. La condensation de la vapeur d'eau a toujours lieu aux endroits où l'air se refroidit au-dessous du point de rosée, donc partout où la température de l'air humide baisse. Le brouillard est donc, au point de vue de la physique, une structure composée de minuscules gouttelettes d'eau dont le diamètre varie de 5 x 10 4 à 1012cl environ. I1 se forme lorsque l'air contient des noyaux de condensation, tels que des particules de sel ou de produits de combustion, de substances organiques, etc...La vitesse de retombée des gouttelettes qui se forment est d'autant plus faible qu'elles sont plus petites, si bien qu'elles semblent planer dans l'air, si elles sont très petites. Diverses circonstances extérieures peuvent favoriser la formation du brouillard. Par exemple, lorsque le sol se refroidit la nuit parce quXil ntest pas irradié et que sa chaleur se dissipe par rayonnement, il enlève de la chaleur de la couche d'air proche du sol, de sorte que la température de cet air baisse finalement au-dessous du point de rosée et que du brouillard se forme. Ce brouillard, dit de rayonnement, se dissipe à nouveau sous l'effet de l'irradiation,pendant la journée et de l'échauffement du sol et de l'air qui s'ensuit. Outre ce brouillard, qui se forme le plus souvent en temps caties le vent aussi peut conduire à la formation de brouillard. Dans ce cas, le refroidissement de l'air humide est provoqué par le fait que l'air humide se déplace au-dessus d'un sol plus froid ou qu'il se mélange avec de l'air froid. On appelle le brouillard qui se forme de telle manière brouillard d'advection. On sait également que du brouillard se forme encore Si la pression d'air d'une haute teneur en humidité baisse brusquement et de beaucoup. Toutes ces connaissances forment la base des essais qu'on a entrepris jusqu'ici pour éliminer le brouillard. Un procédé connu consiste à chauffer l'air, ou plus précisément les gouttelettes d'eau qu'il contient, soit à l'aide de feux brélant à découvert ou en chauffant le sol, ctest-à-dire les pistes ou les routes Mais les feux à découvert constituent, d'une part, un danger considérable et, d'autre part, ils polluent l'air. Le chauffage des pistes et/ou des routes à l'aide de dispositifs de chauffage par résistance, par eau chaude ou par vapeur, ntest pas seulement très onéreux, mais ce qui est plus gravie - il n'est pas possible de les incorporer ultérieurement dans des réseaux de circulation existant à des conditions économiquement acceptables.Dans les deux cas, la transmission de la chaleur est obtenue peur l'essentiel par convection, c'est-à- dire par l'échauffement de l'air qui se trouve directement au-dessus du sol, suivi de la remontée de l'air chaud qui devrait mener à la dissipation du brouillard dans un espace plus vaste. Mais le mouvement de circulation provoque une succion qui fait que du brouillard nouveau est constas;4lent Aspiré latéralement dans l'espace au-dessus du sol chauffé. I1 s'ensuit une consommation d'énergie excessive, qui s'accroit encore du fait qutune partie de la chaleur apportée au sol est transmise aux couches plus profondes du sol, au-dessous de la surface chauffée. Un autre inconvénient réside dans le fait que par ces procédés l'apport de chaleur à l'air ou plus précisément au brouillard ne se fait pour l'essentiel pas par radiation mais - il a été dit - par convection. Plus particulièrement sur les pistes d'aéroports sur lesquelles les avions atterrissent ou décollent relativement fré quel-lent les uns après les autres, l'effet de convection est perturbé par la turbulence créée par les avions, si bien que le champ d'écoulement convectif doit s'établir à nouveau après chaque atterrissage et chaque décollage En plus, la part de rayonnement efficace est si faible dans le cas du chauffage du sol, qu'elle ne provoque pas une dissipation sensible du brouillard, parce que le rayonnement est à ondes longues et qui peuvent traverser le brouillard.Enfin les systèmes de chauffage de sol de ce genre restent sans effet lorsque des vents latéraux soufflent. Leur utilité est donc réduite à ltéli- mination de la neige et de la glace. Des dispositifs destinés à faire disparattre le brouillard, en créant des turbulances dans l'air qui le contient, na sont pas non plus satisfaisants, parce que leur fonctionnement est très coûteux, mettre autre à cause de la nécessité de les encastrer dans le soussol. Une autre possibilité de dissiper le brouillard consiste à atomiser dans l'air des produits chimiques, par exemple du chlorure de sodium en très petites gouttelettes. Cela fait grossir les gouttelettes d'eau suspendues dans le brouillard, si ben qu'elles retombent au sol sous forme de pluie Mais Fout procédé chimique de ce genre présente l'inconvénient que, en temps calme, la substance chimique doit être pulvérisée par des avions, ce qui perturbe le trafic sur les aérodromes et qu'elle cause la pollution de l'air et de 11 environnement, sans parler du codt élevé de la substance chimique. I1 est vrai qu'on peut éviter la pollution en employant de la neige carbonique à cet effet, mais les autres inconvdnients subsistent. Leur cobt élevé fait échec à l'application pratique des procédés électrostatiques pour faire disparaître le brouillard, et surtout sur les pistes d'ai vol et d'atterrissage, la nécessité de prévoir des dispositifs au-dessus du sol est gênantes Ivzentionnons encore, pour finir, les essais qui ont été faits pour provoquer à l'aide d'ultrasons la précipitation sous forme de pluie des gouttelettes du brouillard, et aussi les essais d'utiliser les radiations monochromatiques d'un laser au C02 avec une longueur d'onde de 10,6 A pour dissiper le brouillard.Mais l'efficacité de ce dernier procédé est limitée du fait que la longueur d'onde des ratons émis par le laser au C02 ne permet pas d'agir sur les gouttelettes de faible diamètre, si bien que seulement les gouttelettes d'une grandeur au-dessus d1un certain minimum sont évaporées et qu'on n'obtient donc pas la disparition totale du brouillard.Et toutes autres considérations mises à part, l'emploi des rayons de lasers n'est possible qu'à l'aide d'un système de miroirs compliqué si bien qu'il cause des frais hors de proportion avec l'effet obtenus Tous les procédés connus jusqu'ici pour dissiper le brouillard présentent un même défaut, qui réside dans leur incapacité de débarrasser du brouillard d'une manière économique et pratique des espaces relativement grands, comme ceux qu'il faut au-dessus des pistes d' nvol et d'atterrissage, des routes et des voies d'eau et d'y maintenir la visibilité obtenue. La présente invention a donc pour objet de dissiper le brouillard partout où une bonne visibilité est nécessaire, et cela à l'aide de moyens techniques simples et avec unlendenent économique acceptable. Dans ce contexte, le terme visibilité désigne la distance jusqu'à laquelle l'oeil peut encore distinguer avec netteté des objets d'une grandeur limitée. Dans le domaine de la navigation aérienne, des limites inférieures sont fixées pour la visibilité nécessaire pour l'atterrissage des avions, c'est-à-dire des limites au-dessous desquelles le pilote n1 est pas autorisé à atterrir. Actuellement, la limite inférieure en vigueur puur le trafic international est la catégorie dite II-B, qui prescrit que la visibilité, donc la longueur visible de la piste d'atterrissage, doit être de 1200 pieds = environ 400 m, et la visibilité verticale de 100 pieds = environ 30 m au-dessus du sol (voir les figures de 1 à 5 du dessin annexé). Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé pour éliminer le brouillard, où de l'énergie est émise sous forme d'un rayonnement polychromatique électromagnétique, comprenant la bande d'infra-rouge à ondes courtes et moyennes, la longueur d'onde étant choisie de sorte que, pour 11 essentiel, seulement les gouttelettes d'eau absorbent l'énergie rayonnante apportée, ce qui provoque leur évaporisation et la formation d'un espace sans brouillard. Cela est possible grâce au fait que la rayonnement émis à l'intérieur du spectre cité ci-dessus, dont le maximum se situe dans l'infrarouge allant jusqu'à la longueur d'onde de 325 n1 est presque pas absorbé par les autres constituants de l'air humide, si bien que la majeure partie de l'énergie émise est disponible pour l'évaporation des gouttelettes d'eau. Grâce à-la mise à profit nota w ent de ces rayons à ondes courtes de la bande infrarouge choisie, on ne réduit pas seulement la taille des gouttelettes d'eau, mais celles-ci s'évaporent complètement. En outre, les gouttelettes d'eau en train de stévaporer réchauffent l'air dans la mesure du nécessaire pour qu'il puisse absorber la vapeur d'eau dégagée, de sorte que le brouillard ne se reforme pas.Comme le chauffage des gouttelettes d'eau par la chaleur rayonnante ne cause pas de circulation d'air, il n'y a pas non plus d'effet d'aspiration de brouilw lard frais de 11 extérieur. Etant donné que, par conséquent, l'est pace exposé au rayonnement reste libre de brouillard et transparent à l'sagard des rayons de la bande de longueur d'onde choisie et que l'air débarrassé des gouttelettes n'absorbe pas des quantités d'énergie notables, le rayonnement peut avancer jusqu'aux limites de l'espace débarrassé de brouillard et l'agrandir au fur et à mesure. Le dispositif pour la réalisation du procédé de l'ievenr tion est caractérisé pour 11 essentiel par la répartition dans l'es- pace de plusieurs sources de rayonnement, émettant de l'énergie avec des longueurs d'onde courtget/ou moyennes de la bande infrarouge choisie. On emploiera utilement des radiateurs à rayons radiaux, de construction connue en elle-même, d'un type qui contient comme source de rayonnement un tube de quartz à vide ou à gaz, dont la bande d'émission comprend la bande d'infrarouge à ondes courtes ou à ondes moyennes, et qui est, de préférence, disposé dans un réflecteur parablique, elliptique ou sphérique.En outre, on peut prévoir des moyens aptes à varier pendant le service la zone active des radiations, par exemple en modifiant la position du tube de quartz dans le réflecteur. De préférence, les surfaces intérieures des réflecteurs sont pourvues de couches à haut pouvoir réflecteur à l'égard du spectre d'émission choisi, glace à quoi 95 % du rayons noient émis sont orientés vers la direction choisie, ce qui assure une haute efficacité. Comme matière pour former ces couches réfléchissantes, on choisira utilement de l'argent ou de l'aluminium, mais on donnera une préférence particulière à l'or. Un schéma du tunnel de visibilité exigé pour les aérodromes, ainsi qu'une disposition appropriée des sources de rayonnement sur ou le long des pistes et/ou des routes sont montrés à titre d'exemple sur le dessin annexé, dans lequel : la fig. 1 est une coupe longitudinale et verticale d'un mur de brouillard en partie dissous au-dessus d'une piste d'aérodrome, et la fig. 2 est une coupe longitudinale et horizontale correspondante, prise dans un plan à faible hauteur au-desaus du sol. les figes.3 à 5 sont des coupes transversales et verticales prises reapectivement aux points marqués A, B et C à la figure 1. les figs. 6,7 et 8 illustrent respectivement, en forme d'une coupe longitudinale et verticale, d'une vue en plan et d'une coupe transversale et verticale, des sources de rayonnement disposées pour l'essentiel parallèlement à l'étendue longitudinale de la section d'approche d'un aérodrome, ndis que les figs 9 à Il et 12 à 15 sont des représentations analogues de deux variantes des sections d'atterrissage et de dégagement d'une piste ; et enfin les figs. 16 et 17 sont respectivement une représentation en coupe longitudinale et vertige et une vue en plan d'un aérodrome avec le brouillard qui le recouvre où les sources de rayons nement de la section d'approche sont disposées perpendiculairement au sens longitudinal de la piste. Dans les figures, h, hiet h2 désignent les différentes visibilités verticales et L la visibilité horizontale. Le chiffra de référence 1 marque la piste ; elle est précédée de la section d'approche 2 et se compose de la section d'atterrissage 3 et de la section de dégagement 4.Comme le montrent plus particulièrement les figures de 1 à 5, la forme et les dimensions dn "tunnel" dégagé de brouillard sont adaptées à la section d'approche et à la piste, et sont déterminées par la disposition et la nature des sources de rayonnement et par l'intensité de énergie émise. Bu-dessus de la section d'approche 2, le tunnel doit, en effet, avoir le maximum de hauteur et d'ampleur, au-dessus de la section d'atterrissage 3 de la piste 1 il peut Qtre plus plat, tout en conservant la meme largeur, et au-dessus de la section de dégagement 4 il suffit que le tunnel dégagé rende la piste tout juste assez visible pour que le pilote puisse y faire rouler l'avion sans risque. Comme le fait voir la figure 7, cinq rangées d'émetteurs dtirfrarouge sont encastrés dans la section d'approche 2, à savoir t une rangée médiane 5 et de part et d'autre des rangées extérieures 6,7, qui divergent légèrement vers le début de la section d'approche 2. Dans la première partie de la section d'approche 2, une rangée supplémentaire drémetteurs 8,9 est prévue de chaque coté, parallèlement aux rangées extérieures 5,6, afin dtaugmenter l'intensité du rayonnement et pour agrandir par conséquent le tunnel ou plus précisément pour augmenter sa hauteur dans cette section.La rangée médiane d'émetteurs 5 s'arrête au seuil 10 de la piste d'atterris- sage, derrière lequel la direction géographique de la piste est indiquée, par exemple par des chiffres peints 16 et 34. Il ressort de la figure 8 comment les rangées d'émettburs 5 à 9 peuvent, yar exemple, titre placées et orientées dans la section d'approche 2 afin d'obtenir pour un angle de rayonnement ! des différents émetteurs une irradiation aussi complète que possible du profil de tunnel souhaité. Lorsqu'on dispose les rangées d'émetteurs, comme le montrent les figures 9 à 11, des deux côtés de la section d'atterrissage 3 de la piste et de la section de dégagement 4, et mulon règle de manière appropriée l'orientation angulaire des radiateurs, on obtient au-dessus de la section d'atterrissage 3 le tunnel profilé de la manière montrée à la figure 11.Pour la section de dégagement 4, on peut choisir un profil similaire, mais plus baso Pour la variante du dispositif selon les figures de 12 à 15, deux rangées parallèles d'émetteurs 11,12 sont encastrées dans la section d'atterrissage 3 de la piste 1, tandis qu'une seule rangée 13 est prévue dans la section de dégagement 4. Comme le fait voir la figure 14, on peut débarrasser de brouillard un tunnel suffisamment large et haut par les deux rangées d'émetteurs d'infrarouge Il et 12, dans la section d'atterrissage 3, gracie à un réglage approprié des émetteurs, et dans la section de dégagement 4 la seule rangée 13 d'émetteurs suffit pour assurer au pilote une visibilité nécessaire. Pour la variante selon les figures 16 et 17 les rangées de sources de rayonnement s'étendent dans la section d'approche 2, transversalement par rapport à son sens longitudinal et dans la prelière partie de la section d'approche les intervalles entre les rangées 14 sont plus petits que ceux entre les rangées 15 situées dans la seconde partie de cette section, de sorte quton dispose pour la première partie de la section approche d'un tunnel sans brouillard plus haut et plus large que pour la seconde partie. Dans Ca cas également, deux rangées latérales d'émetteurs 6 et 7 sont prévues parallèlement à la section d'atterrissage 3 de la piste. On peut adapter aux conditions données dans chaque cas l'angle de rayonnement des différents émetteurs aussi bien que l'angle d'orientation choisi pour la disposition des émetteurs dans ou à ctté de la piste. De même, on peut choisir la tille des cet teurs et l'intervalle entre les uns et les autres en tenant compte des exigences locales. Pour pouvoir également tenir compte des mouvements de l'air, par exemple des vents latéraux, il est possible d'utiliser des émetteurs orientables autour d'un axe vertical, permettant de varier la direction de leur rayonnement. En employant un rayonnement électromagnétique d'infrarouge de la gamme des ondes courtes et moyennes, on obtient que l'énergie émise ne soit absorbée pour l'essentiel que par les gouttelettes d'au du brouillard et quelle soit transformée en chaleur, de sorte que les gouttelettes dteau évaporent. L'air entourant les gouttelettes, par contre, n' absorbe pratiquement pas les rayons infrarouges, si bien que presque la totalité de l'énergie émise est mise à profit pour l'évaporation des gouttelettes d'eau, et cela d'autant plus que les rayons infrarouges choisis ne traversent pas le brouillard et ne se perdent donc pas sans etre utilisées.Par un filtrage approprie, on peut obtenir que le rayonnement émis ne con- porte que des rayons invisibles. On peut donc obtenir avec un minimum de dépense un maximum d'effets Le fait que les rayons infrarouges parcourent l'espace débarrassé de brouillard presque sans perte et qu'ils frappent, sans etre affaiblis, les parois de brouillard qui le limitent, joue un rôle particulièrement important, car on obtient ainei un agrandissement continuel de l'espace débarrassé de brouillard, sans qu'il serait nécessaire à cet effet d'augmenter sensiblement l'intensité du rayonnement. Le procédé de l'invention et le dispositif pour sa réalisation sont applicables partout où l'absence de brouillard est nécessaire ou souhaitable, donc sur les aérodromes, les routes terrestres, les voies de navigation, les stades et autres terrains de Jeu ou de sport, etc... I1 devient évident que, par exemple pour les stades etc,..., les émetteurs dtinfrarouge peuvent aussi Entre disposés en un cercle ou en un rectangle tout autour du terrain de jeu, et que, dans tous les cas où l'on voudra obtenir aussi des effets de luminosité ou d'éclairage, on devra choisir l'or pour la couche réfléchissante des réflecteurs. R 9NDIaATIONS 1. Procédé pour éliminer le brouillard, caractérisé en ce que de l'énergie est émise sous forme d'un rayonnement polychromatique électromagnétique, comprenant la bande d'infrarouge à ondes courtes et moyennes, la longueur d'onde étant choisie de sorte que, pour ltessentielw seulement les gouttelettes d'eau absorbent lténergie rayonnante apportée, ce qui provoque leur évaporation et la formation d'un espace sans brouillard. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le maxi mue du Spectre de rayonnement émis se situe dans la bande d t infra- rouge jusqu'à une longueur d'onde de 1,5/C1, 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rayonnement émis est filtré de sorte que seulement la part in- visible des rayons est émise. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on choisit la gamme des longueurs d'onde de sorte qu'elle comprend aussi de la lumière visible, pour obtenir simultanément avec la dissipation du brouillard un effet de luminosité et d'éclairage. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la part visible du rayonnement est dirigée dane une direction choisis sable indépendamment de la partie invisible du rayonnement. 6. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le maximum du spectre de rayonnenemt des émetteurs est décalé par variation de la tension d'alimentation. 7. Dispositif pour la réalisation du procédé conforme à l'une quel conque des revendications précédentes caractéris6 en ce que plusieurs sources de rayonnement émettant de lténergie avec des longueurs d'onde courtes et/ou moyenne de la bande 'infrarouge choisie, sont disposées côté à côte et/ou en files, de telle façon que leurs rayons balaient un espace aérien déterminé. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les émetteurs employés sont des radiateurs à rayons radiaux, compor tant en tant que source de rayonnement un tube de quartz à vide ou à gaz, avec un spectre d'émission comprenant l'infrarouge à ondes courtes ou moyennes. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que les émetteurs présentent un réflecteur à forme parabolique, el liptiqu. ou sphérique. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'iL comporte des moyens destinés à varier le rayon d1 action du rayonnement pendant le service, de pré férence en modifiant la position du tube de quartz dans le ré flecteur. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la surface intérieure des réflecteurs est pourvue d'une couche d'or, d'argent ou d'aluminium. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications~7 à 11 caractérisé en ce que les émetteurs sont disposés en groupes et/ou en une ou plusieurs rangés 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que les groupes et/ou les rangées d'émetteurs ne sont pas montés en position fixe, mais de sorte qulils peuvent autre disposés a; choix en des endroits variables. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que les émetteurs sont disposés à côté de surfaces servant à la circulation. 15. Dispositif selon ltune quelconque des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que les émetteurs sont encastrés dans le chemin de roulement des surfaces servant à la circulation. 16. Dispositif selon ltune quelconque des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que les émetteurs sont orientables.