Brevet FR2314304A1 — publié le 19770107

La présente invention a trait au dondaine technique des procédés de dispersion des bruies et brouillards. Elle concerne spécialejent un nou- veau procédé et un dispositif permettant de dissiper ces élémentes sur une appréciable distance et d'apporter ainsi toute sécurité, notamment pour la circulation des véhicules. On sait que les bruies et le brouillard, tres fréquents sur un certain nombre de régions et notamment dans les zones humides et au-dessus d'agglomérations industrielles, constituent des sources quasi-perianentes de danger et provoquent en outre la paralysie des trafics routiers, aériens, portuaires 7 etc.. De nombreux aoyens de lutte contre ce véritable fléau naturel ont été lis en oeuvre et/ou préconisés jusqu't ce jour. Parsi ceux-ci, on peut citer en particulier . l'utilisation de certains produits chimiques avides d'eau, en dispersion dans l'atmosphère; ltenvoi d'air coipriié sous haute pression afin de chasser iécaniqueient la suspension de gouttelettes d'eau hors des zones utiles; l'emploi d'air chaud selon des flux convenablement dirigés pour vaporiser 11 eau; l'utilisation de dénubilisateurs par lesquels on injecte du gaz propane dans l'ataosphere afin de cristalliser les goutelet- tes d'eau; la création de tourbillons d'air à partir de turbines disposées en des points névralgiques, par example en bout de piste d'aérodrome; enfin, l'incorporation dans les supports de roulenent, tels que routes, piste8 d'aé- rodroies, voies ferrées.., des résistances chauffantes aux fins à la fois, de provoquer un dégivrage ou déglaçage desdits supports et ds créer au-dessus de ces derniers des masses d'air chaud. Outre leurs coûts d1 installation, de fontionnement et d1 entre tien généralenent élevés, ces dispositifs présentent les uns et les autres de nombreux inconvénients, par example : dispersion de matières polluantes dans l'atmosphère (produits chimiques), sur-concentration de brouillard dans les zones proches des voies dégagées (fluides gazeux sous pression), apparition de verglas lorsque la température ambiante est légèrement inférieure ou voisine de zéro degré (dénubilisateur), turbulences gênautes et dangereuses (turbines), grande dépense d'énergie pour un faible rendement calorifique (résistances électriques).. etc.En outre, aucun dispositif ne semble vraiment efficace c'est-à-dire ne permet de créer des zones de clarté de portée suffi sante pour parvenir à une circulation en relative sécurité. L'invention permet de résoudre ce difficile problème de la dissipation des brumes et brouillards dans leurs zones préférentielles de formation et concentration, en apportant une solution élégante, économique et efficace qui permet également la lutte contre le verglas et autres dange reuses formations de revêtements glissants sur les sols. Selon le procédé de l'lnsention, on soumet la zone de non visibilité au rayonnement thermique émanant de sources à radiations essentiellement infra-rouges c' est-a-dire correspondant à des longueurs d'ondes sensiblement comprises entre 0,75 et 300 microns. Il est connu, certes, de produire de la chaleur par émission de radiations électromagnétiques selon un spectre plus OU moins large de longueurs d'ondes et qui peut comprendre en tout ou partie les rayons U.Y (0,02 à 0,40 micron) et les rayons I.R. L'énergie rayonnante, qui peut subir diverses modifications selon le type de matériau (réfléchissant ou absorbant) qui la reçoit, et la densité de rayonnesent ainsi que la pression de radiation sont fonction de nombreux paramètres dont, entre autres, la fourchette de longueurs d'onde des radiations émises.On a tenté déjà d'utiliser comme sources d'énergie ces rayonnements thermiques cosse par exemple celui du soleil ou celui des infra-rouges (dans le cas, notamment, de certaines thérapeutiques telles que les massages du corps). Toutefois, il ne semble pas que l'on ait décrit ou suggéré l'application nouvelle du rayonnement I.R au traitement de suspensions aqueuses, très fines et denses, sn milieu gazeux dans le but de supprimer leur opacité en des zones bien déterminées. L'un des objets de l'invention est précisément de fournir les conditions dans lesquelles on peut atteindre le but précité et de déterminer les adaptations nécessaires, tant au procédé général qu'aux dispositifs de mise en oeuvre, en vue de tracer, au sein d'une épaisse zone embrumée, au moins une voie de visibilité dont les dimensions autorisent un guidage correct dans la région géographique perturbée. Selon une caractéristique du procédé, la source de rayonnement électromagnétique est choisie ou réglée de telle sorte que l'émission de radiations s'effectue essentiellement dans l'infra-rouge proche et une partie de l'infra-rouge moyen c'est-à-dire en fait pour des longueurs d'onde comprises entre 0,75 et 25 microns et, de préférence, entre 0,90 et 15 microns. On sait en effet que les dimensions des particules de bruie sont généralement de l'ordre de quelques 10 5 cm (soit environ 0,1--micron) et donc nettement inférieures à celles des radiations I.R. Les particules de brouillard ou microgouttelettes d'eau en suspension ont des dimensions beaucoup plus importantes, comprises entre 5 et 100 microns, généralement 10 à 30 microns. Or, certains constituants de l'atmosphère, notamment la vapeur d'eau, absorbent sélectivement et totalement, asme sous de faibles épaisseurs, certaines bandes bien définies de longueurs d'ondes, en particulier les radiations de 2,5 à 3,2 , 4 à 8 et au-delà de 14 à 15 le coéffícient d'absorption apparente (ko dans la formule ci-dessous) étant fortement diminue pour des longueurs d'ondes supérieures à 10 environ, par rapport à la valeur qu'il a dans le visible, l'intensité transmise par le rayonnement I,R se trouve plus faible en milieu vapeur d'eau saturée, selon la loi de Lambert-Beer qui peut s'écrire I(y)= I0 (v) exp. [- K0 (v) (p/p0) l] I : intensité trasmise I0 : intensité incidente K0 (v) : coeff. d'adsorption sous pression p0 m l : épaisseur d'atosphère traversée p : pression partielle du gaz considére) Mais, par ailleurs, la forte absorption des rayons IR par la vapeur d'eau, Pointe à un pouvoir réflecteur faible de cette dernière, favorise la pénétra- tion du rayonnement jusqu a l'intérieur des microgouttelettes d'eau;; cette énergie de rayonnement se transforme en chaleur et permet la vaporisation des microgouttelettes et ainsi la dissipation du brouillard. Ily a done lieu d'établir un compromis entre l'obtention d'une intensité transmise convenable (Iv) et une énergie de rayonnement suffisante pour effectuer la vaporisation des gouttelettes d'eau qui absorbent certaines radiations I.R. D'où la gamme de radiations sélectionnée ci-dessus corne particulièrement avantageuse et à l'intérieur de laquelle 1 home de 1 art pourra facilement déterminer les bandes de longueur d'ondes les plus aptes au cas considéré (majorité de brume, majorité de brouillard ou (vice-versa,etc..) Selon une autre caractéristique de l'invention, une partie au moins du rayonnement infra-rouge est dirigée sélectivesent sur la voie de circulation au-dessus de laquelle on désire éliminer la brame et/ou le brouil- lard. Par exemple, il pourra s'agir d'une route ou autoroute, dans le cas du trafic automobile, ou d'une piste d'aérodrome ou encore d'une voie de chemin de fer. Sn effet, il est avantageux de chercher 5 se rapprocher le plus pos- sible des conditions idéales da corps noir ui absorbe et diffuse parfaite- ment, comme on le sait, l'énergie qui lui est trasmise. Or, les routes, pistes ou voies précitées peuvent être considérées comme des corps gris, se rapprochant plus ou moins du corps noir; de ce fait, l'envoi directif d'une partie du rayonnement IR seloon l'invention sur cas matériaux facilite grandement la dissipation du brouillard au-dessus de leur niveau de construction. Dans sa réalisation pratique, le procédé de l'invention peut faire appel à toute source connue de rayonnement infra-rouge, telle que par exemple des filaments de Bernst a' oxydes de zirconium et d'yttrium chauffés à haute température, des lampes à incandescence de 500 à 2000 watts, des lampes ou arcs à vapeur de métaux tels que mercure, ou césium des lasers ou masers émetteurs de rayonnement IR. stimulé, etc. Il est commode, en fait, d'utiliser des panneaux radiants à éléments émetteurs de rayonnement I.R. tels que par exemple ceux brûlant du gaz propane ou analogue à travers de la mousse Ou une grille de platine irridié dont l'action catalysante entretient une combustion sans flamme ni odeur en produisant un rayonnement I.R. intense. Bien entendu, le rayonnement de la source peut être transmis à travers des verres transparents aux rayons I.R. tels que par exemple des verres au gerea- nate de Ph, au sulfure d'As ou de Se ou des semi-conducteurs transparents à des longueurs d'ondes supérieures à 1,5 micron. En outre, compte-tenu du fait que les rayons IR peuvent se réfléchir sur des miroirs, notaient métalliques, on peut mettre en oeuvre des systèmes optiques de miroirs et lentilles ainsi que, si désiré, des filtres passe-bas, passe-haut et passe-bandes, dans le but de provoquer des phénomènes de réflexion et/ou réfraction ainsi que de sélec tionner, par exemple au moyen de fenêtres, les bandes ou fourchettes de rayonnement infra-rouge adaptées au traitement désire, comme expliqué ci-avant. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé se l'invention, cn prevoit l'émission dans la zone de brume et/ou brouillard à traiter d'au moins deux rayonnements infra-rouges directifs dont l'un est orienté avec un angle d'incidence faible ou nul vers la surface du sol (ou surface de circulation) et l'autre est envoyé à une hauteur de préférence comprise entre 0,2 et 3 mitres de ladite surface, les deux rayonnements ou pinceaux directifs faisant alors entre 'aux un angle aigu avantageusement compris entre 10 et 45 degres. Selon une autre caractéristique de mise en oeuvre, les sources à rayonnement infra-rouge et leurs distositifs annexes sont disposés sur au moins un coté de la voie à dégager et, de préférence, le long des deux côtés de ladite voie, selon des espacements qui son ionction des divers paramètres à maîtrier tels que intensités des sources, type de zone plus ou moins exposée au brouillard etc..Lorsque des panneaux radisnts sont installés de chaque oté d'une voie, per exemple le long d'une autoroute et ou d'une piste d'atterrissage-décollage d'avions, il est couseillé, dans un but à la fois d'efficacité et d'économie, de prévoir des emplacements alternés pour les panneaux radiants de faon à balayer le plus parfaitement possible l'atmosphère à éclaircir. Les dessins schématiques annexés illustrent, de façon non limitative, quelques @@d@s d'applications du @osédé de l'invention dans le cas, notamment Figures 1 å 3, d'une piste d'aérodrome . Figure 4, d'une autoroute .Figure 5, d'une voie de chemin de fer Conne on peut le voir sur la sue en coupe schématique de la figure 1, une piste d'aérodrome 1 peut Store munie sur au soins l'un de ses bords longitudinaux d'excavations 2, 3 où seront installés les dispositifs d'irradiation par infra-rouge, On a représenté sur la figure 2 l'une de ces excavations 3 qui, dans ce iodle de réalisation a la forme de deux tranchées 3' et 3" où l'on a disposé dans chacune un panneau radiant 4 et 5.Ces deux panveaux sont alimentés par une conduite 6 de gaz propane, reliée au réservoir 7 de gaz sous pression et ils ont une orientation réglable de façon à balayer la base de la piste 1 selon des faisceaux qui, de préférence, interfèrent entre eux. Selon une variante d'exécution illustrée sur la figure 3, l'installation des émetteurs I.R peut etre faite juste avant (par exemple panneaux 8 et 9) et juste après (panneaux 10 et 11) la piste 12 d'aérodrome, ce système pouvant etre d'ailleurs combiné à celui susmentionné correspondant à la figure 2. Sur la figure 4, on peut voir une coupe schématique des deux chaussées à sens unique 13 et 14 d'une autoroute. Dans l'équipement représenté de lutte anti-brouillard les panneaux radiants 16 et 17 sont montés sur des alignements de peteaux verticaux 18 installés le long de la zone neutre 19 qui sépare les chaussées. Dans une variante, non représentée ici iais décrite dans le texte qui précède, ces poteaux peuvent être remplacés par une tranchée pratiquée dans la zone 19 et, éventuellement, de chaque côté des chaussées 13 et 14, où deux panneaux d'irradiation I.R.,également chauffés au propane ou analogue, sont prévus et orientés de façon à diffuser leurs rayonnements interférents entre la surface de la route et une hauteur dlenvi- ron 2 mètres au-dessus de celle-ci. L'application illustrée sur la figure 5 vise la dissipation de brume et/ou brouillard au voisinage des feux de signalisation 20 installés le long des voies ferries 21 de façon à procurer une visibilité convenable (feux vert, orange ou rouge) au conducteur de trains. Selon le mode d'installation représenté, un ensemble de panneaux radiants a été disposé le long de la zone 22 dans l'aie da feu 20 et au niveau du sol. Bien entendu, toute autre variante peut etre adoptée selon les conditions d'espèce. Le même mode d'application, ou similaire, peut en outre être utilisé au soisi- nage des feux de signalisation sur route, en zone urbaine ou en campagne, aux lieux de formation fréquente de brouillard. Zle procédé selon l'invention peut être avantageusement utilisé pour la dispersion de toutes brumes et également pour la lutte contre les brouillards dits de rayonnement et ceux dits d'advection, ceci quelle que soit la température extérieure. Parmi les applications autres que celles susmentionnées on peut encore citer par exemple la dissipation des brouillards dans les zones portuaires et à proximité des gros ouvrages de genie civil en construction. Bien entendu, la détection des rayonnements I.R. et leurs caractéristiques fondamentales peuvent etre déterminées, au cours des essais de mise en place et de réglage des panneaux radiants, au moyen des appareils connus tels que détecteurs thermiques (bolomètres, thermopiles) ou quantiques (par effets photoémissifs mu photoconducteurs). R E V E N D I C A T I O N S 1, Procédé de dissipation des brumes et brouillards caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre la zone de non visibilité an rayonnement thermique éma- nant de sources à radiations infra-rouges (I.R.) 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les sources de rayons I.R. sont sélectionnées de façon que les radiations émises aient des longueurs d1 ondes comprises entre 0,75 et 25 microns et, de préférence, entre 0,90 et 15 microns. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que une partie au moins du rayonnement I.R. est dirigé sélectivement sur la voie de circulation ou trafic au-dessus de laquelle on désire éliminer la brume et"ioW le brouillard. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la source I.R émet au moins deux rayonnements directifs dont il un est orienté, avec un angle d'incidence faible nul vers la surface de circulation ou trafic et dont l'autre est envoyé à une hauteur comprise entre 0,2 et 3 metres de ladite surface, les deux rayonnements ou pinceaux directifs faisant entre eux un angle aigu avantageusement compris entre 10 et 45 degrés. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 ou 4 caractérisé en ce que les sources de rayonnements I.R et leurs dispositifs annexes, de type connu en soi, sont disposés sur au moins un coté de la voie à dégager. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 ou 4 caractérisé su ce que les sources de rayonnements I.R et leurs dispositifs annexes, de type connu en soi, sont disposés en alternance de chaque coté de la voie à dégager. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce 3ue les sources de rayonnements I.R, sous forme de panneaux radiants, sont alimen- téas par un gaz sous pression tel que propane ou analoque. u. Application du procédé selon l'ensemble des revendications 3 7 à a tion de zones de visibilité au voisinage de voies telles que routes et auto routes à trafic automobile, pistes d'aérodrome, voies fluviale et installa tions portuaires, voies ferrées et installations de signalisation pour che mins de fer et toutes autres zones géographiques embrumées ou épaissies par le brouillard.