СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
METHOD OF EXTRACTING FRESH WATER FROM ATMOSPHERIC AIR

Изобретение относится к области сборников атмосферной влаги и может быть использовано для получения пресной воды непосредственно из воздуха.
Известен способ извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, описанный в патенте RU №2261958 С1, опубл. 20.12.2003.
Недостаток известного способа заключается в том, что он может собирать воду из окружающей среды только в ночное время, что ограничивает его производительность, особенно в летнее время.
Более близким по технической сущности и принятым за прототип является способ извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, описанный в патенте RU №2533499, опубл. 27.11.2014.
В известном способе извлечения пресной воды из атмосферного воздуха производится ее накапливание в емкости, выполненной из легкого материала, в виде поверхности вращения и поднимаемой с помощью аэростата.
Известный способ позволяет накапливать влагу из атмосферного воздуха в любое время суток.
Недостаток известного технического решения состоит в том, что количество собираемой из воздуха влаги невелико.
Задачей изобретения является повышение эффективности и расширение возможностей применения предлагаемого способа.
Техническим результатом является создание способа извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, позволяющего накапливать большой объем влаги в любое время суток.
Технический результат достигается за счет того, что способе извлечения пресной воды из атмосферного воздуха за счет накапливания ее в емкости, выполненной из легкого материала в виде поверхности вращения, и поднимаемой вверх с помощью аэростата, согласно изобретению извлечение пресной воды производят из нескольких последовательно расположенных одна над другой емкостей, объем которых изменяют за счет колебательных движений аэростата и гофрированных пружинящих вставок в емкостях, причем движение поступающего воздуха в емкости формируют снизу, по спирали с удалением теплого периферийного воздуха во внешнюю среду из каждой емкости, а пресную воду выделяют из внутренних более холодных слоев воздуха.
Подъем вверх емкостей может производиться с помощью дополнительных полостей, заполненных газом, плотность которого ниже атмосферного.
Извлечение пресной воды из нескольких последовательно расположенных одна на другой емкостей, объем которых изменяют за счет колебательных движений аэростата и гофрированных пружинящих вставок в емкостях, при котором движение поступающего воздуха в емкости формируют снизу, по спирали с удалением теплого периферийного воздуха во внешнюю среду из каждой емкости, а пресную воду выделяют из внутренних более холодных слоев воздуха, дает возможность повысить производительность способа и обеспечить его круглосуточную работу.
Подъем вверх емкостей облегчают с помощью дополнительных полостей, заполненных газом, плотность которого ниже атмосферного позволяет уменьшить размеры аэростата.
Способ извлечения пресной воды иллюстрируется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - установка, состоящая из пакета емкостей, расположенных одна над другой;
на фиг. 2 - боковая трубка, соединяющая между собой емкости, расположенные одна над другой (вид сбоку);
на фиг. 3 - аэростат, привязанный к верхней емкости.
Устройство, реализующее способ извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, выполнено следующим образом. Емкости 1, выполненные из легкого материала, например из полипропилена, расположены одна над другой (фиг. 1, 2). Каждая емкость выполнена в виде тела вращения с верхним раструбом 2. В нижней части каждая емкость содержит цилиндрическую пружинящую гофрированную вставку 3. В каждой емкости 1, в верхней ее части имеется крышка 4. Основание каждой емкости, расположенной ниже верхней, закреплено на крышке емкости, расположенной ниже. Во всех емкостях, в крышке сбоку имеется выпускное отверстие 5 с обратным клапаном, допускающим выход воздуха наружу. В центре крышки 4 имеется центральное отверстие 6 для пропускания воздуха в установленную выше емкость 1′, выполненную аналогично емкости 1. В верхней емкости воздух из центрального отверстия 6 выходит наружу. В нижней части всех емкостей 1 дополнительно имеется входное отверстие 7, расположенное на дне с краю и соединяющее между собой соседние емкости, расположенные одна над другой. Отверстие 7 в нижней емкости соединяется с наружным воздухом. Входные отверстия 7 заканчиваются боковой трубкой 8 (фиг. 2), выводящей воздух так, чтобы он перемещался по окружности вдоль внутренней поверхности гофрированной вставки 3. Входное отверстие боковой трубки 8 имеет обратный клапан 9, не допускающий прохождения воздуха в обратную сторону. Пропускная способность входного отверстия 7 много больше, чем пропускная способность центрального отверстия 6 и выпускного отверстия 5 с обратным клапаном. Над центральными отверстиями 6 установлены слезники 10, изготовленные из фольги, пластинки которой параллельны оси симметрии. Под слезниками 10 установлены воронкообразные водосборники 11 с трубками 12, проходящими по оси симметрии вдоль всех емкостей 1. Общее число емкостей, располагаемых одна над другой, зависит от влажности и температуры в данном месте. Под нижней емкостью имеется общий поддон 13, выполненный в виде раструба, обращенного расширенной частью вниз и покоящегося на решетчатом основании 14, прикрепленном к поверхности 15. Поверхность решетчатого основания снабжена общим водосборником 16. Каждая емкость 1 имеет полость 17, заполненную газом, плотность которого ниже атмосферного. Эта полость опоясывает емкость в области раструба 2.
Верхняя емкость 1′ с помощью троса 18 (фиг. 3) соединена с аэростатом 19, заполненным газом, плотность которого ниже атмосферного. Аэростат 19 имеет аэродинамический профиль, состоящий из плоской поверхности 20 и выпуклой сферической поверхности 21. Выпуклая поверхность 21 ориентирована вниз. Трос 19 крепится к верхней емкости с помощью обвязки 22, охватывающей верхнюю часть емкости вместе с полостью 17. Трос 18 в нижней части имеет кольцо 23, к которому крепятся дополнительные боковые тросы 24, препятствующие сильному раскачиванию общего пакета емкостей 1 при боковом ветре. Нижний конец троса 18 сочленен с пружиной сжатия-растяжения 25, а нижний конец пружины 25 соединен с кольцом 23.
Способ извлечения пресной воды из атмосферного воздуха действует следующим образом. За счет того, что аэростат 19 легче воздуха, он поднимается над поверхностью земли на некоторую высоту, определяемую длиной троса 18 (фиг. 3), и тянет за собой пакет емкостей 1. Этому растягиванию способствуют полости 17. При воздействии на аэростат 19 потока воздуха, он за счет аэродинамического эффекта, зависящего от разности скоростей ветровых потоков, обтекающих его с верхней поверхности 20 и нижней поверхности 21, будет стремиться двигаться вниз. Таким образом, на аэростат действуют две силы, одна из которых стремится поднять его вверх, а вторая опустить вниз. При этом вся система 19 будет совершать колебательные движения вверх-вниз, усиленные действием пружины 25.
Колебательные движения передаются через трос 18 на пакет емкостей 1, которые будут растягиваться или сжиматься за счет гофрированных вставок 3. Это приведет к изменению внутреннего объема емкостей. При расширении в емкости через обратные клапаны 9 и отверстия 7 в полости будет поступать наружный воздух в нижнюю емкость и далее по всему пакету емкостей. Поток воздуха будет вращаться вдоль их внутренних поверхностей емкостей. Если аэростат 19 будет перемещаться вниз, то воздух в емкостях 1 будет выжиматься наружу благодаря пружинящим силам гофрированных вставок 3. При этом воздух внутри емкостей 1 в результате будет двигаться по спирали. За счет эффекта Ранка слои воздуха, движущиеся внутри, будут несколько более холодными, чем периферийные. Причем, чем выше расположена емкость, тем ниже будет температура движущегося внутри воздуха. Периферийные, более теплые слои воздуха будут выходить через отверстия 5, а внутренние более холодные будут перемещаться вверх через отверстия 6 из одной емкости в другую, расположенную выше. Причем, чем выше расположена емкость 1, тем ниже будет температура воздуха в емкости. При определенной температуре влага, имеющаяся в воздухе, будет выделяться в слезниках 10, собираться в водосборниках 11 и стекать по трубкам 12 в общий водосборник 16. Для повышения производительности, желательно, размещать устройство, реализующее способ, в местах с повышенной влажностью, например на берегу водоема.
Особенность способа состоит в том, что устройства, выполненные согласно предложению, состоят из простых и легких материалов, не требуют дополнительной энергии и способно работать автономно в различных климатических условиях и круглые сутки.