УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПРЕСНОЙ ВОДЫ ИЗ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
DEVICE FOR EXTRACTION OF FRESH WATER FROM ATMOSPHERIC AIR

Изобретение относится к области извлечения атмосферной влаги и может быть использовано для получения пресной воды непосредственно из воздуха.
Известно устройство для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, описанное в патенте RU №2261958 C1 опубл. 20.12.2003
Недостаток известного устройства заключается в том, что оно может извлекать 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 устройство для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, описанное в патенте RU №2533499, опубл. 27.11.2014.
Известное устройство для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха содержит емкость, в которой производится накапливание воды, выполненную из легкого материала в виде поверхности вращения и поднимаемую с помощью аэростата.
Известное устройство позволяет извлекать 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 устройства для извлечения воды из воздуха.
Техническим результатом является создание устройства для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, позволяющего накапливать большой объем влаги в любое время суток.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха, содержащем емкость для сбора влаги, выполненную из легкого материала в виде поверхности вращения, аэростат, поднимающий емкость, согласно изобретению емкость для сбора влаги выполнена из нескольких последовательно расположенных друг над другом емкостей, с раструбом и верхней крышкой, в нижней части каждая емкость содержат цилиндрическую пружинящую гофрированную вставку, основание каждой емкости закреплено на крышке емкости, расположенной ниже, во всех емкостях в крышке сбоку имеется выпускное отверстие с обратным клапаном, допускающим выход воздуха наружу, в нижней части всех емкостей на дне с краю дополнительно имеется входное отверстие, соединяющее между собой соседние емкости, расположенные одна над другой, в нижней емкости входное отверстие соединяется с наружным воздухом, все входные отверстия заканчиваются боковой трубкой, выводящей воздух так, чтобы он перемещался по окружности, вдоль внутренней поверхности гофрированной вставки, отверстие боковой трубки имеет обратный клапан, не допускающий прохождения воздуха в обратную сторону, в центре крышки имеется центральное отверстие для пропускания воздуха в установленную выше емкость, из верхней емкости воздух из центрального отверстия выходит наружу, над центральными отверстиями установлены слезники, изготовленные из фольги, пластинки которой параллельны оси симметрии, под слезниками установлены воронкообразные водосборники с трубками, проходящими по оси симметрии вдоль емкостей, под нижней емкостью имеется общий поддон, выполненный в виде раструба, обращенного расширенной частью вниз и покоящегося на решетчатом основании, прикрепленном к поверхности, поверхность решетчатого основания снабжена общим водосборником.
Каждая емкость может иметь полость, заполненную газом, плотность которого ниже атмосферного, опоясывающая емкость в области раструба.
Аэростат может быть выполнен в виде тела легче воздуха с аэродинамическим профилем и иметь нижнюю сферическую и плоскую верхнюю поверхности.
Верхняя поверхность аэростата может быть снабжена козырьком, выходящим за границы периметра верхней поверхности.
Над аэростатом может быть установлен воздушный шар, заполненный газом, имеющим плотность ниже атмосферного, и соединенный с аппаратом с помощью леера.
Наличие емкости для сбора влаги, выполненной из нескольких последовательно расположенных друг над другом емкостей, с раструбом и верхней крышкой позволяет повысить производительность установки.
Наличие в нижней части каждой емкости цилиндрической пружинящей гофрированной вставки обеспечивает автоматический режим работы устройства.
Расположение основания каждой емкости на крышке емкости, расположенной ниже, снижает габаритные размеры устройства
Наличие во всех емкостях, в крышке сбоку выпускного отверстия с обратным клапаном, допускающим выход воздуха наружу, позволяет отделять более теплый воздух от холодного.
Центральное отверстие для пропускания воздуха в установленную выше емкость в центре крышки позволяет использовать более холодный воздух для создания точки росы.
Входные отверстия с боковыми трубками в нижней части всех емкостей, расположенные на дне с краю и соединяющие между собой соседние емкости, находящиеся одна над другой, позволяют вводить воздух так, чтобы он перемещался по часовой стрелке, по окружности, вдоль внутренней поверхности гофрированной вставки, что дает возможность частично дифференцировать воздух на теплый периферийный и более холодный в центре.
Слезники, изготовленные из фольги в виде пластинок и установленные над центральными отверстиями с воронкообразными водосборниками и трубками, проходящими по оси симметрии вдоль емкостей, позволяют концентрировать влагу и собирать ее под нижней емкостью в общий водосборник.
Наличие полости, заполненной газом, плотность которого ниже атмосферного, опоясывающей емкость в области раструба, снижает нагрузку на аэростат.
Аэродинамический профиль аэростата, выполненного в виде тела легче воздуха с нижней сферической и плоской верхней поверхностями, обеспечивает колебательный процесс движения емкостей устройства. Этому способствует и наличие козырька, выходящего за границы периметра верхней поверхности,
Воздушный шар, заполненный газом, имеющим плотность ниже атмосферного, соединенный с устройством с помощью леера и установленный над аэростатом, повышает левитационные свойства устройства.
Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, выполняющего функции извлечения пресной воды из атмосферного воздуха.
Фиг. 2 демонстрирует входное отверстие с обратным клапаном.
На фиг. 3 нарисовано устройство для сбора влаги с аэростатом.
На фиг. 4 показан привязной аэростат с козырьком, вид сбоку.
На фиг. 5 изображен привязной аэростат с козырьком, вид сверху.
Устройство для извлечения пресной воды из атмосферного воздуха выполнено следующим образом. Емкости 1, изготовленные из легкого материала, например из полипропилена, расположены друг над другом (фиг. 1, 2). Каждая емкость выполнена в виде тела вращения с 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 с обратным клапаном 5, допускающим выход воздуха наружу. В центре крышки 4 имеется центральное отверстие 6 для пропускания воздуха в установленную выше емкость 1′ и 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 внутри емкости на ее 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. Отверстие боковой трубки 8 имеет обратный клапан 9, не допускающий прохождение воздуха в обратную сторону. Пропускная способность отверстия 7 много больше, чем пропускная способность отверстия 6 и отверстия 5 с обратным клапаном. Над 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 емкостей 1. Общее число емкостей, располагаемых друг над другом, зависит от влажности и температуры в данном месте. Под нижней емкостью имеется общий поддон 13, выполненный в виде раструба 13, 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 верхней 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.
В варианте технического решения верхняя поверхность аэростата 1 снабжена козырьком 25 (фиг. 4, 5), выходящим за границы периметра верхней поверхности, что придает аппарату ассиметричную форму. Козырек выполнен из легкого пластмассового материала и имеет небольшую толщину, причем его плоскость является продолжением верхней поверхности 20.
В варианте технического решения над аэростатом установлен воздушный шар, заполненный газом, имеющим плотность ниже атмосферного, и соединенный с аппаратом с помощью леера (не показан).
Устройство для 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, и тянет за собой пакет емкостей 1. Этому подъему способствуют полости 17 (фиг. 3). 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. При наличии козырька 25 (фиг. 4, 5) во время движения под влиянием ветра вниз на козырек 25 будет действовать односторонняя сила воздушного сопротивления, направленная вертикально. Устройство будет разворачиваться боком по отношению к ветру, что ослабляет действие аэродинамического эффекта Устройство начнет снова подниматься вверх, стремясь занять первоначальное положение. Далее процесс будет повторяться. Благодаря этому будет происходить дополнительное изменение баланса сил, действующих на емкости, даже при постоянном воздушном потоке. В результате колебательный процесс будет совершаться более интенсивно, что повысит энергетическую отдачу системы.
Колебательные движения передаются через трос 18 на пакет емкостей 1, которые будут растягиваться или сжиматься за счет гофрированных вставок 3, что приведет к изменению внутреннего объема емкостей. При расширении в емкости через обратные клапаны 9 и отверстия 7 (фиг. 2) в полости будет поступать наружный воздух из нижней емкости и далее по всему пакету. Этот поток воздуха будет вращаться вдоль их внутренних поверхностей. Если аэростат 19 будет двигаться вниз, то воздух в емкостях 1 будет выжиматься наружу за счет пружинящих сил гофрированных вставок 3. В результате поток воздуха в емкостях будет перемещаться по спирали. За счет эффекта Ранка слои воздуха, движущиеся внутри спирали, будут 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. И чем выше расположена емкость 1, тем ниже будет температура воздуха в емкости. При определенной температуре влага, имеющаяся в воздухе, будет выделяться в слезнике 10, собираться в водосборнике 11 и стекать по трубкам 12 в общий водосборник 16 (фиг. 1).
Для повышения производительности желательно размещать устройство в местах с повышенной влажностью, например на берегу водоема.
Особенность устройства состоит в том, что оно выполнено из простых и легких материалов, не требует дополнительной энергии и способно работать автономно в различных климатических условиях и круглые сутки.
Наличие нескольких последовательно расположенных друг над другом емкостей для сбора влаги, с раструбом и верхней крышкой позволяет повысить производительность установки.
Цилиндрические пружинящие гофрированные вставки в емкостях обеспечивают автоматический режим работы устройства для ротации воздуха.
Наличие во всех емкостях в крышке сбоку выпускного отверстия с обратным клапаном, допускающим выход воздуха наружу, позволяет отделять более теплый воздух от холодного.
Центральное отверстие для пропускания воздуха в установленную выше емкость в центре крышки позволяет использовать более холодный воздух для создания точки росы и сбора влаги.
Входные отверстия с боковыми трубками в нижней части всех емкостей, расположенные на дне с краю и соединяющие между собой соседние емкости, находящиеся одна над другой, позволяют вводить воздух так, чтобы он перемещался по часовой стрелке, по окружности, вдоль внутренней поверхности гофрированной вставки, что дает возможность частично дифференцировать воздух на теплый периферийный и более холодный в центре.
Слезники, изготовленные из фольги в виде пластинок и установленные над центральными отверстиями с воронкообразными водосборниками и трубками, проходящими по оси симметрии вдоль емкостей, позволяют концентрировать влагу и собирать ее под нижней емкостью в общий водосборник.
Наличие полости, заполненной газом, плотность которого ниже атмосферного, опоясывающей емкость в области раструба, снижает нагрузку на аэростат.
Аэродинамический профиль аэростата, выполненного в виде тела легче воздуха с нижней сферической и плоской верхней поверхностями, обеспечивает колебательный процесс движения емкостей устройства. Этому способствует и наличие козырька, выходящего за границы периметра верхней поверхности,
Воздушный шар, заполненный газом, имеющим плотность ниже атмосферного, соединенный с устройством с помощью леера и установленный над аэростатом, повышает левитационные свойства устройства.