УСТРАНЕНИЕ ОБЛЕДЕНЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Данная полезная модель относится к противообледенительному устройству транспортного средства
Транспортные средства, например рельсовые транспортные средства, при эксплуатации в зимний период могут испытывать снежную и обледенительную нагрузки. В частности, под транспортным средством может образовываться толстый слой снега и льда. Если этот слой намерзнет на транспортное средство, например с его нижней стороны, то его очень сложно устранить. Намерзанию льда могут способствовать и конструктивные особенности днища транспортного средства и установленные там компоненты.
Лед частично может отделяться во время движения транспортного средства и, в частности, на засыпанном щебнем полотне вызвать отскок щебня с повреждением нижней части транспортного средства. Перед направлением поврежденного транспортного средства в ремонт необходимо устранить этот слой льда и снега. Для изначального предотвращения повреждений предназначено противообледенительное устройство.
Устранение льда можно проводить ручным или механическим способом. При ручном способе лед удаляют с транспортного средства, например, лопатами.
Кроме этого используют так называемые «оттаивательные ангары», в которых обледеневшие транспортные средства обогревают снаружи, например обдувом горячим воздухом, за счет чего лед стаивает. Оттаивание в зависимости от масштаба обледенения может длиться до нескольких часов. Для полного растапливания ледяного панциря необходимы значительные энергозатраты (только для растапливания 1000 л льда необходимо почти 100 кВтч).
В других известных из уровня техники установках применяют химические субстанции для оттаивания льда. Обледеневшие транспортные средства опрыскивают, например, гликолем. Для этого, как правило, необходимы большие объемы соответствующих химикатов.
Ближайшим аналогом настоящей полезной модели является противообледенительное устройство транспортного средства, раскрытое в документе US 6870139 В2 (опубл. 22.03.2005). Недостатком этого устройства являются высокие затраты при его изготовлении и эксплуатации.
Задача данной полезной модели: создать устройство для экономичного устранения льда.
Эта задача решена с помощью объекта, охарактеризованного признаками независимого пункта формулы полезной модели. Усовершенствования и варианты осуществления данной полезной модели рассмотрены в зависимых пунктах формулы.
Согласно данной полезной модели противообледенительное устройство для транспортного средства, предназначенное для закрепления на транспортном средстве, в частности, на его наружной стороне, включает теплопроводящий слой и теплоизоляционный слой, причем теплоизоляционный слой предназначен для закрепления противообледенительного устройства на транспортном средстве, в частности, на его наружной стороне таким образом, что теплопроводящий слой открыт наружу. Теплоизоляционный слой размещен тем самым между транспортным средством и теплопроводящим слоем.
В закрепленном состоянии противообледенительного устройства на транспортном средстве теплоизоляционный слой противообледенительного устройства обращен в сторону транспортного средства, а теплопроводящий слой открыт и обращен в сторону от транспортного средства. Таким образом отдаваемое теплопроводящим слоем тепло направлено в окружающее пространство, а не на транспортное средство.
При закреплении противообледенительного устройства согласно данной полезной модели на транспортном средстве оно окружает транспортное средство, по меньшей мере, частично. Его закрепляют, в частности, на внешней обшивке транспортного средства или на других компонентах, закрепленных в свою очередь на внешней обшивке транспортного средства, и, таким образом, оно само служит внешней поверхностью транспортного средства. Внешняя обшивка транспортного средства включает при этом, в частности, днище транспортного средства, боковые стенки, торцевые поверхности и крышу транспортного средства. В частности, под днищем транспортного средства или на его крыше устанавливают другие компоненты, например токосъемное устройство, кондиционер, выпрямитель тока или шасси.
Обледенение транспортного средства в месте крепления противообледенительного устройства приводит к обледенению противообледенительного устройства, которое оказывается между намерзшим льдом и транспортным средством. Нагрев противообледенительного устройства обеспечивает отдачу тепла в намерзший лед, так как теплопередача направлена от противообледенительного устройства на намерзший лед.
С этой целью, в частности, теплопроводящий слой противообледенительного устройства выполнен с возможностью нагрева. Кроме этого слой обладает низким коэффициентом теплоотдачи со льдом. Теплопроводящий слой выполнен для передачи тепла наружу от рельсового транспортного средства, в частности в лед. Теплопроводящий слой выполнен, в частности, для непрямой теплопередачи.
Противообледенительное устройство, с одной стороны, включает для нагрева собственный источник энергии или, по меньшей мере, стыковочное гнездо для подачи внешней энергии, в частности, по меньшей мере, место подключения внешнего источника энергии. Внешний источник энергии размещают, например, на борту рельсового транспортного средства или на земле. В качестве источников энергии в данном случае используют накопители энергии и преобразователи энергии. Накопителем энергии служит, например, аккумуляторная батарея. Преобразователь энергии преобразует электрическую энергию аккумуляторной батареи в тепло. Преобразователь энергии может получить тепловую энергию от сжигания энергоносителя, накопленного в резервуаре. Накопитель энергии и преобразователь энергии могут быть также встроены в противообледенительной устройство. Преимуществом питания противообледенительного устройства от внешнего источника энергии является, однако, то, что нет необходимости иметь в распоряжении накопитель энергии, а также и отдельный преобразователь энергии.
Внешнюю энергию подают опять же, например, в виде электроэнергии. В этом случае теплопроводящий слой включает панельный электронагреватель, в частности, резистивный нагреватель с, по меньшей мере, одним нагревательным резистором.
С другой стороны, противообледенительное устройство может быть также выполнено в виде трубчатого теплообменника с каналами, проводящими текучую среду, в частности, горячую воду или водяной пар, которые в этом случае используют в качестве внешней энергии и подают через место подключения в противообледенительное устройство.
Транспортное средство в данной полезной модели, в частности рельсовое транспортное средство, включает, по меньшей мере, противообледенительное устройство согласно данной полезной модели, закрепленное на транспортном средстве, в частности, на его наружной стороне таким образом, что обеспечен свободный доступ к теплопроводящему слою, направленному открыто наружу от транспортного средства, а теплоизоляционный слой размещен между транспортным средством и теплопроводящим слоем. Преимущество данного решения заключено в том, что обеспечена возможность дооборудования уже готового транспортного средства противообледенительным устройством согласно данной полезной модели. Противообледенительное устройство соединено с транспортным средством, в частности, с возможностью отсоединения, например, для его монтажа перед наступлением зимы и демонтажа после окончания зимнего периода. Оно установлено на ограничивающей транспортное средство внешней обшивке. Между внешним кожухом транспортного средства и теплопроводящим слоем в этом случае размещен теплоизоляционный слой.
В альтернативном варианте противобледенительное устройство интегрировано в транспортное средство. Транспортное средство, в частности рельсовое транспортное средство, включает в этом случае теплопроводящий слой и теплоизоляционный слой, размещенные на транспортном средстве таким образом, что теплопроводящий слой закрывает транспортного средство снаружи, по меньшей мере, частично, и отдает тепло наружу от транспортного средства, а теплоизоляционный слой размещен на внутренней стороне теплопроводящего слоя, обращенной в сторону транспортного средства.
В обоих случаях теплопроводящий слой открыто обращен наружу от транспортного средства с возможностью отдачи тепла в открытое пространство, например, посредством отражения - конечно, только в том случае, если он не покрыт льдом. Теплоизоляционный слой размещен между транспортным средством, например днищем транспортного средства, или другими компонентами транспортного средства и теплопроводящим слоем. Теплоизоляционный слой включает, например, теплоизоляционный материал. Теплоизоляционный слой может быть выполнен также, например, в виде воздушного зазора.
Теплопроводящий слой выполнен предпочтительно с возможностью активного обогрева и его активно нагревают для устранения наледи.
В усовершенствованном варианте транспортное средство включает внутреннее пространство, изолированное от внешней обшивки транспортного средства, в частности, дополнительным теплоизоляционным слоем, причем противообледенительное устройство закреплено, по меньшей мере, частично на внешней обшивке транспортного средства и соединено с ней. В частности, днище транспортного средства в качестве части внешней обшивки транспортного средства теплоизолировано от внутреннего пространства рельсового транспортного средства, на котором закреплено противообледенительное устройство. При этом протвообледенительное устройство размещено под днищем транспортного средства. Между днищем транспортного средства и полом внутреннего пространства транспортного средства, например полом пассажирского салона, размещен дополнительный теплоизоляционный слой. Днище транспортного средства кроме этого, т.е. независимо от закрепленного на нем противообледенительного устройства, отграничивает транспортное средство от окружающей среды.
Согласно усовершенствованному предпочтительному варианту осуществления полезной модели транспортное средство выполнено таким образом, что непосредственно к теплопроводящему слою противообледенительного устройства примыкает свободное пространство, например, в горизонтальном и/или вертикальном направлении относительно теплопроводящего слоя противообледенительного устройства таким образом, чтобы отделившийся от транспортного средства лед свободно двигался по горизонтали и/или вертикали.
В другом усовершенствованном предпочтительном варианте осуществления полезной модели противообледенительное устройство установлено между днищем транспортного средства и поверхностью земли, причем между противообледенительным устройством и поверхностью земли на транспортном средстве, по меньшей мере, частично отсутствуют детали транспортного средства, так что отделившийся от транспортного средства лед свободно падает вниз.
Таким образом, под транспортным средством для падения вниз отделившегося от транспортного средства льда есть пустое пространство.
Как правило, противообледенительное устройство размещено и\или закреплено на транспортном средстве таким образом, что между противообледенительным устройством и поверхностью земли или другими компонентами транспортного средства имеется пустое пространство необходимого размера. Пустое пространство свободно от твердых физических предметов. В частности, в пустом пространстве под транспортным средством, по возможности, отсутствуют выступающие края компонентов. Однако оно может быть заполнено газообразной текучей средой.
В частности, пустое пространство предусмотрено под противообледенительным устройством.
Если угол наклона теплопроводящего слоя к горизонтали составляет от 0° до 90°, в частности от 30° до 90°, то отделившийся лед скользит по водяной пленке между льдом и теплопроводящим слоем, образованной растаявшим льдом, в том числе вдоль теплопроводящего слоя, даже не падая вниз.
Пустое пространство обеспечивает возможность свободного движения льда с вектором в вертикальном направлении относительно теплопроводящего слоя.
Сначала для удаления льда противообледенительное устройство по данной полезной модели перед наступлением обледенения закрепляют на транспортном средстве описанным выше образом. После обледенения транспортного средства соединение льда с теплопроводящим слоем нарушают нагревом теплопроводящего слоя. Теплопроводящий слой противобледенительного устройства отдает льду такое количество тепла, которое необходимо для растапливания соединения льда с теплопроводящим слоем противообледенительного устройства и отделения льда за счет полученного тепла от теплопроводящего слоя. Пограничный слой между еще не оттаявшим льдом и теплопроводящим слоем противообледенительного устройства смачивается и теряет силу сцепления, за счет чего лед легко отделяется и удаляется с транспортного средства под воздействием внешних сил. Под внешними силами понимают, в частности, силу тяжести, а также прилагаемые ко льду дополнительные усилия, например механические инструментальные. Так, например, лед можно легко отделить вручную с помощью лопаты. Упавший на землю лед можно также легко с помощью лопаты убрать.
Перед нагреванием теплопроводящего слоя противообледенительного устройства стыковочное гнездо противообледенительного устройства можно подключить для подачи внешней энергии к дополнительно выполненному стыковочному гнезду транспортного средства или противообледенительной установки и соединить противообледенительное устройство с внешним источником энергопитания для нагрева теплопроводящего слоя противообледенительного устройства. Обледеневшее транспортное средство заезжает для удаления льда, например, в стационарную противообледенительную установку. Стыковочное гнездо противообледенительного устройства подключают для подачи внешней энергии к выполненному дополнительно стыковочному гнезду противообледенительной установки и запитывают энергией.
Преимущество данной полезной модели состоит в том, что не полностью весь лед оттаивают внешним воздействием, лед отделяют от транспортного средства и затем удаляют путем нагрева теплопроводящего слоя противообледенительного устройства. Таким образом, только небольшую часть льда растапливают тепловой энергией. Соответствующая конструкция транспортного средства обеспечивает возможность последующего легкого отделения льда от транспортного средства. В частности, соответствующее выполнение открытого, свободного пространства и воздействие силы тяжести обеспечивают падение и соскальзывание ледяной корки после ее отделения от транспортного средства. Остатки ледяной корки можно затем легко удалить из зоны оттаивания.
В частности, отказ от полного растапливания льда обеспечивает значительное снижение необходимого для удаления льда потребления энергии и сокращение необходимого для удаления льда времени оттаивания. Это повышает возможность оперативной эксплуатации и ремонта транспортного средства. Отказ от использования химикатов значительно снижает нагрузку на окружающую среду. Все это в сумме существенно сокращает расходы на удаление льда.
Возможны многочисленные варианты осуществления данной полезной модели. Настоящая полезная модель поясняется с помощью единственной фигуры. На фигуре показана схема обледеневшего рельсового транспортного средства с типичной наледью под днищем 1 транспортного средства. Днище 1 транспортного средства теплоизолировано от пола внутреннего пространства рельсового транспортного средства теплоизоляционным слоем 2.
Такой тип обледенения раньше устраняли механически, в частности, опрыскивали химикатами и растапливали или обдували горячим воздухом и растапливали.
Однако в данном случае рельсовое транспортное средство оборудовано противообледенительным устройством, включающим теплопроводящий слой 3 и теплоизоляционный слой 2 и закрепленным на транспортном средстве таким образом, что оно, по меньшей мере, частично закрывает транспортное средство, теплопроводящий слой 3 обращен в открытое окружающее пространство, а теплоизоляционный слой 2 закреплен на рельсовом транспортном средстве. Таким образом теплопроводящий слой 3 покрыт льдом, лед 5 непосредственно примыкает к теплопроводящему слою 3, а другие компоненты рельсового транспортного средства в зоне противообледенительного устройства свободны от непосредственного намерзшего льда.
Для удаления льда теплопроводящий слой 3 нагревают, причем теплоизоляционный слой 2 между рельсовым транспортным средством и теплопроводящим слоем 3 предотвращает чрезмерное тепловое воздействие теплопроводящего слоя 3 на рельсовое транспортное средство. Тепло отдается в первую очередь в лед 5. Таким образом в зоне непосредственного контакта с теплопроводящим слоем 3 лед растапливается и отделяется от теплопроводящего слоя 3. Основная часть льда 5 падает вниз под действием силы тяжести. Оставшуюся часть льда 5 можно удалить инструментально. Затем упавший вниз между колес рельсового транспортного средства лед 5 убирают с поверхности земли 6.