АЭРОДРОМНОЕ ПОКРЫТИЕ

Полезная модель относится к строительной технике и может применяться для нанесения покрытия на взлетно-посадочных полосах аэродромов.
Известно устройство для предотвращения гололеда по патенту РФ на изобретение №2287040, МПК E01C 11/06, опубл. 10.11.2006 г. Устройство содержит плиту с теплоизолированным со стороны основания корпусом. Корпус плиты является герметичным и в нижней полости размещены дроссельные элементы, а в верхней - теплообменник. Устройство имеет источник принудительной циркуляции незамерзающего рабочего агента. Источником принудительной циркуляции незамерзающего рабочего агента в жаркое время года является газовый компрессор.
Недостатки сложность конструкции и большие затраты энергии на обслуживание покрытий аэродромов (дорог) и снижение прочности покрытия из-за наличия в нем пустот.
Известно аэродромное покрытие из энциклопедии Авиация, М., Большая Российская энциклопедия, Главный редактор Г.П. Свищев, 1994 г., Приложение 1.
Недостаток: обмерзание взлетно-посадочных полос при отрицательных температурах.
Известно аэродромное покрытие по патенту РФ на изобретение №2042694, МПК C09D 167/00, опубл. 27.08.1995 г., прототип.
Это аэродромное покрытие, содержит слой неэлектропроводного материала, например, бетон, и слой электропроводного материала (краска), подключенный к источнику электрического напряжения.
Недостаток низка эффективность прогрева аэродромного покрытия из-за малой толщины слоя электропроводной краски и ее износа по мере эксплуатации.
Задачи создания полезной модели предотвращение обмерзания покрытия аэродрома.
Технический результат - увеличение глубины прогрева аэродромного покрытия.
Решение указанных задач достигнуто в аэродромном покрытии, содержащем слой неэлектропроводного материала, например, бетон, и слой электропроводного материала, подключенный к источнику электрического напряжения, тем, что слой электропроводного материала выполнен из минерала шунгит. Слой электропроводного материала может быть уложен поверх слоя неэлектропроводного материала. Слой электропроводного материала может быть уложен под слоем неэлектропроводного материала. Слой электропроводного материала может быть уложен внутри слоя неэлектропроводного материала. Слой электропроводного материала может быть уложен только на взлетно-посадочных полосах.
Под слоем электропроводного материала может быть уложен слой из теплоаккумулирующего вещества, например, талькохлорита. Под слоем электропроводного материала может быть уложен выполнена по меньшей мере одна полость, заполненная теплоаккумулирующим веществом, например, талькохлоритом. Полости, заполненные теплоаккумулирующим веществом соединены со слоем электропроводного материала тепловыми трубками.
ШУНГИТ
Шунгит образовался из органических донных отложений - сапропеля. Эти органические осадки, прикрываемые сверху все новыми наслоениями, постепенно уплотнялись, обезвоживались и погружались в глубины земли. Под влиянием сжатия и высокой температуры шел медленный процесс метаморфизации. В результате этого процесса образовался распыленный в минеральной матрице аморфный углерод в виде характерных именно для шунгита глобул. Основные запасы шунгитов находятся на территории Заонежского полуострова и вокруг северной оконечности Онежского озера,. Прогнозные ресурсы по всем месторождениям составляют около 1 млрд.тонн.
К настоящему времени разведано месторождение в Казахстане с подтвержденным запасом 49 млн.тонн.
Физические свойства
3
-6
-1
Плотность - 2,25-2,84 г/см; пористость - 0,5-5%; прочность на сжатие 100-276 МПа; модуль упругости (Е) - 0,31*105 МПа. Электропроводен, электропроводность - (1-3)×103 См/м; теплопроводность - 3,8 вт/м·К. Среднее значение коэффициента теплового расширения в интервале температур от +20 до +600°C - 12×10 K. Теплотворная способность 7500 ккал/кг. Порода обладает сорбционными и каталитическими свойствами. Шунгитовое вещество не является просто аморфным углеродом, а представляет собой смесь разнообразных углеродных аллотропов, чьи небольшие решетки соединены аморфным углеродом.
Химический состав шунгита, используемого в качестве сорбента или катализатора приведен Оксид алюминия 4%, оксид железа 1%, оксид кремния 36%, остальное - углерод.
Благодаря относительной легкости получения разнообразных углеродных аллотропов, шунгит категоризирован как перспективный материал для развития нанотехнологий и является объектом изучения в институтах нанотехнологий.
Шунгит содержит как твердый углерод, что обеспечивает его электропроводность. Шунгит применяется в строительстве, металлургии и медицине. Применение шунгита в энергетических установках оправдано его низкой стоимостью и большой эффективностью.
ТАЛЬКОХЛОРИТ
Технические свойства
- Точка плавления 1630-1640°C
- Удельная теплоемкость 0,98 кДж/кг°C
- Теплопроводность 6 Вт/м°C
- Тепловое расширение 0,001%/°C
На данный момент имеется более 100 разведанных месторождений талькохлорита в Финляндии. Месторождения талькохлорита разрабатываются также в России, Индии, США и Бразилии.
В России изделия из талькохлорита промышленно производятся в Карелии. Ведется также добыча талькохлорита на Урале (Шабровское месторождение Свердловской области).
Благодаря легкости обработки, долговечности, является прекрасным строительным и облицовочным огнеупорным материалом, обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью. Последние свойства обусловили его использование для устройства лежаков, стен, а также в облицовке и кладке печей и каминов. Талькохлорит делают лучшим печным материалом его исключительные свойства. Он выдерживает температуру до 1600°C, а за счет высокой теплоемкости максимально аккумулирует тепловую энергию и долго и равномерно ее отдает. Химическая устойчивость камня исключительно высока. Он не подвержен воздействию даже сильных кислот, его поверхность могут разъедать только очень сильные щелочи.
Для строительства талькохлорит используется в виде плит, специальных изделий, щебня и порошка: кирпичи из талькохлорита применяют для футеровки печей, в том числе цементных. Кирпичи и плиты используют также для кладки или облицовки бытовых печей, каминов, для строительства теплых полов и стен в бассейнах, саунах, жилых помещениях; порошок из талькохлорита, разведенный жидким стеклом - применяется как клей для кладки вышеперечисленных изделий. Как наполнитель, порошок из талькохлорита повышает жаростойкость и морозостойкость специальных смесей. Щебень применяется для производства жаропрочного бетона и изделий из него для полной или частичной замены керамических и огнеупорных кирпичей в кладках печей.
ТЕПЛОВАЯ ТРУБКА
Тепловая трубка - элемент системы охлаждения, принцип работы которого основан на том, что в закрытых трубках из теплопроводящего металла (например, меди) находится легкокипящая жидкость. Перенос тепла происходит за счет того, что жидкость испаряется на горячем конце трубки, поглощая теплоту испарения, и конденсируется на холодном, откуда перемещается обратно на горячий конец.
Тепловые трубки бывают двух видов: гладкостенные и с пористым покрытием изнутри. В гладкостенных трубках сконденсировавшаяся жидкость возвращается в зону испарения под действием исключительно силы тяжести - иными словами, такая трубка будет работать только в положении, когда зона конденсации находится выше зоны испарения, а жидкость имеет возможность стекать в зону испарения. Тепловые трубки с наполнителем (фитилями, керамикой и т.п.) могут работать практически в любом положении, поскольку жидкость возвращается в зону испарения по его порам под действием капиллярных сил, а сила тяжести в этом процессе играет незначительную роль.
Материалы и хладагенты для тепловых трубок выбираются в зависимости от условий применения: от жидкого гелия для сверхнизких температур до ртути и даже индия для высокотемпературных применений. Однако большинство современных трубок в качестве рабочей жидкости используют аммиак, воду, метанол и этанол.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1…12, где:
- на фиг. 1 приведена схема подключения аэродромного покрытия к источнику напряжения,
на фиг. 2 приведена схема аэродромного покрытия со слоем электропроводного материала, расположенным над неэлектропроводным,
на фиг. 3 приведена схема аэродромного покрытия, с слоем электропроводного материала, расположенным под неэлектропроводным,
на фиг. 4 приведена схема аэродромного покрытия со слоем электропроводного материала, расположенным внутри неэлектропроводного,
- на фиг. 5 приведен разрез А-А,
- на фиг. 6 приведена первая схема электрического подключения аэродромного покрытия,
- на фиг. 7 приведена вторая схема электрического подключения аэродромного покрытия,
- на фиг. 8 приведена третья схема электрического подключения аэродромного покрытия,
- на фиг. 9 приведена схема регулирования,
- на фиг. 10 приведено покрытие со слоем накопителя тепла,
- на фиг. 11 приведено покрытие, под которым выполнена полость с накопителем тепла,
- на фиг. 12 приведено покрытие аэродрома с тепловыми трубками.
Аэродромное покрытие (фиг. 1…12) представляет собой слой неэлектропроводного материала 1, например, бетона или асфальта, уложенного на грунт 2. Предложено применить слой электропроводного материала 3, который проводами 4 следует подключить к источнику напряжения 5 через выключатель 6 и регулятор напряжения 7.
В качестве электропролводного материала наиболее целесообразно использовать минерал шунгит, который обладает электропроводностью, высокой прочностью и относительно дешевый.
Электропроводный слой 3 может быть уложено только на взлетно-посадочных полосах для экономии электропроводного материала.
В качестве источника электрической энергии 5 может быть использован трансформатор 8, соединенный с электрической сетью 9 (фиг. 6).Электрические провода 6 соединены с шинами 10 и 11. Возможно применение дизельгенератора 12 (фиг. 7), который содержит дизель 13, соединенный валом 14 с генератором 15. Возможно применение термоэлектрического источника питания (фиг. 8), который содержит блок «горячих» спаев 16 и блок «холодных» спаев 17.
Схема регулирования процесса очистки поверхности аэродрома от льда приведена на фиг. 10 и содержит по меньшей мере одну термопару 18, электронный блок управления 19, соединенный электрической связью 20 с термопарой 18.
Под слоем из электропроводного материала 2 может быть уложенной из теплоаккумулирующего вещества 21, например талькохлорита (фиг. 10) или выполнены полости 21, заполненные теплоаккумулирующим веществом, (фиг. 11).
Полости 19 и теплопроводное покрытие 2 могут быть соединены тепловыми трубками 22 (фиг. 12).
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПОКРЫТИЯ
При эксплуатации аэродрома (фиг. 1…12) в зимнее время при отрицательной температуре окружающей среды включат выключатель 6 (фиг. 6…8) и напряжение через регулятор напряжения 7 подается по проводам 4 на электропроводный слой 3. При этом аэродромное покрытие прогревается до положительной температуры и слой льда расплавляется и образовавшаяся вода испаряется.
При наличии слоя теплоаккумулирующего вещества 21 он аккумулирует тепло, а потом после выключения источника напряжения 5, передает на слой электропроводного вещества 2. Это позволит дольше сохранить покрытие аэродрома в рабочем состоянии.
При наличии полостей 22 большого объема, расположенное в нем теплоаккумулирующее вещество все лето накапливает энергию и передает его в зимнее время на внешнюю поверхность покрытия аэродрома. Для интенсификации этого процесса использую тепловые трубки 23. Контроль подогрева выполняет, по меньшей мере одна термопара 18.(фиг. 10).
Действующие аэродромы могут быть переоборудованы на основе предложенной технологии без значительных затрат и без прекращения их функционирования.
Преимущества предложенной технологии очистки аэродрома от льда заключаются в том в том, что снегоуборочная техника не перемещается по взлетным полосам и не препятствует взлету и посадке аэродрома и может функционировать сколь угодно долго и допускает регулирование мощности прогрева покрытия.
Предложенное устройство практически имеет неограниченный ресурс из-за простоты конструкции, отсутствия вращающихся и подвижных частей и относительно недорогое в реализации.
Это приведет к обеспечению безопасности авиационных полетов, предотвращению катастроф и получению значительной прибыли вследствие обеспечения регулярных полетов пассажирских и грузовых самолетов независимо от метеоусловий.