УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ СОСУЛЕК
DEVICE TO PREVENT ICICLE FORMATION

Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих опасность схода с крыши снега и льда, а также падения сосулек значительных размеров.
Известно устройство для предотвращения падения крупных сосулек, наледи и снега с выступающих деталей крыш, содержащее листообразное гибкое тело, обладающее упругостью и выступающее за кромку крыши, выполненное с возможностью задержания на своей поверхности сосулек, наледи и снега /см.патент РФ на полезную модель №90823, кл. Е04D 13/076, 2009 [1]/.
Недостатками известного устройства является опасность накопления на выступающем теле значительных масс снега, льда и сосулек вследствие возможности их самопроизвольного обрушения.
Известны также устройства для сброса снега, льда и сосулек с края крыши, включающие выступающую за кромку кровли здания упругую полосу, соединенную либо с источником механических колебаний, выполненным в виде закрепленного на здании вала с электродвигателем и эксцентриками /см.патент РФ на полезную модель №110790, кл. Е04D 13/076, 2010 [3], либо с источником механических импульсов и вибраций в виде передвижного вибратора, соединенного с вибропроводом, состоящим из набора горизонтальных и вертикальных механических стержней /см. патент РФ на полезную модель №110789, кл. Е04D 13/064, 2010 [3]/, либо с источником механических импульсов, взаимодействующим с волноводами, выполненными из профильных конструкций, прикрепленных с напуском относительно кромки кровли /см. патент на полезную модель №90450, кл. E01C 11/24, 2009 [4].
Недостатками всех известных устройств являются предельная сложность конструкции вследствие необходимости использования специальных виброимпульсных возбудителей, вибропроводов и волноводов, кинематических исполнительных механизмов и т.д., значительные энергозатраты, низкие эксплуатационные характеристики устройств за счет отсутствия возможности полной автоматизации процесса удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли, причем, на начальной стадии их образования без создания опасности для людей и объектов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для предотвращения образования крупных сосулек на выступающих деталях крыши и фасадов зданий и сооружений, содержащее гибкий сбивающий орган, имеющий возможность совершения круговых плоскопараллельных возвратно-поступательных движений в плоскости, нормально пересекающей зону роста сосулек, соединенный с приводом, закрепленным на стене здания посредством кронштейнов под выступающей деталью и состоящим из трехколенных коленчатых валов с центральными осями, мотора-редуктора и термодатчика с реле /см.патент РФ на полезную модель №104589, кл. Е04D 13/076, 2010 [5]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность конструкции, низкая надежность и значительные затраты электроэнергии при невозможности автономной работы за счетиспользования природных источников энергии.
Сущность изобретения заключается в создании простой и надежной конструкции, обеспечивающей полностью автоматическое и автономное периодическое удаление сосулек с выступающих деталей крыш и фасадов зданий полностью без участия человека за счет использования энергии ветра.
Технический результат - упрощение конструкции, повышение надежности устройства, исключение затрат электроэнергии и обеспечение автономности работы за счет использования энергии ветра.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для предотвращения образования сосулек на выступающих деталях крыш и фасадов зданий и сооружений, содержащем сбивающий орган, имеющий возможность совершения возвратно-поступательных движений в плоскости, нормально пересекающей зону роста сосулек, соединенный с приводом, закрепленным на стене здания посредством кронштейнов под выступающей деталью, особенность заключается в том, что привод выполнен в виде двух консольно прикрепленных к стене в вертикальных плоскостях по бокам выступающей детали с помощью цилиндрических шарниров плоских лопастей, снабженных по вертикальным торцам U-образными ветровыми ловушками во фронтальном и боковом направлениях к зданию, а сбивающий органвыполнен в виде обоюдоострого ножа, также шарнирно прикрепленного к наружным краям верхних торцов плоских лопастей.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично на общем виде приведено предлагаемое устройство /в качестве выступающей детали крыши, в частности, показан карниз крыши, причем изображена только левая при взгляде на здание спереди часть устройства, правая часть абсолютно идентична/.
Устройство для предотвращения образования (см. фиг.1) сосулек 1 на выступающих деталях /карнизе 2/ крыши 3 и фасадов зданий и сооружений содержит сбивающий орган 4, имеющий возможность совершения возвратно-поступательных движений в плоскости, нормально пересекающей зону роста сосулек 1, соединенный с приводом, закрепленным на стене 5 здания посредством кронштейнов 6 под выступающей деталью /карнизом 2/. При этом привод сбивающего органа 4 выполнен в виде двух консольно прикрепленных к стене 5 здания в вертикальных плоскостях по бокам выступающей детали 2 с помощью цилиндрических шарниров 6 плоских лопастей 7, снабженных по вертикальным торцам U-образными ветровыми ловушками 8 во фронтальном и боковом направлениях к зданию. Сбивающий же орган 4 выполнен в виде плоского, обоюдоострого ножа, ориентированного в горизонтальной плоскости и также шарнирно прикрепленного концами к наружным краям верхних торцов плоских лопастей 7. Кронштейны 6, одновременно выполняющие в данном случае функцию цилиндрических шарниров, согнуты в U-образную форму из стальных стержней. При этом заточенные концы каждого из кронштейнов 6 вбиты в стену 5, а вертикально ориентированная перекладина свободно вставлена в сквозное вертикальное отверстие 9, выполненное в теле плоскости лопасти 7. Лопасти 7 целесообразнее всего изготавливать из полярных термопластов полиамидной группы /см., например, "Материалы для авиационного приборостроения и конструкций" под ред. академика А.Ф. Белова, М., "Металлургия", 1982, стр.241 [6]/. Эти материалы отличаются малым весом, при этом прочны, устойчивы к климатическим воздействиям и обычно используются для изготовления таких ответственных деталей, как приборные шестерни, втулки, подшипники, колеса насосов, турбин и т.п. /см. [6]/. Для изготовления каждой из лопастей 7 два предварительно полученных формовкой листа "намертво" склеиваются между собой плоскостями, например, дихлорэтаном, причем, в процессе их склейки выполняется отверстие 9 /сюда вводится вставка из непрочного материала, которая после склейки и высыхания убирается/, а также раздвигаются специальными треугольного сечения вставками и не склеиваются концы двух склеиваемых листов, в результате чего образуются вышеуказанные U-образные ветровые ловушки 8 на вертикальных торцах лопастей 7. Следует специально отметить, что каждая лопасть 7 имеет высокое аэродинамическое сопротивление как при направлении ветра в сторону стены 5 здания, так и в обратном направлении при отражении ветрового потока от стены 5, а также в каждом из боковых направлений, то есть вдоль стены 5, так как лопасть 7 обращена к обоим боковым направлениям, то есть навстречу ветровым потокам, своими вогнутыми поверхностями. Кроме того, в процессе склейки в лопасть 7, а именно в верхний ее торец жестко с фиксацией вводится выступающая вверх резьбовая шпилька 10. Далее, в процессе сборки устройства, после свободного надевания на эти шпильки 10 ножа 4 выполненными по его концам отверстиями и наворачивания на концы шпилек 10 специальных фиксаторов 11 с Фиксацией на шпильках 10, но без зажатия ножа 4, последний оказывается шарнирно прикрепленным своими концами к верхним торцам лопастей 7.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
Во времена года, характерные для образования соссулек /зима, весна/ и на всоте крыш зданий малые ветровые возмущения раз личных направлений существуют практически в любое время суток. Периодически много раз за сутки эти возмущения переходят в интенсивные порывы ветра. Благодаря вышеописанной форме плоских лопастей 7 последние характеризуются для ветровых потоков любого направления высокими аэродинамическими сопротивлениями, то есть имеют высокую парусность. Поэтому порывы ветра любого направления преобразуются в крутильные колебания лопастей 7 вокруг шарниров  6. Эти колебания сопровождаются плоско-параллельными колебаниями шарнирно закрепленного на лопастях 7 ножа 4. При таких колебаниях нож 4 перемещается параллельно самому себе в горизонтальной плоскости периодически то вправо, то влево, то приближаясь к стене 5, то удаляясь от нее, нормально пересекая зону образования сосулек 1, и срезая их практически под основание. При максимальном повроте лопастей 7 под действием порывовветра нож 4 практически доходит до стены 5, при обратном повороте лопастей 7 нож 4 выходит за пределы внешней кромки карниза 2. При действии порывов ветра во фронтальном направлении в сторону стены 5 поток попадает непосредственно в передние U-образные ловушки 8 лопастей 7, и отражаясь от стены 5 - в задние ловушки 8, что сопровождается случайными колебаниями лопастей 7 в направлениях, зависящих от направлений порывов ветра, угловой ориентации ловушек 8, их геометрических параметров и т.п. Самое главное, что на характер работы устройства это абсолютно не влияет, достаточно того, что будут происходить хаотичные, периодические в течение суток колебания ножа 4, предотвращающие вырастание сосулек I до значительных опасных размеров, срезание их непосредственно на стадии образования и сбрасывание вниз в виде мелких осколков, не представляющих опасности для расположенных внизу людей и объектов. При боковых порывах ветра лопасти 7,вогнутые навстречу направлению ветра, опять выполняют функции ловушек 8 и преобразуют боковые порывы ветра в плоско-параллельные движения ножа 4.
Устройство имеет предельно простую конструкцию и высокую надежность. Особо важно, что устройство абсолютно не критично к качеству изготовления устройства, его сборки, настройки и т.п. то есть может быть изготовлено практически в кустарных условиях. Устройство абсолютно автономно ,не требует затрат электроэнергии, полностью исключает участие человека в процессе удаления сосулек.