УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ СОСУЛЕК

Полезная модель относится к вопросам обслуживания жилищно-коммунального хозяйства, и конкретно - к очистке от снега и льда крыш зданий.
Известно устройство для удаления сосулек с карнизов крыш зданий, включающее механизм силового взаимодействия с сосульками в виде перемещаемого вдоль кромки карниза подвижного рабочего органа с изогнутыми под карниз самоустанавливающимися захватами, состоящий из рычага с петлей, опорным прижимным плечом, боковыми опорами-полозьями и страховочного каната /см. заявку РФ на патент на изобретение №2002103177/03, кл. Е04D 13/076, 2002 [I]/.
Известно также устройство для удаления сосулек по периметру крыши здания, предусматривающее осуществление силового воздействия непосредственно на сосульку, либо на расположенные рядом участки крыши с помощью специального механизма в виде черенка с ручками, наконечника и ножа, в котором наконечник снабжен подкосом и якорем, закрепленным оттяжками к парапетному ограждению, нож выполнен консольно, а якорь представляет собой изогнутую полосу из водостойкого материала, расположенную на крыше /см. патент РФ на изобретение №2194137, кл. Е04D 13/076, 2001 [2]/.
Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкции и опасность процесса реализации вследствие необходимости подъема человека на крышу и его движения вдоль кромки крыши, значительная трудоемкость и низкая эффективность, ограниченные возможности применения, необходимость постоянного контроля за процессом образования сосулек, отсутствие возможности автоматизации процесса удаления сосулек.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство для обрушения сосулек по периметру крыши здания, включающее механизм обеспечения контакта непосредственно с каждой сосулькой по отдельности, ее захват и удаление с помощью телескопической трубы, смонтированной с блоками управления на шасси автомобиля, на верхнем конце которой размещен на подшипниковой опоре электродвигатель, на валу которого укреплен втягивающий трос-кабель как для втягивания трубы, так и для передачи электропитания, соединенный с системой управления и блоком электропитания /см. патент и на изобретение №2187595, кл. Е01Н 5/00, 2001 [3]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются предельная сложность, значительная трудоемкость и низкая эффективность процесса реализации, необходимость использования сложной техники и ограниченные возможности применения, необходимость постоянного контроля за процессом образования сосулек и отсутствие возможности автоматизации рабочего процесса.
Сущность полезной модели заключается в создании предельно простого и эффективного устройства для разрушения сосулек без непосредственного участия человека при полной автоматизации процесса, принципиально отличного от известных и обеспечивающего процесс предварительного раздельного формирования сосулек на жестких направляющих арматурных стержнях и последующее разрушение сосулек силовым воздействием на них изнутри за счет скачкообразного поперечного изгиба арматурных стержней при совпадении изменяющейся температуры окружающей среды с температурным порогом срабатывания материала стержня.
Технический результат - предельное упрощение устройства, повышение его эффективности, полная автоматизация процесса разрушения сосулек с исключением непосредственного участия человека, расширение возможностей применения устройства.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что в известном устройстве для разрушения сосулек по периметру крыши здания, включающем механизм осуществления контакта и силового взаимодействия непосредственно с каждой из сосулек по отдельности, особенность заключается в том, что данный механизм представляет собой последовательность свисающих вниз вдоль края крыши элементов, являющихся направляющими для отекания с крыши воды при таянии снега и льда, а, соответственно, арматурой для образующихся сосулек, скачкообразно изменяющих свою геометрическую форму при температуре окружающей среды, примерно соответствующей середине диапазона температур -5°С÷+5°С максимально активного сосулеобразования. При этом каждый из элементов выполнен в виде тонкого жесткого стержня из сплава с эффектом термомеханической памяти формы /ПМФ/, характеризующегося пространственным изгибом при температурном пороге срабатывания порядка 0°С.
Предлагаемое устройство с поперечным разрезом схематично изображено на рисунке на виде на здание сбоку.
Устройство для разрушения сосулек I по периметру крыши 2 здания 3 содержит прикрепленную вдоль верхней кромки стены, контактирующей с крышей, на участке с повышенной опасностью образования сосулек 1 жесткую планку 4 с последовательностью выполненных в ней через определенное шаговое расстояние вертикальных сквозных отверстий 5. В данные отверстия сверху плотно с натягом вставлены тонкие жесткие стержни 6 круглого поперечного сечения /толстая проволока/, верхний конец которых загнут на верхней поверхности планки 4 во избежание проваливания стержней 6 вниз, после чего отверстия 5 заливают вязким фиксирующим материалом. Стержни 6 являются направляющими для отекания с крыши 2 воды при таянии снега и льда, и, одновременно, арматурой для образующихся сосулек 1, и способны скачкообразно изменять свою геометрическую форму при температуре окружающей среды примерно соответствующей середине диапазона температур порядка -5°С÷+5°С максимально активного сосулеобразования. С этой целью стержни 6 выполнены из сплава с эффектом термомеханической памяти формы /ПМФ/, и характеризуются сложным пространственным изгибом при температурном пороге срабатывания порядка 0°С. В качестве сплава с ПМФ наиболее целесообразно использовать сплав никелид титана /нитинол/ TiNi, относящийся к классу интерметаллических соединений. Данный сплав наиболее широко применяется на практике для подобных целей, а температурные пороги срабатывания в диапазоне -5°С÷+5°C наиболее легко реализуются на практике. Физический процесс изготовления сплавов с эффектом ПМФ серийно отработан уже в течение многих лет и описан в многочисленной литературе. Определенное шаговое расстояние между стержнями 6 порядка 5÷7 см с одной стороны обеспечивает стекание воды с крыши 2 при таянии снега и льда только по стержням 6, и, соответственно, образование сосулек 1 только на стержнях 6, а с другой стороны обеспечивает формирование одиночных сосулек 1 раздельно на каждом стержне 6 без объединения сосулек 1 в единое целое, что затрудняет процесс их разрушения. Длина стержней 6 порядка 10÷15 см обеспечивает с одной стороны надежное удержание сосулек 1 на стержнях при отсутствии силовых воздействий, а с другой-оптимальные условия для разрушения сосулек 1 при сложных пространственных изгибах стержней и действия на сосулек 1 разрушающих изгибных усилий изнутри.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
При погодах, соответствующих максимальной интенсивности образования сосулек 1, температура окружающей среды в течение суток день, ночь, дождь, снег, Солнце и т.п. / многократно изменяется, переходя в наиболее опасном диапазоне сосулеобразования -5°C÷+5°C через 0°С несколько раз за сутки в ту и другую сторону. Стержни 6 с ПМФ исходно при комнатных температурах прямолинейны и настроены на температурный порог срабатывания порядка 0°С. Поэтому, в процессе уменьшения температуры окружающей среды при прохождении ее через 0°С стержни 6 скачком переходят из прямолинейного /сплошная линия на рисунке/ в пространственное изогнутое /ломаное/ состояние с изгибом одновременно в нескольких плоскостях /пунктирная линия на рисунке/.При этом под действием механических усилий изнутри тела сосульки 1 последние разрушаются на мелкие осколки, осыпающиеся вниз и не представляющие опасности для людей, объектов и т.п. При дальнейшем уменьшении температуры /-2, -3°С и т.д./ сосульки на ломаных стержнях 6 могут опять образоваться. Однако, при повышении температуры и повторном прохождении ее через 0°С стержни 6 опять скачком вернутся в прямолинейное состояние, и образующиеся сосульки заново разрушаться. Так как такой процесс, как было сказано выше, может проходить несколько раз за сутки, то сосульки 1 в принципе не успевают сформироваться до значительных размеров, и автоматически разрушаются абсолютно без участия человека.
Предложенное устройство чрезвычайно эффективно, позволяет полностью автоматизировать процесс разрушения сосулек и исключить участие в нем человека, в том числе и необходимость контроля за процессом образования сосулек 1, предельно универсально и пригодно практически для любых зданий и крыш.