專利名稱：用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體機(jī)械與熱工測量控制技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種露天系留的浮空器(浮空氣球、飛艇)地面除冰雪裝置，具體涉及適用于陣地式系留氣球等大型浮空器的球體表面
冰雪清除裝置。
背景技術(shù)：
系留氣球等浮空器在冬季或在氣候寒冷地區(qū)地面系留維護(hù)時，霜凍、積雪、覆冰等粘附物粘著在球體表面，構(gòu)成了威脅浮空器安全運(yùn)行的巨大隱患一方面會增加球體重量， 使停泊在地面系留裝置上的浮空器與地面障礙物碰撞而損壞球體；另一方面會破壞浮空器的氣動外形，導(dǎo)致球體飛行阻力增加，飛行穩(wěn)定性下降。對于系留氣球這類軟式浮空器而言，目前已知采用的較為有效的地面除冰雪方法主要有五種1)機(jī)械法，借助固定球體上的刮雪板在球表面上前后移動，順利清除氣球表面上的積雪；2)化學(xué)法，借助除冰車噴灑除冰溶液，溶解球體表面積雪；3)熱能法，利用除冰車噴射熱空氣或熱水清除球體表面冰雪；4) 氣壓法，借用暖風(fēng)機(jī)的高速氣流吹除球體冰雪；5)壓力振動法，反復(fù)變化球體內(nèi)部壓力產(chǎn)生球體振動，對球體積雪加以清除。由于融雪除冰作業(yè)的方法或采用的除冰雪裝置很大程度上由積雪和冰層的形成特性及其物理機(jī)械性質(zhì)決定，通常降雪后不久未經(jīng)輾壓的新鮮雪， 質(zhì)地松軟，可用高速氣流、刮雪板或壓力振動等方法清除；而降雪后經(jīng)冰凍形成的冰雪混合物，質(zhì)地較硬，難以用刮雪板、壓力振動等方法清除；對于積雪化成水后又凍結(jié)而成的冰層， 除水分外，還有少量泥砂，質(zhì)地堅硬，機(jī)械方法清除更為困難，此時必須使用化學(xué)溶液、熱力除冰等特殊方法進(jìn)行清理，同時對于氣球尾部和尾翼等非平面上的積雪時刮雪板、高壓氣流等根本無法保證清除效率。因此，單獨(dú)采用某種方法，都無法保證完全清除浮空器球體表面的冰雪。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有除冰雪措施無法完全清除軟式浮空器球體表面積雪的難題，本發(fā)明針對浮空器特殊的使用條件和受雪面積大的特點，提出了一種管道噴淋式除冰雪裝置。實現(xiàn)上述除冰雪目的的技術(shù)解決方案如下
用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置包括地面加熱設(shè)備、增壓設(shè)備、輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備。所述輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備包括塔狀支撐架2，沿著塔狀支撐架2的高度方向上設(shè)有輸液硬管4 ；輸液硬管4的上端連通著輸液總管5的一端，輸液總管5的另一端通過三通管連通著兩條尾部輸液支管；輸液總管5和所述兩條尾部輸液支管上均布串聯(lián)著供液電磁閥3， 供液電磁閥3的輸出口上設(shè)有噴頭輸液管15，噴頭輸液管15的上端設(shè)有活動的噴頭6 ；所述兩條尾部輸液支管的另一端并聯(lián)，兩條尾部輸液支管的并聯(lián)端上設(shè)有泄水閥8。所述供液電磁閥3為直動活塞式、三位常開型電磁閥，且設(shè)于噴頭安裝座7上，噴頭安裝座7的底部為十字形，所述底部的四個端部分別設(shè)有安裝孔，所述安裝孔處設(shè)有系繩16。
所述噴頭6的噴頭體形管狀；其中中部管口通過旋轉(zhuǎn)元件23與噴頭輸液管15連通，兩側(cè)管口為具有噴嘴壓帽22的噴嘴21。所述相鄰噴頭6的中心距小于5m，使相鄰噴頭噴灑形成的圓形噴灑區(qū)域的面積重疊度大于20%。本發(fā)明的噴頭安裝間距和管網(wǎng)布置形式是通過詳細(xì)計算和模擬分析得到的，是由浮空器所需達(dá)到的除冰雪強(qiáng)度和單個噴頭的出水流量、噴射距離確定的。在浮空器除冰雪范圍和強(qiáng)度已確定的情況下，影響球體表面冰雪清除效果的關(guān)鍵因素主要包括根據(jù)球體外形特征布置的輸配管網(wǎng)位置和管網(wǎng)上安裝的噴頭位置以及間距大小。本發(fā)明通過專門設(shè)計加熱鍋爐與增壓泵，采用動力集中的輸配管網(wǎng)和并聯(lián)式的管網(wǎng)布置形式，組合設(shè)置噴灑噴頭，分時分段的實現(xiàn)管網(wǎng)循環(huán)供水，提高球體表面的冰雪清除效率，同時通過集中控制電磁閥的開關(guān)，遠(yuǎn)程遙控噴頭噴曬時間，重點清除球體表面積雪。本發(fā)明的適用對象為具有軟式氣囊的浮空器，為了防止高壓水流噴射破壞球體， 本發(fā)明采用變頻供水方式，實時調(diào)節(jié)管網(wǎng)內(nèi)的水壓和流量，另外在管網(wǎng)靠近增壓泵位置設(shè)置安全閥以超壓保護(hù)。本發(fā)明在增壓泵之后按照球體表面形狀布置并聯(lián)式樹狀管網(wǎng)，通過采用同程循環(huán)，使管網(wǎng)循環(huán)時不存在死水段，循環(huán)時流體介質(zhì)壓力均衡。本發(fā)明清除球體表面冰雪的工作原理為通過在浮空器球體上背面和左右水平尾翼頂部安裝若干個類似于園林灌溉用噴頭，借助地面高壓泵增壓和管路輸送，將一定壓力和流量的除冰液(或冷、熱水)輸送至散射噴頭，通過觸發(fā)每個管道的控制電磁閥，球上噴頭按照一定的控制時序依次開啟，一定壓力下噴頭自動俯仰進(jìn)行扇面式或全圓掃描噴淋，將球體表面積雪沖洗溶化，從而達(dá)到融雪除冰的目的。噴頭開關(guān)電磁閥采用電磁控制開啟和手動開啟相結(jié)合的啟動方式，保證噴頭集中控制和快速可靠開啟。本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面
該除冰雪裝置采用特殊的輸配管網(wǎng)供水方式和集中智能噴淋技術(shù)，有效的解決了浮空器軟式的球體和隨風(fēng)順槳的系留方式帶來的除冰雪難題，保障了球體表面重點部位的積雪定點清除。本發(fā)明利用地面加熱裝置、增壓裝置、寄存于球體之上的輸液管道和噴淋設(shè)備組成的并聯(lián)管網(wǎng)循環(huán)、分時供水，球體表面積雪經(jīng)噴灑融雪劑的化學(xué)除冰和近距離噴淋低壓熱水的局部熱能除冰，有效的滿足了浮空器地面除冰雪要求；本發(fā)明采用變頻泵自動調(diào)節(jié)管網(wǎng)液體壓力，依次定時控制管網(wǎng)電磁閥的逐個開啟、關(guān)閉，能夠快速消除管網(wǎng)內(nèi)殘液結(jié)冰的危險。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)布置圖。圖2為本發(fā)明在球體上的結(jié)構(gòu)布置圖。圖3為噴頭和底座在球體表面的安裝示意圖。圖4為圖3的A-A剖視圖。圖5為噴頭結(jié)構(gòu)剖視圖。圖6為單個噴頭熱水熱氣流噴灑效果示意圖。
圖7為圖6的俯視圖。上圖中序號1-浮空器球體；2-塔狀支撐架；3-供液電磁閥；4-輸液硬管；5-輸液總管；6-噴頭；7-噴頭安裝座；8-泄水閥；9-儲液箱；10-加熱鍋爐；11-增壓泵；12-出液電磁閥；13-過濾器；14-PLC控制器；15-噴頭輸液管；16-系繩；17-定位抓手；18-左尾部輸液支管；19-右尾部輸液支管；20-浮空器上垂尾翼；21-噴嘴；22-噴嘴壓帽；23-旋轉(zhuǎn)元件；24-噴頭體。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。實施例
參見圖1，用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置地面加熱設(shè)備、增壓設(shè)備、輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備。其中地面加熱設(shè)備和增壓設(shè)備安裝布置在地面，用于完成除冰液體的加熱和加壓。地面加熱設(shè)備、增壓設(shè)備包括儲液箱9、加熱鍋爐10、增壓泵11、出液電磁閥12、過濾器 13、PLC控制器14等。儲液箱9連通著加熱鍋爐10進(jìn)液口，加熱鍋爐10出液口直接經(jīng)過濾器13與增壓泵11入口連接，而增壓泵11再經(jīng)出液電磁閥12連通輸液硬管4，輸液硬管4 將一定壓力的熱水或熱氣輸送至球體表面。PLC控制器14實時動態(tài)監(jiān)控除冰介質(zhì)的狀態(tài)， 控制加熱鍋爐10、增壓泵11和出液電磁閥12的全自動運(yùn)行，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能噴淋。參見圖1和圖2，輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備包括塔狀支撐架2，沿著塔狀支撐架2的高度方向上固定安裝有輸液硬管4。輸液硬管4的上端連通著輸液總管5的一端，輸液總管5 的另一端通過三通管連通著左尾部輸液支管18和右尾部輸液支管19 ；左尾部輸液支管18 和右尾部輸液支管19的另一端并聯(lián)，且并聯(lián)端上固定安裝有泄水閥8。參見圖3和圖4，輸液總管5、左尾部輸液支管18和右尾部輸液支管19上分別均布串聯(lián)著供液電磁閥3，供液電磁閥3為直動活塞式、三位常開型電磁閥，供液電磁閥3固定安裝在噴頭安裝座7上，供液電磁閥3的輸出口連通著直立的噴頭輸液管15。噴頭安裝座7的底部為十字形，十字形的底面為曲面；且四個端部分別開設(shè)有安裝孔，安裝孔處系有系繩16 ；由于浮空器為球體狀， 球體表面比較柔軟并且存在一定的曲率的曲面，噴頭安裝座7制作成具有一定曲率的曲面有利于安裝。噴頭輸液管15的上端安裝有活動的噴頭6 ；噴頭6的噴頭體M為T形管狀， 其中中部管口通過旋轉(zhuǎn)元件23與噴頭輸液管15連通，兩側(cè)管口為具有噴嘴壓帽22的噴嘴 21。使用時，輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備寄存安裝于浮空器球體1之上，單根輸液總管5串聯(lián)著噴頭6按浮空器球體1長度等分間隔布置在浮空器球體1上表面，后半段在上垂尾翼20 交叉處分開形成左尾部輸液支管18和右尾部輸液支管19，見圖2。在PLC控制器14控制下，供液電磁閥3開啟，實現(xiàn)控制浮空器球體1上多個噴頭6自由組合周期性的間隔噴灑， 以適應(yīng)球體弧形表面的除冰雪需求；參見圖5，單個噴頭6為旋轉(zhuǎn)式搖臂結(jié)構(gòu)，噴頭6通過四根系繩16端部的定位抓手17固定在浮空器球體1上；所有噴頭6按照一定的間距在浮空器球體1垂直對稱面的最頂端成線性布置，相鄰兩個噴頭的中心距小于5m，保證噴頭間的圓形噴灑域重疊度大于20%，以清除球體1弧形表面的重點積雪部位。噴頭6離球體表面的最佳距離為500mm，保證噴頭從上往下噴灑，作用范圍呈扇面形狀。工作時，增壓泵11增壓后的高壓射流經(jīng)輸液硬管4進(jìn)入輸液總管5的除冰介質(zhì)，通過供液電磁閥3和噴頭輸液管15，進(jìn)入噴頭6，通過噴頭6內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)元件23后，驅(qū)動噴頭體M繞噴頭輸液管15旋轉(zhuǎn)，即以一定的旋轉(zhuǎn)速度近距離的在球體1表面形成旋轉(zhuǎn)射流， 實現(xiàn)球體1弧形表面的圓形噴灑區(qū)域，均勻噴灑，防止漏噴或界外噴灑。噴灑的除冰介質(zhì)有熱水A和熱氣B兩種，單個噴頭預(yù)先噴灑熱水A等液態(tài)溶液清除積雪，隨之噴灑熱氣B干燥球體1表面，防止球體1表面二次結(jié)冰，最終形成圓形噴灑域C，見圖6和圖7。
輸液總管5內(nèi)多余溶液通過泄水閥8排出，防止輸液總管5內(nèi)液體凍結(jié)。
權(quán)利要求
1.用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置，包括地面加熱設(shè)備、增壓設(shè)備、輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備，其特征在于所述輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備包括塔狀支撐架(2)，沿著塔狀支撐架(2) 的高度方向上設(shè)有輸液硬管(4)；輸液硬管(4)的上端連通著輸液總管(5)的一端，輸液總管(5)的另一端通過三通管連通著兩條尾部輸液支管；輸液總管(5)和所述兩條尾部輸液支管上均布串聯(lián)著供液電磁閥(3)，供液電磁閥(3)的輸出口上設(shè)有噴頭輸液管(15)，噴頭輸液管(15)的上端設(shè)有活動的噴頭(6);所述兩條尾部輸液支管的另一端并聯(lián)，兩條尾部輸液支管的并聯(lián)端上設(shè)有泄水閥(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置，其特征在于所述供液電磁閥(3)為直動活塞式、三位常開型電磁閥，且設(shè)于噴頭安裝座(7)上，噴頭安裝座(7) 的底部為十字形，所述底部的四個端部分別設(shè)有安裝孔，所述安裝孔處設(shè)有系繩(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置，其特征在于所述噴頭(6)的噴頭體(24)為T形管狀；其中中部管口通過旋轉(zhuǎn)元件(23)與噴頭輸液管(15)連通，兩側(cè)管口為具有噴嘴壓帽(22)的噴嘴(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置，其特征在于所述相鄰噴頭(6)的中心距小于5m，使相鄰噴頭噴灑形成的圓形噴灑區(qū)域的面積重疊度大于20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于浮空器的管道噴淋式除冰雪裝置。包括地面加熱設(shè)備、增壓設(shè)備、輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備；輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備包括塔狀支撐架，塔狀支撐架上設(shè)有輸液硬管；輸液硬管的上端連通著輸液總管的一端，輸液總管的另一端通過三通管連通著兩條尾部輸液支管；輸液總管和兩條尾部輸液支管上均布串聯(lián)著供液電磁閥，供液電磁閥的輸出口上設(shè)有噴頭輸液管，噴頭輸液管的上端設(shè)有活動的噴頭。加熱設(shè)備和增壓設(shè)備安裝在地面，噴灑設(shè)備按球體長度等分間隔布置在球體上表面，除冰介質(zhì)通過輸配管網(wǎng)和噴灑設(shè)備噴灑在球體表面，從而消除球體表面的積雪死角，保證冰雪清除率在90%以上。本發(fā)明具有作業(yè)時間短、抗外界干擾能力強(qiáng)、除冰雪效率高等特點。
文檔編號B64D15/10GK102363446SQ20111033284
公開日2012年2月29日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者萬小剛, 吳玲, 彭桂林, 陳利 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所