CN103574828B - 大规模集成风幕隔离装置和隔离方法 - Google Patents

Abstract

一种大规模集成风幕隔离装置和隔离方法，其特征是：包括涡扇式空气压缩机（1）、分布式高压集气管（4）、枪膛线涡旋喷射管（5），3～100支枪膛线涡旋喷射管（5）并列布置，均与所述分布式高压集气管（4）连通，所述分布式高压集气管（4）直接或通过输气管路（2）连接到所述涡扇式空气压缩机（1），用于通过成排的枪膛线涡旋喷射管（5）喷射气流形成大面积涡旋集成风幕。大面积涡旋风幕可打造适于生活、作业的全（半）封闭、大立体空间隔离环境，为人类大规模应对雾、雨、雪、沙尘、霾、雹、地表水分恶性蒸发等极端天气提供低成本、高效率的生存和发展手段。

Description

大规模集成风幕隔离装置和隔离方法

技术领域

本发明涉及气象环境隔离装置，是一种大规模利用风幕对不利气象环境进行隔离的装置。

背景技术

雾雨雪、沙尘雾霾、地表水分蒸发是常见的自然天气现象。极端雾雨雪、沙尘雾霾、地表水分恶性蒸发天气每年对国家造成的损失数以千亿计。由于极端天气大多表现为不可抗力，人类战胜自然、改造自然的能力不足，古今中外主要采取被动适应、积极防御、消极等待等来回避其侵害，如通过墙体、隔离板或篷布建筑房屋、修筑道路、制作伞具来规避之，通过发射红外线、撒盐来克服之，通过漫长的等待来适应之等等。其缺点是费工费时、使用不便、功能有限，尤其是战争期间，费时意味着贻误战机。在面对极端天气灾害等大自然的威力时，人们更多的是忍耐、等待，积极的、常态的、大规模应对的办法不多。

目前有普通风幕机进行小范围的对气流和温度起隔离作用的装置，适用于酒店、宾馆、会议厅、写字楼、商场、体育馆、电影院、剧院、医院、冷藏库、冷柜、恒温仓储物流中心、电梯等场所，但功率小，风量不足，远距离驱阻能力弱，精确性差，水汽幕的成本又太高，大范围的气象环境隔离使用该装置和原理都无法实现，不适用于野外大规模天气干预。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大规模集成风幕隔离装置和隔离方法，大规模预防或抵御雾雨雪、沙尘雾霾、地表水分蒸发等极端天气灾害领域，更具体地，提供一种野外条件下大规模隔离雾雨雪、沙尘雾霾、阻止地表水分蒸发等自然之害以降低对人类生活影响程度的涡旋集成风幕装置。

所述大规模集成风幕隔离装置，其特征是：包括涡扇式空气压缩机、分布式高压集气管、枪膛线涡旋喷射管，3～100支枪膛线涡旋喷射管并列布置，均与所述分布式高压集气管连通，所述分布式高压集气管直接或通过输气管路连接到所述涡扇式空气压缩机的输出端口，用于通过成排的枪膛线涡旋喷射管喷射气流形成大面积涡旋集成风幕。

作为实施例，所述枪膛线涡旋喷射管的口径为3mm～7.62mm、缠角为4度～7度、导程为178mm～480mm，设有2～7条阳膛线，阳膛线凸起高度为口径的5.6％～14.6％，用于在所述涡扇式空气压缩机的作用下，形成20m～300m距离的喷射涡旋气流。

作为优化方案，并列布置的枪膛线涡旋喷射管的间距为3mm～7.62mm。确保不留缝隙，形成密闭风幕。

所述涡扇式空气压缩机的出口气流速度为3～5马赫，气流压力为24～40个标准大气压。采用大功率涡扇式空气压缩机技术高效形成超高压高速气流，以满足野外自然条件下远距离、大面积应对极端天气灾害对能量的需要。涡旋气流基于自旋保持存在状态稳定性和运动路线精确性，状态稳定的条件是气流颗粒自旋产生的向心力大于常态压力下气流的发散力与地球对气流的引力之和。状态稳定性和运动路线精确性可减少不确定性对风幕控制范围内人和物的影响。枪膛线涡旋喷射管把高压高速气流转换成涡旋高压高速气流。能量守恒条件下，涡旋气流颗粒做自旋运动，同时产生离心力，质量大的气流颗粒甩向外环，质量小的颗粒留在内环，循环往复，涡旋内环力量趋弱，外环力量更强，足以隔离雾雨雪、沙尘雾霾的冲击，确保雾雨雪、沙尘雾霾不侵入风幕控制范围；阻止地表水分恶性蒸发，遏制干旱半干旱地区荒漠化、沙漠化。

一种利用上述的大规模集成风幕隔离装置实现的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：在需要隔离保护的区域边界设定隔离风幕带，在该隔离风幕带布置安装以涡扇式空气压缩机、分布式高压集气管、并列设置的3～100条枪膛线涡旋喷射管依次相连接构成的大规模集成风幕隔离装置，使由成排设置的所述枪膛线涡旋喷射管管口喷出的隔离风幕将所述的需要隔离保护的区域与外界隔离，在进行风幕隔离时，接通涡扇式空气压缩机的能源通道，启动所述涡扇式空气压缩机，以使成排的枪膛线涡旋喷射管同步喷射，形成起到隔离作用的大范围涡旋气体风幕。

布置安装所述的大规模集成风幕隔离装置时，并排安装的枪膛线涡旋喷射管中，使用枪膛线旋向相异的枪膛线涡旋喷射管相邻安装，同一排的枪膛线涡旋喷射管的口径、缠角、导程规格一致。

由涡扇式空气压缩机喷射出的出口气流速度为3～5马赫，气流压力为24～40个标准大气压的气流经过所述分布式高压集气管和枪膛线涡旋喷射管喷出形成稳定的远距离涡旋喷射气流。

一种道路隔离空间的搭设实施例，在道路的中央隔离带上方搭设分布式高压集气管，连接所述枪膛线涡旋喷射管，枪膛线涡旋喷射口俯角指向道路两侧地面，所形成的风幕与地面组合构成所需的立体隔离空间，用于快速布置隔离风幕车道。

另一种道路隔离空间的搭设实施例，将多套集成风幕隔离装置分为两组，第一组大规模集成风幕隔离装置的所述枪膛线涡旋喷射管置于道路中央隔离带上空，枪膛线涡旋喷射管的喷射口俯角或水平指向道路两侧，第二组大规模集成风幕隔离装置的枪膛线涡旋喷射管置于道路两侧隔离区域边界的地面，其枪膛线涡旋喷射管的喷射口设为仰角，所喷射的风幕与第一组设置的风幕隔离装置所喷射的风幕共同构成所需的立体隔离空间。

又一种道路隔离空间的搭设实施例，将多套集成风幕隔离装置分为两组，第一组集成风幕隔离装置中与分布式高压集气管连接的枪膛线涡旋喷射管的喷射口设置为仰角或水平向，第二组集成风幕隔离装置设置于第一组集成风幕隔离装置所形成风幕的隔离区域的外侧，第二组的与分布式高压集气管连接的枪膛线涡旋喷射管的喷射口设置为俯角或竖直向下方向，两组集成风幕隔离装置的枪膛线涡旋喷射管所喷射出的风幕之间构成所需的立体隔离空间。

一种广场或工地的隔离空间搭设实施例，分布式高压集气管置于广场中央或需要位置的上空以高架展开，枪膛线涡旋喷射管并列连接到高压集气管，喷射口俯角指向四方地面，相邻方向之间的三角形空隙部分，错层设置分布式高压集气管，以同样的俯角设置枪膛线涡旋喷射管，以形成全封闭或半封闭涡旋集成风面。

另一种广场或工地情形隔离空间搭设实施例，与一条所述分布式高压集气管连接且并列布置的枪膛线涡旋喷射管安装成一级风幕单元，与前一级风幕单元平行设置下一级风幕单元，相邻风幕单元的分布式高压集气管在枪膛线涡旋喷射管喷射方向的间距设为20m～300m，向喷射方向推进一级的风幕单元设置于前一级的下方，用于接续前一级风幕单元的隔离作用，形成更大的隔离面积。

一种优化方案，枪膛线涡旋喷射口俯角45°为经济设计。

一种实施方案，使所述的大规模集成风幕隔离装置固定置于地面，或装载于车辆上，以便形成可灵活移动的涡旋隔离风幕。

作为实施例，设定涡旋集成风幕的发生速度、压强、方向、空气质量与时间的函数关系，设定所需作业条件的参数阈值，当条件满足或具备时，自动实施涡旋集成风幕的某一行为。实现安全和节能目的。

作为实施例，涡扇式空气压缩机的动力源可以使用柴油、汽油、电能、太阳能或其它能源作为动力能源。分布式高压集气管使用直线型、分段式折线型或多段线型结构。分段式折线型分布式高压集气管可围成多边形区域，多段线型分布式高压集气管可以分层次多级布置枪膛线涡旋喷射管。

本发明提供了一种行为积极主动、适用范围广泛、功效经常维持、功率强劲稳定的大规模野外涡旋集成风幕隔离装置。制造成本低，安装快速，使用方便，效率高，可操作性强，稳定性好，环境污染少，不仅具有优异的大面积干预雾雨雪、沙尘雾霾、阻止地表水分蒸发等天气的能力，而且对应对核生化袭击、加强军事环境防护也作用明显。大规模涡旋集成风幕隔离技术的突破，使过去对大范围自然气象环境造成的不便由不可能人为改变而成为可能，且易于实施，是人类应对自然灾害能力的飞跃，是人类文明进步的重要标志，对改善人类生存方式、加快人类文明进程意义重大。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明的一种应用实施例。

图中：1—涡扇式空气压缩机，2—输气管路，3—截止阀，4—分布式高压集气管，5—枪膛线涡旋喷射管，6—涡旋风幕，7—公路，8—行驶的汽车，9—地面，10—中间隔离带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：如图1所示，所述大规模集成风幕隔离装置和隔离方法，包括涡扇式空气压缩机1、分布式高压集气管4、枪膛线涡旋喷射管5，3～100支相同规格的枪膛线涡旋喷射管5并列布置，均与所述分布式高压集气管4连通，所述分布式高压集气管4直接或通过输气管路2连接到所述涡扇式空气压缩机1的输出端口，用于通过成排的枪膛线涡旋喷射管5喷射气流形成大面积涡旋集成风幕。

所述枪膛线涡旋喷射管5的口径为3mm～7.62mm、缠角为4度～7度、导程为178mm～480mm，包含2～7条阳膛线，阳膛线凸起高度为口径的5.6％～14.6％，用于在所述涡扇式空气压缩机的作用下，形成20m～300m距离的喷射涡旋气流。

作为实施例，所述涡扇式空气压缩机的出口气流速度为3～5马赫，气流压力为24～40个标准大气压。

作为一种优化方案，并列布置的枪膛线涡旋喷射管5的间距为3㎜～7.62㎜，确保不留缝隙，形成密闭风幕。

在需要隔离保护的区域边界设定隔离风幕带，在该隔离风幕带布置安装以涡扇式空气压缩机1、分布式高压集气管4、并列设置的3～100条枪膛线涡旋喷射管5三类部件按照上述方式依次相连接构成的大规模集成风幕隔离装置，使由成排设置的所述枪膛线涡旋喷射管5管口喷出的隔离风幕将所述的需要隔离保护的区域与外界隔离，在进行风幕隔离时，接通涡扇式空气压缩机1的能源通道，启动所述涡扇式空气压缩机1，以使成排的枪膛线涡旋喷射管5同步喷射，形成起到隔离作用的大范围涡旋气体风幕。

一种道路情形隔离空间的搭设实施例，所述枪膛线涡旋喷射管5的喷射口俯角指向道路地面9，与地面组合形成所需的立体隔离空间。另一种道路情形隔离空间的实施例，所述枪膛线涡旋喷射管置于道路中央隔离带上空，喷射口俯角指向道路两侧，同时另置枪膛线涡旋喷射管于道路两侧地面，其喷射口设为仰角，与俯角喷射设置的风幕隔离装置共同构成所需的立体隔离空间。

一种广场或工地情形隔离空间搭设实施例，分布式高压集气管置于广场中央或需要位置高架展开，枪膛线涡旋喷射管并列连接到高压集气管，喷射口俯角指向四方地面，方向与方向之间空隙部分，用同样方法错层设置枪膛线涡旋喷射管覆盖，以形成全封闭或半封闭涡旋集成风面，其中，与大气环境基本不对流的空间，为全封闭立体空间，与大气环境有部分对流的空间为半封闭空间，以留有与外界出入的通道。

另一种广场或工地情形隔离空间搭设实施例，与一条所述分布式高压集气管4连接且并列布置的枪膛线涡旋喷射管5安装成一级风幕单元，与前一级风幕单元平行设置下一级风幕单元，相邻风幕单元的分布式高压集气管4在喷射方向的间距设为20m～300m，向喷射方向推进一级的风幕单元设置于前一级的下方，用于接续前一级风幕单元的隔离作用，形成更大的隔离面积。不同级的风幕单元可以使用各自独立的涡扇式空气压缩机。

上述各实施例或优化方案各特征之间均可以视需要交叉应用。

如图2所示为一种在公路上应用的实施例，集成风幕隔离装置安装在公路7的中间隔离带10上，向公路两侧地面喷射涡旋气流，形成大规模隔离风幕。在高速公路环境中，由本方案所提供的大规模涡旋集成风幕在特定区域形成了与自然环境的隔离区，可有效隔离恶劣气候产生的雾、霾、雨、雪、雹、沙尘，以及阻止地表水分恶性蒸发，保证了全天候、全路段、大面积的运输作业和生存环境，提高了作业效率和生活质量。

Claims (9)

1.一种大规模集成风幕隔离装置，其特征是：包括涡扇式空气压缩机(1)、分布式高压集气管(4)、枪膛线涡旋喷射管(5)，3～100支枪膛线涡旋喷射管(5)并列布置、均与所述分布式高压集气管(4)连通，所述分布式高压集气管(4)直接或通过输气管路(2)连接到所述涡扇式空气压缩机(1)的输出端口，用于通过成排的枪膛线涡旋喷射管(5)喷射气流形成大面积涡旋集成风幕；

所述枪膛线涡旋喷射管(5)的口径为3mm～7.62mm、缠角为4度～7度、导程为178mm～480mm，设有2～7条阳膛线，阳膛线凸起高度为口径的5.6％～14.6％，用于在所述涡扇式空气压缩机的作用下，形成20m～300m距离的喷射涡旋气流。

2.根据权利要求1所述的大规模集成风幕隔离装置，其特征是：并列布置的枪膛线涡旋喷射管(5)的间距为3mm～7.62mm。

3.一种利用权利要求1或2所述的大规模集成风幕隔离装置实现的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：在需要隔离保护的区域边界设定隔离风幕带，在该隔离风幕带布置安装以涡扇式空气压缩机(1)、分布式高压集气管(4)、并列设置的3～100条枪膛线涡旋喷射管(5)依次相连接构成的大规模集成风幕隔离装置，使由成排设置的所述枪膛线涡旋喷射管(5)管口喷出的隔离风幕将所述的需要隔离保护的区域与外界隔离，在进行风幕隔离时，接通涡扇式空气压缩机(1)的能源通道，启动所述涡扇式空气压缩机(1)，以使成排的枪膛线涡旋喷射管(5)同步喷射，形成起到隔离作用的大范围涡旋气体风幕。

4.根据权利要求3所述的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：布置安装所述的大规模集成风幕隔离装置时，并排安装的枪膛线涡旋喷射管(5)中，使用枪膛线旋向相异的枪膛线涡旋喷射管(5)相邻安装，同一排的枪膛线涡旋喷射管(5)的口径、缠角、导程规格一致。

5.根据权利要求3所述的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：与一条所述分布式高压集气管(4)连接且并列布置的枪膛线涡旋喷射管(5)安装成一级风幕单元，与前一级风幕单元平行设置下一级风幕单元，相邻风幕单元的分布式高压集气管(4)在枪膛线涡旋喷射管(5)喷射方向的间距设为20m～300m，向喷射方向推进一级的风幕单元设置于前一级的下方，用于接续前一级风幕单元的隔离作用，形成更大的隔离面积。

6.根据权利要求3所述的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：在道路的中央隔离带上方搭设分布式高压集气管(4)，连接所述枪膛线涡旋喷射管(5)，枪膛线涡旋喷射口俯角指向道路两侧地面，所形成的风幕与地面组合构成所需的立体隔离空间，用于快速布置隔离风幕车道。

7.根据权利要求3所述的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：将多套集成风幕隔离装置分为两组，第一组集成风幕隔离装置中与分布式高压集气管(4)连接的枪膛线涡旋喷射管(5)的喷射口设置为仰角或水平向，第二组集成风幕隔离装置设置于第一组集成风幕隔离装置所形成风幕的隔离区域的外侧，第二组的与分布式高压集气管(4)连接的枪膛线涡旋喷射管(5)的喷射口设置为俯角或竖直向下方向，两组集成风幕隔离装置的枪膛线涡旋喷射管(5)所喷射出的风幕之间构成所需的立体隔离空间。

8.根据权利要求3所述的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：使所述的大规模集成风幕隔离装置装载于车辆上，以便形成可灵活移动的涡旋隔离风幕，或固定置于地面。

9.根据权利要求3、5、6、7之一所述的大规模集成风幕隔离方法，其特征是：所述分布式高压集气管(4)使用直线型或多段线型结构。