CN202345918U - 用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置。包括地面加热设备、增压设备、输配管网和喷洒设备；输配管网和喷洒设备包括塔状支撑架，塔状支撑架上设有输液硬管；输液硬管的上端连通着输液总管的一端，输液总管的另一端通过三通管连通着两条尾部输液支管；输液总管和两条尾部输液支管上均布串联着供液电磁阀，供液电磁阀的输出口上设有喷头输液管，喷头输液管的上端设有活动的喷头。加热设备和增压设备安装在地面，喷洒设备按球体长度等分间隔布置在球体上表面，除冰介质通过输配管网和喷洒设备喷洒在球体表面，从而消除球体表面的积雪死角，保证冰雪清除率在90%以上。本实用新型具有作业时间短、抗外界干扰能力强、除冰雪效率高等特点。

Description

用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置

技术领域

本实用新型属于流体机械与热工测量控制技术领域。涉及一种露天系留的浮空器（浮空气球、飞艇）地面除冰雪装置，具体涉及适用于阵地式系留气球等大型浮空器的球体表面冰雪清除装置。

背景技术

系留气球等浮空器在冬季或在气候寒冷地区地面系留维护时，霜冻、积雪、覆冰等粘附物粘着在球体表面，构成了威胁浮空器安全运行的巨大隐患：一方面会增加球体重量，使停泊在地面系留装置上的浮空器与地面障碍物碰撞而损坏球体；另一方面会破坏浮空器的气动外形，导致球体飞行阻力增加，飞行稳定性下降。对于系留气球这类软式浮空器而言，目前已知采用的较为有效的地面除冰雪方法主要有五种：1）机械法，借助固定球体上的刮雪板在球表面上前后移动，顺利清除气球表面上的积雪；2）化学法，借助除冰车喷洒除冰溶液，溶解球体表面积雪；3）热能法，利用除冰车喷射热空气或热水清除球体表面冰雪；4）气压法，借用暖风机的高速气流吹除球体冰雪；5）压力振动法，反复变化球体内部压力产生球体振动，对球体积雪加以清除。由于融雪除冰作业的方法或采用的除冰雪装置很大程度上由积雪和冰层的形成特性及其物理机械性质决定，通常降雪后不久未经辗压的新鲜雪，质地松软，可用高速气流、刮雪板或压力振动等方法清除；而降雪后经冰冻形成的冰雪混合物，质地较硬，难以用刮雪板、压力振动等方法清除；对于积雪化成水后又冻结而成的冰层，除水分外，还有少量泥砂，质地坚硬，机械方法清除更为困难，此时必须使用化学溶液、热力除冰等特殊方法进行清理，同时对于气球尾部和尾翼等非平面上的积雪时刮雪板、高压气流等根本无法保证清除效率。因此，单独采用某种方法，都无法保证完全清除浮空器球体表面的冰雪。

发明内容

为了解决现有除冰雪措施无法完全清除软式浮空器球体表面积雪的难题，本实用新型针对浮空器特殊的使用条件和受雪面积大的特点，提出了一种管道喷淋式除冰雪装置。

实现上述除冰雪目的的技术解决方案如下：

用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置包括地面加热设备、增压设备、输配管网和喷洒设备。所述输配管网和喷洒设备包括塔状支撑架2，沿着塔状支撑架2的高度方向上设有输液硬管4；输液硬管4的上端连通着输液总管5的一端，输液总管5的另一端通过三通管连通着两条尾部输液支管；输液总管5和所述两条尾部输液支管上均布串联着供液电磁阀3，供液电磁阀3的输出口上设有喷头输液管15，喷头输液管15的上端设有活动的喷头6；所述两条尾部输液支管的另一端并联，两条尾部输液支管的并联端上设有泄水阀8。

所述供液电磁阀3为直动活塞式、三位常开型电磁阀，且设于喷头安装座7上，喷头安装座7的底部为十字形，所述底部的四个端部分别设有安装孔，所述安装孔处设有系绳16。

所述喷头6的喷头体24为T形管状；其中中部管口通过旋转元件23与喷头输液管15连通，两侧管口为具有喷嘴压帽22的喷嘴21。

所述相邻喷头6的中心距小于5m，使相邻喷头喷洒形成的圆形喷洒区域的面积重叠度大于20%。

本实用新型的喷头安装间距和管网布置形式是通过详细计算和模拟分析得到的，是由浮空器所需达到的除冰雪强度和单个喷头的出水流量、喷射距离确定的。在浮空器除冰雪范围和强度已确定的情况下，影响球体表面冰雪清除效果的关键因素主要包括根据球体外形特征布置的输配管网位置和管网上安装的喷头位置以及间距大小。本实用新型通过专门设计加热锅炉与增压泵，采用动力集中的输配管网和并联式的管网布置形式，组合设置喷洒喷头，分时分段的实现管网循环供水，提高球体表面的冰雪清除效率，同时通过集中控制电磁阀的开关，远程遥控喷头喷晒时间，重点清除球体表面积雪。

本实用新型的适用对象为具有软式气囊的浮空器，为了防止高压水流喷射破坏球体，本实用新型采用变频供水方式，实时调节管网内的水压和流量，另外在管网靠近增压泵位置设置安全阀以超压保护。

本实用新型在增压泵之后按照球体表面形状布置并联式树状管网，通过采用同程循环，使管网循环时不存在死水段，循环时流体介质压力均衡。

本实用新型清除球体表面冰雪的工作原理为：通过在浮空器球体上背面和左右水平尾翼顶部安装若干个类似于园林灌溉用喷头，借助地面高压泵增压和管路输送，将一定压力和流量的除冰液（或冷、热水）输送至散射喷头，通过触发每个管道的控制电磁阀，球上喷头按照一定的控制时序依次开启，一定压力下喷头自动俯仰进行扇面式或全圆扫描喷淋，将球体表面积雪冲洗溶化，从而达到融雪除冰的目的。喷头开关电磁阀采用电磁控制开启和手动开启相结合的启动方式，保证喷头集中控制和快速可靠开启。

本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：

该除冰雪装置采用特殊的输配管网供水方式和集中智能喷淋技术，有效的解决了浮空器软式的球体和随风顺桨的系留方式带来的除冰雪难题，保障了球体表面重点部位的积雪定点清除。

本实用新型利用地面加热装置、增压装置、寄存于球体之上的输液管道和喷淋设备组成的并联管网循环、分时供水，球体表面积雪经喷洒融雪剂的化学除冰和近距离喷淋低压热水的局部热能除冰，有效的满足了浮空器地面除冰雪要求；本实用新型采用变频泵自动调节管网液体压力，依次定时控制管网电磁阀的逐个开启、关闭，能够快速消除管网内残液结冰的危险。

附图说明

图1为本实用新型总体结构布置图。

图2为本实用新型在球体上的结构布置图。

图3为喷头和底座在球体表面的安装示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为喷头结构剖视图。

图6为单个喷头热水热气流喷洒效果示意图。

图7为图6的俯视图。

上图中序号：1-浮空器球体；2-塔状支撑架；3-供液电磁阀；4-输液硬管；5-输液总管；6-喷头；7-喷头安装座；8-泄水阀；9-储液箱；10-加热锅炉；11-增压泵；12-出液电磁阀；13-过滤器；14-PLC控制器；15-喷头输液管；16-系绳；17-定位抓手；18-左尾部输液支管；19-右尾部输液支管；20-浮空器上垂尾翼；21-喷嘴；22-喷嘴压帽；23-旋转元件；24-喷头体。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。

实施例

参见图1，用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置地面加热设备、增压设备、输配管网和喷洒设备。其中地面加热设备和增压设备安装布置在地面，用于完成除冰液体的加热和加压。地面加热设备、增压设备包括储液箱9、加热锅炉10、增压泵11、出液电磁阀12、过滤器13、PLC控制器14等。储液箱9连通着加热锅炉10进液口，加热锅炉10出液口直接经过滤器13与增压泵11入口连接，而增压泵11再经出液电磁阀12连通输液硬管4，输液硬管4将一定压力的热水或热气输送至球体表面。PLC控制器14实时动态监控除冰介质的状态，控制加热锅炉10、增压泵11和出液电磁阀12的全自动运行，实现系统的智能喷淋。

参见图1和图2，输配管网和喷洒设备包括塔状支撑架2，沿着塔状支撑架2的高度方向上固定安装有输液硬管4。输液硬管4的上端连通着输液总管5的一端，输液总管5的另一端通过三通管连通着左尾部输液支管18和右尾部输液支管19；左尾部输液支管18和右尾部输液支管19的另一端并联，且并联端上固定安装有泄水阀8。参见图3和图4，输液总管5、左尾部输液支管18和右尾部输液支管19上分别均布串联着供液电磁阀3，供液电磁阀3为直动活塞式、三位常开型电磁阀，供液电磁阀3固定安装在喷头安装座7上，供液电磁阀3的输出口连通着直立的喷头输液管15。喷头安装座7的底部为十字形，十字形的底面为曲面；且四个端部分别开设有安装孔，安装孔处系有系绳16；由于浮空器为球体状，球体表面比较柔软并且存在一定的曲率的曲面，喷头安装座7制作成具有一定曲率的曲面有利于安装。喷头输液管15的上端安装有活动的喷头6；喷头6的喷头体24为T形管状，其中中部管口通过旋转元件23与喷头输液管15连通，两侧管口为具有喷嘴压帽22的喷嘴21。

使用时，输配管网和喷洒设备寄存安装于浮空器球体1之上，单根输液总管5串联着喷头6按浮空器球体1长度等分间隔布置在浮空器球体1上表面，后半段在上垂尾翼20交叉处分开形成左尾部输液支管18和右尾部输液支管19，见图2。在PLC控制器14控制下，供液电磁阀3开启，实现控制浮空器球体1上多个喷头6自由组合周期性的间隔喷洒，以适应球体弧形表面的除冰雪需求；参见图5，单个喷头6为旋转式摇臂结构，喷头6通过四根系绳16端部的定位抓手17固定在浮空器球体1上；所有喷头6按照一定的间距在浮空器球体1垂直对称面的最顶端成线性布置，相邻两个喷头的中心距小于5m，保证喷头间的圆形喷洒域重叠度大于20%，以清除球体1弧形表面的重点积雪部位。喷头6离球体表面的最佳距离为500mm，保证喷头从上往下喷洒，作用范围呈扇面形状。

工作时，增压泵11增压后的高压射流经输液硬管4进入输液总管5的除冰介质，通过供液电磁阀3和喷头输液管15，进入喷头6，通过喷头6内部的旋转元件23后，驱动喷头体24绕喷头输液管15旋转，即以一定的旋转速度近距离的在球体1表面形成旋转射流，实现球体1弧形表面的圆形喷洒区域，均匀喷洒，防止漏喷或界外喷洒。喷洒的除冰介质有热水A和热气B两种，单个喷头预先喷洒热水A等液态溶液清除积雪，随之喷洒热气B干燥球体1表面，防止球体1表面二次结冰，最终形成圆形喷洒域C，见图6和图7。

输液总管5内多余溶液通过泄水阀8排出，防止输液总管5内液体冻结。

Claims (4)

1.用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置，包括地面加热设备、增压设备、输配管网和喷洒设备，其特征在于：所述输配管网和喷洒设备包括塔状支撑架（2），沿着塔状支撑架（2）的高度方向上设有输液硬管（4）；输液硬管（4）的上端连通着输液总管（5）的一端，输液总管（5）的另一端通过三通管连通着两条尾部输液支管；输液总管（5）和所述两条尾部输液支管上均布串联着供液电磁阀（3），供液电磁阀（3）的输出口上设有喷头输液管（15），喷头输液管（15）的上端设有活动的喷头（6）；所述两条尾部输液支管的另一端并联，两条尾部输液支管的并联端上设有泄水阀（8）。

2.根据权利要求1所述的用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置，其特征在于：所述供液电磁阀（3）为直动活塞式、三位常开型电磁阀，且设于喷头安装座（7）上，喷头安装座（7）的底部为十字形，所述底部的四个端部分别设有安装孔，所述安装孔处设有系绳（16）。

3.根据权利要求1所述的用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置，其特征在于：所述喷头（6）的喷头体（24）为T形管状；其中中部管口通过旋转元件（23）与喷头输液管（15）连通，两侧管口为具有喷嘴压帽（22）的喷嘴（21）。

4.根据权利要求1所述的用于浮空器的管道喷淋式除冰雪装置，其特征在于：所述相邻喷头（6）的中心距小于5m，使相邻喷头喷洒形成的圆形喷洒区域的面积重叠度大于20%。

Images