FI70842C - Saett och anordning foer att vaelja och bevaka blandningsfoerhaollande mellan vatten och antifrysmedel - Google Patents

Description

70842

Veden ja jäänestoaineen seossuhteen valinta- ja valvontamenetelmä ja -laitteisto - Sätt och anordning för att väljä och bevaka blandningsförhällande mellan vatten och antifrysmedel Tämä keksintö kohdistuu veden ja jäänestoaineen seossuhteen valinta- ja valvontamenetelmään jään poistamiseksi lentokoneen pinnasta ja jään muodostumisen estämiseksi lentokoneen pintaan, jolloin pintaan levitetään veden ja jäänestoaineen seosta, ja 5 jolloin menetelmässä mitataan ulkoilman lämpötila ja se otetaan huomioon valitessa seossuhdetta, jonka mukaisen seoksen jääty-mislämpötila on annetulla tavalla riippuvainen mitatusta lämpötilasta, minkä jälkeen seos muodostetaan ja levitetään pintaan.

Lentokoneen pintaan kiinnittynyt jää, jolla tässä hakemuksessa 10 tarkoitetaan myös lunta ja huurretta, voi vaikuttaa erittäin haitallisesti koneen saavutusarvoihin, ohjattavuuteen ja stabiliteettiin lentoonlähdössä ja tämän vuoksi myös turvallisuuteen. Erityisen haitallista on jään muodostuminen lentokoneen siiven etureunaan ja sen yläpinnalle, korkeusvakaimen ja -perä-15 sinten pinnoille sekä ohjainpintojen ja kiinteiden rakenteiden väliin. Myös moottorin ilmanottokammion, johdesiipien tai ahti-men siipien jäätyminen voi olla vaarallista.

Turvallisuuden varmistamiseksi lentoonlähdössä on siis erittäin tärkeää, että kaikki jää poistetaan lentokoneen pinnoilta ja 20 että lentokoneelle annetaan riittävä suoja uudelleenjäätymistä vastaan. Jään poistaminen eli jäänpoisto suoritetaan vedellä, jonka lämpötila voi olla jopa lähellä kiehumispistettä tai lämmitetyn veden ja jäänestoaineen, joka tavallisesti on myös lämmitettyä, seoksella. Vesi tai seos levitetään pinnoille korkea-25 paineisena nestesuihkuna, jonka lakaiseva ja sulattava vaikutus poistaa jään. Jäänpoistoon liittyy aina jään muodostumista estävä käsittely eli jäänesto.

Jäänestolla pyritään estämään pintojen jäätyminen. Tämäkin tapahtuu levittämällä pintoihin hajoavalla nestesuihkulla lämmi-30 tetyn veden ja lämmitetyn jäänestoaineen seosta.

2 70842 Jäänestoaineella tässä hakemuksessa tarkoitetaan etyleeni-ja/tai propyleeniglykolipohjaisia nesteitä.

Tekniikan tasoa ja siis nykyisin käytössä olevia jäänpoisto- ja jäänestomenetelmiä kuvataan mm. Finnairin julkaisussa OT-4370 5 1.11.1983, joka käsittelee maassa tapahtuvaa lentokoneiden jäänpoistoa ja -estoa. Tämä julkaisu vuorostaan perustuu pääosiltaan Euroopan lentoyhtiöiden järjestön AEA:n (Association of European Airlines) antamiin ja jäsenyhtiöiden yhteisesti hyväksymiin suosituksiin (Recommendations for deicing / 10 anti-icing of aircraft on ground, second edition. Sept. 1, 1983) .

Esimerkiksi Finnairin ohjeiden sivu 7 mukaan ulkoilman lämpötila on jaettu seuraaviin lämpötila-alueisiin: 0 - -7, -7 - -10, -10 - -14, -14 - -17, -17 - -20 ja -20 - -25.

15 Ulkoilman lämpötila mitataan ja katsotaan mihin lämpötila-alu eeseen se kuuluu.

Esimerkiksi jos pinnan käsittely tapahtuu kahdessa vaiheessa siten, että ensin suoritetaan jäänpoistokäsittely ja sen jälkeen jäänestokäsittely, annetaan jäänpoistossa käytettävän 20 seoksen valitsemiseksi seuraava ohje: Seoksen jähmettymispiste saa olla korkeintaan 7°C yli ulkoilman lämpötilan. Jäänestokä-sittelyssä käytettävän seoksen valitsemiseksi annetaan seuraava ohje: Seoksen jähmettymispisteen on oltava vähintään 10°C alle ulkoilman lämpötilan. Jähmettymispisteellä tarkoitetaan jääty-25 mislämpötilaa.

Edellä mainitut ohjelämpötilat 7°C ja 10°C ovat marginaaleja, joilla varmistaudutaan siitä, että jäänpoisto- ja jäänestokä-sittelyissä käytettävät seokset eivät jäädy käsittelyn aikana, eivätkä sen jälkeen.

30 Kuvatun menetelmän eräänä haittana on se, että siinä jätetään huomioonottamatta se mahdollisuus, että pinnan, kuten esim.

3 70842 siiven, lämpötila voi olla huomattavastikin alempi kuin ulkoilman lämpötila. Nykyaikaisissa lentokoneissa siipeä voidaan pitää suurena polttoainesäiliönä. Jos nyt lentokone riittävän kauan aikaa lentää suurissa korkeuksissa, joissa lämpötila on 5 huomattavasti alempi kuin ulkoilman lämpötila maanpinnalla, laskee siivessä olevan polttoaineen lämpötila korkealla maanpinnan yläpuolella olevaan lämpötilaan. Kun tällainen lentokone on laskeutunut maanpinnalle, pysyy siiven lämpötila kauan maanpinnalla vallitsevan ulkoilman lämpötilan alapuolella. Saman-10 lainen tilanne voi syntyä, kun siiven polttoainesäiliö täyte tään maanpäällisestä polttoainesäiliöstä. Tällainen polttoaine voi olla hyvinkin kylmää, jos ulkoilman lämpötila on kauan ollut alhainen. Täyttöhetkellä voi ulkoilman lämpötila kuitenkin olla huomattavasti korkeampi, jolloin syntyy tilanne, jossa 15 siiven lämpötila on alhaisempi kuin ulkoilman lämpötila. Jos nyt jäänpoisto- ja jäänestoseos muodostetaan vain ulkoilman lämpötilan perusteella, ei näillä käsittelyillä saavuteta tarkoitettua tulosta, ja seurauksena on lentoturvallisuuden huomattava vaarantuminen.

20 Jäänpoistossa ja jäänestossa käytössä olevien menetelmien var muutta on yritetty lisätä käyttämällä seossuhdetta valittaessa suhteellisen suuria lämpötilan varmuusmarginaaleja, n. 7°C ja n. 10°C, kuten edellä on selostettu. Tämä johtaa kuitenkin jäänestoaineen kulutuksen lisääntymiseen.

25 Nykyisen menetelmän haittana on myös se, että seos valitaan sellaisen epäjatkuvan eli portaallisen funktion perusteella, joka kuvaa seoksen sallitun jäätymislämpötilan ja ulkoilman lämpötilan välistä riippuvuutta. Mitattu ulkoilman lämpötila on useinkin korkeampi kuin sen portaan alin lämpötila, johon mi-30 tattu lämpötila kuuluu. Varmuussyistä seossuhde on ohjeessa kuitenkin valittu portaan alimman lämpötilan mukaan. Tämä johtaa jäänestoaineen turhan suureen osuuteen seoksessa.

Nykyisin tunnettu käsittelylaitteisto ja sen käyttö on seuraa-va: __ ΤΓ" 4 70842

Huoltoautossa on vesisäiliö ja jäänestoainesäiliö. Säiliössä on lämmityslaitteet, joilla nesteitä voidaan lämmittää esim. sähkövastuksella. Veden lämpötila pidetään n. +90°C:ssa ja jään-estoaineen lämpötila n. +40°C:ssa. Seoksen lämpötila muodostuu 5 seossuhteen mukaan. Kummastakin säiliöstä johtaa putki sekoitusventtiiliin. Sekoitusventtiilistä johtaa putki tai letku käsiteltävän pinnan luo. Kummankin säiliön yhteydessä on pumppu, joka painaa nestettä säiliöstä sekoitusventtiiliin. Se-koitusventtiili on tavanomaista rakennetta, johon kuuluu kään-10 nettävissä oleva kädensija, ja sen yhteydessä oleva asteikko.

Veden ja jäänestoaineen seossuhde voidaan valita kääntämällä kädensija tiettyyn asemaan asteikolla. Seossuhde on valittu edellä selostetulla tavalla. Seoksen levittäminen käsiteltävään pintaan tapahtuu letkulla ja sen päässä olevalla suuttimella 15 tavanomaiseen tapaan. Mitä seossuhteeseen tulee, niin seoksen levittäjä voi luottaa vain sekoitushanan kädensijan oikeaan asentoon, ja siitä seuraavaan tulokseen. Myöskään niitä olosuhteiden muutoksia, jotka vaikuttavat seossuhteeseen ja käsittelyn tulokseen, ei sen kummemmin nykyään seurata. Tällainen me-20 netelmä antaa sekä jäänpoistossa että jäänestossa epävarman tu loksen, minkä seurauksena vakavienkin onnettomuuksien vaara on olemassa.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tarkempi ja näin ollen myöskin lentoturvallisuuden kannalta parempi menetelmä 25 sekä jäänpoistoon että jäänestoon. Tavoitteena on myös ta loudellisuuden lisääminen näissä toiminnoissa. Keksinnön mukaan tämä tavoite saavutetaan sillä, että mitataan myös käsiteltävän pinnan lämpötila ja ilman lämpötilasta ja pinnan lämpötilasta valitaan alempi ja sen perusteella valitaan seossuhde, ja että 30 mitataan levitettävän seoksen seossuhde levityksen aikana, ver rataan mittaustulosta valittuun seossuhteeseen ja korjataan levitettävän seoksen seossuhde valitun suhteen mukaiseksi.

Pinnan lämpötilan mittaus voidaan suorittaa tavanomaisilla pintalämpötilan mittareilla.

5 70842

Keksintö perustuu sellaisten pintojen lämpötilaan vaikuttavien tekijöiden entistä parempaan ymmärtämiseen, jotka ovat läheisessä yhteydessä lentokoneessa oleviin polttoainesäiliöihin, ja sen tosiasian oivaltamiseen, että sekä jäänpoistossa että sen 5 muodostumisen estämisessä on otettava huomioon sekä käsiteltävän pinnan lämpötila että myös ulkoilman lämpötila siten, että näistä kahdesta lämpötilasta alempi on ratkaiseva, kun määrätään jäänestoaineen ja veden seossuhde. Tämä lisää oleellisesti turvallisuutta.

10 On myös oivallettu, että esim. siiven lämpötila voi olla myös korkeampi, kuin ulkoilman lämpötila. Tällainen tilanne syntyy esim. silloin, kun polttoaine otetaan maanalaisesta säiliöstä, jolloin sen lämpötila on noin +4-6°C. Ulkoilman lämpötila voi samalla hetkellä olla kuitenkin huomattavastikin alempi. Näin 15 ollen sekin on edelleenkin otettava huomioon.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan ennen kaikkea entistä suurempi tarkkuus seossuhteen valinnassa. Tämän johdosta on jäänestoa varten muodostettavan seoksen varmuusmarginaalia voitu pienentää 10°C:sta 5°C:een. Tämä merkitsee huomattavaa 20 säästöä jäänestoaineen kulutuksessa.

Menetelmällä aikaansaadaan varmuus siitä, että käytettävä seos-suhde on aina oikea, mikä puolestaan lisää huomattavasti turvallisuutta.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto keksinnön mukaisen mene-25 telmän toteuttamisksi. Tälle laitteistolle on tunnusomaista, että siihen kuuluu: A. Ulkoilman ja pinnan lämpötilojen mittauslaitteet.

B. Jäänestoaineen ja veden todellisten virtausmäärien mittauslaitteet .

70842 6 C. Toimilaitteet jäänestoaineen ja veden todellisten vir-tausmäärien säätämiseksi.

D. Tietokone mittaustietojen vastaanottamiseksi, tallentamiseksi ja käsittelemiseksi sekä toimilaitteiden oh- 5 jäämiseksi mittaustietojen avulla.

Oheisessa piirustuksessa keksinnön mukainen laitteisto on esitetty lohkokaaviona. Laitteisto toimii seuraavalla tavalla:

Ulkoilman ja lentokoneen pinnan lämpötilat mitataan lämpötilan mittauslaitteilla 1 ja 2. Jäänestoaineen ja veden todelliset 10 virtausmäärät mitataan virtausjohtoihin sijoitetulla virtaus- määrien mittauslaitteilla 3 ja 4. Virtausjohdoissa on toimilaitteet 5 ja 6, esim. venttiilit ja niiden käyttömoottorit virtausmäärien säätämiseksi.

Tietokone 7 vastaanottaa ja tallentaa laitteilla 8 tiedot ulko-15 ilman ja pinnan lämpötiloista ja valitsee niiden perusteella ja annetun ohjelman 9 mukaisesti jäänestoaineen ja veden seossuh-teen. Toisaalta tietokone 7 vastaanottaa ja tallentaa laitteilla 10 tiedot jäänestoaineen ja veden todellisista virtausmää-ristä sekä laskee ohjelman 11 mukaisesti jäänestoaineen ja ve-20 den todellisen seossuhteen.

Edelleen tietokoneessa 7 on ohjelma 12, jonka mukaisesti tietokone 7 vertaa valittua ja todellista seossuhdetta toisiinsa sekä määrää todellisen seossuhteen muuttamistiedot ohjelman 13 mukaisesti. Näitä tietoja ovat ainakin seossuhteen muuttamisen 25 suunta ja muuttamisen nopeus. Laitteilla 14 muuttamistiedot siirretään toimilaitteille 5 ja 6, jotka muuttavat jäänestoaineen ja veden virtausmäärää siten, että todellinen seossuhde tulee vastaamaan valittua seossuhdetta. Virtausmäärien säätö-kohtien jälkeen jäänestoaineen ja veden virtaukset yhtyvät 30 seokseksi, jota käytetään keksinnön mukaisessa menetelmässä.

n 7 70842

Edellä mainittuja laitteita ja ohjelmia ei tässä tarkemmin selosteta, koska ne sinänsä ovat alan ammattimiehelle tunnettuja.

Lentokoneen pintaan kohdistuvassa jäänpoisto- ja jäänestokäsit-telyssä keksinnön mukainen laitteisto on tekniikan tasoon näh-5 den aivan oleellinen tekninen edistysaskel ja parannus, joka ratkaisevasti lisää lentoturvallisuutta.

Claims (2)

7 G 8 4 2

1. Veden ja jäänestoaineen seossuhteen valinta- ja valvontamenetelmä jään poistamiseksi lentokoneen pinnasta ja jään muodostumisen estämiseksi lentokoneen pintaan, jolloin pintaan levitetään veden ja jäänestoaineen seosta, ja jolloin menetelmäs-5 sä mitataan ulkoilman lämpötila ja se otetaan huomioon valittaessa seossuhdetta, jonka mukaisen seoksen jäätymislämpötila on annetulla tavalla riippuvainen mitatusta lämpötilasta, minkä jälkeen seos muodostetaan ja levitetään pintaan, tunnet-t u siitä, että mitataan myös käsiteltävän pinnan lämpötila 10 ja ilman lämpötilasta ja pinnan lämpötilasta valitaan alempi ja sen perusteella valitaan seossuhde, ja että mitataan levitettävän seoksen seossuhde levityksen aikana, verrataan mittaustulosta valittuun seossuhteeseen ja korjataan levitettävän seoksen seossuhde valitun suhteen mukaiseksi.

2. Laitteisto patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että siihen kuuluu: A ulkoilman ja pinnan lämpötilojen mittauslaitteet (1, 2), B jäänestoaineen ja veden todellisten virtausmäärien mit- 20 tauslaitteet (3, 4), C toimilaitteet jäänestoaineen ja veden todellisten vir tausmäärien säätämiseksi (5, 6), D tietokone (7) mittaustietojen vastaanottamiseksi, tal lettamiseksi ja käsittelemiseksi sekä toimilaitteiden 25 ohjaamiseksi mittaustietojen avulla. Il