RU114963U1 - ROAD HEATING DEVICE - Google Patents
ROAD HEATING DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU114963U1 RU114963U1 RU2011145644/03U RU2011145644U RU114963U1 RU 114963 U1 RU114963 U1 RU 114963U1 RU 2011145644/03 U RU2011145644/03 U RU 2011145644/03U RU 2011145644 U RU2011145644 U RU 2011145644U RU 114963 U1 RU114963 U1 RU 114963U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wave
- microwave
- quarter
- screen
- waves
- Prior art date
Links
Abstract
Устройство для нагрева дорожного полотна, содержащее тележку, нагревательное устройство с СВЧ металлическим экраном, установленным на тележке, отличающееся тем, что дополнительно в жесткий экран введена система четвертьволновых шлейфов по всему периметру жесткого экрана для образования волноводного тройника в пространстве между жестким экраном и покрытием, причем жесткий экран и система четвертьволновых шлейфов по всему периметру выполнены из материала с проводящим слоем. A device for heating the roadway containing a trolley, a heating device with a microwave metal screen mounted on the trolley, characterized in that, in addition, a system of quarter-wave loops is introduced into the rigid screen along the entire perimeter of the rigid screen to form a waveguide tee in the space between the rigid screen and the coating, and the rigid screen and the system of quarter-wave stubs along the entire perimeter are made of material with a conductive layer.
Description
Изобретение (полезная модель) относится к области строительства и ремонта автомобильных дорог.The invention (utility model) relates to the field of construction and repair of roads.
Основное назначение устройства:The main purpose of the device:
- нагрев ранее уложенного дорожного покрытия при нанесении нового слоя дорожного полотна для увеличения адгезии между сопрягаемыми асфальтобетонными массивами;- heating of the previously laid pavement when applying a new layer of the roadway to increase adhesion between mating asphalt concrete masses;
- прогрев старого дорожного покрытия перед дальнейшим укатыванием дорожным катком с целью устранения трещин и неровностей дорожного полотна.- warming up the old road surface before further rolling by the road roller in order to eliminate cracks and irregularities in the roadway.
Нагрев осуществляется с помощью электромагнитных волн СВЧ диапазона. При работе со СВЧ установками одна из проблем состоит в экранизации зоны облучения таким образом, чтобы уровень паразитного излучения, которому может подвергнуться обслуживающий персонал, соответствовал санитарным нормам. Решение этой задачи является целью данного изобретения.Heating is carried out using electromagnetic waves in the microwave range. When working with microwave installations, one of the problems is to screen the irradiation zone in such a way that the level of spurious radiation to which service personnel can be exposed corresponds to sanitary standards. The solution to this problem is the aim of the present invention.
Известно устройство для нагрева дорожного полотна [1] с использованием СВЧ энергии, содержащее последовательно соединенные СВЧ генератор, линию передачи и излучатель СВЧ энергии. Кроме этого, устройство содержит также последовательно соединенные приемную антенну, детектор и индикатор, служащие для определения амплитуды СВЧ волны, отраженной от поверхности дорожного полотна. Измерительная цепь устройства позволяет, как утверждает автор, минимизировать отражение от поверхности дорожного полотна вплоть до нулевой амплитуды, если с ее помощью сделать угол наклона оси излучателя к поверхности дорожного покрытия равным углу Брюстера.A device for heating the roadway [1] using microwave energy, containing a series-connected microwave generator, a transmission line and an emitter of microwave energy. In addition, the device also contains a series-connected receiving antenna, detector and indicator, used to determine the amplitude of the microwave wave reflected from the surface of the roadway. The measuring circuit of the device allows, according to the author, to minimize reflection from the surface of the roadway to zero amplitude, if using it to make the angle of inclination of the axis of the emitter to the surface of the road surface equal to the Brewster angle.
Действительно, при падении электромагнитной волны на границу раздела двух сред с различными значениями диэлектрической проницаемости происходит ее разделение на отраженную и преломленную волны. В нашем случае среда, из которой падает электромагнитная волна, является воздух, коэффициент преломления для него равен 1. Асфальтобетонное покрытие имеет коэффициент преломления n2>1. Закон Брюстера устанавливает соотношение между углом падения φ естественного (неполяризованного) света на границу разделения сред, при котором отраженный от поверхности свет становится полностью поляризованным, и коэффициентом преломления n2. При этом угле отражения, называемом углом Брюстера, от поверхности отражается компонента Es, у которой вектор электрического поля перпендикулярен плоскости падения световой (электромагнитной) волны. Компонента Еφ, у которой вектор электрического поля лежит в плоскости падения электромагнитной волны, не отражается и полностью преломляется в среду с показателем преломления n2 под углом r. Это происходит при условии:Indeed, when an electromagnetic wave falls on the interface between two media with different values of the dielectric constant, it is divided into reflected and refracted waves. In our case, the medium from which the electromagnetic wave is incident is air, the refractive index for it is 1. The asphalt concrete coating has a refractive index of n 2 > 1. Brewster’s law establishes the relation between the angle of incidence φ of natural (unpolarized) light at the interface between the media, at which the light reflected from the surface becomes completely polarized, and the refractive index n 2 . At this angle of reflection, called the Brewster angle, the component E s is reflected from the surface, in which the electric field vector is perpendicular to the plane of incidence of the light (electromagnetic) wave. The component E φ , in which the electric field vector lies in the plane of incidence of the electromagnetic wave, is not reflected and is completely refracted into the medium with a refractive index n 2 at an angle r. This happens if:
В соответствии с законами оптики коэффициент преломления n связан с углами отражения φ преломления r соотношением: sin(φ)/sin(r)=n. Уравнение (1) можно записать в виде: sin(φ)/cos(φ)=n. Отсюда следует: cos(φ)=sin(r) или φ+r=90°.In accordance with the laws of optics, the refractive index n is related to the reflection angles φ of the refraction r by the ratio: sin (φ) / sin (r) = n. Equation (1) can be written in the form: sin (φ) / cos (φ) = n. It follows: cos (φ) = sin (r) or φ + r = 90 °.
Таким образом, в соответствии с изобретениями [1], если на асфальтобетонное покрытие направить линейнополяризованную электромагнитную волну, у которой вектор электрического поля лежит в плоскости падения волны на покрытие, под углом Брюстера к этой поверхности, то амплитуда отраженной волны будет равна нулю. Однако имеется несколько практических аспектов, мешающих реализации этой теоретической схемы.Thus, in accordance with the inventions [1], if a linearly polarized electromagnetic wave with the electric field vector lying in the plane of incidence of the wave on the coating is directed at the Brewster angle to this surface, the amplitude of the reflected wave will be zero. However, there are several practical aspects that impede the implementation of this theoretical scheme.
Во-первых, закон Брюстера не соблюдается строго. При отражении от поверхности падающего на нее под углом Брюстера неполяризованного света отраженная волна не является линейнополяризованной, но имеет эллиптическую поляризацию. Это означает, что амплитуда отраженной компоненты, у которой вектор электрического поля лежит в плоскости падения, не равна нулю. Физически это объясняется тем, что переход между средами с показателями преломления n1 и n2 происходит быстрым непрерывным изменением, соизмеримым с длиной волны, а не скачком.Firstly, Brewster’s law is not strictly enforced. When reflected from a surface of unpolarized light incident on it at a Brewster angle, the reflected wave is not linearly polarized, but has an elliptical polarization. This means that the amplitude of the reflected component, in which the electric field vector lies in the plane of incidence, is not equal to zero. Physically, this is due to the fact that the transition between media with refractive indices n 1 and n 2 occurs by rapid continuous change, comparable with the wavelength, and not with a jump.
Во-вторых, реальные излучатели (если говорить более правильно - антенны, поскольку в соответствии с принципом взаимности они одинаково успешно могут и излучать, и принимать электромагнитные волны) имеют диаграмму направленности, отражающую то обстоятельство, что излучение из антенны происходит в некотором телесном угле. Вообще говоря, диаграмма направленности имеет смысл как установившаяся радиофизическая характеристика только для так называемой дальней зоны излучения, то есть для области пространства, удаленной от антенны на расстояние D>10L, где L - наибольшее измерение апертуры антенны. На расстояниях от антенны меньше D происходит интерференция парциальных волн, излучаемых антенной, и распределение поля имеет более объемный характер. Но даже если использовать для рассмотрения отражений от асфальтобетонного покрытия диаграмму направленности, излучение из антенны нельзя характеризовать как электромагнитную волну, распространяющуюся в одном направлении. Скорее это набор парциальных волн различной интенсивности, распространяющихся под разными углами относительно главной оси диаграммы направленности. Поэтому при выполнении условия равенства угла падения углу Брюстера для парциальной волны, распространяющейся в направлении главной оси диаграммы направленности, это условие не будет выполняться для остальных парциальных волн. Таким образом, подстройкой угла наклона излучающей антенны к поверхности асфальтобетонного покрытия нельзя добиться отсутствия отражения от него СВЧ мощности, можно только минимизировать отражение в направлении измерительной антенны, позиционированной под определенным углом. Это не решает проблемы обеспечения уровня паразитного излучения, соответствующего санитарным нормам РФ.Secondly, real emitters (to put it more correctly, antennas, because in accordance with the principle of reciprocity, they can equally radiate and receive electromagnetic waves) have a radiation pattern reflecting the fact that the radiation from the antenna occurs in some solid angle. Generally speaking, the radiation pattern makes sense as an established radiophysical characteristic only for the so-called far radiation zone, that is, for a region of space remote from the antenna by a distance D> 10L, where L is the largest measurement of the antenna aperture. At distances less than D from the antenna, the interference of the partial waves emitted by the antenna occurs, and the field distribution is more voluminous. But even if a radiation pattern is used to consider reflections from an asphalt concrete pavement, radiation from an antenna cannot be characterized as an electromagnetic wave propagating in one direction. Rather, it is a set of partial waves of various intensities propagating at different angles relative to the main axis of the radiation pattern. Therefore, if the condition for the angle of incidence is equal to the Brewster angle for a partial wave propagating in the direction of the main axis of the radiation pattern, this condition will not be satisfied for the remaining partial waves. Thus, by adjusting the angle of inclination of the radiating antenna to the surface of the asphalt concrete pavement, it is impossible to achieve the absence of reflection of microwave power from it; one can only minimize reflection in the direction of the measuring antenna positioned at a certain angle. This does not solve the problem of ensuring the level of spurious radiation that meets the sanitary standards of the Russian Federation.
По-видимому, понимание этого обстоятельства явилось причиной того, что автор [1] уже не в одиночку предложил другое техническое решение для уменьшения уровня паразитного излучения. Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разогрева оснований и покрытий [2], где помимо СВЧ генераторов, линий передачи и излучателей СВЧ энергии, расположенных на подвижной тележке, введен дополнительно СВЧ металлический экран в виде жестких бортов платформы, высота которых меньше высоты платформы, и закрепленных на нижней поверхности платформы между колес тележки. Это также не решает проблемы обеспечения уровня паразитного излучения, соответствующего санитарным нормам РФ.Apparently, an understanding of this circumstance was the reason that the author [1] no longer alone proposed another technical solution to reduce the level of spurious radiation. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a device for heating the bases and coatings [2], where in addition to microwave generators, transmission lines and microwave energy emitters located on a moving cart, an additional microwave metal screen is introduced in the form of rigid platform sides, height which are less than the height of the platform, and fixed on the lower surface of the platform between the wheels of the trolley. It also does not solve the problem of ensuring the level of spurious radiation that meets sanitary standards of the Russian Federation.
В дополнительном пункте формулы изобретения в устройство введен гибкий экран, выполненный в виде металлических цепей или усов, одними концами прикрепленных к кромке бортов жесткого экрана, другие концы касаются нагреваемой поверхности, причем расстояние между цепями и усами много меньше длины волны СВЧ генераторов.In an additional claim, a flexible screen is introduced in the device in the form of metal chains or whiskers, one ends attached to the edge of the sides of the hard screen, the other ends touch the heated surface, and the distance between the chains and the mustache is much less than the wavelength of the microwave generators.
Предлагаемая конструкция экрана призвана создать замкнутое с точки зрения распространения СВЧ волн пространство, за пределы которого не излучалась бы СВЧ мощность. Однако щели между цепями и усами, хотя и расстояние между которыми много меньше длины волны СВЧ колебаний, являются источниками возбуждения паразитных волн в случае, если вектор электрического поля падающей на гибкий экран СВЧ волны не будет совпадать с направлением цепей или усов. Для надежного экранирования гибкий экран должен иметь сеточную структуру, которая обеспечивает протекание экранирующих токов во всех направлениях, подобно тому, как это сделано в окнах СВЧ (микроволновых) печей. Кроме того, паразитные потоки СВЧ мощности будут проходить через асфальтобетонное покрытие в точках соприкосновения цепей и усов с этим покрытием за счет дифракции СВЧ волн на их концах. Таким образом, недостатком данного устройства является то, что гибкий экран, создаваемый цепями и усами, не обеспечивает необходимого ослабления паразитного СВЧ излучения из зоны нагрева асфальтобетонного покрытия.The proposed screen design is designed to create a space that is closed in terms of the propagation of microwave waves, beyond which microwave power would not be radiated. However, the gaps between the chains and the whiskers, although the distance between them is much smaller than the wavelength of the microwave oscillations, are sources of excitation of spurious waves if the electric field vector incident on the flexible shield of the microwave wave does not coincide with the direction of the chains or whiskers. For reliable shielding, the flexible screen must have a grid structure that allows the shielding currents to flow in all directions, similar to how it is done in the windows of microwave ovens. In addition, parasitic flows of microwave power will pass through an asphalt concrete pavement at the points of contact of chains and whiskers with this coating due to diffraction of microwave waves at their ends. Thus, the disadvantage of this device is that the flexible screen created by the chains and the mustache does not provide the necessary attenuation of spurious microwave radiation from the heating zone of the asphalt concrete pavement.
Основная задача полезной модели заключается в создании устройства, позволяющего увеличить энергоэффективность разогрева дорожного полотна и свести к минимуму уровень СВЧ излучения, сделав его безопасным для окружающей среды и человека.The main objective of the utility model is to create a device that allows to increase the energy efficiency of warming the roadway and to minimize the level of microwave radiation, making it safe for the environment and humans.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для нагрева дорожного полотна, содержащее тележку, нагревательное устройство с СВЧ металлическим экраном, установленным на тележке, дополнительно в жесткий экран введена система четвертьволновых шлейфов по всему периметру жесткого экрана для образования волноводного тройника в пространстве между жестким экраном и покрытием, причем жесткий экран и система четвертьволновых шлейфов по всему периметру выполнены из материала с проводящим слоем.The technical result is achieved by the fact that in the device for heating the roadway containing a carriage, a heating device with a microwave metal screen mounted on the carriage, an additional quarter-wave loop system is introduced into the hard screen around the entire perimeter of the hard screen to form a waveguide tee in the space between the hard screen and coating, and the hard screen and the quarter-wave loop system around the perimeter are made of material with a conductive layer.
Для надежного запирания СВЧ мощности нами предлагается на краях жесткого экрана использовать четвертьволновые шлейфовые системы. Конструкция такой системы показана на фигуре 1. На краю жесткого экрана формируется изгиб проводящей поверхности таким образом, чтобы образовывалась полосковая линия, оканчивающаяся закорачивающей стенкой на расстоянии четверти длины волны от ее входа.For reliable locking of microwave power, we suggest using quarter-wave loop systems at the edges of the hard screen. The design of such a system is shown in Figure 1. At the edge of the hard screen, a bend of the conductive surface is formed so that a strip line is formed that ends with a shorting wall at a quarter of the wavelength from its entrance.
Для пояснения работы такой структуры рассмотрим распространение волны через последовательный тройник, которым является, по сути, предложенная структура в области четвертьволнового шлейфа, используя формализм матрицы рассеяния [3]. В этом формализме любая пассивная волноводная структура описывается матрицей рассеяния |S|. Вектор амплитуд исходящих (рассеянных) от структуры волн |b| определяется произведением матрицы рассеяния |S| и вектора амплитуд падающих на структуру волн |а|:To explain the operation of such a structure, we consider the wave propagation through a sequential tee, which, in fact, is the proposed structure in the region of a quarter-wave loop using the scattering matrix formalism [3]. In this formalism, any passive waveguide structure is described by the scattering matrix | S |. The vector of amplitudes of the outgoing (scattered) from the wave structure | b | is determined by the product of the scattering matrix | S | and the amplitude vector of the waves incident on the structure | a |:
Схема последовательного тройника и обозначение волн в этом тройнике показаны на фигуре 2. Будем считать, что волна b3, прошедшая в плечо 3, излучается в пространство без отражения. Тогда последовательный тройник нужно считать согласованным со стороны плеча 3, и амплитуда волны, падающей на тройник из этого плеча, всегда будет равна нулю: а3=0. Для последовательного тройника матрица рассеяния имеет вид [3]:The scheme of the successive tee and the designation of the waves in this tee are shown in Figure 2. We assume that the wave b 3 transmitted to shoulder 3 is radiated into space without reflection. Then the sequential tee must be considered consistent from the side of shoulder 3, and the amplitude of the wave incident on the tee from this shoulder will always be zero: and 3 = 0. For a serial tee, the scattering matrix has the form [3]:
Тогда в соответствии с выражением (1) амплитуды рассеянных волн будут складываться из амплитуд падающих волн следующим образом:Then, in accordance with expression (1), the amplitudes of the scattered waves will be added up from the amplitudes of the incident waves as follows:
Проанализируем переходной процесс в таком тройнике с момента включения СВЧ генераторов для прогрева дорожного покрытия. Будем считать, что в этот момент и далее амплитуда падающей на тройник волны из плеча 1, то есть с области прогрева дорожного покрытия, равна 1. Амплитуда волны а2 в этот момент, естественно, равна 0, и напомни что амплитуда волны а3 всегда равна 0. Тогда в соответствии с выражениями (3) амплитуды рассеянных волн в момент времени t=0 будут равны:Let us analyze the transition process in such a tee from the moment the microwave generators are turned on to warm the road surface. We assume that at this moment and further the amplitude of the wave incident on the tee from shoulder 1, that is, from the area of heating of the road surface, is 1. The amplitude of wave a 2 at this moment, of course, is 0, and recall that the amplitude of wave a 3 is always equal to 0. Then, in accordance with expressions (3), the amplitudes of the scattered waves at time t = 0 will be equal to:
b1(0)=1/2; b2(0)=1/2; b3(0)=√2/2;b 1 (0) = 1/2; b 2 (0) = 1/2; b 3 (0) = √2 / 2;
Далее будем отслеживать изменение амплитуд рассеянных волн итерационным образом через период времени τ, равный времени пробега волны по четвертьволновому шлейфу до закорачивающей стенки и обратно до места разветвления. При рабочей длине волны 12 см длина этого пробега составит половину длины волны, то есть 6 см, и время пробега составит величину, равную 2·10-10 с. Тогда в момент времени t=τ амплитуда волны, падающей на тройник из плеча 1 по-прежнему будет равна 1, а амплитуда волны, падающей из четвертьволнового шлейфа, будет равна 1/2. Значение амплитуды волны, падающей на тройник из шлейфа, определяется выражением:Next, we will monitor the change in the amplitudes of the scattered waves in an iterative manner through a time period τ equal to the travel time of the wave along the quarter-wave loop to the shorting wall and back to the branching point. With a working wavelength of 12 cm, the path length will be half the wavelength, i.e. 6 cm, and the travel time will be 2 × 10 −10 s. Then, at time t = τ, the amplitude of the wave incident on the tee from shoulder 1 will still be 1, and the amplitude of the wave incident from the quarter-wave loop will be 1/2. The value of the amplitude of the wave incident on the tee from the loop is determined by the expression:
a2(n)=b2(n-1)·exp(φ+π)=b2(n-1),a 2 (n) = b 2 (n-1) exp (φ + π) = b 2 (n-1),
где n означает номер итерации, φ - фазовый набег при прохождении волны по четвертьволновому шлейфу до закорачивающей стенки и обратно, π - изменение фазы волны при отражении от закорачивающей стенки. Поскольку фазовый набег φ=π, суммарное изменение фазы волны в шлейфе будет равно 2π, и волны a1(n) и a2(n) будут иметь одинаковый знак. Таким образом, после одного оборота волны по шлейфу амплитуды падающих волн будут иметь следующие значения:where n is the iteration number, φ is the phase incursion during the passage of the wave along the quarter-wave loop to the short-circuiting wall and vice versa, π is the change in the phase of the wave upon reflection from the shorting wall. Since the phase incursion is φ = π, the total change in the phase of the wave in the loop will be 2π, and the waves a 1 (n) and a 2 (n) will have the same sign. Thus, after one revolution of the wave along the train, the amplitudes of the incident waves will have the following values:
a1(1)=1; а2(1)=1/2.a 1 (1) = 1; and 2 (1) = 1/2.
Соответственно, согласно выражениям (3) амплитуды рассеянных волн будут равны:Accordingly, according to expressions (3), the amplitudes of the scattered waves will be equal to:
b1(1)=3/4; b2(1)=3/4; b3(1)=√2/4;b 1 (1) = 3/4; b 2 (1) = 3/4; b 3 (1) = √2 / 4;
На следующей итерации в момент времени t=2τ амплитуды падающих волн будут равны: a1(2)=1; а2(2)=3/4, и амплитуды рассеянных волн, соответственно, равны: b1(2)=7/8; b2(2)=7/8; b3(2)=√2/8.At the next iteration, at time t = 2τ, the amplitudes of the incident waves will be equal to: a 1 (2) = 1; and 2 (2) = 3/4, and the amplitudes of the scattered waves, respectively, are equal to: b 1 (2) = 7/8; b 2 (2) = 7/8; b 3 (2) = √2 / 8.
Еще через интервал времени, равный τ, на четвертой итерации амплитуды волн примут значения:Even after a time interval equal to τ, at the fourth iteration, the wave amplitudes take the values:
a1(3)=1; a2(3)=7/8.a 1 (3) = 1; a 2 (3) = 7/8.
b1(3)=15/16; b2(3)=15/16, b3(3)=√2/16.b 1 (3) = 15/16; b 2 (3) = 15/16, b 3 (3) = √2 / 16.
Сравнивая амплитуды волны b3, выходящей из тройниковой структуры в плечо 3 и далее в окружающее пространство, можно видеть, что с каждой итерацией модуль амплитуды уменьшается по закону b3(n)=√2/2n+1, где n - номер итерации. Отсюда следует, что уже на десятой итерации, то есть через 2 наносекунды после включения СВЧ генераторов, амплитуда волны, уходящей из тройника в плечо 3, будет меньше амплитуды волны в пространстве нагрева в 1000 раз, а еще через две наносекунды - в миллион раз.Comparing the amplitudes of the wave b 3 emerging from the tee structure into arm 3 and further into the surrounding space, we can see that with each iteration the amplitude modulus decreases according to the law b 3 (n) = √2 / 2 n + 1 , where n is the number of iteration . It follows that already at the tenth iteration, that is, 2 nanoseconds after switching on the microwave generators, the amplitude of the wave leaving the tee in arm 3 will be less than the wave amplitude in the heating space by 1000 times, and after another two nanoseconds by a million times.
Таким образом, в предложенной структуре СВЧ волна а1, распространяющаяся по волноводу (полосковой линии), образованному жестким экраном, с одной стороны, и асфальтобетонным покрытием, с другой стороны, в месте пересечения с четвертьволновым шлейфом делится на две части (волны), одна из которых распространяется далее по волноводу «жесткий экран - асфальтобетонное покрытие», а другая - по четвертьволновому шлейфу. После оборота волны в четвертьволновом шлейфе волны в тройнике интерферируют, в результате чего волна на выходе плеча 3 уменьшается. Это уменьшение происходит в геометрической прогрессии с каждым последующим оборотом волны в четвертьволновом шлейфе, стремясь к нулю в наносекундном масштабе времени. Таким образом, структура с четвертьволновым шлейфом обеспечивает надежную изоляцию окружающей среды от СВЧ поля в пространстве нагрева дорожного полотна.Thus, in the proposed structure, the microwave wave a 1 propagating along the waveguide (strip line) formed by a rigid screen, on the one hand, and an asphalt concrete coating, on the other hand, is divided into two parts (waves) at the intersection with the quarter-wave loop, one of which is distributed further along the waveguide “hard screen - asphalt concrete pavement”, and the other - along the quarter-wave loop. After the turnover of the wave in the quarter-wave loop, the waves in the tee interfere, as a result of which the wave at the output of the arm 3 decreases. This decrease occurs exponentially with each subsequent revolution of the wave in the quarter-wave loop, tending to zero in the nanosecond time scale. Thus, the structure with a quarter-wave loop provides reliable isolation of the environment from the microwave field in the space of heating of the roadway.
На фигуре 1 схематично представлено сечение края жесткого экрана с четвертьволновым шлейфом по всему периметру экрана. На фигуре 2 показана схема волноводного тройника, образованного жестким экраном, четвертьволновым шлейфом и дорожным покрытием. На этой же фигуре показаны обозначения падающих на тройник и рассеянных от него СВЧ волн, использованные при объяснении работы предлагаемого устройства. На фигуре 3 показана функциональная схема предлагаемого устройства для нагрева дорожного полотна, а на фигуре 4 - общий вид сверху на жесткий экран с четвертьволновыми шлейфами по его периметру и расположенными над ним СВЧ генераторами, линиями передачи и излучателями СВЧ мощности.The figure 1 schematically shows a section of the edge of the hard screen with a quarter-wave loop along the entire perimeter of the screen. The figure 2 shows a diagram of a waveguide tee formed by a hard screen, a quarter-wave loop and a road surface. The same figure shows the designations of the microwave waves incident on the tee and scattered from it, used to explain the operation of the proposed device. Figure 3 shows a functional diagram of the proposed device for heating the roadway, and figure 4 is a general top view of a hard screen with quarter-wave loops around its perimeter and microwave generators, transmission lines and microwave power emitters located above it.
На фигурах 3 и 4 введены обозначения:In figures 3 and 4 introduced the notation:
1 - блок питания СВЧ генераторов;1 - power supply for microwave generators;
2 - СВЧ генераторы;2 - microwave generators;
3 - линии передачи СВЧ мощности;3 - microwave power transmission lines;
4 - излучатели СВЧ энергии;4 - microwave energy emitters;
5 - жесткий экран над пространством нагрева дорожного полотна;5 - hard screen above the space of heating of the roadway;
6 - система четвертьволновых шлейфов;6 - a system of quarter-wave loops;
7 - асфальто-бетонное покрытие.7 - asphalt-concrete coating.
Блок питания 1 должен обеспечивать автоматическую регулировку уровня выходной мощности СВЧ генераторов за счет петли обратной связи и аварийное выключение генерации СВЧ мощности при превышении уровня паразитного излучения выше значения, допустимого санитарными нормами РФ.The power supply unit 1 must provide automatic adjustment of the output power level of the microwave generators due to the feedback loop and emergency shutdown of the generation of microwave power when the level of spurious radiation exceeds the value allowed by the sanitary standards of the Russian Federation.
СВЧ генераторы 2 могут быть выполнены на основе любого типа приборов, преобразующих постоянный ток в СВЧ колебания.Microwave generators 2 can be made on the basis of any type of device that converts direct current into microwave oscillations.
Линии передачи 3 могут быть выполнены коаксиальными или волноводными и обеспечивать полную изоляцию передаваемой СВЧ мощности.Transmission lines 3 can be made coaxial or waveguide and provide complete isolation of the transmitted microwave power.
Излучатели СВЧ энергии 4 могут быть выполнены в виде рупорных антенн.Emitters of microwave energy 4 can be made in the form of horn antennas.
Жесткий экран 5 выполнен из материала с проводящим слоем, включает выходные окна излучателей и соединен с ними электрически плотно, что полностью исключает излучение СВЧ волн наружу из пространства нагрева дорожного полотна в месте их соединения и через материал экрана.The rigid screen 5 is made of a material with a conductive layer, includes the output windows of the emitters and is connected electrically tightly with them, which completely excludes the emission of microwave waves outside from the space of heating of the roadway at their junction and through the screen material.
Система четвертьволновых шлейфов 6 выполнена также из материала с проводящим слоем и соединена с жестким экраном также электрически плотно, что полностью исключает излучение СВЧ волн наружу из пространства нагрева дорожного полотна в месте их соединения и через материал четвертьволновых шлейфов.The system of quarter-wave loops 6 is also made of a material with a conductive layer and is also electrically tightly connected to the hard screen, which completely eliminates the emission of microwave waves from the space of heating of the roadway at the junction and through the material of the quarter-wave loops.
Устройство разогрева дорожного полотна работает следующим образом. Устройство доставляют на место ремонта дорожного полотна и устанавливают над ремонтируемым участком с предварительно насыпанным слоем асфальто-битумной смеси. С помощью пульта управления включают блок питания 1, который подает питание на СВЧ генераторы 2. Генерируемая ими СВЧ мощность по линиям передачи 3 поступает в излучатели 4 и направляется на ремонтируемое дорожное покрытие с имеющимся на нем свежей асфальтобитумной смесью. Частично отраженная от покрытия СВЧ мощность направляется жестким экраном 5 вновь на дорожное покрытие. Расположенная по периметру жесткого экрана система четвертьволновых шлейфов 6 за счет интерференции волн эффективно запирает СВЧ мощность в пространстве нагрева дорожного полотна и не позволяет СВЧ волнам распространяться в окружающее пространство. При достижении дорожным покрытием температуры, предписанной регламентом ремонта дорожного покрытия, СВЧ генераторы 2 выключаются, и устройство перемещается к следующему участку ремонтируемого дорожного покрытия.The device for heating the roadway works as follows. The device is delivered to the repair site of the roadway and installed over the repaired area with a pre-poured layer of asphalt-bitumen mixture. Using the control panel, a power supply unit 1 is turned on, which supplies power to the microwave generators 2. The microwave power generated by them via transmission lines 3 is supplied to the emitters 4 and sent to the repaired road surface with the fresh asphalt mixture available on it. The power partially reflected from the microwave coating is directed by the hard screen 5 to the road surface again. Located around the perimeter of the hard screen, the system of quarter-wave loops 6 due to wave interference effectively closes microwave power in the heating space of the roadway and does not allow microwave waves to propagate into the surrounding space. When the pavement reaches the temperature prescribed by the regulations for the repair of pavement, microwave generators 2 are turned off, and the device moves to the next section of the repaired pavement.
Используемые источникиSources used
1. Патент 2093635 (Россия), МПК Е01С 23/06, Е01С 23/14 Способ нагрева дорожного покрытия и устройство для его осуществления/ Валеев Г.Г., опубликовано 20.10.1997. Заявка на изобретение 96103188/03, заявлено 27.01.1998.1. Patent 2093635 (Russia), IPC E01C 23/06, E01C 23/14 Method of heating the pavement and device for its implementation / Valeev G.G., published on 10.20.1997. Application for invention 96103188/03, claimed on 01.27.1998.
2. 3аявка на изобретение 96103187/03 РФ, E04D 15/06, Е01С 23/14 МПК. Устройство для разогрева оснований и покрытий/, Валеев Г.Г., Карпенко Ю.В., Нефедов В.Н., заявл. 16.02.1996, публикация 27.01.1998.2. 3 application for the invention 96103187/03 of the Russian Federation, E04D 15/06, E01C 23/14 IPC. Device for heating bases and coatings /, Valeev G.G., Karpenko Yu.V., Nefedov V.N., decl. 02.16.1996, publication 01/27/1998.
3. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. М., «Высшая школа», 19703. Lebedev I.V. Microwave equipment and devices. M., "Higher School", 1970
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011145644/03U RU114963U1 (en) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | ROAD HEATING DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011145644/03U RU114963U1 (en) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | ROAD HEATING DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU114963U1 true RU114963U1 (en) | 2012-04-20 |
Family
ID=46032901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011145644/03U RU114963U1 (en) | 2011-11-09 | 2011-11-09 | ROAD HEATING DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU114963U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180106U1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-06-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Домострой" | DEVICE FOR HEATING ASPHALT-BITUMINOUS COVERING OF ROAD CANVAS AND SOFT ROOFS ON A BITUMINOUS BASIS |
| RU210068U1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-03-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | MICROWAVE EMITTER FOR PROCESSING JOINTS OF RIGID AERODROME AND ROAD SURFACES |
-
2011
- 2011-11-09 RU RU2011145644/03U patent/RU114963U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU180106U1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-06-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Домострой" | DEVICE FOR HEATING ASPHALT-BITUMINOUS COVERING OF ROAD CANVAS AND SOFT ROOFS ON A BITUMINOUS BASIS |
| RU210068U1 (en) * | 2021-07-29 | 2022-03-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | MICROWAVE EMITTER FOR PROCESSING JOINTS OF RIGID AERODROME AND ROAD SURFACES |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Parazzoli et al. | Experimental verification and simulation of negative index of refraction using Snell’s law | |
| Permyakov et al. | Analysis of propagation of electromagnetic waves in difficult conditions by the parabolic equation method | |
| Wait | Scattering of a plane wave from a circular dielectric cylinder at oblique incidence | |
| Yin et al. | Microwave Vortex‐Beam Emitter Based on Spoof Surface Plasmon Polaritons | |
| CN106772301B (en) | A kind of multilayer non-parallel interfaces medium electromagnetic scattering simulation algorithm based on medium ray tracing | |
| Knirck et al. | A first look on 3D effects in open axion haloscopes | |
| Islamov et al. | Experimental study of characteristics of microwave devices transition from rectangular waveguide to the megaphone | |
| RU114963U1 (en) | ROAD HEATING DEVICE | |
| Wang et al. | High-gain composite microstrip patch antenna with the near-zero-refractive-index metamaterial | |
| Lee et al. | Coupling at cross, T, and L junctions in tunnels and urban street canyons | |
| Borzov et al. | Mathematical modeling and simulation of the input signals of short-range radar systems | |
| Blanco et al. | Doppler reflectometry studies using a two-dimensional full-wave code | |
| Gregoire et al. | Artificial impedance surface antenna design and simulation | |
| Vitucci et al. | An efficient ray-based modeling approach for scattering from reconfigurable intelligent surfaces | |
| Budhu et al. | Accurate modeling and rapid synthesis methods for beamforming metasurfaces | |
| Burge et al. | Microwave scattering from dielectric wedges with planar surfaces: a diffraction coefficient based on a physical optics version of GTD | |
| CN112380643B (en) | Near-field electromagnetic scattering modeling method for plasma coated target | |
| RU143087U1 (en) | ROAD HEATING DEVICE | |
| Li et al. | Numerical simulations of ELF/VLF wave generated by modulated beat-wave ionospheric heating in high latitude regions | |
| Sütterlin et al. | An analytic formalism for the emission of coherent transition radiation from an oblique finite thin metallic target screen | |
| Gennarelli et al. | A UAPO-based solution for the scattering by a lossless double-negative metamaterial slab | |
| Dehmollaian et al. | Hybrid FDTD and ray optics approximation for simulation of through-wall microwave imaging | |
| Martínez-Fernández et al. | Design and measuring performance of the ITER plasma position reflectometer in-port-plug antennas | |
| Deng et al. | An efficient 3-D MoM-PE hybrid model for scattering of the key target in a large-scale complex environment | |
| Yukhanov et al. | Synthesis of arbitrarily shaped impedance reflectors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131110 |