[go: up one dir, main page]

RU2406655C2 - Electric pulse anti-icing system - Google Patents

Electric pulse anti-icing system Download PDF

Info

Publication number
RU2406655C2
RU2406655C2 RU2008117285/11A RU2008117285A RU2406655C2 RU 2406655 C2 RU2406655 C2 RU 2406655C2 RU 2008117285/11 A RU2008117285/11 A RU 2008117285/11A RU 2008117285 A RU2008117285 A RU 2008117285A RU 2406655 C2 RU2406655 C2 RU 2406655C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electropulse
electrically conductive
conductive coating
icing
electric pulse
Prior art date
Application number
RU2008117285/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008117285A (en
Inventor
Николай Константинович Васильев (RU)
Николай Константинович Васильев
Наталья Симовна Бакановичус (RU)
Наталья Симовна Бакановичус
Константин Николаевич Васильев (RU)
Константин Николаевич Васильев
Владимир Иванович Моисеев (RU)
Владимир Иванович Моисеев
Владимир Иванович Сокуров (RU)
Владимир Иванович Сокуров
Ирэн Николаевна Шаталина (RU)
Ирэн Николаевна Шаталина
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" filed Critical Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева"
Priority to RU2008117285/11A priority Critical patent/RU2406655C2/en
Publication of RU2008117285A publication Critical patent/RU2008117285A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2406655C2 publication Critical patent/RU2406655C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Paints Or Removers (AREA)
  • Suspension Of Electric Lines Or Cables (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to electric pulse anti-acing systems. Proposed system comprises electrically conducting coat, electric pulse generator and two coaxial electrodes. Said electrically conducting coat is arranged in electrode gap to occupy its entire area.
EFFECT: higher efficiency of anti-icing of larger areas.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к льдотехнике, а именно к электроимпульсным противообледенительным системам.The invention relates to ice technology, namely to electrical pulse anti-icing systems.

Известна электроимпульсная противообледенительная система, состоящая из генератора электрических импульсов, индукторов - преобразователей электрических импульсов в механические и распределительных элементов - коммутаторов, с креплением индукторов непосредственно под защищаемой от обледенения тонкостенной гибкой металлической обшивкой (В.В.Богородский, В.П.Гаврило, О.А.Недошивин. Разрушение льда. Методы, технические средства. Л.: Гидрометеоиздат, 1983, с.205-206).Known electric pulse anti-icing system, consisting of an electric pulse generator, inductors - converters of electrical impulses into mechanical and distribution elements - switches, with fastening of the inductors directly under the thin-walled flexible metal sheathing protected from icing (V.V. Bogorodsky, V.P. Gavrilo, O .A. Nedoshivin. Ice Destruction. Methods, Technical Means. L .: Gidrometeoizdat, 1983, p.205-206).

Недостатком такой системы является невозможность ее применения для защиты от обледенения негибких или неэлектропроводных элементов сооружений.The disadvantage of this system is the impossibility of its use for protection against icing inflexible or non-conductive elements of structures.

Наиболее близкой к предлагаемой системе по технической сущности и достигаемому эффекту является электроимпульсная противообледенительная система, содержащая электроды (RU 2289892 C2, 20.12.2006).The closest to the proposed system in terms of technical nature and the achieved effect is an electropulse de-icing system containing electrodes (RU 2289892 C2, 12.20.2006).

Однако электроимпульсная противообледенительная система недостаточно эффективна для защиты от обледенения поверхностей большой площади. В этом случае необходимо крепление большого количества пар коаксиальных электродов (разрядников), что не всегда конструктивно или технологически возможно. Кроме того, имеется некоторая вероятность несрабатывания системы при образовании пористого или трещиноватого льда при обледенении. В этом случае при образовании поры или трещины в межэлектродном промежутке водяная пленка, необходимая для инициирования электрогидравлического эффекта, может не обеспечить достаточно малого сопротивления между электродами разрядника.However, the electropulse de-icing system is not effective enough to protect against the icing of large surfaces. In this case, it is necessary to mount a large number of pairs of coaxial electrodes (arresters), which is not always structurally or technologically possible. In addition, there is some likelihood that the system will fail when porous or fractured ice forms during icing. In this case, when pores or cracks form in the interelectrode gap, the water film necessary to initiate the electro-hydraulic effect may not provide a sufficiently small resistance between the spark gap electrodes.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности работы системы для защиты от обледенения поверхностей большой площади.The technical result to which the claimed invention is directed is to increase the efficiency of the system to protect against icing of large surfaces.

Для достижения указанного технического результата в электроимпульсной противообледенительной системе, включающей генератор электроимпульсов, выход которого соединен с парами коаксиальных электродов, дополнительно содержит электропроводящее покрытие, расположенное в межэлектродном пространстве межэлектродного зазора.To achieve the specified technical result in an electropulse de-icing system, including an electric pulse generator, the output of which is connected to pairs of coaxial electrodes, additionally contains an electrically conductive coating located in the interelectrode space of the interelectrode gap.

Кроме этого предлагаемое техническое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи:In addition, the proposed technical solution has optional features characterizing its particular cases:

- электропроводящее покрытие расположено на всей площади межэлектродного пространства;- an electrically conductive coating is located on the entire area of the interelectrode space;

- в качестве электропроводящего покрытия могут быть применены полимеры, лакокраски с большим содержанием электропроводных наполнителей, например сажи, металлической крошки и т.п., или тонкая металлическая фольга, бумага, пропитанная электролитом, и т.п.- as an electrically conductive coating can be applied polymers, paints with a high content of electrically conductive fillers, such as carbon black, metal chips, etc., or thin metal foil, paper impregnated with electrolyte, etc.

Отличительным признаком предлагаемой электроимпульсной противообледенительной системы от указанной выше, наиболее близкой к ней, является то, что электропроводящее покрытие расположено в межэлектродном пространстве межэлектродного зазора.A distinctive feature of the proposed electropulse de-icing system from the above, closest to it, is that the electrically conductive coating is located in the interelectrode space of the interelectrode gap.

Благодаря наличию этого признака обеспечивается искусственное, практически короткое замыкание коаксиальных электродов, приводящее к повышению длины искрового промежутка, расширяющего зону действия ударной волны от электрогидравлического эффекта и в результате повышающего площадь разрушения льда практически в квадратичной зависимости.Due to the presence of this feature, an artificial, almost short circuit of coaxial electrodes is provided, leading to an increase in the length of the spark gap, expanding the shock wave action zone from the electro-hydraulic effect and, as a result, increasing the area of ice destruction in almost quadratic dependence.

Предлагаемая система иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена схема электроимпульсной противообледенительной системы.The proposed system is illustrated by drawings. Figure 1 presents a diagram of an electric pulse anti-icing system.

На фиг.2 - ее поперечный разрез.Figure 2 - its cross section.

Электроимпульсная противообледенительная система содержит генератор электроимпульсов 1 с накопителем энергии 2 (блоком конденсаторов) и электрическим ключом 3 (тиристором), разрядник 4, состоящий из двух коаксиальных электродов 5 и 6, изолирующей втулки 7 (фторопласт), электропроводящего покрытия 8 (токопроводящая краска). Коаксиальные электроды 5 и 6 выведены на поверхность 9 защищаемой от льда 10 конструкции 11, причем коаксиальный электрод 6 «земля» - внешний, а на коаксиальный электрод 5, который является внутренним и изолированным, подается электроимпульс, участок 12 электропроводящего покрытия 8, где происходит тепловой взрыв.The electropulse de-icing system contains an electropulse generator 1 with an energy storage device 2 (capacitor bank) and an electric switch 3 (thyristor), a spark gap 4 consisting of two coaxial electrodes 5 and 6, an insulating sleeve 7 (fluoroplastic), an electrically conductive coating 8 (conductive paint). Coaxial electrodes 5 and 6 are brought to the surface 9 of the structure 11 protected from ice 10, and the coaxial electrode 6 "ground" is external, and an electrical pulse is supplied to the coaxial electrode 5, which is internal and insulated, section 12 of the electrically conductive coating 8, where thermal explosion.

Разрядник 4 крепится на защищаемой от обледенения конструкции 11. Межэлектродный зазор между коаксиальными электродами 5, 6 составляет несколько десятков сантиметров. Электропроводящее покрытие 8 занимает всю площадь межэлектродного пространства межэлектродного зазора.The spark gap 4 is mounted on the structure protected against icing 11. The electrode gap between the coaxial electrodes 5, 6 is several tens of centimeters. The conductive coating 8 occupies the entire area of the interelectrode space of the interelectrode gap.

Электропроводящее покрытие 8 должно обеспечивать искусственное, практически короткое замыкание коаксиальных электродов 5 и 6. Для этого в качестве электропроводящего покрытия 8 можно использовать полимеры, лакокраски с большим содержанием электропроводных наполнителей (сажи, металлической крошки и т.п.) или тонкую металлическую фольгу, бумагу, пропитанную электролитом, и т.п. Электрическое сопротивление электропроводящего покрытия 8 составляет менее 10-20 Ом и его значение значительно меньше сопротивления льда 10 в межэлектродном зазоре, а также в изолирующей втулке 7.The electrically conductive coating 8 should provide an artificial, almost short circuit of the coaxial electrodes 5 and 6. For this, polymers, paint with a high content of electrically conductive fillers (carbon black, metal chips, etc.) or thin metal foil, paper can be used as the electrically conductive coating 8. soaked in electrolyte, etc. The electrical resistance of the electrically conductive coating 8 is less than 10-20 Ohms and its value is much less than the resistance of ice 10 in the interelectrode gap, as well as in the insulating sleeve 7.

Генератор электроимпульсов 1 располагается в зоне обслуживания персоналом, разрядник 4 размещается в зоне обледенения конструкции 11.The electric pulse generator 1 is located in the service area by personnel, the spark gap 4 is located in the icing zone of the structure 11.

Электроимпульсная противообледенительная система работает следующим образом.Electropulse de-icing system operates as follows.

В генераторе электроимпульсов 1 после накопления электроэнергии в количестве 1-10 кДж в накопителе энергии 2 замыкают электрический ключ 3 (тиристор) и на разрядник 4 подают электроимпульс напряжением 1-3 кВ. Накопленная энергия разряжается по электропроводящему покрытию 8 по пути наименьшего сопротивления между коаксиальными электродами 5 и 6. Искровой разряд сопровождается тепловым взрывом участка электропроводящего покрытия 8 вдоль пути наименьшего сопротивления. Тем самым искровой разряд между коаксиальными электродами 5 и 6 заменяется тепловым взрывом элемента, проводящего ток, - участка 12 электропроводящего покрытия 8. Тепловой взрыв проводящего ток участка 12 воспроизводит электрогидравлический эффект, сопровождающийся ударной волной, которая, в свою очередь, разрушает лед 10 на поверхности, защищаемой конструкции 11.After 1 to 10 kJ of electric pulses are generated in the electric pulse generator 1, an electric switch 3 (thyristor) is closed in the energy storage 2 and an electric pulse of 1-3 kV is supplied to the spark gap 4. The accumulated energy is discharged along the conductive coating 8 along the path of least resistance between the coaxial electrodes 5 and 6. The spark discharge is accompanied by a thermal explosion of the portion of the conductive coating 8 along the path of least resistance. Thus, the spark discharge between the coaxial electrodes 5 and 6 is replaced by a thermal explosion of the current-conducting element — the portion 12 of the electrically conductive coating 8. The thermal explosion of the current-conducting portion 12 reproduces the electro-hydraulic effect, which is accompanied by a shock wave, which, in turn, destroys ice 10 on the surface protected design 11.

При следующем использовании электроимпульсной противообледенительной системы разряд проходит по другому участку электропроводного покрытия 8, и так до ее полного выгорания. После выгорания электропроводного покрытия 8 его заменяют на новое.The next time you use the electric pulse anti-icing system, the discharge passes through another section of the conductive coating 8, and so on until it is completely burned out. After the burning of the conductive coating 8, it is replaced with a new one.

Предложенная электроимпульсная противообледенительная система позволяет повысить эффективность работы данной системы за счет применения электрогидравлического эффекта, инициируемого взрывающимся тепловым элементом - участком 12 электропроводного покрытия 8. Использование электропроводного покрытия 8 дает возможность значительно увеличить длину искрового промежутка и соответственно значительно увеличить площади разрушения льда 10 за один разряд электроэнергии.The proposed electropulse de-icing system can improve the efficiency of this system due to the use of the electro-hydraulic effect initiated by the exploding thermal element - section 12 of the electrical conductive coating 8. The use of electrical conductive coating 8 makes it possible to significantly increase the length of the spark gap and accordingly significantly increase the area of destruction of ice 10 for one discharge of electricity .

Надежность работы предлагаемой системы выше, чем надежность работы электроимпульсной противообледенительной системы прототипа за счет обеспечения электропроводящим покрытием 8 электропроводного мостика между коаксиальными электродами 5 и 6. Создание электропроводного мостика является необходимым условием прохождения электроимпульса и соответственно инициирования электрогидравлического эффекта. В предлагаемой системе это условие выполняется электропроводящим покрытием 8, в системе-прототипе созданием электронагревателем тонкой водяной пленки, которая не обеспечивает надежного электроконтакта между коаксиальными электродами 5 и 6 из-за ее вытекания через поры или микротрещины льда 10.The reliability of the proposed system is higher than the reliability of the electropulse de-icing system of the prototype by providing an electrically conductive coating 8 of the electrically conductive bridge between the coaxial electrodes 5 and 6. Creating an electrically conductive bridge is a necessary condition for the passage of the electropulse and, accordingly, the initiation of the electro-hydraulic effect. In the proposed system, this condition is fulfilled by the electrically conductive coating 8, in the prototype system, by creating an electric heater with a thin water film, which does not provide reliable electrical contact between the coaxial electrodes 5 and 6 due to its leakage through the pores or microcracks of ice 10.

Кроме того, использование теплового взрыва участка электропроводного покрытия 8 позволяет полностью устранить стример, а значит, и энергетические потери, составляющие, до 10% общего количества энергии разряда, которые расходовались на предзарядной стадии процесса. Хотя эти потери заменяются потерями на нагревание и испарение элемента, проводящего ток, они при этом во многих случаях оказываются несколько меньшими, чем потери на прорастание стримера между коаксиальными электродами 5 и 6.In addition, the use of a thermal explosion of the portion of the electrically conductive coating 8 makes it possible to completely eliminate the streamer, and, therefore, energy losses, constituting up to 10% of the total amount of discharge energy, which were spent at the precharge stage of the process. Although these losses are replaced by losses due to heating and evaporation of the current-conducting element, in many cases they turn out to be somewhat smaller than the losses due to the growth of the streamer between coaxial electrodes 5 and 6.

В качестве преимущества предлагаемой электроимпульсной противообледенительной системы следует отметить возможности осуществления в ней локализованных направленных электрогидравлических ударов по ледяному покрытию по предварительно заданному контуру.As an advantage of the proposed electropulse de-icing system, it should be noted the possibility of carrying out in it localized directed electro-hydraulic impacts on the ice cover along a predetermined contour.

Claims (2)

1. Электроимпульсная противообледенительная система, включающая генератор электроимпульсов, выход которого соединен с парами коаксиальных электродов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электропроводящее покрытие, располагаемое в межэлектродном пространстве межэлектродного зазора, которое обеспечивает поглощение энергии электроимпульса, достаточной для теплового взрыва ее участка, и занимает всю площадь межэлектродного зазора.1. An electropulse de-icing system, comprising an electropulse generator, the output of which is connected to pairs of coaxial electrodes, characterized in that it further comprises an electrically conductive coating located in the interelectrode space of the interelectrode gap, which provides absorption of an electropulse energy sufficient for thermal explosion of its section, and takes up the entire interelectrode gap area. 2. Электроимпульсная противообледенительная система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве электропроводящего покрытия могут быть применены полимеры, лакокраски с большим содержанием электропроводных наполнителей, например, сажи, металлической крошки, или тонкая металлическая фольга, бумага, пропитанная электролитом. 2. The electropulse de-icing system according to claim 1, characterized in that polymers, paints with a high content of electrically conductive fillers, for example carbon black, metal chips, or thin metal foil, paper impregnated with electrolyte, can be used as the electrically conductive coating.
RU2008117285/11A 2008-04-29 2008-04-29 Electric pulse anti-icing system RU2406655C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008117285/11A RU2406655C2 (en) 2008-04-29 2008-04-29 Electric pulse anti-icing system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008117285/11A RU2406655C2 (en) 2008-04-29 2008-04-29 Electric pulse anti-icing system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008117285A RU2008117285A (en) 2009-11-10
RU2406655C2 true RU2406655C2 (en) 2010-12-20

Family

ID=41354338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008117285/11A RU2406655C2 (en) 2008-04-29 2008-04-29 Electric pulse anti-icing system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2406655C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU247187A1 (en) * Л. Б. Некрасов Ленинградский горный институт DEVICE FOR ELECTROTHERMIC DRILLING WALLS
US5441305A (en) * 1993-07-16 1995-08-15 Tabar; William J. Apparatus and method for powered thermal friction adjustment
RU2234781C2 (en) * 1998-12-01 2004-08-20 Трастиз Оф Дартмут Колледж Method and device for removing ice from surfaces
RU2289892C2 (en) * 2002-02-11 2006-12-20 Дзе Трастриз Оф Дартмут Колледж Systems and methods for thermal change of ice-to-object interface

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU247187A1 (en) * Л. Б. Некрасов Ленинградский горный институт DEVICE FOR ELECTROTHERMIC DRILLING WALLS
US5441305A (en) * 1993-07-16 1995-08-15 Tabar; William J. Apparatus and method for powered thermal friction adjustment
RU2234781C2 (en) * 1998-12-01 2004-08-20 Трастиз Оф Дартмут Колледж Method and device for removing ice from surfaces
RU2289892C2 (en) * 2002-02-11 2006-12-20 Дзе Трастриз Оф Дартмут Колледж Systems and methods for thermal change of ice-to-object interface

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008117285A (en) 2009-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10784084B2 (en) Energy-efficient plasma processes of generating free charges, ozone, and light
US8873217B2 (en) Arrangement for igniting spark gaps
Abd-Elhady et al. Experimental evaluation of air-termination systems for wind turbine blades
CN106437656A (en) A device for increasing permeability and removing plugging of oil and gas reservoirs based on hydroelectric effect
CN108016622A (en) A kind of anti-icing method and device of active aircraft
CN206409218U (en) A kind of oil and gas reservoir anatonosis plug-removing device based on electrohydraulic effect
RU2406655C2 (en) Electric pulse anti-icing system
KR100463438B1 (en) Streamer of Discharge Type generating plenty of Ions
CN110933830A (en) A plasma jet device based on the electric explosion of a microcavity metal wire
CN102324421A (en) ESD protection structure using point discharge in chip
US7138599B2 (en) Plasma-based de-icing
CN108336443A (en) A kind of waste and old dynamic lithium battery Quick discharger
CN208850096U (en) A kind of Electrostatic Absorption panel
CN106614513A (en) Anti-bird device used for electric tower
US7336473B2 (en) Single-path electrical device and methods for conveying electrical charge
CN116095933B (en) Surface discharge ice control method and device based on air gap plasma heating in medium
CN208337987U (en) A kind of multipoint mode plasma generator
WO2013095186A1 (en) Active lightning conductor
RU2398328C2 (en) Gas ionisation method
SU1500341A1 (en) Device for foam suppressing
CN108718477B (en) Three-electrode pulse surface-flow light discharge plasma anti-breaking icing device
RU2396630C1 (en) Explosive current pulse shaper
RU2302053C1 (en) Controllable spark-gap
RU2336617C2 (en) Lightning-arrester with accelerated air ionisation
Bhat et al. Explosion of bare and insulated copper wires

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 35-2010 FOR TAG: (72)