一种气流驱动式机场除雾系统
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202210655750.7 | 申请日 | 2022-06-10 |
| 公开(公告)号 | CN115110466B | 公开(公告)日 | 2024-06-04 |
| 申请人 | 华中科技大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 张明; 李家玮; 李丁晨; 李传; 肖梦涵; 王祖涛; | 第一发明人 | 张明 |
| 权利人 | 华中科技大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 华中科技大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：湖北省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：湖北省武汉市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：430074 |
| 主IPC国际分类 | E01H13/00 | 所有IPC国际分类 | E01H13/00 ; B03C3/04 ; B03C3/14 |
| 专利引用数量 | 1 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 华中科技大学专利中心 | 专利代理人 | 夏倩; 李智; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种气流驱动式机场除雾系统，属于机场辅助设备领域，包括：移动装置，其包括平板，且可在机场跑道内移动；n(n≥3)台三 电极 除雾装置，环绕安装在平板上，形成n面封闭的除雾空间；三电极除雾装置用于在工作时通过电晕放电产生电晕 电场 ；以及气流驱动荷电装置，其设置于平板上，且位于除雾空间内，用于在除雾空间内产生从下至上的气流，并使流经其顶端的雾荷电；工作时，雾在气流作用下从除雾空间外进入除雾空间内，部分雾在经过三电极除雾装置时，荷电后在电晕电场作用下被收集，剩余雾在除雾空间内从下至上传输，并在气流驱动荷电装置的顶端荷电后被气流运输至远处，与远处的雾碰撞 凝结 。本发明能够提高机场跑道内的除雾效率。 | ||
| 权利要求 | 1.一种气流驱动式机场除雾系统，其特征在于，包括：移动装置、三电极除雾装置和气流驱动荷电装置； |
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| 说明书全文 | 一种气流驱动式机场除雾系统技术领域[0001] 本发明属于机场辅助设备领域，更具体地，涉及一种气流驱动式机场除雾系统。 背景技术[0002] 雾是空气中悬浮直径为0.1‑10μm的小水滴的一种天气现象，雾能见度降低到800m时就会影响飞机降落。 [0004] 针对传统除雾方法的不足，在申请公布号为CN 111424603 A的专利申请文件中，公开了一种机场除雾系统，该系统包括三电极拦雾装置和声波除雾装置；三电极拦雾装置包括：控制模块，电源模块，在机场跑道两侧沿跑道拼接的多个电极模块，以及两台能见度仪；电极模块用于通过电晕放电产生从机场跑道内部指向外部的离子风，以拦截机场跑道外部的雾；两台能见度仪分别用于测量机场跑道内部和外部的能见度，控制模块用于根据机场跑道内、外的能见度差值调节电源模块的电压，以调节离子风的强度；声波除雾装置可在机场跑道内移动，用于产生声波，增强雾滴之间的碰撞团聚，提高机场跑道内部的能见度。 [0005] 上述机场除雾系统一方面通过电晕放电形成离子风，拦截机场跑道外部的雾，防止机场跑道外部的雾进入跑道内部，另一方面，由声波除雾装置通过声波清除机场跑道内部的雾，二者相配合，能够快速、高效地清除机场跑道内部的雾，保证飞机的正常起飞，经济效益高，并且无需使用腐蚀性物质，能够有效避免腐蚀机场设备，避免了环境污染。但是，该机场除雾系统中的三电极拦雾装置固定安装于机场跑道两侧，只能拦截跑道周围的雾，跑道内部则通过声波加速振荡的方式促进雾滴的碰撞凝结，整体的除雾效率仍有待进一步提高。 [0006] 为了提高除雾效率，在申请公布号为“CN 111375490 A”的专利申请文件中，公开了一种基于离子风与振弦栅耦合的除雾集水装置，该装置设置了一个气流通道，并在该气流通道内沿雾滴形成的气流方向依次设置有振弦栅、地电极和高压电极；振弦栅在携带雾滴的气流带动下振动，使部分雾滴碰撞沿其流出；地电极与高压电极之间形成电场区域，产生与气流方向相反的离子风，使气流与离子风之间形成交汇面；负直流高压电源用于为高压电极提供可调节的电压，使交汇面位于地电极处，使剩余雾滴沿其流出；相比于传统的集水方式，该专利申请文件所公开的方案经过了两次雾滴的收集，除雾集水效率更高。但是其在电晕放电收集雾滴的基础上，利用振弦栅的振动提高雾滴的收集效率，对于雾滴收集效率的提高十分有限。 [0007] 同样是为了提高除雾效率，在申请公布号为“CN 114165859 A”的专利申请文件中，公开了一种静电与流场协同作用的多电极除雾装置，该装置在地电极两侧分别设置高压电极，通过产生与雾气来流方向相反的电晕离子风，协同雾气形成湍流，使未被一次收集的雾滴重新返回地电极附近，进行二次收集，从而提高除雾效率。该除雾装置的有效作用范围仅在电极正对范围内，在封闭空间内具有较高的除雾效率，但在机场跑道等开放空间内，电极所产生的离子风会向周围逸散，因此，也无法实现对机场跑道的高效除雾。 [0008] 总的来说，现有的除雾装置，在对机场跑道进行除雾时，除雾效率仍有待进一步提高。 发明内容[0010] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种气流驱动式机场除雾系统，包括：移动装置、三电极除雾装置和气流驱动荷电装置； [0011] 移动装置包括平板，且可在机场跑道内移动； [0012] 三电极除雾装置设置有n台，且n台三电极除雾装置环绕安装在平板上，形成n面封闭的除雾空间；三电极除雾装置用于在工作时通过电晕放电产生电晕电场；n≥ 3； [0013] 气流驱动荷电装置设置于平板上，且位于除雾空间内，用于在除雾空间内产生从下至上的气流，并使流经其顶端的雾荷电； [0014] 工作时，雾在气流的作用下从除雾空间外进入除雾空间内，部分雾在经过三电极除雾装置时，荷电后在电晕电场作用下被收集，另一部分雾在除雾空间内从下至上传输，并在气流驱动荷电装置的顶端荷电后被气流运输至远处，与远处的雾碰撞凝结。 [0015] 进一步地，三电极除雾装置包括电晕电极，以及设置在电晕电极两侧且与电晕电极正对设置的地电极和保护电极； [0016] 三电极除雾装置中相邻电极之间通过绝缘子固定，且电晕电极与地电极之间的间距d2小于电晕电极与保护电极之间的间距d3；地电极和保护电极直接安装于平板上，且保护电极位于除雾空间外侧；电晕电极通过绝缘子安装于平板上。 [0017] 进一步地，电晕电极包括第一电极框以及设置于第一电极框内的起晕电极； [0018] 起晕电极为线电极、刀片电极或针阵列电极。 [0019] 进一步地，地电极包括第二电极框和设置于第二电极框内的金属网电极； [0020] 保护电极的结构与地电极的结构相同。 [0021] 进一步地，三电极除雾装置的外侧处的平板上还设置有导水槽。 [0022] 进一步地，气流驱动荷电装置包括：固定支架、抽气模块和荷电模块； [0023] 固定支架固定于平板上，且位于除雾空间内； [0024] 抽气模块安装于固定支架上，用于在除雾空间内产生从下至上的气流； [0025] 荷电模块通过绝缘子固定于抽气模块顶部，用于使流经的雾滴荷电。 [0026] 进一步地，抽气模块为轴流风机。 [0027] 进一步地，荷电模块为荷电器。 [0028] 进一步地，本发明提供的气流驱动式机场除雾系统，还包括：控制装置； [0029] 控制装置，与各三电极除雾装置以及气流驱动荷电装置相连接，用于监测机场跑道内的能见度，并在监测到的能见度低于预设的能见度阈值且未进行消雾作业时，先后启动气流驱动荷电装置和三电极除雾装置，以进行消雾作业； [0030] 控制装置，还用于在监测到的能见度高于能见度阈值且正在进行消雾作业时，先后关闭三电极除雾装置和气流驱动荷电装置，停止消雾作业。 [0031] 进一步地，移动装置还包括动力设备； [0032] 动力设备通过设置于平板一侧的连接轴与平板相连，用于带动平板在机场跑道内移动，并且可带动平板在水平方向‑45°45°范围内转弯。~ [0033] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果： [0034] （1）本发明所提供的气流驱动式机场除雾系统，利用三电极除雾装置环绕形成n面封闭的除雾空间，并利用气流荷电装置在除雾空间内形成自下而上的气流，在开放的机场跑道空间内，形成了相对封闭的空间，并使气流驱动荷电装置底部形成负压区域，引导并加速除雾空间外的雾进入除雾空间内，之后在除雾空间内自下而上流动，在此过程中，部分雾在经过三电极除雾装置时，荷电后在电晕电场作用下被收集，剩余的一部分雾在气流驱动荷电装置的顶端荷电模块处荷电后被气流运输至远处，与远处的雾碰撞凝结，在提高三电极除雾装置周围雾滴的清除效率的同时，能够促进远处雾滴的团聚，加速远处雾的消散。总的来说，本发明能够有效提高雾滴的荷电效率，并增加雾滴的消除途径，有效提高机场跑道内的除雾效率。 [0035] （2）本发明所提供的气流驱动式机场除雾系统，利用可在机场跑道内移动的移动装置承载实现除雾的结构，即三电极除雾装置和气流驱动荷电装置，进行除雾作业时，通过移动装置带动三电极除雾装置和气流驱动荷电装置在机场跑道内往复运动，可以清除机场跑道内任意位置的雾。附图说明 [0036] 图1为本发明实施例提供的气流驱动式机场除雾系统示意图； [0037] 图2为本发明实施例提供的三电极除雾装置示意图； [0038] 图3为本发明实施例提供的三电极除雾装置中电晕电极和地电极的示意图；其中，（a）为电晕电极示意图，（b）为地电极示意图； [0039] 图4为本发明实施例提供的气流驱动荷电装置示意图； [0040] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中： [0041] 1‑移动装置；11‑平板，12‑导水槽，13‑连接轴； [0042] 2‑三电极除雾装置；21‑电晕电极，22‑保护电极，23‑地电极，24‑第一电极框，25‑起晕电极，26‑第二电极框，27‑金属网电极，28‑绝缘子； [0043] 3‑气流驱动荷电装置；31‑固定支架，32‑抽气模块，33‑荷电模块，34‑绝缘子； [0044] 4‑控制装置；41‑能见度仪，42‑电源模块，43‑计算模块。 具体实施方式[0045] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 [0046] 在本发明中，本发明及附图中的术语“第一”、“第二”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。 [0047] 为了提高对机场跑道的除雾效率，本发明提供了一种气流驱动式机场除雾系统，其整体思路在于：增加雾滴的消除途径，具体地，利用可通过电晕放电使雾滴荷电并收集雾滴的三电极除雾装置环绕形成相对封闭的除雾空间，并通过气流驱动荷电装置在除雾空间内形成自下而上的气流，引导并加速气流通过该除雾空间，雾滴在经过三电极除雾装置时会部分荷电并被收集，剩余部分则在通过所述气流驱动装置顶部时被荷电并被气流运输至远处；被运输至远处的荷电雾滴相当于凝结核，在静电吸引力的作用下，其他雾滴碰撞凝结后收集，同时加速远处雾滴的消除。 [0048] 在本发明的一个实施例中，提供了一种气流驱动式机场除雾系统，如图1所示，包括：移动装置1、三电极除雾装置2和气流驱动荷电装置3。 [0049] 参阅图1，本实施例中，移动装置1具体为拖车系统，其包括平板11和动力设备；平板11一侧设置有连接轴13，动力设备通过该连接轴13与平板11相连，用于带动平板11在机场跑道内移动，并且可带动平板11在水平方向转换；为了保证平板11可正常完成转弯和掉向，并与现有的动力设备相兼容，本实施例中，动力设备具体可带动平板11在水平方向‑45°45°范围内转弯。 ~ [0050] 参阅图1，本实施例中，三电极除雾装置2设置有4台，形成4面封闭的除雾空间；三电极除雾装置2用于在工作时通过电晕放电产生电晕电场； [0051] 参阅图2，本实施例中，三电极除雾装置2包括电晕电极21，以及设置在电晕电极21两侧且与电晕电极21正对设置的地电极23和保护电极22； [0052] 三电极除雾装置2中相邻电极之间通过绝缘子28固定，且电晕电极21与地电极23之间的间距d2小于电晕电极21与保护电极22之间的间距d3；地电极23和保护电极22直接安装于平板11上，且保护电极22位于除雾空间外侧；保护电极22起屏蔽作用，防止工作时误触电晕电极21而出现触电事故，由于d2 [0053] 为了避免电晕电极21直接对平板11放电，而影响除雾效率，本实施例中，电晕电极21通过绝缘子28安装于平板11上； [0054] 如图3中的（a）所示，本实施例中，电晕电极21包括第一电极框24以及设置于第一电极框24内的起晕电极25；可选地，本实施例中，起晕电极25为线电极，线电极的直径影响线与线之间的距离，线与线之间距离的选择需要综合考虑线与线之间的电场屏蔽效应以及电极框内线的数量，以保证给定尺寸的电极框的放电电流最大；在本发明其他的一些实施例中，电晕电极21还可以是刀片电极、针阵列电极等易于发生电晕放电的电极；电极框的材料、截面面积、是否空心等参数的选择需要同时满足机械强度的要求和轻便的要求，以确保电极框在使用过程中不变形，且安装时无需使用吊车等设备； [0055] 如图3中的（b）所示，本实施例中，地电极23包括第二电极框26和设置于第二电极框26内的金属网电极27；金属网表面平整，网孔大小的选择需要保证其他参数相同时地电极23上收集水最多；第二电极框26的设计，可参考电晕电极21中第一电极框24的设计； [0056] 保护电极22的结构与地电极23的结构相同； [0057] 为了保证放电发生在电晕电极21与地电极23之间，电晕电极21底端距离平板11的高度应大于等于电晕电极21与地电极23之间的间距d2，本实施例中，直接将电晕电极21底端距离平板11的高度设置为了d2，使得可使用同一制式的绝缘子，降低成本；如图2所示，电晕电极21底端距离平板11的高度为d2，电晕电极21的电极框高度为H2，地电极23的电极框高度为H1，三者满足H1=H2+d2；电晕电极21的长度L和高度H2、地电极23的高度的电极框高度H1需要保证电极框有充足的机械强度以及电极表面充分平整。 [0058] 参阅图1，本实施例中，气流驱动荷电装置3设置于平板11上，且位于除雾空间内，用于在除雾空间内产生从下至上的气流，并使流经其顶端的雾荷电； [0059] 参阅图4，本实施例中，气流驱动荷电装置3包括：固定支架31、抽气模块32和荷电模块33； [0060] 固定支架31固定于平板11上，且位于除雾空间内； [0061] 抽气模块32安装于固定支架31上，用于在除雾空间内产生从下至上的气流；可选地，本实施例中，抽气模块32是轴流风机； [0062] 荷电模块33通过绝缘子34固定于抽气模块32顶部，用于使流经的雾滴荷电；可选地，本实施例中，荷电模块33是荷电器； [0063] 本实施例中，固定支架31是金属角铁焊接的支架，用于固定和支撑气流驱动荷电装置3，其高度h2的设定，需要保证轴流风机底部通风流畅，并且装置运行时稳定不摇晃，角铁横截面积的选择需要保证固定支架31的轻便性和机械强度，保证固定支架31安装时不需要吊车等设备，同时可以支撑轴流风机和电极；轴流风机参数的选择需要保证轴流风机距离出口15m处的风速为2m/s ，轴流风机至少可以将带电粒子输运15m； [0064] 参阅图1，本实施例中，气流驱动荷电装置3具体设置有2个；应当说明的是，气流驱动装置可设置为1或多个，具体的数量和安装方式应根据实际应用的需求以及单个气流驱动荷电装置3的气流驱动能力确定，以保证除雾空间内的除雾效率； [0065] 工作时，轴流风机产生的气流驱动其底部形成负压区域，引导并加速除雾空间外的雾进入除雾空间内，之后在除雾空间内自下而上流动，在此过程中，部分雾在经过三电极除雾装置时，荷电后在电晕电场的作用下被收集，剩余的一部分雾在气流驱动荷电装置的顶端荷电后被气流运输至远处，与远处的雾碰撞凝结，在提高三电极除雾装置周围雾滴的清除效率的同时，能够促进远处雾滴的团聚，加速远处雾的消散。通过移动装置中的动力设备带动平板在机场跑道内往复运动，即可消除整个机场跑道内的雾。 [0066] 参阅图1，为了便于收集所凝结的雾滴，本实施例中，三电极除雾装置2的外侧处的平板11上还设置有导水槽12，被三电极除雾装置2收集的雾滴会经该导水槽12排出；应当说明的是，本实施例中，关于三电极除雾装置2的具体数量，以及所形成的除雾空间的形状的设置，仅为一种可选的实施方式，不应理解为对本发明的唯一限定。 [0067] 本实施例所提供的气流驱动式机场除雾系统，还包括：控制装置4； [0068] 控制装置4，与各三电极除雾装置2以及气流驱动荷电装置3相连接，用于监测机场跑道内的能见度，并在监测到的能见度低于预设的能见度阈值且未进行消雾作业时，先后启动气流驱动荷电装置3和三电极除雾装置2，以进行消雾作业； [0069] 控制装置4，还用于在监测到的能见度高于能见度阈值且正在进行消雾作业时，先后关闭三电极除雾装置2和气流驱动荷电装置3，停止消雾作业； [0070] 考虑到正常情况下，机场跑道内的能见度大于800m时，飞机才能正常起飞降落，为了保证飞机能够正常起飞，本实施例中，所设置的能见度阈值为800m； [0071] 参阅图1，本实施例中，控制装置4包括能见度仪41、电源模块42和计算模块43； [0072] 能见度仪41与计算模块43相连接，用于监测机场跑道内的能见度，并反馈给计算模块43；为了使能见度仪41能够与其他装置共用一套电源系统，本实施例中，将能见度仪41直接设置在移动装置1上，是为了避免因能见度仪41距离三电极除雾装置2过近而影响对环境能见度的监测准确度，本实施例中，具体将能见度仪41设置在平板11一侧的连接轴13上； [0073] 电源模块42包括两台电源，其中一台电源与三电极除雾装置2中的电晕电极21连接，另一台与气流驱动装置中的荷电器连接，并且这两台电源均与计算模块43相连，由计算模块43控制电源的开启、关闭时刻以及电压值； [0074] 计算模块43，接收能见度仪41反馈的能见度，并根据能见度监测结果控制电源模块42中电源的启动、关闭时刻以及电压值。 |
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