Устройство для удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли
Владельцы патента RU 2504627:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)
Изобретение относится к области строительства, в частности к крышам зданий, исключающих опасность схода снега, льда и падения сосулек. Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности крыши. Устройство для удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли здания содержит выступающую за кромку кровли гибкую упругую полосу, выполненную в виде части полого цилиндра, являющейся нелинейным релейным элементом с двумя устойчивыми состояниями. Края полосы прикреплены к кромке кровли и к установленным на стене под полосой кронштейнам с помощью выполненных в полосе эллиптических направляющих прорезей со штырями. На нижней поверхности полосы и на кронштейнах закреплены друг под другом постоянные магниты, обращенные друг к другу одноименными полюсами с возможностью регулировки зазора между ними с помощью закрепленной на кронштейне подвижной резьбовой втулки, на торце которой установлен магнит. 2 ил.
Изобретение относится к строительству крыш жилых и производственных зданий, исключающих опасность схода с крыши снега и льда, а также падения сосулек значительных размеров.
Известно устройство для удаления наледи и снега с краев кровли, содержащее закрепленный по краю крыши нагревательный трубчатый элемент, соединенный с транспортными воздуховодами / см. патент PФ на изобретение №2340746, кл. Е04D 13/076, 2008 [1]/.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции крыши и значительные энергозатраты.
Известны устройства для механического удаления льда и снега с краев кровли, содержание шарнирно прикрепленный к свесу кровли сбивающий орган, выполненный составным и снабженный бойком, соединенным с гибкой связью / см., например, а.с. СССР, 1188288 кл. Е04D 13/06, 1982 [2]/.
Недостатками известных устройств являются ручной характер процесса сброса, его низкая эффективность и значительная сложность конструкции.
Известны также электромеханические устройства для удаления снега и льда с краев кровли, включающие выступающую за кромку кровли упругую полосу, соединенную либо с пространственным кинематическим механизмом с гибкими сбивающими органами и мотором-редуктором /см. патент РФ на полезную модель №104589, кл. Е04D 13/076, 2010 [3]/, либо с источником механических колебаний, выполненным в виде закрепленного на здании вала с электродвигателем и эксцентриками /см. патент РФ на полезную модель №110790, кл. Е04D 13/076, 2010 [4]; патент РФ на полезную модель №108466, кл. E04D 13/076, 2011 [5]/, либо с источником механических вибраций и импульсов в виде передвижного вибратора, соединенного с вибропроводом, состоящим из набора горизонтальных и вертикальных металлических стержней /см. патент РФ на полезную модель №110789, кл. E04D 13/064, 2010 [6]/, либо с источниками механических импульсов, взаимодействующих с волноводами, выполненными из профильных конструкций, закрепленных с напуском относительно кромки кровли /см. патент РФ на полезную модель №90450, кл. E01C 11/24, 2009 [7]/.
Недостатками известных устройств являются предельная сложность конструкции вследствие необходимости использования специальных виброимпульсных возбудителей, вибропроводов и волноводов, кинематических исполнительных механизмов и т.п., значительные энергозатраты, низкие эксплуатационные характеристики устройств из-за отсутствия возможности полной автоматизации процесса удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли, причем, на начальной стадии их образования без создания опасности для людей и объектов.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли здания, содержащее выступающую за кромку кровли гибкую и упругую полосу, выполненную с возможностью задержания на своей поверхности наледи и снега / см. патент РФ на полезную модель №90823, кл. Е04D 13/076, 2009 [8]/, и принятое за прототип.
Недостатками устройства-прототипа являются низкие эксплуатационные характеристики вследствие опасности скопления на краях кровли значительных масс сосулек, наледи и снега и возможности их самопроизвольного обрушения.
Сущность изобретения заключается в создании конструкции устройства, обеспечивающего полностью автоматическое удаление сосулек, наледи и снега с краев кровли здания без участия человека периодически при достижении массой данных отложений критических опасных значений за счет использования специального упругого элемента, совершающего под действием веса осадков релейно-дискретные переходы с изменением направлений выпуклости.
Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет полной автоматизации процесса удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли здания.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли здания, содержащем выступающую за кромку кровли гибкую и упругую полосу, выполненную с возможностью задерживания на своей поверхности наледи и снега, особенность заключается в том, что гибкая упругая полоса выполнена в виде части полого цилиндра, являющейся нелинейным релейным элементом с двумя устойчивыми состояниями, при этом края полосы прикреплены, соответственно, к кромке кровли и к установленным на стене здания под полосой кронштейнам с помощью направляющих эллиптических прорезей со штырями, обеспечивающих свободное раздвижение краев полосы на опорах, a нa нижней поверхности полосы и на кронштейне друг под другом на регулируемом расстоянии закреплены постоянные магниты, обращенные друг к другу одноименными полюсами.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично показано предлагаемое устройство: на общем виде на фиг.1 и на фиг.2 - вид А на фиг.1.
Устройство для удаления сосулек 1, наледи и снега 2 с краев кровли 3 здания 4 содержит выступающую за кромку кровли 3 гибкую упругую полосу 5, выполненную с возможностью задержания на своей поверхности наледи и снега 2, при этом гибкая упругая полоса 5 выполнена в виде части полого цилиндра, являющейся нелинейным релейным элементом с двумя устойчивыми состояниями, причем, края полосы 5 прикреплены, соответственно, к кромке кровли 3 и к установленным на стене 6 под полосой 5 кронштейнам 7 с помощью выполненных в полосе 5 направляющих эллиптических прорезей 8 и размещенных в них штырей 9 со шляпками, установленных на кронштейнах 7, обеспечивающих свободное раздвижение краев полосы 5 на опорах 3 и 7. На нижней поверхности полосы 5 и верхней поверхности кронштейнов 7 закреплены друг под другом постоянные магниты, соответственно 10 и 11, обращенные друг к другу одноименными полюсами, и с возможностью регулировки расстояния между ними за счет закрепления магнита 11 на торце резьбовой втулки 12, ввернутой в кронштейн 7. Постоянные магниты 10, 11 выполнены на основе соединений редкоземельных элементов, например, типа Альнико 9, позволяющих при малых габаритах за счет высоких значений остаточной магнитной индукции В≈1 Тл добиться значительных магнитных сил взаимодействия /в данном случае-сил отталкивания/ при сближении магнитов на малые расстояния, очень больших значений коэрцитивной силы и магнитной энергии. Выполнение упругих полос 5 с двумя устойчивыми состояниями давно и достаточно подробно отработано /см., например, а.с. СССР №1203260, кл. F16F 1/10, 1984 [9]; а.с. СССР №1798560, кл. F16F 1/10, 1989 [10]/, кронштейны 7 расположены по концам полосы 5. При значительной магнитной энергии /больших силах отталкивания при сближении магнитов/ достаточно усновить одну пару магнитов 10, 11 только в зоне одного из кронштейнов 7 с одного конца полосы 5, как и показано в предлагаемом устройстве.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.
В исходном положении устройства /либо при полном отсутствии сосулек 1 и слоя наледи и снега 2, либо при их неопасной массе, см. далее/ полоса 5 находится в одном из своих двух устойчивых состояний, а именно-выпуклостью вверх, показанном сплошными линиями на фиг.2, при этом постоянные магниты 10, 11 довольно далеко удалены друг от друга и силы их отталкивания одноименными полюсами пренебрежимо малы. Как известно, силы взаимодействия постоянных магнитов /в данном случае-силы отталкивания/ при изменении расстояния между магнитами резко нелинейны, и могут изменяться практически от нуля при расстояниях порядка несколько сантиметров до огромных значений при сближении до единиц миллиметров. При приложении с выпуклой стороны /сверху/ к полосе 5 внешней нагрузки полоса 5 при достижении нагрузкой критического значения /нагрузки срабатывания/ мгновенно щелчком срабатывает и переходит во второе устойчивое состояние с обратной выпуклостью, направленной вниз /см. [9], [10]/, показанное пунктирной линией на фиг.2. Характеристика полосы 5 подбирается так, чтобы эта нагрузка срабатывания совпадала с критическим, то есть максимально безопасным суммарным весом сосулек 1, снега и наледи 2, сосредотачивающихся на верхней поверхности полосы 5. Под последним понимается, естественно довольно примерно, такой вес осадков, падение которых на землю не опасно для расположенных внизу людей и объектов и проявляется в виде мелких крошек, осколков и т.п. Подбор заданной характеристики полосы 5 довольно прост, так как, повторяем, вышеуказанный критический вес-величина довольно приблизительная. Таким образом, при скоплении вышеуказанной массы осадков 1, 2 на полосе 5 последняя с хлопком релейно срабатывает со сменой выпуклости, причем, срабатывание сопровождается ударом о шляпки штырей 9, что автоматически приводит к стряхиванию с полосы 5 сосулек 1 и слоя наледи и снега 2. При этом магнит 10 на полосе 5 /см. фиг.2 пунктиром/ практически вплотную приближается к магниту 11 на кронштейне 7. Предварительно и регулировкой с помощью резьбовой втулки 12 величина зазора между магнитами 10, 11 после срабатывания полосы 5 подбирается такой, чтобы сила отталкивания магнитов 10, 11 несколько превосходила требуемую нагрузку срабатывания полосы 5 /напоминаем: осадков 1, 2 на полосе 5 уже нет/. В этом случае последняя сразу же релейно сработает опять в исходное состояние выпуклостью вверх, и устройство будет опять готово к работе до нового скопления осадков 1, 2 на верхней поверхности полосы 5. В идеальном варианте такие срабатывания будут происходить периодически, не допуская скопления на краях кровли 3 опасных масс снега и наледи 2 и вырастания сосулек 1 до значительных размеров.
По мнению заявителя, предлагаемое устройство представляет собой принципиально другой класс устройств данного назначения, и может найти довольно широкое применение в качестве автоматического и универсального средства для удаления с крыш сосулек, наледи и снега, характеризующегося высокими эксплуатационными характеристиками, экономичностью, отсутствием энергозатрат, высокой надежностью, расширенными областями использования.
Устройство для удаления сосулек, наледи и снега с краев кровли здания, содержащее выступающую за кромку кровли гибкую и упругую полосу, выполненную с возможностью задерживания на своей поверхности наледи и снега, отличающееся тем, что гибкая упругая полоса выполнена в виде части полого цилиндра, являющейся нелинейным релейным элементом с двумя устойчивыми состояниями, при этом края полосы прикреплены соответственно к кромке кровли и к установленным на стене здания под полосой кронштейнам с помощью направляющих эллиптических прорезей со штырями, обеспечивающих свободное раздвижение краев полосы на опорах, а на нижней поверхности полосы и на кронштейне друг под другом на регулируемом расстоянии закреплены постоянные магниты, обращенные друг к другу одноименными полюсами.
