Учёные Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного государственного университета (СПбГАСУ) проводят экспериментальные исследования своей инновационной разработки, которая позволит щадящим образом очищать улицы зимой. Речь идёт об устройстве для обработки автомобильных дорог и тротуаров от снежно-ледяных образований, на которое получен патент № 213742. Внедрение инновационного устройства даст двойной эффект: экономический, так как уменьшит объём необходимого ремонта дорожного полотна, и социальный, при котором в разы снизится уровень аварийности и травм.
В зимнее время и межсезонье при перепадах температур, осадках на дорогах, тротуарах, вертикальной разметке образуются снежно-ледяные отложения, которые примерзают к поверхности. Снежно-ледяные отложения на вертикальной разметке серьёзно сокращают объём информированности водителей по дорожной ситуации. Всё это осложняет движение транспорта и пешеходов, приводит к ДТП, травмам у людей.
— Современные методы борьбы с такими отложениями в основном опираются на механическую обработку, когда с помощью отвалов, щёток, различных подвижных устройств их разрушают и затем вывозят. Либо удаляют химическим способом, при котором на поверхности наносятся жидкие или твёрдые реагенты, имеющие температуру таяния и сдвигающие опасный снежно-ледяной барьер, упрощая его уборку. Подобные химические процедуры должны осуществляться с соблюдением всех экологических норм, иначе будет нанесён серьёзный вред окружающей среде, — пояснил соавтор изобретения, доктор технических наук, профессор кафедры наземных транспортно-технологических машин автомобильно-дорожного факультета СПбГАСУ Александр Пушкарёв.
По его словам, последствия механической обработки мы видим весной, когда ухудшается качество дорог, поскольку такая уборка не ориентирована на сохранение поверхности. Здесь главная цель — убрать ледяные отложения. Учитывая, что поверхность дорожного полотна не идеально ровная, в процессе движения механические элементы взаимодействуют и с ледяным отложением, и с поверхностью дорог, таким образом, разрушая её. Затем ситуацию усугубляет перепад температур: в образовавшиеся трещины и ямки попадает вода, замерзает, расширяя их. Вот почему каждой весной начинается ремонт дорог, который влечёт за собой финансовые расходы, неудобства и пробки. Несмотря на то, что учёные многих стран находятся в поиске решения проблемы, мировой опыт в подобных разработках очень незначителен.
— Наша идея заключается в том, чтобы в процедуру удаления снежно-ледяного отложения внедрить воздействие, которое бы эффективно разрушало отложения и либо сразу удаляло их, либо готовило к последующей уборке, при этом щадяще относясь к поверхности дороги. Один из таких вариантов – использование энергии жидкостных струй в чистом виде и заполненных абразивом, когда разрушающая способность усиливается энергией разогнанных абразивных частиц. Эти струи подобраны по своим параметрам и разрушают только отложения с учётом прочности и толщины льда. Мы проводим исследования снежно-ледяных отложений в Санкт-Петербурге и Ленобласти, в ходе которых обследуем характерные участки дорог, собираем образцы отложений, изучаем их структуру и свойства, устанавливаем закономерности прочностных свойств этих отложений от химического состава, в котором могут быть химические соединения, влияющие на кислотность, механические включения. Отложения встречаются слоистые или хаотически образованные. Нам необходимо экспериментальным путём выяснить, при каких температурах следует проводить обработку и получить соответствующую рекомендацию, — сообщил Александр Пушкарёв.
Схема внедрения разработки авторами изобретения продумана: используется стандартная поливочная машина. Она оснащена системой подачи воды под давлением, ёмкостями для воды. Остаётся дооснастить их системой хранения абразива – песка или крошки и системой подачи этого абразива к струеформирующему устройству, посредством которого будет осуществляться наполнение водой и абразивными частицами.
Использовать абразивные частицы будут в зависимости от свойств отложений и в обработке только тех участков, где это необходимо. Уже возникает идея формирования машинокомплекта, в котором вместе с поливочной машиной будет задействована дооснащённая система гидроструйного удаления. То есть одна машина разрушает отложения, другая следом собирает щётками разрушенные фрагменты. Размер разрушений будет зависеть от характеристик струй и схемы их подачи на поверхность. Сейчас в процессе текущих экспериментальных работ этот момент уточняется.
Но здесь возникает логичный вопрос: отложения удаляются водой, и если её не убрать, то она замёрзнет и эффективность метода снизится до нуля! Дело в том, что вода тоже будет содержать необходимые безопасные для дорожного покрытия реагенты, которые сохранят её в жидком состоянии при допустимой температуре. После обработки покрытие будет лишь немного влажным.
Данная работа в первую очередь направлена на решение социальных задач. Машина выполняет услугу по обслуживанию дорог. На проезжей части это делает автомобильный транспорт, на тротуарах – компактные самоходные машины ручного управления. Ни та, ни другая не производят товар, который можно бы было продать и по объёму продукции оценить экономическую эффективность. В обосновании этой работы мы предоставили фото- и видеоматериал, в котором наглядно продемонстрировали, как новый тротуар очищают ото льда ломами и ледоколами и во что он превращается после такой чистки: в раскрошенный материал, который требует замены. Каждой весной менять тротуарную плитку?
Александр Пушкарёв убеждён, что изобретение эту проблему исключит. К тому же поливочные машины не будут простаивать весь зимний сезон, что увеличит их эффективность.
У авторов патента ужеесть партнёр, который заинтересовался проектом. Сейчас они совместно делают производственный стенд, на котором будут отрабатывать режимы резания льда, обработки поверхности.
—Но коммунальщикам, которые занимаются чисткой дворов, интереснее создание маленькой машины, что пока представляется более сложной технической задачей. Это станет следующим этапом нашей разработки. Мы надеемся, что к следующему зимнему сезону у нас появятся образцы, которые будут чистить поверхность уже на площадке, — заключил Александр Пушкарёв.
Автор: Любовь Угланова
Источник: Управление информационной политики СПбГАСУ