Уголок изобретателя №14. Дороги, которые решают обе проблемы

Привет.

Праздники прошли, и интеллект уже заскучал по новым вызовам. В этом году тему нового изобретения мне подсказала сама природа. Рассуждение, думаю, вызовет недовольство у солидной части аудитории, но, так или иначе, вместе мы опять придем к правильному решению.

Все началось за несколько дней до Нового года. Челябинск настолько сильно засыпало снегом, что оказалось просто невозможно не то что выехать с придомовой территории, но даже просто проехать пару кварталов до центральных улиц. Причем первое прямо повлияло на второе. Дело в том, что снегопад был повторным. В первый раз он засыпал город 26 декабря. Коммунальные службы предприняли попытку очистить улицы города, но не везде снег удалось вывезти. Как результат — заваленные обочины и сужение дороги. 28 декабря снег повалил снова. Чтобы не оказаться запертыми с утра во дворе, многие автовладельцы предпочли оставить автомобили прямо на проезжей части. Логика понятна. Проезжие части не могут не очистить ради общественного транспорта. Кроме того, снег необходимо убрать, чтобы обеспечить хотя бы две полосы для движения (туда и обратно). Однако получилось как-то так:

В микрорайоне, где проживаю я (не центр), это привело к тому, что от шестиполосной улицы в какой-то момент осталась только одна полоса. Одна! И это в предновогодней суете, когда все пытались съездить до ближайшего супермаркета за покупками на праздничный стол. Сейчас улица выглядит вот так:

Встречное движение добавилось, но обратите внимание на столбы. По их расположению можно сориентироваться, где находится край дорожного полотна. От одного из столбов до ближайшей припаркованной машины (тягач) полноценная полоса, а с противоположной стороны и того больше. Ситуация во дворах, как вы понимаете, еще хуже. А если добавить к этому невозможность мусоровоза проехать для разгрузки контейнеров, картинка станет совсем непраздничной.

Это ситуация и послужила отличной предпосылкой для изобретения. Итак, приступим.

Проблема

Как уже было сказано выше, внезапность прихода зимы и снегопадов с нами навсегда. Как бы хорошо мы ни готовились, коварный снег застанет нас врасплох. Мне сложно обвинять в этом только лишь городские службы, поскольку даже в самых сложных погодных условиях находятся ресурсы на то, чтобы оживить движение. А вот стритрейсеры, вдохновленные ездой и дрифтом в Need for Speed: Underground, заснеженность дороги не расценивают как усложняющий управление фактор. Отсюда многочисленные ДТП и заторы, которые усугубились тем самым снегом на обочинах.

Уровень техники

Попытки решить проблему существовали давно. Патентные базы располагают огромным количеством охранных документов на эту тему. Давайте взглянем на наиболее интересные.

Типовым и самым простым решением является обслуживание существующей сегодня инфраструктуры.

Это устройство, которое устанавливается на автомобиль для распыления реагента, плавящего снег. Дополнительно оказывается воздействие давлением струи. Способ хорош в ситуациях, когда поверхность подвергается оледенению. Однако на утрамбованной поверхности снега толщиной миллиметров сто эффективность такого способа уже не абсолютна. Кроме того, требуется та самая машина, которая и сама, как демонстрирует ситуация последних дней, может оказаться в заблокированном состоянии. Из-за тех же аварий, например.

Идеальным конечным результатом было бы, если бы дороги очищали сами себя. Эта концепция взята из теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Подобная формулировка позволяет продумывать будущее изобретение без расширения функционала изначального объекта за счет дополнительных устройств. Разумеется, реализовать это очень сложно. Но в качестве ориентира такие условия сгодятся. Хорошим примером может быть следующий вариант:

На стадии формирования поверхностного слоя под финальным покрытием укладываются нагревательные элементы. Их активация происходит в зависимости от окружающей температуры воздуха и осадков. Управляющая система компьютеризирована, и у нее есть возможность работы в автоматическом режиме. К недостаткам можно отнести непродуманность системы отвода жидкости. Если обратиться к фотографии дороги, которую я сделал из окна, то можно заметить, что растопленный снег создаст серьезную нагрузку на канализационную магистраль. Понятно, что приведенное изобретение про теплую дорогу, но хотелось бы учесть больше факторов.

В этом нам может помочь следующее изобретение:

Устройство в соответствии с данным патентом предполагает обогрев конструкции слива и дренажной канавы во избежание замерзания в них воды. Изобретение продумано весьма серьезно. Учтена даже такая мелочь, как уклоны в направлении сливов, что, к сожалению, не всегда учитывается при проектировании отечественных дорог. Может показаться, что небольшие лужи на дороге — это не так уж и критично, но по какому-то странному стечению обстоятельств вода почему-то чаще всего скапливается в месте пешеходного перехода, ограниченная с двух сторон искусственными неровностями, известными в народе как «лежачие полицейские». Раз уж мы о дорогах заговорили, то логично было бы сократить количество «лежачих полицейских» на переходах до одного и сделать непосредственно во всю ширину перехода с уклонами, как на иллюстрации выше. Чтобы и вода с них стекала на проезжую часть, и чтобы водители продолжали замедлять движение. Но мы отвлеклись.

Есть еще одно изобретение, которое хотелось бы отметить. Иллюстрация выглядит следующим образом:

Изобретение раскрывает устройство противоскольжения и противообледенения для обледенелых и снежных дорожных покрытий. Отнесенное экспертами патентного ведомства к области удаления дорожного снега, устройство содержит водорастворимую защитную пластину, которая при расплавлении снегом активирует электрическую нагревательную сеть, тепло от которой передается к расширительному кольцу контроля температуры через основной теплопроводящий провод, что позволяет расширительному кольцу контроля температуры быстро расширяться. Это приводит к тому, что противоскользящие волокна выдавливаются из внешней стороны дорожного покрытия. То есть если простыми словами, то покрытие дороги реагирует на снег, выпуская шипы. Нечто подобное я видел в каких-то крутых зимних ботинках, где в подошву были интегрированы какие-то скобы из металла с памятью формы, которые при охлаждении выгибались, создавая на подошве те самые шипы. В описании изобретения был еще интересный комментарий касательно плавления снега. Утверждалось, что давление на электромагнитную сеть во время движения автомобиля снижается за счет полости в буферном слое, при этом снег после плавления попадает в монтажное отверстие дорожного покрытия, где смешивается с частицами хлорида натрия для образования соленой воды. Тепло, генерируемое электрической нагревательной сетью, передается в расширительную подушку безопасности через вспомогательный теплопроводящий провод и эффективно уменьшает явление обледенения дороги. Признаться, некоторые тонкости я не понял. В частности, в описании изобретения были еще ньютоновская и неньютоновская жидкости, электромагнитный редуктор, мешки для хранения и еще столько всего, что сложно было поверить, что речь идет о дорожном покрытии. Сложное устройство, в общем. Это, пожалуй, мы и выделим в качестве недостатка.

Но идеям надо отдать должное, с их помощью проблему со снегом можно решить. Суть в том, что авторы попытались наделить дорожное полотно возможностями, которые позволяют обойтись без снегоуборочной техники. То есть приблизили привычные нам дороги к идеальному конечному результату. Дорога чистит сама себя. Но все варианты были рассчитаны на частные случаи. Какие-то — на взлетно-посадочные полосы. Какие-то — на обледенение при малом количестве снега. Ну а кто-то продумывал утилизацию избытков воды в обогреваемые дренажные каналы. План с установкой водорастворимых пластин и автоматической активацией обогрева полотна мне не видится чем-то массовым. Обслуживание будет крайне сложным и дорогим. А вот реализацию чего-нибудь многосекционного с электрообогревом продумать бы не помешало.

Осуществление изобретения

Изобретение в соответствии с формулой (следующий раздел) работает следующим образом. Покрытие дороги представляет собой многосекционную структуру и собирается на специально подготовленной территории. Поверхность, по которой будет осуществляться движение транспортных средств, располагается в верхней части секции и содержит нагревательные элементы. Секции соединяются друг с другом посредством замыкания в специальный замковый механизм, который как удерживает секции между собой, так и соединяет концевые части нагревательных элементов. Также в конструкции секций предусмотрены сливы в боковых частях для сброса воды с поверхности дорожного покрытия. Сливы ведут в дренажные полости, расположенные в нижней части каждой секции. При соединении секции полости оказываются герметично соединены между собой, например, за счет эластичности торцевых частей. Также в соответствии с одним из пунктов формулы изобретения в конструкции секций покрытия дороги может быть герметичная полость для укладки кабелей.

Еще хотелось бы отметить одну возможность. После просмотра фильма «Я, робот» мной завладела идея переноса автомобилей под землю, чтобы превратить город в пешеходные зоны с велодорожками:

Разумеется, сегодня при автомобилях, построенных на ДВС с их выхлопными системами, сложно представить себе реализацию подобного сценария, но кто знает, может, нам все же доведется увидеть новые физические принципы, которые позволят реализовать даже такой сценарий.

Сложно сказать, нужно ли обогревать покрытие в подобных условиях и нужны ли там дренажные полости и сливы. Предположим, что нагрев позволит улучшить сцепление и осушит поверхность. Сливы же пригодятся на тот случай, если произойдет, например, разлив грузовой емкости с водой.

Формула изобретения

1. Покрытие дороги, выполненное в виде секций, содержащих нагревательные элементы, сливы и дренажные полости;

• упомянутые секции содержат замки для крепления друг к другу;
• упомянутые нагревательные элементы в концевых частях содержат соединительные устройства.

2. Покрытие дороги в соответствии с п.1, отличающееся тем, что поверхность секций выполнена выпуклой формы с уклоном к обочине дорожного полотна.

3. Покрытие дороги в соответствии с п.1 и п.2, отличающееся тем, что секции содержат полости для укладки электрического кабеля.

4. Покрытие дороги в соответствии с п.1 — п.3, отличающееся тем, что секции оборудованы куполообразной поверхностью над поверхностью движения автомобилей.

5. Покрытие дороги в соответствии с п.1 — п.4, отличающееся тем, что секции оборудованы устройствами беспроводной зарядки аккумуляторов электромобилей.

Вот такие вот теплые дороги получились. Механизм производства битума, доставки щебня и работы асфальтоукладчиков, безусловно, отлажен, но контроль над надлежащим исполнением работ весьма сложен. Часто уровень исполнителей раскрывается несколькими месяцами спустя, когда асфальт проваливается под нагрузкой рослого человека. Здесь же, имея шаблон, можно осуществлять изготовление заказов на секции в соответствии с техническим заданием. Безусловно, необходимо продумать материалы и их стойкость, но это уже совсем другие изобретения. Дополнительным плюсом может быть замена отдельных секций целиком.

Милости прошу с критикой в комментарии.

Смелых идей, отличных изобретений и успешных продуктов. Удачи!