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!
Посчитайте, сколько Вт тепла надо дать на 1м2 дороги при минусовой температуре воздуха для превращения снега толщиной 1см в воду. И со спокойной совестью стройте рядом атомную электростанцию
Deodorant, благо, что опыта строительства таковых у нас хоть отбавляй)
Завидую Челябинску , дороги по советским гостам… Просто стали экономить на уборку снега …. В Москве при реконструкции сузились дороги и маршруты автобусов изменили , место 3 маршрутов на 1 маршрут… , читал по заказу умного заграничного проекта в угоду экологии.. Плохо убирают снег по иновациии…… медленнее ехать и больше портить воздух… Вряд с обогревом дороги изобретение примут, столько химии на дорогах , при прогреве асфальта испарятся химия ….. В наши легкие…
>> ДОРОГИ, КОТОРЫЕ РЕШАЮТ ОБЕ ПРОБЛЕМЫ
Думал, речь про дураков пойдёт)
А не проще/дешевле под дорогой трубу проложить с горячей водой?
Или вообще строить над дорогой навесы? И над тротуарами?
Чтобы снег/дождь игнорировать чуть менее чем полностью?
С обогреваемыми дорогами проблема не только в стоимости энергии, но и в том, что сих придется включать задолго до снегопада. Так как скорее всего понадобятся сутки для того, чтобы выйти на плюсовую температуру и расплавить снег. Плюс к этому надо все равно держать парк уборочной техники, так как в случае отказа системы или отключения за неуплату выехать уже в принципе будет невозможно. Даже в Исландии, где тепло термальное, отапливаются лишь небольшие участки улиц. С другой стороны — финансировать такой проект достаточно просто — включить в стоимость тарифа ЖКХ отопление улицы — думаю что в районе 10 тыс руб на квартиру в месяц можно уложиться. Другое дело, что для жителей таких районов 120 тысяч в год скорее всего неподъемно, а вот в богатых коттеджных поселках — вполне, хотя в богатых проблем с дворниками нет. Что касается подземного транспорта, то человечество придумало метро как раз для того чтобы обеспечивать доступность густонаселенных районов плотной застройки.
Самая нужная инновация — мини снегоплавильные установки в каждом квартале
Вот поэтому город и утопает в снегу, что вместо того, чтобы взять лопату и чистить снег, всякие "изобретатели" сидят по домам и придумывают, как бы снег сам растаял))))
Устройство обогрева, способного плавить снег, уничтожит асфальтовое покрытие чуть менее, чем за сезон. Работа по схеме вкл/выкл будет создавать перепады температур, которые за счёт замерзания и таяния воды превратят асфальт и подложку в труху. А если держать отопление включённым на максимуме, чтобы снег таял всегда…. Даже если не смотреть на то, сколько это будет стоить для бюджета, то на тёплых дорогах будут спать бомжи, по границам зоны отопления будут ледяные торосы, а при поломке отдельных секций над ними будет образовываться каток, добавляя веселья водителям и им сочувствующим.
Если двигаться в контексте ТРИЗ и использовать известные законы развития технических систем и рассматривать дорогу как "техническая система", то имел бы смысл сделать дорогу "динамичной" и попутно перевести ее более дискретной (более дискретной чем подогреваемые секции).
Как вариант делать дорожное покрытие не монолитным асфальто-бетом…а как бы состоящим из отдельных элементов (типа гравия), но при этом сами частицы, в отличие от гравия должны иметь "функцию" связи между собой. В этом случае "гравий" будет иметь возможность "переката" на поверхность снега , а функция "связи" не позволит ему рассыпаться за пределы дороги. При этом весной снег , оказавшийся под основным слоем "гравия" и частично между его отдельными элементами, свободной уйдет в почву. Так же такой подход позволит решить проблему сразу всех видов осадков и снега и дождя
Puma77, ну про асфальт мы ничего не говорим. Материал вполне может быть более пригодным для нагрева.
Alexbur, ну так косвенно-то и дуракам достанется. Дрифт про голому дорожному покрытию сложнее, чем по льду. Дурить меньше будут, а там и поумнеют ещё)
Поручикъ Ржевскій, обслуживать трубу в случае аварии проблематично. Про навесы есть вариант в п. 4.
Вы не стой стороны бутерброд едите…
Запускаем на орбиту зеркало и светим на челябинск…
Bubo Bubo, ,
>> уничтожит асфальтовое покрытие чуть менее, чем за сезон
Ну про асфальт мы не говорим. Это должно быть что-то пригодное для нагрева.
>> на тёплых дорогах будут спать бомжи
Вы упомянули стоимость. Если подобная система будет реализована и на неё найдутся деньги, то пристроить бомжей государство как-нибудь сумеет).
Bubo Bubo, Да хоть бы свое парковочное место расчистили, но этого тоже не будет. Жлобство возведенное в абсолют не позволит…Один будет чистить а другой на расчищенное вставать, когда чистильщик уедет…
Из опыта сибирской зимы. При посыпке улицы реагентами, да они плавят снег (превращая его в снежно-водную кашу), но если потом температура падает ниже -25 — 30, то ситуация получается еще хуже чем если бы перед этим дорогу вообще не обрабатывали. Т.к. при такой температуре реагенты перестают действовать , а дорога превращается в настоящий каток. При этом улицы которые не обрабатывали реагентом, сохраняют "шершавую" поверхность характерную для снежного покрова.
Боюсь что и с "подогревом" асфальта вылезет какая-то похожая проблема. Первое что приходит в голову это разрыв проводов из за постоянных температурных деформаций и получение того-же катка, при низких температурах (ниже температуры на которую рассчитано тепловыделение кабеля). При этом если все-таки случится что асфальт замерзнет (очень низкая температура или временный отказ системы подогрева), то ее включение по идее должно привести к разрыву дорожного полотна (из за перепадов температур и из за температурного расширения воды/снега при фазовых переходах)
мимoпроходил, Архимед аплодирует вам! Нет Челябинска — нет проблем с дорогами 🤣
мимoпроходил, Решение Архимеда оставим для нюарка. Для челябинска подойдет небольшое повышение температуры.
Не хватает снегоуборочной техники? Припаркованные машины мешают уборке? Эврика… получите отапливаемые дороги. :))
>> растопленный снег создаст серьезную нагрузку на канализационную магистраль.
Не создаст, а уничтожит. Канализации длинные, уклон естественный, скорость потока небольшая…. на улице сильный минус!
Mikhail Volkov, Спецматериалы сделают дорогу по цене коллайдера. Поэтому делать и обслуживать её получится не только лишь везде)) Что проблему пробок не решит, это как ложка мёда в бочке с известно чем)))
Тут вот пример Филиппин был — где прекрасно соседствуют небоскрёбы с 5жы и трущобы. Ожидать, что у нас будет по-другому, оснований как-то не много…..
хорошие "дороги" решают любые проблемы — становится просто пофиг на них =)))
Прожектёры.
Просто чистить надо, а не мечтать о невозможном.
Стоимость за прогрев дорог добавить в транспортный налог.
Pavel Chimitov, отличные решения, кстати. Спасибо. Обязательно дополним ими формулу в «Обратной связи» в следующем изобретении. Одно наблюдение. Большая динамичность конструкции почему-то всегда вызывает какие-то фантомные боли у конструкторов, привыкших делать все на века. Как вспомню, как некоторое время назад объяснял необходимость введения шарнира в нечто монолитное — так дурно становится. Доводы в стиле «так никто не делает» для меня до сих пор остаются обезоруживающими. Ваши решения, обязательно обсудим подробно. Они интересные и пересекаются с некоторыми моими более ранними наработками.
Pavel Chimitov, ,
>> разрыв проводов из за постоянных температурных деформаций
Ну это легко решается пружинной укладкой
>> привести к разрыву дорожного полотна (из за перепадов температур и из за температурного расширения воды/снега при фазовых переходах)
А здесь уже логично не говорить про асфальт. Использоваться должно более гибкое, эластичное покрытие.
Demetr_Warshavskiy, Пусть по домам сидят и удаленно работают.
Demetr_Warshavskiy, Чур я удалённо дальнобойщиком работаю! Или таксистом. Курьером, хотя бы!
Самоотапливающаяся дорога — это очень дорого и в строительстве и в обслуживании. В разы дороже обычной. Улицу отапливать — это вам не хухры-мухры (non penis canina). Так что, если позволяем себе закрыть глаза на стоимость реализации изобретения, тогда уж можно делать передвижные города, как в фильме Mortal Engines. Пускай Челябинск на зимовку ездит своим ходом на Юг. Проблема снега решена!)))
BenderUnit, курорты и так забиты, а вы весь Челябинск на юга)
Деньги:-)
Pavel Chimitov, А потом по вашей ТРИЗ проехал гружёный камаз….)
Mikhail Volkov, Уже пытались метеоритом из космоса уничтожить этот Челябинск, ничего не получилось! )))
BenderUnit, Если вы не едете в Челябинск, то Челябинск едет к вам. Сам, на лыжах)))
Bubo Bubo, я в первых рядах наблюдал. Слабая попытка была)
Bubo Bubo, главное, чтобы «функция» связи частиц гравия качественная была. Рабочая тема, зря смеётесь.
Поручикъ Ржевскій, Проще сделать «отвод» для такой трубы, ибо обслуживание — полный тупик для транспортной артерии 👌
Классно было бы греть не землю, а крыши. Снег можно 1-2 дня потерпеть, расчистят, а вот если сосулька с крыши упадёт можно и исдохнуть.
Классно было бы греть не землю, а крыши. Снег можно 1-2 дня потерпеть, расчистят, а вот если сосулька с крыши упадёт можно и исдохнуть.
В России полно не маленьких городов где по 6 месяцев холодно, так что проблему можно развернуть, чтобы бороться с теплом.
Как именно? Есть материал пайкерит из послойно замороженных с водой опилок (и других целлюлозных частей растений), можно построить подземные дороги из него. Теплоизолировать пенопластом или гранулированным пеностеклом сверху.
Само полотно также из пайкерита — получиться круглогодичный "зимник". Когда максимально холодно промораживать через вентиляционные отверстия. В материале разместить аккумяляторы холода из солевого раствора, чтобы поддерживать максимально низкую температуру материала.
Про дорожную систему (правда изо льда) уже готовый патент есть RU2520972.