Результат интеллектуальной деятельности: ЭКОЛОГИЧНОЕ ДОРОЖНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ

Изобретение относится к ограждениям автомобильных дорог и городских улиц и может использоваться в качестве барьерных ограждений, служащих для повышения безопасности при движении автомобильного транспорта, очистки уличного воздуха от вредных компонентов выхлопных газов и дизайна дорожных обочин.

Известно дорожное барьерное ограждение, содержащее вертикальные стойки и прикрепленные к ним в несколько ярусов через консоли-амортизаторы расположенные вдоль дороги горизонтальные балки, выполненные из швеллера, соединенные между собой с помощью сквозных болтов, проходящих через полки обоих швеллеров, к которым закреплены промежуточные элементы [Пат. РФ №2320805, МКП E01F 15/04, 2008].

Недостатками известного ограждения является наличие значительных проемов между вертикальными стойками и невозможность очистки уличного воздуха от вредных компонентов выхлопных газов, что снижает его уровень безопасности при движении автомобильного транспорта и экологическую эффективность.

Более близким к предлагаемому изобретению является дорожное барьерное ограждение, содержащее вертикальные стойки, на которых закреплены горизонтальные балки. Между горизонтальными балками и вертикальными стойками установлены буферные вставки и вертикальные стержни [Пат. РФ №2393288, МКП E01F 15/04, 2010].

Основным недостатком конструкции известного ограждения является невозможность очистки уличного воздуха от вредных компонентов выхлопных газов, что снижает его экологическую эффективность.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение экологической эффективности экологичного дорожного ограждения, осуществляемое путем устройства буферных вставок фигурной формы, состоящих из секций очисток, заполненных гранулированным доменным шлаком.

Технический результат достигается тем, что экологичное дорожное ограждение включает вертикальные стойки, на которых закреплены горизонтальные балки, к которым прикреплены фигурные буферные вставки, каждая из которых выполнена из упругого коррозионно-устойчивого материала и состоит из вертикальных фронтальной секции очистки, обращенной к дороге, и тыльной секции очистки, обращенной к пешеходной зоне, высотой Н и толщиной Δ₁, обе секции очистки состоят из одинаковых фигурных каркасов, в которые вложены аналогичные фигурные сетчатые емкости, внутренние стороны фигурных каркасов соединены между собой креплениями с образованием щелевого воздушного канала толщиной Δ₂, огражденного от наружного воздуха по периметру полосой и соединенного с атмосферой сверху через дефлектор, снизу - через горизонтальную заборную щель шириной Δ₃, к наружным и внутренним сторонам фронтального и тыльного каркасов, прикреплены горизонтальные планки, наклоненные вверх на наружных сторонах обоих каркасов и наклоненные вниз на их внутренних сторонах под углом 45°, обе сетчатые емкости заполнены гранулами пемзы диаметром от 20 до 40 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков, нижние торцы фигурных каркасов установлены на поверхности обочины дороги, а под воздушным каналом устроена канава ливневой канализации.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид экологичного дорожного ограждения (ЭДО), фиг. 2 - поперечный разрез, фиг. 3-6 - узел стыковки основных частей ЭДО и его разрезы.

ЭДО включает вертикальные стойки, на которых закреплены горизонтальные балки (на фиг. 1-6 не показаны), к которым прикреплены фигурные буферные вставки 1, каждая из которых выполнена из упругого коррозионно-устойчивого материала и состоит из вертикальных фронтальной секции очистки 2, обращенной к дороге и тыльной секции очистки 3, обращенной к пешеходной зоне, высотой Н и толщиной Δ₁, секции очистки 2, 3 состоят из одинаковых фигурных каркасов 4 и 5, в которые вложены аналогичные фигурные сетчатые емкости 6 и 7 соответственно, внутренние стороны фигурных каркасов 4 и 5 соединены между собой креплениями 8 с образованием щелевого воздушного канала 9 толщиной Δ₂, огражденного от наружного воздуха по периметру полосой 10 и соединенного с атмосферой сверху через дефлектор 11, снизу - через горизонтальную заборную щель 12 шириной Δ₃, к наружным и внутренним сторонам фронтального 4 и тыльного 5 каркасов, прикреплены горизонтальные планки 13, наклоненные вверх на наружных сторонах обоих каркасов 4, 5 и наклоненные вниз на их внутренних сторонах под углом 45°, емкости 6 и 7 заполнены гранулами пемзы 14 диаметром от 20 до 40 мм, изготовленной из основных металлургических шлаков, тыльные стороны нижние торцы фигурных каркасов 4 и 5 установлены на поверхности обочины дороги (на фиг. 1-6 узлы крепления не показаны), а под воздушным каналом 9 устроена канава ливневой канализации 15.

В основу работы предлагаемого ЭДО по безопасности движения автотранспорта положены энергогасящие свойства упругого корпуса фигурных буферных вставок 1, повышение его экологической эффективности основано на химическом составе уличного воздуха, загрязненного вредными компонентами выхлопных газов автомобильного транспорта (диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, сажа, озон и т.д.), концентрация которых наиболее высокая в приземном слое атмосферы [Л.Ф. Голдовская. Химия окружающей среды. - М.: Мир, 2005, с.86-90, с.155], высокая растворимость диоксида углерода по сравнению с остальными компонентами воздуха в воде [Справочник химика, т. III. - М.- Л.: Химия, 1965, с.316], высокая скорость в присутствии озона реакций окисления NO в NO₂ и SO₂ в SO₃, которые хорошо растворяются в воде с образованием HNO₃ и H₂SO₄, [Неницеску К. Общая химия. - М.: Высш. Школа, 1958, с.275; Кутепов А.М. и др. Общая химическая технология.- М.: Высш. Школа, 1985, с.348], высокое значение модуля основности гранулированного металлургического шлака - основной металлургической пемзы, которая представляет собой материал с высокопористой механически прочной структурой (прочность на сдавливание до 2,7 МПа), состоящий из оксида кальция, оксида кремния, оксида алюминия и частично из оксида магния (СаО, SiO₂, Al₂O₃, MnO) с модулем основности М>1, которое придает гранулам металлургической пемзы 4 основные свойства [Строительные материалы. Справочник. Под ред. Болдырева А.С. и др. - М.: Стройизд., 1989, с. 423; Домокеев А.К. Строительные материалы. - М.: Высш. школа, 1989, с. 163], позволяющие сорбировать на их поверхности вещества, обладающие кислыми свойствами, к которым относятся и вредные компоненты выхлопных газов автомобильного транспорта (NO_x, SO_x, СО_х). Кроме того, исходя из своего состава металлургические шлаки устойчивы к коррозионному воздействию кислых компонентов выхлопных газов, широко доступны и дешевы. Адсорбированные из уличного воздуха оксиды азота и серы в порах гранул шлака 4 обладают повышенной реакционной способностью, обусловленной их взаимодействием с поверхностью адсорбента-гранул шлаковой пемзы 4 [Неницеску К. Общая химия - М.: Мир, 1968, с.298], поэтому окисляются кислородом со скоростью, большей, чем в газовой фазе с образованием легко растворимых в воде NO₂ и SO₃, которые, в свою очередь, взаимодействуют с частицами подкисленной воды, остающейся в порах гранул 4, с образованием соответствующих кислот HNO₃ и H₂SO₄. Кроме того, на поверхности и в порах гранул 4 легко оседают мелкодисперсные частицы (пыль, сажа и т.д.), в результате чего, проходя через них, воздух очищается от большей части вредных компонентов. Кроме того, обеспечивается повышение декоративных качеств ЭДО выполнением буферных вставок 1 в форме различных фигур (деревьев, животных и пр.).

Работа по обеспечению безопасности движения автотранспорта предлагаемым ЭДО аналогична работе дорожного ограждения в известном изобретении [Пат. РФ №2393288, МКП E01F 15/04, 2010].

Работа предлагаемого ЭДО по очистке уличного воздуха от вредных компонентов выхлопных газов происходит следующим образом. В летний и переходный периоды (в связи с высокой интенсивностью автотранспорта в эти периоды концентрация вредных компонентов в дорожном (уличном) воздухе максимальная) в зависимости от направления и силы ветра наружный воздух может поступать (при слабом ветре или безветрии), в основном, через горизонтальную заборную щель 12 между секциями очистки 2 и 3, за счет тяги, создаваемой дефлектором 11, движется по воздушному каналу 9 снизу вверх, а при ветровом напоре воздух поступает дополнительно и через живое сечение гранул шлака 14 секций очистки 2 или 3 (в зависимости от направления ветра) со стороны дороги (улицы) или пешеходной зоны, движется по воздушному каналу 9, проникает через перфорацию внутренней стороны сетчатых емкостей 6 и 7, заполненной гранулами пемзы 14, где очищается от значительной части вредных компонентов (диоксид углерода, оксиды азота, оксиды серы, сажа, озон и т.д.) и через наружную перфорацию емкостей 6, 7 и дефлектор 11 поступает в окружающую атмосферу. При этом горизонтальные планки 13, прикрепленные к внутренним сторонам каркасов 4, 5, наклоненные вниз под углом 45°, обеспечивают подачу загрязненного воздуха в секции очистки 2 и 3 при различных направлениях ветра и его силе, а наружные планки 13, наклоненные вверх, обеспечивают проникновение промывочной или дождевой воды в толщу гранулированного шлака 14 секций 2 и 3.

При падении активности секций очистки 2 и 3 ЭДО, которая происходит в результате насыщения гранул 14 вредными компонентами, их следует подвергать регенерации. Процесс регенерации заключается в промывке водой гранул 14 от частиц пыли, сажи и кислой воды, содержащей уловленные оксиды углерода, серы и азота. Промывка может быть принудительной - путем орошения фигурных буферных вставок 1 водой, подаваемой из водопроводной сети или автоцистерн и естественной - путем промывки вставок 1 дождевой водой. При этом стекающая в ливневую канализацию 15 подкисленная вода, в связи со значительным содержанием диоксида углерода в ней будет способствовать процессам фотосинтеза [Комов В.П. и др. Биохимия. - М.: Дрофа, 2004, с.210] на полях орошения городских очистных сооружений.

При отрицательных температурах в связи с невозможностью регенерации гранул 14 и возможностью образования ледяной корки на наружной поверхности вставок 1 очистительная способность ЭДДО резко снижается.

Высота Н и толщина Δ₁ фигурной вставки 1 определяется зоной максимальной загазованности уличного воздуха и концентрацией вредных веществ в нем. Ширина Δ₂ воздушного канала 9 и заборной щели 12 Δ₃ определяют из условий минимальной тяги создаваемой дефлектором 11 в летнее время. При этом площадь щели 12 должна быть меньше площади продольного живого сечения гранул 14 в секциях 2 и 3. В целях художественного оформления фигуративные вставки 1 можно изготавливать в виде различных деревьев или животных, наружные стенки каркасов 4 и 5 изготавливать фигурными и окрашенными в различные цвета.

Таким образом, предлагаемое ЭДО, наряду с выполнением своих основных функций по обеспечению безопасности движения автотранспорта за счет энергогасящих свойств упругого корпуса фигурных буферных вставок 1, повышает экологические характеристики дорожной атмосферы, особенно в период положительных температур наружного воздуха, за счет очистки дорожного (уличного) воздуха от значительной части вредных компонентов выхлопных газов автомобильного транспорта (NO_x, SO_x, СО_х, сажа, пыль и пр.), также повышает качество дизайна дороги (улицы) за счет выполнения буферных вставок 1 в форме различных фигур.