ОБРАЗОВАНИЕ. ТРАНСПОРТ. ИННОВАЦИИ. СТРОИТЕЛЬСТВО

Сборник материалов III Национальной научно-практической конференции

____________________________________________________________________________________

УДК 629.7.086

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СВЕТОВЫХ ОГНЕЙ ВЗЛЕТНОПОСАДОЧНЫХ ПОЛОС

С. А. Павлов, кандидат технических наук;

А. М. Погонина, кандидат технических наук;

Н. М. Андрюхов, аспирант

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический

университет (МАДИ)», Москва, Россия

Аннотация. В статье выполнен анализ эффективности очистки с помощью различных, применяемых в настоящее время, методов. К ним относятся механизированная ручная очистка, обработка сухим льдом (криобластинг), струйная очистка под высоким давлением водой, паром и смесью сухого порошка. Авторами проведено сравнение методов очистки по нескольким критериям. Ручная очистка наименее эффективна и может привести к механическим повреждениям линз световых огней. Струйная очистка под высоким давлением с помощью воды, пара и сухого льда не идеальна. Применение струйной обработки сухой порошкообразной смесью позволяет достаточно эффективно удалять различные виды грязевых отложений.

Ключевые слова: метод очистки светосигнального оборудования, причина загрязнения, эффективности очистки.

ASSESSMENT OF EFFICIENCY OF CLEANING LIGHT LIGHTS OF TAKEOFF AND

LANDING BANDS

S. A. Pavlov, Ph.D. tenh.Sciences;

A.M. Pogonina, Ph.D. tenh.Sciences; N. M. Andryukhov, graduate student

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Moscow Automobile and Road Construction State Technical University», Moscow, Russia

Annotation. The article analyzes the effectiveness of cleaning using various currently used methods. These include mechanized manual cleaning, dry ice treatment (cryoblasting), high pressure blast cleaning with water, steam and a mixture of dry powder. The authors compared the cleaning methods according to several criteria. Manual cleaning is the least effective and can lead to mechanical damage to the lenses of light lights. High pressure blasting with water, steam and dry ice is not ideal. The use of blasting with a dry powder mixture allows you to effectively remove various types of mud deposits.

Key words: method for cleaning light-signal equipment, cause of pollution, cleaning efficiency.

Световое сигнальное оборудование, используемое на взлетно-посадочной полосе (ВПП), предназначено для вспомогательного управления взлетно-посадочными операциями воздушных судов (ВС). Оно играет важную роль при рулении в ночной период, в условиях сниженной видимости из-за погодных явлений. В области контакта, возникающего между резиной пневматика колес ВС и покрытием ВПП, за счет действия сил трения происходит моментальное повышение температуры до 400-500 градусов Цельсия. Такой резкий нагрев приводит к плавлению верхнего слоя пневматика колеса и отслаивающаяся резина адгезируется под действием силы тяжести самолета к линзам световых огней на ВПП. Смесь масляных капель и выработанных газов высокой температуры от турбореактивных двигателей налипаетс последующей адгезиейк поверхности линз светового оборудования. Эти явления приводят к ослаблению яркости света, что значительно повышает риски при эксплуатации ВПП в аэропорту. Для снижения рисков по мере загрязнения необходимо проводить постоянные профилактические мероприятия по очистке световых огней от загрязнений. Основные методы очистки, которые в настоящее время применяются в аэропортах на световом оборудовании – это механизированная ручная очистка, криобластинг (струйная обработка сухим льдом), струйная очистка водой под высоким давлением, струйная паровая очистка, и струйно-порошковая очистка.

30

Направление 1. Транспортное и строительное машиностроение

____________________________________________________________________________________

Ручная механизированная очистка подразумевает работу обслуживающего персонала с ручным инструментарием. Для этого моющее средство наносится на щетку или другое чистящее оборудование (губка, резиновый скребок) и выполняются механические действия по перемещению чистящего инструмента на поверхности линзы светового огня. Из-за отсутствия удаления мелких твердых абразивных частиц в зоне очистки образуется значительное количество мелких царапин. В них начинается процесс коррозии моющих средств под влиянием температуры и масел. Химический состав моющих средств также приводит к загрязнению окружающей среды. Кроме этого на очистку одного светового огня требуется до 5 минут работы ручного труда. В мире, где количество аэропортов гражданской авиации превышает тысячу, ручная очистка не способна эффективно удовлетворить спрос на очистку световых огней, да еще при таком качестве. Также форма огней создает так называемые мертвые зоны, места, которые трудно очистить с помощью ручного инструментария. В мире еще остались аэропорты, где допускается применение ручного труда при очистке световых огней ВПП.

Криобластинг – это струйная обработка сухим льдом. Она приводит к формированию облака частиц сухого льда, которые, распыляясь под высоким давлением, удаляют с поверхности загрязнения с различной степенью адгезии. Микровзрыв происходит, когда частицы сухого льда достигают поверхности загрязнения. При температуре -78 градусов Цельсия частицы мгновенно расширяются в объеме до 800 раз и испаряются, создавая силовую волну. Благодаря таким микровзрывам и малому объему частиц, они успешно проникают между загрязнением и поверхностью линзы,от края к центру, эффективно отслаивая все типы загрязнений, включая резиновый накат. Поскольку сухой лед испаряется, остаются только удаленные с огней загрязнения без добавления вторичных, как в случае применения моющих средств. Углекислый газ является нетоксичным веществом, которое соответствует требованиям безопасности и Министерства сельского хозяйства и Роспотребнадзора и Агенства по охране окружающей среды. Данный метод очистки всецело можно признать экологически чистым. Как и любые другие системы подачи сжатого воздуха, метод очистки с помощью сухого льда в газообразном состоянии создает достаточный шум в 80-110 дБ. При длительной работе с таким шумом организм человека будет испытывать физиологические побочные эффекты, поэтому потребуется использование защитных наушников. Кроме этого работа с высокоскоростным истечением холодного газа потребует и других средств защиты: прочных перчаток, длинных рукавов и масок, защищающих всё лицо.Для создания запаса углекислого газа потребуется оборудование для его производства, транспортное устройство для перемещения и емкость для хранения, с поддержанием температуры -78 градусов Цельсия, что может сказаться на финансовых расходах аэропорта. Время очистки методом криобластинга будет составлять около 30 секунд на один огонь,а стоимостьпроцедуры примерно 20 рублей. Это высокая цена очистки одного огня, однако, для крупных аэропортов данная статья расходов может оказаться незначительной, по сравнению с общим доходом. Такое оборудование сейчас широко используется в Японии, начиная с

2015 года.

Струйная подача воды под высоким давлением удаляет загрязнения с поверхности методом создания ударного и сдвигового усилия, формирующегося засчет скорости потока (рис. 1). Однако силы адгезии резинового наката столь велики, что такая система очистки оказывается весьма неэффективной. Поскольку средой очистки является вода, то вторичного загрязнения не происходит. За счет вязкости воды и высокого давления эффективно очищаются мертвые зоны светового огня. Время очистки занимает около 40 секунд, а стоимость крайне низкая. Несмотря на отсутствие вторичного загрязнения, вода может косвенно повлиять на его образование. Это произойдет в случае понижения температуры, когда вода образует ледяную корку, что может снизить яркость света, а самое главное может привести к падению коэффициента сцепления, что крайне критично для безопасной эксплуатации взлетно-посадочной полосы.

Рисунок 1 – Удаление резинового наката с покрытия ВПП горячей водой под давлением

31

ОБРАЗОВАНИЕ. ТРАНСПОРТ. ИННОВАЦИИ. СТРОИТЕЛЬСТВО

Сборник материалов III Национальной научно-практической конференции

____________________________________________________________________________________

Струйная очистка горячим паром растворяет загрязнения на поверхности огня и частично их испаряет, оставляя линзу чистой. Пар эффективно проникает в самые мелкие царапины, что позволяет добиться высокого качества очистки, это в значительной степени подходит для линз огней, имеющих неправильную форму. Средой очистки выступает водяной пар, который также не создает вторичного загрязнения поверхности. Пароструйная очистка весьма эффективна при удалении масла и пыли с поверхности линзы огня, но совершенно не подходит для резинового наката. Давлению пара, как и воды, не хватает кинетической энергии для разрыва адгезионных сил резинового наслоения с поверхностью ВПП или огня. На уборку одного огня уходит около 40 секунд, стоимость низкая, эффективность очистки на достаточном уровне. Светопропускающие линзы огня изготовлены из закаленного стекла и обладают высокой термостойкостью, поэтому температура пара не влияет на их характеристики. Расход воды при струйной очистке небольшой, всего 5-10 кг/час, чуть менее 5%, чем при очистке струей воды. Температура пара в исходящем сопле около 100 градусов Цельсия, поэтому также необходимо работать в перчатках и маске, а при температуре окружающей среды ниже минус 30 градусов Цельсия следить за возможностью образования тонкой ледяной корки на очищаемой поверхности (рисунок 2).

Рисунок 2 – Очистка светосигнального оборудования паром

Струйная порошковая обработка основана на подаче сухого порошка в сжатом воздухе, что обеспечивает ударное и шлифовальное воздействие на поверхность линзы. Очистительная способность сухой струйной обработки очень сильна и эффективно очищает все виды загрязнений с поверхности, включая резиновый накат. Выбор в качестве порошка мягкой пудры эффективно защищает поверхность линзы от истирания (рисунок 3). Однако возникает пылевое облако, которое необходимо нейтрализовать с помощью пылесборника или с добавлением воды или водяного пара. Порошковая струйная обработка производит высокий уровень шума, поэтому потребуются и средства защиты слуха и средства защиты слизистых оболочек, в случае образования пылевого облака. Эффективность очистки данным методом высока и времени требуется около 15 секунд. Учитывая стоимость пудры и оборудования, очистка одного огня обойдется примерно в 10 рублей. Размер частицы пудры около одного микрона, а скорость может достигать 200 метров в секунду, что эффективно для очистки мертвых зон на огне. Во многих странах отсутствуют производители такого оборудования, которое, несмотря на дешевизну материалов, участвующих в процессе очистки, само по себе достаточно затратное. Например, международный лондонский аэропорт Хитроу пользуется данным способом очистки огней, но благодаря оборудованию, произведенному в Нидерландах.

32

Направление 1. Транспортное и строительное машиностроение

____________________________________________________________________________________

Рисунок3 – Световой огонь до (слева) и после очистки (справа)

Очистка огней гранулами сухого льда (криобластинг),на сегодняшний день, самый безопасный с экологической точки зрения метод (рисунок 4).Гранулы сухого льда мгновенно испаряются при ударе о покрытие, не оставляя следов и эффективно удаляя загрязнение. Эффективная, быстрая, альтернативная, способная заменить традиционные методы очистки, инновационная технология криобластинга обеспечивает щадящую очистку огней, поскольку процедура неабразивная и не коррозионная.

Рисунок 4 – Очистка методом криогенногобластинга

Таблица 1 – Сравнение методов по времени очистки (в секундах)

33

ОБРАЗОВАНИЕ. ТРАНСПОРТ. ИННОВАЦИИ. СТРОИТЕЛЬСТВО

Сборник материалов III Национальной научно-практической конференции

____________________________________________________________________________________

Таблица 3 – Использование средств защиты, влияние на окружающую среду и стоимость работ (характеристическая оценка)

Эффективность ручной очистки довольна низкая и выполняется длительное время, поэтому метод не используется в крупных аэропортах. Вторичное загрязнение, возникающее при этом, также говорит о неэффективности применения такого способа очистки. Наиболее подходящими способами будут подача порошка под высоким давлением и криобластинг. Первый способ, однако, применяется в совокупности с оборудованием, позволяющим подавить или переработать пыль от пудры,но его низкая себестоимость будет определяющим фактором для использованияв аэропортах в случае небольшого объема работы. Основной рекомендацией выбора остается стоимость выполнения процесса очистки и его объемы. Если объем работ велик, применение криобластинга полностью позволит окупить расходы и этот метод очистки будет максимально эффективным.

Библиографический список

1.Кустарев,Г. В.Анализ образования резинового наката на поверхности взлетно-посадочной полосы / Г.В. Кустарев, РыжоваА.М. // Вестник московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета). – 2009. – №2(17). – С. 24-28.

2.Кубланов,М.С. Математическое моделирование неоднородного состояния взлетно-посадочных полос при решении задач обеспечения безопасной эксплуатации тяжелых транспортных самолетов / М. С.Кубланов, Н.Б. Бехтина// Научный вестник московского государственного технического университета гражданской авиации.– 2010. – № 154. – С. 152-154.

3.Кемер,О. В. Воздействие побочных продуктов сгорания топлива на покрытие взлетно-посадочной полосы / О.В. Кемер, Д. И. Смаркин// Научный вестник УВАУ ГА(И).– 2014. – №6. – С. 24-27.

4.Андрюхов,Н.М.Анализ разрушения асфальтобетонного покрытия в зонах вырубки образцов кернов / Н.М.Андрюхов, С. А. Павлов, В. А.Михайловская // Строительные и дорожные машины.–2019. – №9. – С. 8-12.

5.05.07-19р2.27п состав для очистки взлетно-посадочных полос на аэродромах// РЖ 19Р-2. технология производства продуктов бытовой химии.парфюмерия и косметика.– 2005. – №7.

6.Андрюхов, Н.М. Очистка прибрежных полос различным оборудованием / Н. М. Андрюхов// Сборник докладов XXIII Московской международной межвузовской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. – 2019. – С. 33-36.

34