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De-icing of Radomes and Lock walls using Pneumatic Devices

  • S. F. Ackley (a1), K. Itagaki (a1) and M. D. Frank (a1)

Abstract

A rough comparison between thermal and mechanical methods of de-icing indicates that mechanical methods could potentially de-ice with an order-of-magnitude less energy than that required to melt an ice accretion. Two applications of mechanical de-icing using pneumatically driven inflatable de-icers are described in this report. The first of these was the de-icing of a small cylindrical radome used for air navigational purposes. Two seasons of testing were conducted with a de-icer consisting of an inflatable-deflatable flexible plastic covering. The de-icer was driven by tanks with pressure and vacuum reservoirs that were recharged by an on-site air compressor in response to a pressure sensor. The de-icing cycle was activated by an ice detector so the system responded to icing events on a demand basis driven by the ice detector. The system proved successful in keeping the radome free of ice without manned operation and with small energy consumption in a mountain icing environment. The second application was an attempt to de-ice the walls of locks used in river navigational facilities. Ice usually formed at the high-water-mark by the freezing of the water exposed to low air temperatures or by the pressing of ice against the walls by ships using the locks. The de-icers consisted of air-driven hoses mounted on the wall covered by a thick flexible rubber mat and protected from ship damage by steel outer plates. This method was successful in removing ice accumulations up to 2 m long by 0.3 m thick over the area covered by the de-icer. Installation costs and the necessity for protection of the de-icer against abrasion by ships may make this de-icing method prohibitively expensive compared with methods which are not as susceptible to damage by ships (e.g. chemical coatings and electrical heating cables buried in the walls).

Résumé

Dégivrage des radomes et des parois des écluses par des moyens pneumatiques. Une comparaison précise entre les méthodes thermiques et mécaniques pour dégivrer le matériel indique que les méthodes mécaniques peuvent théoriquement dégivrer des parois pour une dépense d'énergie d'un ordre de grandeur inférieur à celui nécessité pour fondre la glace accumulée. Ce rapport décrit deux applications du dégivrage mécanique utilisant des dégivreurs pneumatiques gonflables. La première est le dégivra ge déun petit radome cylindrique utilisé pour les besoins de la navigation aérienne. On a mené deux campagnes saisonniéres déessais avec un dégivreur consistant en un couvercle plastique deformable gonflable. Le dégivreur était commandé par des enceintes sous pression et des réservoirs à vide recharges par un compresseur d'air sur place, à la demande déun capteur de pression. Le cycle de dégivrage était mis en route par un détecteur de glace de sorte que le système répondait à la production de givre sur la base d'une demande formulée par le détecteur de glace. Le système a fait ses preuves en gardant le rad ome libre de glace sans intervention humaine et avecune faible consommation d'énergie dans ce milieu montagnard givrant. La seconde application était un essai de dégel des parois des écluses utilisées pour la navigation fluviale. La glace se forma it d'ordinaire à la ligne des hautes eaux par le gel de l'air exposé aux basses températures de l'air, ou par la pression de la glace contre les parois par les bateaux utilisant l'écluse. Les dégivreurs étaient constitués par des tuyaux d'air montés sur les parois, couverts par un épais matelas souple de gomme et protégés des chocs par les bateaux par des plaques d'acier extérieures. Cette méthode a réussi à enlever les accumulations de glace mesurant jusqu'à 2 m de long sur 0,3 m d'épaisseur sur toute la surface couverte par le degivreur. Les prix d'installation et la nécessité de protéger les dégivreurs contre l'abrasion par les bateaux peuvent rendre cette méthode prohibitive par comparaison avec les procédés oú I'on ne craint pas de dommages dus aux bateaux (tels que revêtements chimiques ou fils électriques chauffant noyés dans les pa rois).

Zusammenfassung

Enteisung von Radarhauben und Schleusentoren mit Hilfe von pneumatischen Vorrichtungen. Ein grober Vergleich zwischen thermischen und mechanischen Methoden der Enteisung lässt vermuten, dass mechanische Verfahren mit Energiemengen auskommen, die um eine Grössenordnung geringer sind als jene, die fur das Abschmelzen aufgewachsener Eisschichten benötigt werden. In diesem Bericht werden zwei Anwendungen mechanischer Enteisung beschrieben, die auf pneumatische angetriebenen, auf blasbaren Geräten beruht. Die erste gilt der Enteisung einer kleinen, zylindrischen Radarhaube, die für die Flugzeug-navigation dient. Die Erprobung eines Enteisers, der aus einem auf blasbaren und entleerbaren, biegsamen Plastiküberzug bestand, erstrecke sich über zwei Winter. Der Enteiser wurde mit Pressluft- und Vakuum-tanks betrieben, die vor Ort durch einen Luftkompressor, gesteuert von einem Druckmesser, geladen wurden. Der Enteisungszyklus wurde durch einen Eisdetektor in Gang gesetzt; das System sprach bei Vereisung auf Befehle des Eisdetektors an. Die Radarhaube konnte mit diesem System ohne menschliches Eingreifen und bei geringem Energieverbrauch in einer kalten Gebirgsgegend eisfrei gehalten werden. Die zweite Anwendung bestand in dem Versuch, Schleusentore in der Flussschiffahrt zu enteisen. Das Eis bildete sich gewöhnlich bei hohem Wasserstand durch Anfrieren von Wasser, das tiefen Lufttemperaturen ausgesetzt war, oder es wurde von Schiffen, die die Schleusen benutzten, gegen die Tore gepresst. Der Enteiser bestand aus luftbetriebenen Schläuchen, die auf das Tor montiert, mit einer dicken, biegsamen Gummima lte bedeckt und gegen Schiffsbeschädigungen durch äussere Stahlplatten geschützt waren. Diese Methode erwies sich als geeignet zur Beseitigung von 2 m langen und 0,3 m dicken Eisdecken in jenen Bereichen, die von dem Enteiser bedeckt waren. Die Kosten der Installation und die Notwendigkeit des Schutzes des Enteisers vor Beschädigung durch Schiffe können diese Enteisungsmethode im Vergleich zu andercn Methoden, die gegen Beschädigungen durch Schiffe weniger empfindlich sind (z.B. chemische Schutzschichtcn und in die Wände verlegte Hcizkabel), unvertretbar verteuern.

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Bowden, D. T., and others. 1964. Engineering summary of airframe icing technical data, by D. T., Bowden, A. E., Gensemer and C. A., Skeen. Washington, D.C., Federal Aviation Agency. (Technical Report ADS-4.)

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