SINTESI FINALE

Il dispositivo di sbrinamento ( deicing device ) è un apparecchio che ha la funzione di sbrinare la superficie di un cavo , principalmente quelli presenti negli impianti di trasporto elettrico . Tale strumento è fissato su un supporto installato su un veicolo di trasporto mobile ed è composto da un induttore elettromagnetico che genera un campo di impulsi elettromagnetici in grado di sghiacciare il cavo ( ecco un glossario sui termini tecnici della trattazione ) .
Il brevetto del dispositivo di sbrinamento ( US3835268A ) è stato inventato il 07/05/1973 da K. Skobelev , L. Levkovich , I. Levin e B. Pavljuk . Degli inventori ci è pervenuto qualcosa ma non si sa molto . Sono tutti russi , in particolare Levin è proveniente da Mosca e gli altri , invece , da Rostov . Inoltre si può affermare che Pavljuk e Skobelev non hanno progettato altri brevetti mentre Levin e Levkovich hanno realizzato alcuni brevetti soprattutto in campo medico , il primo , ed in campo multimediale , il secondo .
Il dispositivo di sbrinamento nacque , dunque , negli anni ‘70 in America e servì , in particolar modo , a migliorare l’efficienza del sistema elettrico ferroviario americano . Infatti negli Stati Uniti stava prendendo piede , in questi anni , l’elettrificazione delle ferrovie e in questo ambito un dispositivo come quello di sbrinamento risultava molto utile quando le temperature diventavano particolarmente basse perchè favoriva lo spostamento delle persone sui mezzi pubblici durante l’inverno .
Il dispositivo di sbrinamento ha alcuni precedenti storici che hanno tracciato il percorso per la sua realizzazione . I primi precedenti risalgono al 1930 circa e avevano la funzione di prevenire la formazione di ghiaccio sugli aeroplani e mezzi simili . Dopo circa 20 anni , si passó all’utilizzo di una corrente elettrica fatta passare su uno strato conduttivo applicato sopra la superficie da sbrinare ma dal punto di vista del consumo di potenza questi brevetti non erano molto efficaci e dopo qualche anno ancora si arrivó alla realizzazione del dispositivo di sbrinamento .
Nel decennio successivo all’invenzione del brevetto non ci furono grandi miglioramenti . Si devono attendere gli anni ‘90 per vedere dei sviluppi significativi grazie all’avvento di dispositivi che attraverso forze repulsive erano in grado di rompere il ghiaccio formatosi sui cavi elettrici . Gli sviluppi continueranno fino ad arrivare agli apparecchi di “ultima generazione” che sciolgono il ghiaccio mediante radiazione elettromagnetica a microonde .
Per quanto riguarda la bibliografia , si può dire che sono stati fatti molti saggi , articoli e monografie relative alle nuove tecniche di sbrinamento e ai disagi che il ghiaccio provoca allo spostamento della gente sui mezzi pubblici .
In merito alle pubblicità sul prodotto , visto che non è un bene di consumo , il dispositivo di sbrinamento non è molto pubblicizzato . Comunque lo si può trovare nelle pubblicità relative ai sistemi di protezione dal ghiaccio che si forma sugli aerei e sui tetti e le grondaie delle abitazioni .
Riguardo alla presenza odierna del dispositivo di sbrinamento , possiamo dire che è possibile trovarlo in macchine comuni come il frigorifero ma anche sugli aerei e sui pantografi ferroviari con la solita funzione di rimuovere il ghiaccio e proteggere il macchinario in questione .
In conclusione , possiamo dire che le indagini svolte sono state utili per la creazione di una Word Cloud del brevetto , una “nuvola” che raccoglie molti termini in tante lingue sempre relativi all’oggetto in esame e di un abbecedario del dispositivo di sbrinamento , dove a ogni lettera dell’alfabeto corrisponde un lemma in grado di descrivere uno dei molteplici aspetti di varia natura dell’invenzione .

PRESENZA ODIERNA DEL DISPOSITIVO DI SBRINAMENTO

Attualmente il dispositivo di sbrinamento è presente in molte macchine di uso comune . Ad esempio , lo troviamo nei frigoriferi con la funzione di sbrinare la superfice di uno scambiatore di calore che opera a temperature basse , negli aerei con la funzione di proteggere dal ghiaccio le varie parti del mezzo e , anche , nei pantografi ferroviari con lo scopo di rimuovere la glassa di ghiaccio dai fili della rete di contatto del trasporto ferroviario e tranviaria .
Inoltre possiamo dire che la ricerca va avanti e si stanno facendo molti progressi per trovare nuovi sistemi intelligienti di sbrinamento come ad esempio il nuovo modulo di sbrinamento ICFD .

ABBECEDARIO

A come Alstom
B come Buffeting
C come Congelamento
D come Dispositivo di sbrinamento
E come Elettromagnetismo
F come Filo
G come Ghiaccio
H...
I come Impulsi
L come Locomotiva elettrica
M come Mezzi di trasporto
N come Neve
O...
P come Pantografo
Q...
R come Russia
S come Scaldiglie
T come Temperatura
U...
V...
Z...

PUBBLICITA'

Dopo aver parlato degli inventori del brevetto , ora focalizziamoci sulla sua presenza nelle pubblicità . Possiamo trovare il nostro dispositivo nelle pubblicità dei sistemi di protezione dal ghiaccio degli aerei o in quelle dei sistemi di prevenzione del ghiaccio formatosi nelle grondaie e nei tetti delle abitazioni . In quest’ultimo settore lavora l’azienda della Elektra .

Pubblicità sui nuovi sistemi per sbrinare il ghiaccio che si forma nella parte esterna delle case

Nuovo modulo di sbrinamento ICFD

GLI INVENTORI : NOTIZIE BIOGRAFICHE E DI CONTESTO

Degli inventori ci è pervenuto qualcosa ma non sappiamo molto . Possiamo dire , per certo , che sono tutti russi . In particolare Igor Anatolievich Levin è proveniente da Mosca e gli altri , cioè Lev Iosifovich Levkovich , Konstantin Ivanovich Skobelev e Boris Andreevich Pavljuk , sono provenienti da Rostov . Grazie al testo originale del brevetto fornito da United States Patent possiamo anche dire , presumibilmente , l’indirizzo dove hanno abitato .
Inoltre sappiamo che Skobelev ed Pavljuk non hanno progettato altri brevetti importanti a differenza di Levkovich e Levin . Il primo si è dedicato ad apparecchi in grado di rimuovere dati ridondanti in modo semplice e di raffigurare oggetti tridimensionali in campo multimediale ; il secondo ha contribuito alla realizzazione di molti brevetti in campo medico come ad esempio dispositivi che fanno vedere su monitor la frequenza cardiaca o che generano una prognosi o relazioni terapeutiche ma anche brevetti simili al nostro come il dispositivo di sbrinamento delle superfici di strutture a parete sottile .

GLI SVILUPPI DELL’INVENZIONE FINO AD OGGI

Nei primi 10/15 anni successivi all'invenzione del dispositivo di sbrinamento non ci furono grandi sviluppi . L'idea dei campi di impulsi elettromagnetici era stata appena scoperta e ci vollero un pò di anni per capire come migliorare l'efficienza della macchina . Negli anni '90 comparirono alcuni dispositivi formati da fili conduttivi avvolti elicoidalmente lungo la superficie del cavo da sghiacciare che creavano forze repulsive in grado di scuotere i fili stessi e frantumare così il ghiaccio formatosi sul cavo . Si stavano già compiendo i primi passi evolutivi del brevetto . In seguito si cercò di fondere il ghiaccio presente negli impianti a fune mediante campi elettrici alternati ad alta frequenza che causavano un certo riscaldamento per dispersione dielettrica . E , infine , arriviamo ai brevetti di “ultima generazione” che derivano dai miglioramenti fatti nell’ingegneria elettrica ed energetica . In particolare , parliamo di apparecchiature in grado di rimuovere la glassa di ghiaccio dai fili della rete di contatto del trasporto ferroviario e tranviaria attraverso radiazione elettromagnetica a microonde utilizzando una schiera di antenne irradianti a tromba che si trovano sul tetto della locomotiva o del tram davanti al pantografo .

Railway contact wires



Schienen stromabnehmer



Cavi di contatto ghiacciati

Altri fili di contatto congelati

I PRECEDENTI STORICI DELL'INVENZIONE

Il dispositivo di sbrinamento ha alcuni precedenti storici che hanno tracciato il percorso per la realizzazione del nostro brevetto . I primi precedenti , che risalivano al 1930 circa , avevano la funzione di prevenire la formazione di ghiaccio sugli aeroplani e mezzi simili . Infatti il congelamento di alcune parti degli aeroplani causava una grande instabilità e quindi si cercava di diminuire questo effetto che ha il nome di buffeting . Dopo circa 20 anni , si pensò di impedire il congelamento di strutture aerodinamiche con apparecchi che le riscaldavano facendo passare una corrente elettrica attaverso uno strato conduttivo applicato sopra la superficie della struttura .
Però c'è da dire che questi brevetti non erano molto efficienti dal punto di vista del consumo di potenza e dopo qualche anno ancora si arrivò alla brillante idea di utilizzare un campo di impulsi elettromagnetici per sbrinare le superfici ghiacciate .

Residui di ghiaccio vetroso sulla fusoliera di un aeroplano a seguito dell'attraversamento di una nube di gocce di acqua .

Formazioni di ghiaccio su un modello di rotore presso i laboratori della NASA .

WORDCLOUD

BIBLIOGRAFIA

( Garzaro , 1978 ) : Stefano GARZARO , La trazione elettrica sulla ferrovia Torino-Ceres , Verona : La Modeltecnica , 1978 .

 ( Gorman , 2013 ) : James GORMAN , Using a rough surface to stay dry  , senza luogo , in “New York Times” , 03/12/2013 .

( McMann , 2006 ) : Micheal E. MCMANN , TKS Ice Protection: Flying year-round becomes a possibility with the TKS Ice Protection , Los Angeles : Werner Publishing Corporation , 2014 .


 ( Morino , 2012 ) : Marco MORINO , Treni e ghiaccio , servono investimenti ,in "Il sole 24 0re" , 03/02/2012 .

IL DISPOSITIVO DI SBRINAMENTO NEI VARI CONTESTI STORICI , TECNOLOGICI E SOCIALI

Il brevetto del dispositivo di sbrinamento nacque negli anni '70 in America .  Questo apparecchio servì soprattutto a migliorare l'efficienza del sistema elettrico ferroviario americano . L'elettrificazione delle ferrovie negli Stati Uniti iniziò alla fine del XX secolo e comprendeva molti sistemi diversi in molte aree geografiche diverse, alcune delle quali erano collegate. Nonostante questa situazione, questi sistemi hanno condiviso un piccolo numero di ragioni comuni per l'elettrificazione come , ad esempio , leggi che vietavano le locomotive a vapore , fatte dopo alcuni incidenti causati dalla scarsa visibilità provocata dal fumo prodotto e il fatto che la locomotiva elettrica presenta molti vantaggi nei terreni montuosi , tra cui una migliore aderenza e una maggiore potenza di trazione , quest'ultima ideale per il trasporto di merci pesanti . Quindi in America stava prendendo piede l'elettrificazione delle ferrovie e in questo ambito un dispositivo come quello di sbrinamento risultava molto utile quando le temperature diventavano particolarmente basse .
Invece , in Italia il periodo a cavallo tra gli anni settanta e ottanta fu uno dei più controversi e complicati . Nonostante fossero stati fatti numerosi investimenti nel settore , questi vennero dispersi a pioggia in una miriade di lavori interminabili o inutili ( un esempio eclatante fu il lunghissimo viadotto di Castagnole delle Lanze in Piemonte ) . Le tecnologie sviluppate nei mezzi di trazione non trovarono più spazio nelle commesse determinando presto l’uscita dal mercato di molte di esse . Fu così che , ad esempio , i preziosi brevetti dei carrelli pendolanti , sviluppati da Fiat Ferroviaria , finirono acquisiti dai francesi della Alstom .

Locomotiva americana Baldwin/Westinghouse a passo rigido e carrelli , monofase a 11 kV

Per quanto riguada l'ambito sociale , dispositivi come quello che teniamo in considerazione favoriscono lo spostamento delle persone sui mezzi pubblici , soprattutto in inverno . In molti paesi spostarsi diventa molto difficile quando cominciano le gelate e quindi proteggere i sistemi di trasporto dal ghiaccio è indispensabile . Nel nostro caso , il dispositivo di sbrinamento è molto utile per mantenere in buone condizioni il pantografo delle locomotive elettriche . Inoltre possiamo dire che ci sono altri apparecchi simili a quello in esame come , ad esempio , le scaldiglie , utilizzati per scaldare gli scambi ferroviari e impedire che ghiaccino .

Mezzo di trasporto elettrico ricoperto di neve

In ambito tecnologico , possiamo affermare che vengono utilizzati rivestimenti chimici o fatti trattamenti speciali sui materiali dei vari dispositivi per prevenire la formazione del ghiaccio . Ultimamente viene sfruttata l'icefobicità , cioè la capacità di una superficie solida di respingere il ghiaccio a causa di una certa struttura topografica della superficie.
Possiamo concludere , inoltre , dicendo che l'apparecchio risulta un superamento rispetto ai dispositivi precedenti che usavano il metodo di riscaldamento perchè necessita meno quantità di potenza e perchè non richiede l'interruzione del sistema di trasporto elettrico per il periodo di cortocircuito della sezione di rete .

GLOSSARIO

Analizzando il testo del brevetto , si possono incontrare alcuni termini particolari come questi :

• Elettromagnetic inductor  => Induttore elettromagnetico ; componente formato da una bobina che genera un campo magnetico al passaggio di corrente elettrica ( continua o alternata o impulsiva ) .
• Dielectring casing  => Involucro dielettrico ; contenitore caratterizzato da una bassa conduttività elettrica in cui è alloggiato l’induttore elettromagnetico .
• Power supply system  => Sistema di alimentazione ; rete di componenti elettrici utilizzati per fornire , trasferire e utilizzare l’energia elettrica .
• Cable  => Cavo ; grossa fune di materiale vario .
• Deicing => Sbrinamento ; operazione con cui si eliminano i depositi di brina o di ghiaccio accumulatosi nelle pareti di un apparecchio .
• Elettromagnetic pulses  => Impulsi elettromagnetici ; radiazioni elettromagnetiche prodotte da un intenso campo magnetico .
• Electric converter  => Convertitore elettrico ; apparecchio che trasforma la corrente alternata in corrente continua e viceversa .
• Pantograph  => Pantografo ; organo utilizzato dai mezzi di trazione ferroviaria e tranviaria alimentati ad elettricità per prelevare l’energia dalla linea aerea di contatto . 
• Spring  => Molla ; elemento meccanico che si deforma elasticamente sotto carico e torna alla posizione iniziale quando il carico viene meno .
• Surface  => Superficie ; strato esterno di un corpo , che delimita lo spazio occupato dal corpo stesso rispetto allo spazio circostante .
• Electric locomotive  => Locomotiva elettrica ; macchina dotata di motori elettrici , atta al traino di veicoli per il trasporto di merci o di persone sulla linea ferroviaria .

DISPOSITIVO DI SBRINAMENTO

Fig. 3 ) Dispositivo di sbrinamento su un pantografo ferroviario .

Fig. 1 Dispositivo di sbrinamento su un filobus . Fig. 2 Vista di piano .

Il brevetto US3835269A fu inventato il 07/05/1973 da K.Skobelev , L. Levkovich , I. Levin e B. Pavljuk . L'invenzione originaria del brevetto è stata attribuita a loro .
Il dispositivo di sbrinamento ( deicing device ) è un apparecchio che ha la funzione di sbrinare la superficie del cavo ( o catenaria ) degli impianti di trasporto elettrico . Tale strumento è fissato su un supporto installato su un veicolo di trasporto mobile ed è composto da un apparecchio per la generazione di un campo di impulsi elettromagnetici che agiscono sul cavo . La formazione di un campo elettromagnetico è dovuta alla presenza di un induttore elettromagnetico realizzato sotto forma di fili avvolti alloggiati in un involucro dielettrico e collegato ad un sistema di alimentazione . Uno dei più semplici tipi di supporto per il fissaggio dell’induttore elettromagnetico sul collettore di corrente del veicolo di trasporto elettrico è una struttura costituita da un articolato supporto a molla che trasporta un elemento guida a contatto con il cavo . C'è una distanza apprositivamente uniforme tra il cavo da sghiacciare e gli avvolgimenti dei fili dell’induttore . Quest'ultimi possono essere di forma circolare o ellittica con l'asse più grande dell'ellisse diretto lungo o attraverso il cavo da sbrinare .