Понижающее температуру замерзания покрытие из синтетической пленки для нанесения на лопасти роторов ветрогенераторов

Понижающее температуру замерзания покрытие из синтетической пленки для нанесения на лопасти роторов ветрогенераторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к лопастям роторов агрегатов, в частности ветрогенераторов, с противообледенительным покрытием, а также к способу их получения и их применению.

Ветросиловые установки, называемые также ветрогенераторами (WEA), служат для выработки электроэнергии. Ветрогенераторы состоят, как правило, из таких компонентов как фундамент, вышка, гондола и ротор. Установленный на гондоле ротор содержит втулку или головку ротора, вращающийся вал и обычно также три лопасти. Такие роторы могут быть выполнены также как ротор Дарье, Н-ротор или ротор Савониуса.

Эксплуатация таких ветрогенераторов протекает, как известно, под влиянием атмосферных условий и, соответственно, отличается частым воздействием дождей, конденсата или снега. Такие осадки оседают при соответствующих условиях окружающей среды в виде льда также и на лопасти ротора ветрогенератора. Проблемой, наряду с прочими, оказывается также и то, что добавочный вес этих осадков, оказываемый на лопасть, может привести к дисбалансу ротора, так что ветрогенератор нужно будет часто отключать, и/или в известных случаях могут даже возникнуть повреждения. Образующееся ледяное покрытие ведет, как правило, к дополнительной шероховатости поверхности лопасти и, как следствие, к дополнительному шуму от ветра. Изменяющаяся динамика вращения снижает эффективность ветрогенератора, следствием чего является уменьшение прибыли, на что могут отрицательно повлиять также простои, становящиеся неизбежными, когда требуется ремонт. Наконец, осадки, в частности лед, сбрасываются в окружающую среду и тем самым ставят под угрозу безопасность окрестностей. Краткий обзор технических проблем, связанных с образованием осадков на лопастях роторов ветрогенераторов, можно найти, например, в работе Seifert, Taramelin, Final Report, Deutsches Windenergieinstitut Wilhelmshaven, JOU2-CT93-0366, DEWI 1996.

Для решения вышеназванных проблем лопасти часто обогревают изнутри электронагревательными матами, которые вделаны в лопасти, горячим воздухом или микроволнами. Для этого необходимо комплектовать лопасти датчиками, которые регистрируют образование льда и включают и выключают нагревательные системы.

В ежегоднике , 2011, т.67, с. 184-191, описываются противообледенительные покрытия, полученные обработкой плазмой низкого давления с применением фторсодержащих газообразных мономеров.

В основе настоящего изобретения стоит техническая задача устранить вышеуказанные затруднения, в частности разработать не требующие больших затрат, эффективные и надежные технические решения, благодаря которым предотвращается примерзание осадков к лопастям роторов, в частности роторов ветрогенераторов.

В частности, должно быть найдено техническое решение, которое обеспечит длительную, предпочтительно постоянную, и эффективную защиту от обледенения, предпочтительно экономически эффективным и легким в осуществлении способом.

Лежащая в основе настоящего изобретения техническая задача решена посредством отличительных признаков, изложенных в независимых пунктах формулы изобретения.

Таким образом, настоящее изобретение относится, в частности, к лопасти ротора, содержащего нанесенное на по меньшей мере одну поверхность лопасти противообледенительное покрытие толщиной до 500 нм, предпочтительно от 10 до 500 нм, причем это покрытие имеет структурирование, предпочтительно микронного диапазона.

Предпочтительно на по меньшей мере одну поверхность лопасти ротора наносится по меньшей мере один, предпочтительно ровно один мономолекулярный слой противообледенительного покрытия.

Предпочтительно структурирование противообледенительного покрытия имеет микронный диапазон, предпочтительно имеет форму точечного или линейного рисунка.

Таким образом, настоящее изобретение относится предпочтительно к лопасти ротора, содержащей понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие толщиной от 10 до 500 нм, нанесенное на по меньшей мере одну поверхность лопасти, причем это покрытие имеет структурирование микронного диапазона.

Соответственно, противообледенительное покрытие, предусматриваемое согласно изобретению, предпочтительно имеет структурирование микронного диапазона, в частности топографическую структуру, в частности точечное или линейное изображение.

Предпочтительно противообледенительное покрытие имеет топографическое структурирование, в частности структурное изображение, предпочтительно микроструктурирование, предпочтительно в форме точечного или линейного изображения.

В предпочтительном варианте осуществления противообледенительное покрытие получено предпочтительно путем обработки плазмой низкого давления.

В особенно предпочтительном варианте осуществления противообледенительное покрытие в дополнение к структурированию микронного диапазона имеет также структурирование в нанометровом диапазоне. В особенно предпочтительном варианте осуществления противообледенительное покрытие является противообледенительным покрытием, которое имеет структурирование микронного диапазона, а также созданное обработкой плазмой низкого давления структурирование нанометрового диапазона.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится к вышеуказанной лопасти ротора, причем структурирование в микронном диапазоне имеет форму точечного или линейного повторяющегося изображения.

Предпочтительно противообледенительное покрытие понижает температуру замерзания.

Настоящее изобретение в предпочтительном варианте осуществления относится также к лопасти ротора, причем нанесенное по меньшей мере на одну поверхность лопасти противообледенительное покрытие толщиной до 500 нм содержит а) от 15 до 75 ат. % фтора и b) от 25 до 85 ат. % других компонентов (в каждом случае определено методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (X-ray photoelectron spectroscopy, РФЭС) и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), причем противообледенительное покрытие предпочтительно имеет структурирование, в частности топографическое структурирование, в частности структурное изображение, в частности, точечное или линейное изображение.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится также к лопасти ротора, причем нанесенное на по меньшей мере одну поверхность лопасти противообледенительное покрытие толщиной до 500 нм содержит i) от 25 до 29 ат. % кремния, от 22 до 45 ат. % кислорода и от 26 до 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), причем противообледенительное покрытие предпочтительно имеет структурирование, в частности топографическое структурирование, в частности структурное изображение, в частности, точечное или линейное изображение.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится также к лопасти ротора, содержащей понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие толщиной от 50 до 500 нм, нанесенное по меньшей мере на одну поверхность лопасти, содержащее от 25 до 29 ат. % кремния (Si), от 22 до 45 ат. % кислорода (О) и от 26 до 49 ат. % углерода (С) (в каждом случае определено методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС, X-ray photoelectron spectroscopy и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), предпочтительно 29 ат. % кремния, 22 ат. % кислорода и 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия).

Такое покрытие, предпочтительно содержащее кремний, кислород и углерод, далее будет называться покрытием силиконового типа.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения покрытие силиконового типа содержит водород, при необходимости до 50 ат. %.

В предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение решает лежащую в его основе техническую задачу также тем, что предлагает лопасть ротора, содержащую нанесенное по меньшей мере на одну поверхность лопасти понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие толщиной от 10 до 200 нм, содержащее, а предпочтительно состоящее из а) 15-75 ат. % фтора и b) 25-85 ат. % других компонентов (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия).

Такой особенно предпочтительный вариант осуществления покрытия согласно настоящему изобретению также будет называться в дальнейшем фторсодержащим покрытием.

В особенно предпочтительном варианте осуществления другими компонентами фторсодержащего покрытия являются один или несколько компонентов, выбранных из группы, состоящей из водорода, кислорода и углерода.

Противообледенительное покрытие согласно изобретению, нанесенное на одну, предпочтительно обычную, лопасть ротора, снижает и/или задерживает образование льда на лопасти, что выгодно, и приводит к снижению температуры замерзания. Уменьшается адгезия льда. Соответственно, лопасть защищается от эрозии из-за ветра, дождя, снега и столкновений с птицами. Предпочтительно противообледенительное покрытие имеется на лопасти ротора перманентно и, соответственно, действует постоянно, что является особым преимуществом по сравнению с включаемыми и выключаемыми системами обогрева. Поэтому изобретение дает также экономическую выгоду, в частности, тем, что повышается прибыль от ветрогенераторов, особенно в холодных северных регионах или в местах, расположенных на возвышенности, в частности, в зимние месяцы, кроме того, снижается или предотвращается угроза окружению благодаря уменьшению разлета льда.

Предусмотренное согласно изобретению покрытие лопасти ротора в одном особенно предпочтительном варианте осуществления может использоваться в комбинации с известными снижающими или предотвращающими обледенение системами, например, нагревательными матами, системами воздушного отопления, системами СВЧ-нагрева или подобным. Рассматриваемое противообледенительное покрытие позволяет согласно изобретению также дооборудовать обычные лопасти, при необходимости также снабженные противообледенительными системами. Это является преимуществом по сравнению с уже известными противообледенительными системами, которыми, как правило, нельзя дооборудовать лопасти роторов.

В связи с настоящим изобретением под ротором понимается вращающаяся часть машины или агрегата, в частности ротор аэродинамического действия. Обычно ротор содержит втулку или головку, а также лопасти и вращающийся вал. Под ротором в связи с настоящим изобретения понимаются также роторы Дарье, Н-роторы и роторы Савониуса.

В связи с настоящим изобретением под выражением "лопасть ротора" понимается также система лопастей, в частности, несколько лопастей.

В связи с настоящим изобретением под лопастью ротора понимается, в частности, лопасть ротора агрегата, в частности, ветрогенератора, летательного аппарата, в частности, воздушного судна, в частности, вертолета, винтового самолета, гидросамолета, модели самолета или подобного.

В соответствием с изобретением предлагается также лопасть ротора, причем покрытие имеет силу адгезии льда <200 кПа.

Предусматриваемое согласно изобретению противообледенительное покрытие предпочтительно является гидрофобным и олеофобным.

Согласно изобретению предлагается также лопасть ротора, фторсодержащее покрытие которой предпочтительно содержит полимерные фторуглеродные слои.

Настоящее изобретение в предпочтительном варианте осуществления относится к вышеуказанной лопасти ротора, которая имеет покрытие с антиадгезионными свойствами, причем фторсодержащее покрытие содержит слои фторуглеродных полимеров.

Согласно изобретению предлагается также лопасть ротора, причем покрытие нанесено предпочтительно непосредственно на поверхность лопасти.

Атомные процентные доли содержащихся в противообледенительном покрытии элементов рассчитываются на все противообледенительное покрытие и в сумме дают 100 ат. % противообледенительного покрытия как целого.

В связи с настоящим изобретением под изображением понимается неизменная структура, в соответствии с которой регулярно повторяется структурный признак, например точка или линия. Таким образом, случайное распределение структурных элементов не является изображением.

В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения структурирование, в частности структурное изображение, в частности точечное или линейное изображение, создано на периодической основе.

Согласно изобретению предпочтительно предлагается лопасть ротора, у которой покрытие находится на подложке, в частности пленке, и посредством подложки, в частности пленки, наносится на поверхность лопасти, в частности, крепится к ней, например приклеивается.

Согласно изобретению предлагается также лопасть ротора, причем покрытие наносится на поверхность лопасти на подложке из синтетического материала.

Согласно изобретению предлагается также лопасть ротора, причем покрытие наносится на лопасть или подложку путем обработки плазмой низкого давления.

Противообледенительное покрытие, нанесенное согласно изобретению на лопасть ротора, предпочтительно обычную, снижает и/или предпочтительно задерживает образование льда на лопасти и в предпочтительном варианте осуществления приводит к снижению температуры замерзания. Адгезия льда снижается. Соответственно, лопасть ротора защищена от льда и снега. Предпочтительно противообледенительное покрытие перманентно находится на лопасти ротора и, соответственно, действует постоянно.

Согласно изобретению предлагается также лопасть ротора, причем точечное или линейное изображение имеет периодичность (Р) 20 мкм, 40 мкм, 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм или 180 мкм.

Под периодичностью понимается расстояние, отделяющее точки или линии друг от друга.

Согласно изобретению предлагается также лопасть ротора, причем высота структуры (Н) линейного изображения составляет 5 мкм, 10 мкм, 20 мкм, 40 мкм, 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм или 180 мкм.

Согласно изобретению предлагается также лопасть ротора, причем диаметр точек точечного изображения составляет 20 мкм, 40 мкм, 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм или 180 мкм.

В следующем предпочтительном варианте осуществления точечное или линейное изображение имеет периодичность Р с шагом в диапазоне от 1 до 1000 мкм, от 10 до 900, в частности от 10 до 300 мкм, предпочтительно от 10 до 200 мкм, например, 20 мкм, 40 мкм, 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм или 180 мкм.

В следующем предпочтительном варианте осуществления лопасть ротора имеет высоту структуры линейного изображения в интервале от 1 до 1000 мкм, от 10 до 900 мкм, в частности от 10 до 300 мкм, предпочтительно от 10 до 200 мкм, например, 20 мкм, 40 мкм, 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм или 180 мкм.

Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, диаметр точек точечного изображения составляет от 1 до 1000 мкм, от 10 до 900 мкм, в частности от 10 до 200 мкм, например, 20 мкм, 40 мкм, 80 мкм, 100 мкм, 120 мкм, 140 мкм или 180 мкм.

Настоящее изобретение предлагает также ротор, содержащий по меньшей мере одну лопасть, предпочтительно две или три лопасти согласно настоящему изобретению.

Изобретение относится также к агрегату, в частности, ветрогенератору или летательному аппарату, в частности, самолету или модели самолета, содержащему по меньшей мере один ротор по настоящему изобретению.

Изобретение относится также к способу получения имеющей покрытие лопасти ротора по настоящему изобретению, причем понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие толщиной от 10 до 500 нм наносится на поверхность лопасти путем обработки плазмой низкого давления и в поверхности создается структурирование, в частности поверхностное структурирование, микронного диапазона.

Согласно изобретению предлагается также способ получения имеющей покрытие лопасти ротора по настоящему изобретению, в соответствии с которым понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие толщиной от 10 до 200 нм, содержащее а) от 15 до 75 ат. % фтора и b) от 25 до 85 ат. % других компонентов (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), наносят методом обработки плазмой низкого давления на поверхность лопасти и в поверхности создают структурирование, в частности поверхностное структурирование микронного диапазона, в частности, в виде точечного или линейного изображения.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу получения имеющей покрытие лопасти ротора, в соответствии с которым понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие толщиной от 50 до 500 нм, содержащее от 25 до 29 ат. % кремния, от 22 до 45 ат. % кислорода и от 26 до 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС), предпочтительно 29 ат. % кремния, 22 ат. % кислорода и 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия) наносится на поверхность лопасти путем обработки плазмой низкого давления и в поверхности создается структурирование, в частности поверхностное структурирование микронного диапазона. В особенно предпочтительном варианте осуществления это понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие из гексаметилдисилоксана толщиной от 50 до 500 нм наносят на поверхность лопасти путем обработки плазмой низкого давления и в поверхности создают структурирование микронного диапазона.

Если, как в следующем варианте осуществления, противообледенительное покрытие, в частности, фторсодержащее покрытие или покрытие силиконового типа, нанесено не прямо на лопасть ротора, а находится на подложке и через эту подложку наносится на лопасть, то сначала противообледенительное покрытие наносят на подложку, создают в нем структурирование, а затем поддерживаемое таким образом противообледенительное покрытие наносят на лопасть.

Согласно изобретению предлагается также способ получения имеющей покрытие лопасти ротора, в соответствии с которым подложку с покрытием, в частности, пленку с покрытием, предпочтительно синтетическую пленку, имеющую понижающее точку замерзания противообледенительное покрытие а) толщиной 50-500 нм, содержащее от 25 до 29 ат. % кремния, от 22 до 45 ат. % кислорода и от 26 до 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС), предпочтительно 29 ат. % кремния, 22 ат. % кислорода и 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), или b) толщиной 10-200 нм, содержащее а) от 15 до 75 ат. % фтора и b) от 25 до 85 ат. % других компонентов (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия) и имеющее структурирование, в частности, в форме точечного или линейного изображения, в частности, пленку, содержащую противообледенительное покрытие по настоящему изобретению, наносят на поверхность, в частности, наружную поверхность лопасти, и закрепляют, например приклеивают.

Согласно изобретению предлагается также применение покрытия, в частности покрытия, находящегося на подложке, представляющего собой а) фторсодержащее покрытие, содержащее от 15 до 75 ат. % фтора и b) от 25 до 85 ат. % других компонентов, или b) покрытие силиконового типа, то есть покрытие, содержащее кремний, кислород и углерод, причем это содержащее кремний, кислород и углерод покрытие предпочтительно содержит от 25 до 29 ат. %, предпочтительно 29 ат. % кремния, предпочтительно от 22 до 45 ат. %, предпочтительно 42 ат. % кислорода и предпочтительно от 26 до 49 ат. %, в частности, 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия) для нанесения по меньшей мере на одну поверхность лопасти ротора, в частности, для предотвращения образования льда, прилипания льда или того и другого.

Согласно изобретению предлагается также применение (i) покрытия, содержащего от 15 до 75 ат. % фтора и от 25 до 85 ат. % других компонентов (в каждом случае определено методом РФЭС), или (ii) покрытия, содержащего кремний, кислород и углерод, причем это содержащее кремний, кислород и углерод покрытие предпочтительно содержит от 25 до 29 ат. %, предпочтительно 29 ат. % кремния, предпочтительно от 22 до 45 ат. %, предпочтительно 42 ат. % кислорода и предпочтительно от 26 до 49 ат. %, в частности, 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), для нанесения по меньшей мере на одну поверхность лопасти ротора для уменьшения силы прилипания льда по меньшей мере к одной поверхности лопасти.

Согласно изобретению предлагается также применение (i) покрытия, содержащего от 15 до 75 ат. % фтора и от 25 до 85 ат. % других компонентов (в каждом случае определено методом РФЭС), или (ii) покрытия, содержащего кремний, кислород и углерод, причем это содержащее кремний, кислород и углерод покрытие предпочтительно содержит от 25 до 29 ат. %, предпочтительно 29 ат. % кремния, предпочтительно от 22 до 45 ат. %, предпочтительно 42 ат. % кислорода и предпочтительно от 26 до 49 ат. %, в частности, 49 ат. % углерода (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), для нанесения по меньшей мере на одну поверхность лопасти ротора для понижения температуры замерзания.

Согласно изобретению предлагается также синтетическая пленка, содержащая понижающее температуру замерзания противообледенительное покрытие, а именно фторсодержащее покрытие толщиной от 10 до 200 нм, содержащее а) от 15 до 75 ат. % фтора и b) от 25 до 85 ат. % других компонентов (в каждом случае определено методом РФЭС и указано в расчете на 100 ат. % противообледенительного покрытия), или покрытие силиконового типа, то есть покрытие, содержащее кремний, кислород и углерод, толщиной от 50 до 500 нм, причем это содержащее кремний, кислород и углерод покрытие предпочтительно содержит от 25 до 29 ат. %, предпочтительно 29 ат. % кремния, предпочтительно от 22 до 45 ат. %, предпочтительно 42 ат. % кислорода и предпочтительно от 26 до 49 ат. %, в частности, 49 ат. % углерода, причем эти покрытия имеют структурирование, в частности, в форме точечного или линейного изображения.

Настоящее изобретение предусматривает также снабжение поверхности лопасти ротора покрытием, факультативно на подложке, которое, с одной стороны, уменьшает адгезию льда, в частности, предотвращает, а с другой стороны, снижает температуру замерзания воды, так что вода на поверхности не замерзает или замерзает позднее, то есть при еще более низкой температуре.

Не желая связывать себя теорией, полагают, что согласно изобретению особенно предпочтительный эффект понижения температуры замерзания обеспечивается, с одной стороны, благодаря предлагаемой изобретением топографии или структурированию нанометрового диапазона в сочетании с применением покрытия, отвечающего количественным и качественным дефинициям согласно изобретению. Предполагается, без какого-либо теоретического объяснения, что в результате комбинации этих двух технических аспектов замерзание капель замедляется или даже предотвращается. В частности, некоторая шероховатость покрытия, достигаемая согласно изобретению не создает никаких зародышей кристаллизации подходящего размера для образования льда на поверхности. Не превышается определенный радиус типичных поверхностных кластеров и, тем самым, предотвращается образование льда. Указанная нанометровая топография имеет стохастическую природу, а не задается маской. Согласно изобретению эта структура нанометрового диапазона получается предпочтительно в результате осуществления процесса плазменного нанесения покрытия, в частности, путем обработки плазмой низкого давления, предпочтительно ионной бомбардировкой и полимеризацией. Усиливается также наблюдаемое согласно изобретению уменьшение адгезии, благодаря, без привязки к теории, поверхностному структурированию микронного диапазона. В особенно предпочтительном варианте осуществления шероховатость Ra (средняя шероховатость) составляет согласно измерениям по Scanscala, от 2 до 2 мкм (направление xy), предпочтительно от 0,2 нм до 22 нм.

Выбором различных технологических параметров, таких как тип и количество используемого плазменного газа, температура, давление и время обработки, можно создавать очень тонкие структуры нанометрового диапазона, в частности, наноструктурированные слои. Эти структуры имеют размер всего несколько нанометров, но влияют на смачивающую способность и, тем самым, на характеристики образования льда и противообледенительные свойства: если нанести воду на поверхность пленки, то она сожмется в шаровидные капельки, которые затем отрываются от поверхности вследствие лишь минимального взаимодействия с ней.

Согласно изобретению применяемое покрытие предпочтительно ведет к понижению температуры замерзания, в частности, по меньшей мере на 3°C. В результате этого эффекта так называемого "surface-induced pre-melting" (предварительное расплавление, индуцированное поверхностью), зародыши кристаллизации льда плавятся на покрытии, в частности покрытой пленке, при 0°C, а замерзание наблюдается только по меньшей мере при -6°C. Таким образом, температура объемного замерзания воды понижается благодаря наличию плазменного покрытия на пленке, тем самым затрудняется обледенение.

Таким образом, согласно настоящему изобретению предусматривается, чтобы лопасть ротора имела поверхность, в частности, наружную поверхность, в частности, всю наружную поверхность, содержащую покрытие, имеющее антиадгезионные свойства в отношении льда. Согласно изобретению это покрытие также называют противообледенительным покрытием.

В связи с настоящим изобретением под антиадгезионными свойствами в отношении льда понимается, что сцепление льда с наружной поверхностью лопасти ротора очень слабое, то есть, что лед можно относительно легко удалить с этой поверхности.

В связи с настоящим изобретением адгезию льда определяют по испытанию на удаление льда. Согласно этому испытанию, воду, в частности, капли воды, замораживают на поверхности, адгезию льда к которой требуется определить. В воду, в частности, водяные капли, вмораживается канюля, в которую можно удалять замерзшие капли воды с поверхности. Затем капли с поверхности отдирают по вертикали и измеряют приложенную силу. Частное от деления силы на поверхность (F/A, сила/поверхность) дает адгезию льда.

В связи с настоящим изобретением под структурированием микронного диапазона понимается структурирование, в частности поверхностное структурирование, в частности топографическое структурирование, структуры которого имеют, например, возвышения или углубления микронного диапазона, или расстояние между возвышениями и углублениями находится в микронном диапазоне, в частности, в диапазоне от 1 до 1000 мкм, предпочтительно от 10 до 900 мкм, в частности от 10 до 300 мкм, в частности, от 20 до 300 мкм.

Такие возвышения могут иметь вид точек или линий. Структура может иметь ненулевые размеры в любом пространственном направлении, то есть можно говорить о высоте, ширине, длине или о двух или трех из указанных ориентаций структуры.

В связи с настоящим изобретением под структурированием нанометрового диапазона понимается структурирование, в частности поверхностное структурирование, в частности топографическое структурирование, структуры которого, например, возвышения или углубления имеют размеры в нанометровом диапазоне, или расстояния между возвышениями или между углублениями находятся в нанометровом диапазоне, в частности, диапазоне от 0,01 до 800 нм, в частности, от 0,1 до 700 нм, в частности, от 0,1 до 500 нм, в частности, от 0,1 до 100 нм, в частности, от 0,1 до 50 нм, в частности, от 0,1 до 40 нм, в частности, от 0,1 до 30 нм, в частности, от 0,02 до 50 нм, в частности, от 0,02 до 40 нм, в частности, от 0,02 до 30 нм, в частности, от 0,02 до 20 нм.

Предпочтительно предусмотренное противообледенительное покрытие согласно изобретению в предпочтительном варианте осуществления отличается наличием структурирования микронного диапазона, в частности, двух- или трехмерного структурирования.

Согласно изобретению предпочтительно достигается, в частности, благодаря наличию структурирования, в частности в виде изображения, в частности точечного или линейного изображения, предотвращение слияния, т.е. коалесценции, образующихся или осаждающихся на покрытую поверхность капель с образованием более крупных элементов.

В предпочтительном варианте осуществления структурирование может обеспечиваться через тип материала, в частности гидрофильность и/или силу сцепления льда, и/или форму геометрического рельефа, в частности топографического структурирования. Предусмотренное структурирование, в частности топографическое структурирование, в одном предпочтительном варианте осуществления может давать структурно гетерогенную поверхность, в частности, такую, которая в определенных областях, задаваемых линейным или точечным изображением, вызывает худшее или лучшее сцепление со льдом, чем в других, определяемых изображением областях, так что получается разная адгезия льда к поверхности, что приводит к изломам и тем самым к менее стабильному процессу сцепления льда. Соответственно, линейное или точечное изображение может, например, приводить к худшей адгезии льда на линиях или точках поверхности. В одном предпочтительном варианте осуществления линейное или точечное изображение может состоять из гидрофильных линий или точек, таким образом, создается лучшая адгезия льда на линиях или точках, что на поверхности, покрытой гидрофобным покрытием, приводит к целенаправленному росту кристаллов льда в гидрофильных областях, в результате чего несвязанные кристаллы льда легче отрываются.

В следующем варианте осуществления точечное или линейное изображение может быть более гидрофобным, чем противообледенительное покрытие, и это также приводит к гетерогенному структурированию поверхности.

В связи с настоящим изобретением под структурированием микронного диапазона понимается структурирование, в частности поверхностное структурирование, в частности топографическое структурирование, структуры которого, например, возвышения или углубления, имеют размеры микронного диапазона, или расстояния между возвышениями или между углублениями находятся в микронном диапазоне, в частности в диапазоне от 1 до 1000 мкм, предпочтительно от 10 до 900 мкм, в частности от 10 до 300 мкм, в частности от 10 до 200 мкм, в частности от 20 до 300 мкм.

Такие возвышения могут иметь вид точек или линий. Структура может иметь ненулевые размеры в любом пространственном направлении, то есть можно говорить о высоте, ширине, длине или о двух или трех из указанных ориентаций структуры.

В связи с настоящим изобретением под структурированием нанометрового диапазона понимается структурирование, в частности поверхностное структурирование, в частности топографическое структурирование, структуры которого, например, возвышения или углубления, имеют размеры нанометрового диапазона, или расстояние между возвышениями или между углублениями находится в нанометровом диапазоне, в частности, в диапазоне от 0,01 до 800 нм, в частности, от 0,1 до 700 нм, в частности, от 0,1 до 500 нм, в частности, от 0,1 до 100 нм, в частности, от 0,1 до 50 нм, в частности, от 0,1 до 40 нм, в частности, от 0,1 до 30 нм, в частности, от 0,02 до 50 нм, в частности, от 0,02 до 40 нм, в частности, от 0,02 до 30 нм, в частности, от 0,02 до 20 нм.

В особенно предпочтительном варианте осуществления структурирование, в частности топографическое структурирование, в частности, микронного диапазона, означает, что покрытие позволяет распознать на его поверхности структуру, в частности, микронного масштаба, например, трехмерную структуру, в частности, в виде углублений и/или возвышений, в частности в форме линий или точек. В предпочтительном варианте осуществления трехмерное структурирование дополнительно отличается определенными областями разной гидрофильности и/или гидрофобности, соответственно, адгезии льда. Структурирование может также быть двухмерным структурированием, причем структура создается, например, только разным качеством поверхности, например, определенными областями с разной гидрофильностью, соответственно гидрофобностью, и/или с разной адгезией льда, предпочтительно также в виде точечного или линейного изображения.

Предпочтительный согласно изобретению способ, предусматривающий нанесение покрытия, предпочтительно гидрофобного и олеофобного, на поверхность лопасти ротора в комбинации со структурированием, в частности топографическим структурированием, в частности в виде точечного или линейного изображения, приводит к уменьшению адгезии воды, уменьшению образования льда и/или к уменьшению адгезии льда. Предусмотренное согласно изобретению противообледенительное покрытие приводит к сниженной адгезии льда, то есть лед может срываться по существу без остатка.

В особенно предпочтительном варианте осуществления предусмотрен способ создания структурирования, например способ тиснения. В этом предпочтительном варианте осуществления покрываемую поверхность сначала структурируют, в частности, подвергают тиснению, а затем наносят предусмотренное противообледенительное покрытие. Альтернативно на поверхность сначала наносят противообледенительное покрытие, а затем структурируют, в частности, подвергают тиснению. В следующем варианте осуществления можно предусмотреть нанесение лишь частичного покрытия на подлежащую покрытию поверхность, например, покрыть ее по меньшей мере одной маской и нанести покрытие, так что в этом случае процесс структурирования, а именно применение маски при покрытии, протекает одновременно с самим покрытием.

В одном особенно предпочтительном варианте осуществления фторсодержащее противообледенительное покрытие содержит от 15 до 75 ат. % фтора, в частности от 15 до 60 ат. % фтора, предпочтительно от 20 до 55 ат. %, предпочтительно от 25 до 50 ат. % фтора, в частности, содержит от 30 до 50 ат. % фтора.

В следующем предпочтительном варианте осуществления фторсодержащее противообледенительное покрытие содержит от 25 до 85 ат. %, предпочтительно от 40 до 85 ат. %, предпочтительно от 45 до 80 ат. %, предпочтительно от 50 до 75 ат. %, в частности, от 50 до 70 ат. % других компонентов.

В качестве другого компонента фторсодержащее покрытие предпочтительно содержит от 0,1 до 4,9 ат. % кислорода. В качестве другого компонента фторсодержащее покрытие предпочтительно содержит водород. В качестве другого компонента фторсодержащее покрытие предпочтительно содержит углерод. В качестве других компонентов фторсодержащее покрытие предпочтительно содержит кислород, водород и углерод. В качестве других компонентов фторсодержащее покрытие предпочтительно содержит кислород и водород. В качестве других компонентов фторсодержащее покрытие предпочтительно содержит углерод и водород.

В одном особенно предпочтительном варианте осуществления фторсодержащее покрытие содержит от 15 до 75 ат. %, предпочтительно от 15 до 60 ат. %, предпочтительно от 20 до 55 ат. %, предпочтительно от 25 до 50 ат. % фтора и от 25 до 85 ат. %, предпочтительно от 40 до 85 ат. %, предпочтительно от 45 до 80 ат. %, предпочтительно от 50 до 75 ат. % углерода и водорода.

В одном особенно предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что лопасть ротора имеет покрытие непосредственно на поверхности, в частности на наружной поверхности.

В следующем предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что лопасть ротора содержит предлагаемое изобретением покрытие на подложке, в частности, что покрытие находится на поверхности, в частности наружной поверхности подложки, нанесенной на лопасть.

В следующем предпочтительном варианте осуществления предусмотрено, что лопасть ротора содержит предлагаемое изобретением покрытие на подложке, т.е. что покрытие нанесено на поверхность, в частности наружную поверхность, лопасти посредством подложки.

В особенно предпочтительном варианте осуществления подложка может иметь толщину от 0,003 до 0, 300 мм, в частн