УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА В АТМОСФЕРЕ "ЭЛАТ" Российский патент 1996 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к области активных воздействий на облака и может быть использовано при защите сельскохозяйственных угодий, городов, аэродромов и других объектов от неблагоприятных метеорологических явлений, например, гроз, града, избыточных осадков, тумана.

Известно устройство для создания объемного заряда в атмосфере, состоящее из коронирующего электрода в виде тонкого провода, подвешенного на опорах и источника постоянного или пульсирующего напряжения. При работе устройства провод находится под высоким потенциалом одного знака относительно Земли. У поверхности провода происходит коронный разряд, в результате чего в окрестностях устройства создается нескомпенсированный объемный заряд, знак которого совпадает со знаком потенциала на проводе. Производительность устройства (скорость генерации объемного заряда) пропорциональна длине провода, поэтому провод растянут на несколько километров. Для охвата возможно большей теppитоpии провод растянут по прямой линии или с одним заворотом на 90^о, или в форме буквы Т.

Недостатком устройства является слабое электрическое поле, создаваемое инжектированным объемным зарядом в атмосфере из-за расположения коронирующего провода по прямой линии на большие расстояния. Вследствие этого электрические силы практически не участвуют в переносе ионов от устройства к облакам и эффективность устройства вследствие этого при воздействии на облачность, особенно на слоистообразные облака низка. Слабость плотности заряда и напряженности электрического поля в атмосфере в окрестностях устройства являются следствием подвески коронирующего провода по прямой на большие расстояния, в результате чего заряд распределяется в воздухе на большой площади. В итоге при воздействии на слоистообразную облачность, под которой восходящие потоки слабы, ионы, генерированные в воздухе устройством, имеют мало шансов попасть в облачный слой.

Целью изобретения является повышение эффективности воздействия на атмосферу путем повышения генерируемой плотности объемного заряда и участия собственного электрического поля объемного заряда в переносе зарядов к облакам.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 фрагмент общего вида сбоку.

Устройство для создания объемного заряда в атмосфере ЭЛАТ содержит электрод 1 в виде тонкого провода, подвешенного на опорах 2 через изоляторы 3 в виде параллельных линий и источник высокого напряжения 4, который может быть закреплен на опоре 2.

Устройство работает следующим образом. Согласно (2) при учете экранирования электростатического поля нейтральной материей напряженность поля в атмосфере определяется градиентом плотности объемного заряда в шаровом объеме с радиусом, равным дистанции, на которой однородное электростатическое поле ослабляется массой воздуха в е раз из соотношения
Е 2 π χ² (4 π ε_o )^-1ρ-1 grad (q/ρ ), (1) где χ константа экранирования кг/м², ε_o диэлектрическая постоянная Ф/м; ρ -плотность массы воздуха кг/м³; q плотность объемного заряда воздуха Кл/м³. Расстояние, на котором поле Е ослабляется в е раз в атмосфере у Земли, равно радиусу экранирования электрического поля в атмосфере
r_э χ / ρ. (2) Из (1) и (2) следует, что для формирования объемным зарядом в атмосфере предельно интенсивного электрического поля необходимо создавать максимальные плотности заряда на площади, размеры которой вписываются в круг радиусом R ≅ r_э. Для достижения максимальных значений плотности объемного заряда воздуха в условиях радиального оттока ионов необходимо создавать возможно большую производительность объемного заряда на площади в пределах радиуса R, т.е. увеличивать длину коронирующего провода в круг радиусом R. В отличии о устройства прототипа (1), в котором максимальная длина коронирующего провода в круге радиусом R составляла в узле при подвеске в форме буквы Т R^.(1+3/), в данной установке длина коронирующего электрода, соответствующая максимальным значениям эффективности определяется соотношением
L > R.(1 + 3/). (3) Для заданных площади и высоты подвески коронирующего провода существуют оптимальная длина и схема подвески, при которых производительность объемного заряда установки максимальна. При работе устройства после подачи на провод высокого потенциала и возникновения коронного разряда в его окрестности возникает объемный заряд, знак которого совпадает со знаком потенциала электрода 1. Различие плотностей объемного заряда в радиальном направлении от установки формирует градиент плотности заряда в соответствии с зависимостью (1) радиальное электрическое поле. В этом поле ионы заряда, обретающие подвижность после своего возникновения, движутся к облакам со скоростями более 1 м/с и достигают нижней границы облака за 10 15 мин.

Таким образом, устройство позволяет проводить более эффективное воздействие на облака за счет увеличения генерируемой плотности объемного заряда и участия электрических сил для транспортировки ионов к облакам.

Использование: в метеорологии. Сущность изобретения: устройство предназначено для генерирования объемного заряда в атмосфере для последующего воздействия на облака с целью их рассеяния или для предотвращения излишних осадков гроз и града. Состоит из коронирующего электрода, находящегося под потенциалом одного знака и подвешенного на опорах. Повышение эффективности воздействия достигается путем расположения коронирующего электрода в пределах круга, радиус которого меньше или равен радиусу экранирования электрического поля в атмосфере. 2 ил.

Устройство для создания объемного заряда в атмосфере, содержащее находящийся под потенциалом одного знака коронирующий электрод в виде провода, закрепленного на опорах, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности воздействия на атмосферу, длина коронирующего электрода L в пределах круга с радиусом R определяется соотношением при этом R ≅ r_э, где r_э радиус экранирования электрического поля в атмосфере.