СПОСОБ ВНЕСЕНИЯ АКТИВНОГО РЕАГЕНТА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ РЕАКТИВНЫМ СНАРЯДОМ Российский патент 1997 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к способам активного воздействия на атмосферные явления для предотвращения градобитий, регулирования грозовой деятельности, стимулирования или уменьшения выпадения осадков посредством внесения активного реагента, а именно к способам защиты от градобитий путем доставки активного реагента в непосредственно зону воздействия пусками противоградовых реактивных снарядов.

Изобретение может найти широкое применение при борьбе с градоопасными метеообразованиями.

Из известных способов борьбы с градовыми процессами наиболее широкое распространение получили способы, основанные на создании в облаке путем внесения в него активного реагента искусственных зародышей града, конкурирующих с естественными за переохлажденную капельно-жидкую воду в облаке, или на стимулировании коагуляционных процессов в теплой части облака с последующей кристаллизацией крупных облачных капель и выпадения их в виде дождя или тумана.

Для реализации указанных способов борьбы с градоопасными метеообразованиями в настоящее время определенное распространение нашел самолетный способ внесения активного реагента в облака (см.например, книгу H.Ш.Бибилашвили, И. И. Бурцева, Ю.А.Серегина "Руководство по организации и проведению противоградовых работ", Л. Гидрометеоиздат, 1981, стр.8), принятый за аналог. При использовании этого способа с самолета противоградовой службы (например, ЯК-40) при его пролете над вершиной или под основанием облака осуществляют сброс размещенных на нем пиропатронов (например, ПВ-26 или ПВ-50), посредством которых активный реагент вносится в облако. Указанный самолетный способ борьбы с градобитиями решает задачу по внесению активного реагента во вновь образованные и развивающиеся градоопасные ячейки или в область восходящих потоков. Способ, обеспечивающий эффективность противоградовых работ на уровне 40% -45% нашел применение, в основном, в ситуациях, когда величина затрат, связанных с проведением противоградовых работ, не является решающим фактором или когда значительно меньше потерь, связанных с приостановкой основной деятельности на защищаемой территории или когда такая приостановка невозможна преимущественно в зонах интенсивного воздушного движения, например, в районах крупных аэропортов. Достоинством самолетного способа является возможность его применения без остановки воздушного движения над защищаемой территорией, а недостатками невысокая оперативность засева, значительные потери активного реагента в процессе его транспортировки воздушными потоками в зоны, где происходит непосредственное зарождение и рост града, а также высокая стоимость использования авиации (один самолеточас примерно $ 500).

Таким образом, задача изобретения разработка способа борьбы с градобитиями, используемого преимущественно только в ситуациях, когда величина затрат, связанных с проведением противоградовых работ, не является решающим фактором, например, в зонах интенсивного движения.

Общими признаками с предлагаемым способом является использование в способе аналоге для доставки активного реагента к площадке засева пусков противоградовых пиропатронов (ракет), выделяющих в зоне площадки засева активный реагент.

Гораздо более оптимальным и эффективным для большинства защищаемых территорий являлся бы способ, обеспечивающий наибольшую оперативность засева, засев зон, непосредственно ответственных за зарождение и рост града, а также исключение потерь времени и реагента при его транспортировке. К таким способам относятся способы борьбы с градобитиями, засев активным реагентом в которых осуществляется стрельбой артиллерийскими снарядами или пусками реактивных снарядов (ракет). Такие способы обеспечивают эффективность противоградовых работ на уровне 60%-70%
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому способу является способ стрельбы противоградовой ракетой "Алазань 2М", описанный в "Методических указаниях по применению противоградового комплекса "Алазань" для активных воздействий на гидрометеорологические процессы", М.Т.Абшаев, Б.А.Клигер, Л. Гидрометеоиздат, 1989 и принятый за прототип, предусматривающий внесение активного реагента в облака.

Указанный способ включает операции пуска из направляющей наведенной пусковой установки включением первой (стартовой) ступени ракетного двигателя ракеты "Алазань 2М" и последующие включения с задержкой 6 с после окончания работы стартовой ступени второй (маршевой) ступени его двигателя и с задержкой 5 с вне зависимости от взаимного расположения огневой позиции, снаряда и площадки засева, генератора активного реагента. После включения генератора активного реагента осуществляется генерация активного реагента по нормали к оси ракеты, за счет чего осуществляется засев активным реагентом зоны площадки засева.

Однако многолетний опыт противоградовых работ показал необходимость больших расходов противоградовых ракет на проведение активных воздействий (по данным научно-производственного центра "Антиград" Роскомгидромета, за 1981 - 1990 годы среднегодовой расход составлял более 187500 противоградовых ракет), так как рассчитываемый наряд средств превышает физически оптимальный из-за несоответствия
профиля траектории полета ракеты, имеющей форму баллистической кривой, вертикальному сечению площадки засева, представляющему собой слой высотой до 1 км и протяженностью от 8 км, располагающийся на высотах 3 -6 км над уровнем моря;
точки начала генерации активного реагента месту входа ракеты в рассчитанную зону засева вследствие фиксированного момента начала распыления реагента.

Описанные явления значительно снижают эффективность стрельбы противоградовых ракет, что и вызывает необходимость расходования столь больших их количеств, приводящих к значительным материальным затратам на противоградовую защиту.

Задачей изобретения (прототипа) является повышение эффективности проведения противоградовых работ до 60 70% за счет уменьшения потерь времени и активного реагента при его транспортировке по сравнению с самолетным способом.

Общими признаками с предлагаемым способом являются пуск ракеты из направляющей наведенной пусковой установки включением первой (стартовой) ступени ракетного двигателя ракета "Алазань 2М" и последующие включения с временными задержками второй (маршевой) ступени его двигателя и генератора активного реагента с последующей генерацией активного реагента.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе внесения активного реагента гидрометеорологическим реактивным снарядом времена задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента определяют перед запуском противоградового реактивного снаряда, после чего рассчитанные времена вводят в бортовую аппаратуру реактивного снаряда, а отсчет этих времен начинают с момента начала его движения, причем после окончания работы маршевого двигателя лобовое сопротивление реактивного снаряда уменьшают в 1,5 2 раза относительно первоначального уровня, а генерацию активного реагента осуществляют за счет направления его истечения в сторону кормы с созданием силы тяги в направлении движения снаряда, при этом времена задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента определяют по зависимостям
t_мд t_ст + t_п (R_б, V₁);
t_гар = t_мд+ Δt(R_д, V₂),
где t_мд время задержки включения маршевого двигателя;
t_гар время задержки включения генератора активного реагента;
t_ст длительность работы стартового двигателя;
t_п длительность паузы от момента окончания работы стартового двигателя до момента включения маршевого двигателя;
Δt длительность паузы от момента включения маршевого двигателя до момента включения генератора активного реагента;
R_б наклонная дальность от места запуска реактивного снаряда до ближней границы площадки засева активным реагентом;
R_д наклонная дальность от места запуска реактивного снаряда до дальней границы площадки засева активным реагентом;
V₁ и V₂ скорости движения реактивного снаряда в конце работы стартового и маршевого двигателей соответственно.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом. Указанные признаки, отличительные от прототипа, и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой защиты, во всех случаях достаточны.

Задачей изобретения является создание способа стрельбы противоградовым реактивным снарядом, обеспечивающего за счет выделения активного реагента непосредственно в площадку засева более высокую эффективность противоградовых работ при существенном снижении расхода ракет на противоградовую борьбу.

Наличие в предлагаемом способе совокупности действий, порядка их выполнения во времени и условиями (параметрами), обеспечивающими возможность выполнения этих действий позволяет, в частности, за счет
определения перед запуском противоградового реактивного снаряда времен задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента по зависимостям t_мд t_ст + t_п (R_б, V₁ и t_гар = t_мд+ Δt(R_д, V₂) установить данные полетного задания реактивного снаряда, при выполнении которых профиль траектории его полета наиболее полно будет соответствовать вертикальному сечению площадки засева, а точка начала генерации активного реагента месту входа ракеты в площадку засева;
ввода рассчитанных времен в бортовую аппаратуру реактивного снаряда и их отсчета с момента начала его движения обеспечить возможность варьирования времен включения маршевого двигателя и генератора активного реагента для конкретного реактивного снаряда относительно единой для него базы отсчета и тем самым обеспечить условия для получения настильной траектории полета снаряда в площадке засева при соответствии точки начала генерации активного реагента месту входа ракеты в площадку засева;
уменьшения в 1,5 2 раза относительно первоначального уровня лобового сопротивления реактивного снаряда после окончания работы маршевого двигателя и генерации активного реагента с созданием силы тяги в направлении движения реактивного снаряда осуществить "растягивание" настильной траектории, обеспечив протяженность участка внесения активного реагента, соизмеримую с протяженностью площадки засева.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе стрельбы противоградовым реактивным снарядом, включающем его пуск из направляющей и последующие включения его маршевого двигателя и генератора активного реагента с соответствующими задержками, перед запуском противоградового реактивного снаряда определяют времена задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента, после чего рассчитанные времена вводят в бортовую аппаратуру реактивного снаряда, а отсчет этих времен начинают с момента начала его движения, причем после окончания работы маршевого двигателя лобовое сопротивление реактивного снаряда уменьшают в 1,5 2 раза относительно первоначального уровня, а генерацию активного реагента осуществляют за счет направления его истечения в сторону кормы с созданием силы тяги в направлении движения снаряда, при этом времени задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента определяют по зависимостям
t_мд t_ст + t_п (R_б, V₁);
t_гар = t_мд+ Δt(R_д, V₂),
(обозначения см.выше)
На фиг.1 изображена трубка траекторий при стрельбе по предлагаемому способу; на фиг.2 трубка траекторий при стрельбе по способу-прототипу.

На чертеже обозначены 1 вертикальное сечение площадки засева в случае ее предельного верхнего положения; 2 вертикальное сечение площадки засева в случае ее предельного нижнего положения; I пуск снаряда, начало работы стартового двигателя; II окончание работы стартового двигателя; III начало работы маршевого двигателя; IV окончание работы маршевого двигателя; V - начало работы генератора активного реагента; VI окончание работы генератора активного реагента.

Величины времен включения маршевого двигателя и начала выделения активного реагента для случаев верхнего (нижнего) положения площадки засева и минимального (максимального) удаления ее переднего фронта, а также величины других траекторных параметров в характерных точках при стрельбе по предлагаемому способу приведены в таблице.

Для проведения работ по предлагаемому способу необходимо наличие радиолокационной станции обнаружения градовых облаков, средств расчета параметров площадки засева и данных полетного задания, пусковой установки и гидрометеорологических реактивных снарядов.

Пример. Проведение противоградовых работ по предлагаемому способу осуществляется посредством гидрометеорологического реактивного снаряда по известной заявке.

По результатам обработки локационной информации, полученной с метеорологического радиолокатора, например МРЛ-5, с учетом скорости и направления движения градоопасного облака, а также эффективной дальности стрельбы гидрометеорологическим реактивными снарядами, определяли параметры площадки засева 1(2) и по зависимостям t_мд t_ст + t_п (R_б,V₁) и t_гар = t_мд+ Δt(R_д, V₂) рассчитывали времена задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента соответственно (строки III и V таблицы), после чего рассчитанные времена вводили в бортовую аппаратуру реактивного снаряда и выдавали команду на пуск, по которой автоматически осуществляли контроль правильности ввода рассчитанных времен. При положительных результатах контроля на электровоспламенитель запуска стартового двигателя реактивного снаряда проходила исполнительная команда и задействовала указанное устройство запуска, которое воспламеняло шашку твердого ракетного топлива стартовой ступени, истечение продуктов сгорания которой из двигателя создавало реактивную тягу, под действием которой реактивный снаряд начинал движение. По факту разрыва электроцепей между снарядом и пусковой установкой в момент начала движения реактивного снаряда (строка I таблицы) начинался отсчет времен запуска маршевой ступени и генератора активного реагента. После выгорания шашки твердого ракетного топлива стартовой ступени (строка II таблицы) во время паузы до момента запуска маршевой ступени (строка III таблицы), продолжительность которой определялась электронно-временным устройством по времени, введенным перед стартом, снаряд осуществлял полет как свободно брошенное тело, во время которого под воздействием силы тяжести уменьшался угол наклона траектории к горизонту. По истечении времени, определяемого полетным заданием и введенного перед стартом счетный механизм электронно-временного устройства выдал по кабелю электрическую команду на задействование устройства запуска маршевой ступени, которое воспламеняло шашку твердого ракетного топлива маршевой ступени (строка III таблицы), истечение продуктов сгорания которой из двигателя вновь создало реактивную тягу, под действием которой реактивный снаряд продолжал движение при новом угле бросания. Аналогично работал канал запуска генератора активного реагента (строки V и VI таблицы), в результате горения шашки которого по трассе движения реактивного снаряда выделялся с направлением истечения в сторону кормы снаряда аэрозоль активного реагента. После выгорания твердого реактивного топлива шашек двигателя (строка IV таблицы) под действием внутреннего остаточного давления их продуктов сгорания и аэродинамических нагрузок от набегающего потока происходило обрушение оставшейся бронировки - двигатель переставал существовать и снаряд продолжал полет с площадью миделя, составляющей 0,55 0,7 от первоначального, что резко, в 1,5 2 раза, снижало лобовое сопротивление снаряда.

Применение предлагаемого способа стрельбы противоградовым реактивным снарядом позволяет за счет совмещения профиля траектории полета ракеты во время внесения активного реагента с вертикальным сечением площадки засева и точки начала генерации активного реагента с местом входа ракеты в рассчитанную зону засева сократить в 2 2,2 раза расход ракет и соответственно уменьшить затраты на противоградовую борьбу.

Указанные преимущества предлагаемого способа стрельбы противоградовым реактивным снарядом подтверждены научно-производственным центром "Антиград" (исх. от 24.10.94 N 87 и от 09.02.95 N 19) Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

В настоящее время в соответствии с изобретением ведутся работы по разработке технической документации, а сам способ предполагается использовать при создании перспективных противоградовых ракетных комплексов.

Использование: в агрометеорологии, в частности в способах защиты от градобитий, регулировании грозовой деятельности и выпадения атмосферных осадков. Сущность изобретения: в способе стрельбы противоградовым реактивным снарядом, включающем его пуск из направляющей и последующие включения его маршевого двигателя и генератора активного реагента с соответствующими задержками, перед запуском противоградового реактивного снаряда определяют времена выдержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента, после чего рассчитанные времена вводят в бортовую аппаратуру реактивного снаряда, а отсчет этих времен начинают с момента начала его движения, причем по окончании работы маршевого двигателя лобовое сопротивление реактивного снаряда уменьшают в 1,5 - 2 раза относительно первоначального уровня, при этом генерацию активного реагента осуществляют за счет направления его истечения в сторону кормы с созданием силы тяги в направлении движения снаряда, при этом времена задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента определяют по зависимостям
t_мд = t_ст + t_n (R_б , V₁);
t_гар = t_мд+ Δt(R_д, V₂),
где t_мд - время задержки маршевого двигателя; t_гар - время задержки включения генератора активного реагента; t_ст - длительность работы стартового двигателя; t_n - длительность паузы от момента окончания работы стартового двигателя до момента включения маршевого двигателя; Δt - длительность паузы от момента включения маршевого двигателя до момента включения генератора активного реагента; R_б - наклонная дальность от места запуска реактивного снаряда до ближайшей границы площадки засева активным реагентом; R_д - наклонная дальность от места запуска реактивного снаряда до дальней границы площадки засева активным реагентом; V₁ и V₂ - скорости движения реактивного снаряда в конце работы стартового и маршевого двигателей соответственно. 2 ил.,1 табл.

Способ внесения активного реагента гидрометеорологическим реактивным снарядом, включающий его пуск из направляющей и последующие включения с соответствующими задержками его маршевого двигателя и генератора активного реагента, с последующей генерацией активного реагента, отличающийся тем, что времена задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента определяют перед запуском противоградового реактивного снаряда, после чего рассчитанные времена вводят в бортовую аппаратуру реактивного снаряда, а отсчет этих времен начинают с момента начала его движения по направляющей, причем после окончания работы маршевого двигателя лобовое сопротивление реактивного снаряда уменьшают в 1,5 2 раза относительно первоначального уровня, а генерацию активного реагента осуществляют в направлении кормы реактивного снаряда, при этом времена задержек включения маршевого двигателя и генератора активного реагента определяют по зависимостям
t_мд t_ст + t_п(R_б,V₁),
t_гар = t_мд + Δt(R_д, v₂),
где t_м д время задержки включения маршевого двигателя;
t_г а р время задержки включения генератора активного реагента;
t_с т длительность работы стартового двигателя;
t_п длительность паузы от момента окончания работы стартового двигателя до момента включения маршевого двигателя;
Δt - длительность паузы от момента включения маршевого двигателя до момента включения генератора активного реагента;
R_б наклонная дальность от места запуска реактивного снаряда до ближней границы площадки засева активным реагентом;
R_д наклонная дальность от места запуска реактивного снаряда до дальней границы площадки засева активным реагентом;
V₁ и V₂ скорости движения реактивного снаряда в конце работы стартового и маршевого двигателей соответственно.