СПОСОБ РАССЕИВАНИЯ ТУМАНА И ОБЛАКОВ Российский патент 1997 года по МПК A01G15/00 E01H13/00 

Изобретение относится к метеорологии и предназначено для рассеивания туманов и облаков, например, над аэродромами, автомобильными дорогами, для защиты сельскохозяйственных угодий от избыточных осадков или града.

Актуальность рассматриваемого направления разработок по назначению определяется с одной стороны обеспечением максимальной безопасности эксплуатации транспортных средств путем предотвращения аварийных ситуаций из-за сложных погодных условий, а с другой стороны созданием благоприятных условий достижения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

К настоящему времени имеет место наличие ряда способов рассеивания туманов и облаков, среди которых особое место занимают способы, основанные на использовании электричества, как наиболее экологически приемлемые, в отличие от способов, основанных на применении реагентов (см. Н.Ш. Бибилашвили и др. "Руководство по организации и проведению противоградовых работ", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1981 г.)
Так, известны способы, заключающиеся в применении для воздействия на облака электрически заряженными частицами, генерируемыми коронирующими проводами (см. например, а. с. N 71260, кл. A 01 G 15/00 от 24.02. 1947 г. или пат. США N 3456880, кл A 01 G 15/00 от 22.07.1969 г.)
Основным их недостатком является необходимость подъема коронирующих проводов на высоту облаков, а это неизбежно связано с большими затратами топливо-энергетических ресурсов и не всегда осуществимо по погодным условиям.

Известны также способы воздействия на туманы (см. например, пат. ФРГ N 1005304 от 28.03.1957 г. по кл. E 01 H 13/00, а. с. N 29675 от 22.08.1931 г. по кл. A 01 G 15/00), заключающиеся в поднимании ионизированного воздуха, образующегося вокруг коронирующего электрода на высоту путем создания потока воздуха вверх.

Наиболее близким к предложенному способу является способ разрушения туманов, раскрытый в описании к пат. ФРГ N 834613 по кл. E 01 H 13/00, A 01 G 15/00, 1952 г.), согласно которому на туманы воздействуют с помощью электрического поля, формируемого в атмосфере объемного заряда путем обдува струей сжатого газа коронирующих проводов. Суть известного способа заключается в обдувании струей сжатого газа коронирующих проводов и "уноса" в атмосферное пространство из прилегающей к коронирующим проводам зоны возникающих в процессе коронного разряда электрически заряженных частиц. Повышенная концентрация электрически заряженных частиц в струе сжатого газа и в прилегающем к ней пространстве атмосферы формирует объемный электрический заряд, электрическое поле которого разрушает туман. Вследствие того, что значительная часть частиц тумана не является нейтральными частицами, а имеет электрические заряды часть заряжена положительно, а часть заряжена отрицательно под действием электрического поля формируемого объемного заряда частицы тумана начнут двигаться друг относительно друга вследствие разной величины и знака заряда на каждой капле, что приведет к увеличению частоты их столкновения, коагуляции и увеличению до размеров, достаточных для их гравитационного выпадения. С началом процессов гравитационного выпадения капель тумана процесс разрушения тумана носит лавинный характер, т. к. падающие капли на своем пути "вымывают" все мелкодисперсные частицы тумана.

Недостатком известного способа является то, что при значительной длине коронирующих проводов, необходимость увеличения которой вытекает из потребности сброса в атмосферу значительного заряда, даже при размещении коронирующих проводов компактным способом под струей сжатого воздуха находится лишь часть коронирующих проводов, а с остальной части коронирующих проводов вынос заряда осуществляется только естественными потоками воздушных масс, скорости которых на несколько порядков меньше скорости струи сжатого газа, чем значительно ограничивается величина сбрасываемого в атмосферу заряда. Формирование же струи сжатого газа в размере площади пространства, занимаемого коронирующими проводами, связано со значительным увеличением энергетических затрат.

Целью изобретения является повышение эффективности рассеивания туманов и облаков путем сокращения времени на его рассеивание.

Поставленная цель достигается новой совокупностью действий в отличии от принятого за прототип способа разрушения туманов (пат. ФРГ N 834613 по кл. E 01 H 13/00, A 01 G 15/00, 1952 г.)
В процессе обдува коронирующих проводов осуществляют сканирование струи газа по кольцевой спирали сначала к периферии спирали, а затем к ее центру.

Предлагаемый способ в совокупности его существенных признаков дает возможность повысить эффективность рассеивания туманов и облаков за счет увеличения величины заряда, "выносимого" с единицы площади пространства размещения коронирующих проводов и распространения электрически заряженных частиц на большей площади атмосферного пространства, охватывая тем самым больший объем окружающей атмосферы и создавая таким образом увеличенный как по абсолютному значению заряда, так и по занимаемому им объему пространства объемный заряд, который ускоряет процессы разрушения туманов и облачности. Сканирование струей газа позволяет попеременно обдувать коронирующие провода, а это предопределяет более равномерный процесс "выноса" электрически заряженных частиц, генерируемых процессом коронного разряда, из зоны электрического поля собственного заряда всех коронирующих проводов в атмосферное пространство. При подаче высокого напряжения на коронирующие провода на последних возникает коронный разряд. Генерируемые процессом коронного разряда электрически заряженные частицы совершают сложное движение. С одной стороны они движутся под действием электрического поля электрического заряда коронирующих проводов и электрического поля объемного заряда по направлению к электроду, знак заряда которого противоположен знаку заряда коронирующих проводов (в случае коронирующих проводов, подвешенных над поверхностью земли, к земле), а с другой стороны, они движутся совместно с проходящими в зоне коронирующих проводов потоками окружающей среды и выносятся в окружающее пространство, формируя искусственный объемный заряд в атмосфере. Период полного сканирования струи сжатого газа подбирается таким образом, чтобы он был равен времени движения зарядов от коронирующих проводов к электроду противоположного коронирующим проводам знака. Таким образом, в предлагаемом способе формирование объемного этапа происходит как бы в два этапа: на первом этапе генерируемые в процессе коронного разряда электрически заряженные частицы заполняют пространство между коронирующими проводами и электродом противоположного коронирующим проводам знака, на втором этапе эти частицы выносятся в окружающее пространство струей сжатого газа. И если при формировании объемного заряда по известному способу струей сжатого газа в окружающее пространство выносились заряды, генерируемые только частью коронирующих проводов, то в предлагаемом способе в формировании объемного заряда используются заряды, генерируемые всеми проводами, и кроме того, вследствие сканирования струей они распространяются в большем объеме. Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить непрерывный процесс формирования и поддержания в прилегающей к коронирующим проводам зоне атмосферы объемного заряда, величина заряда которого и объем занимаемого им пространства значительно выше, чем у объемного заряда, формируемого известным способом, что позволяет ускорить относительное движение капелек влаги и тем самым ускорить процессы разрушения туманов и облаков, повысив тем самым эффективность воздействия на них, и достичь цели изобретения.

Практическая реализация предложенного способа рассеивания туманов и облаков в техническом отношении не представляет каких-либо трудностей и для этого нет необходимости проводить фундаментальные проектные работы, так как к настоящему времени уже известны опробированные технические решения, которые и могут найти применение для практического использования данного способа.

В качестве примера можно сослаться на возможность с целью формирования воздушной струи использовать аэродинамическую трубу прямого действия (см. например, П.М. Ширманов "Курс аэродинамики", М. Оборонгиз, 1949 г. стр. 148, фиг. 91). В этом устройстве формирование струи воздуха осуществляется с помощью диффузора с установкой на противоположной стороне от его входного коллектора моторной группы, причем диффузор выполнен в виде конуса, расширяющегося в направлении вентилятора, что предопределяет создание струи окружающего атмосферного воздуха в широком диапазоне скоростей.

В качестве вентиляторно-моторной группы могут быть применены авиационные двигатели или электрические промышленные вентиляторы, причем последние более выгодны, так как не требуется дополнительного энергоносителя.

Не составит никаких трудностей и операция, связанная со сканированием формируемой струи сжатого газа, для чего достаточно применить направляющую в форме кольцевой спирали во взаимодействии с ней двигателя с истекающей струей, для перемещения которого по заданному закону может быть использован силовой привод (см. например, М.М. Ганделевский "Силовой следящий привод" М. ГИОП, 1957 г. стр. 7, глава 1), обеспечивающий вращение передаточного звена во взаимно противоположных направлениях. Размеры кольцевой спирали назначаются, исходя из конструктивных ограничений.

Таким образом, предложенный способ в совокупности существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, является новым, так как не известен из уровня техники, относящейся к рассмотренной тематике, а по достигаемому результату дает возможность обеспечить практически бесперебойную работу аэропортов, шоссейных дорог с исключением аварийных ситуаций в тяжелых погодных условиях вследствие туманов и низкой облачности.

Использование: прикладная метеорология, а именно для устранения атмосферных образований, преимущественно туманов, над аэродромами, шоссейными дорогами и над другими объектами. Сущность изобретения: на туман или облако воздействуют с помощью потока электрически заряженных частиц, формируемого обдувом коронирующих проводов струей сжатого газа. В процессе формирования струи осуществляют сканирование струи по кольцевой спирали сначала к периферии спирали, затем к ее центру.

Способ рассеивания тумана и облаков, заключающийся в воздействии на туман и облака потоком электрически заряженных частиц, который создают обдувом коронирующих проводов струей сжатого газа, отличающийся тем, что в процессе обдува коронирующих проводов осуществляют сканирование струи газа по кольцевой спирали сначала к периферии спирали, а затем к ее центру.