РАКЕТА ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА Российский патент 1999 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к средствам для воздействия на облака, а именно к ракетам для воздействия на облака с целью предотвращения градобитий сельскохозяйственных культур и вызывания осадков.

Одной из важнейших проблем, возникающих при разработке противоградовых ракет, является проблема повышения эффективности их действия на облака.

Известны противоградовые ракеты ПГИ и "Облако", описанные в книге Л.Г. Качурина "Физические основы воздействия на атмосферные процессы", Гидрометеоиздат, Л., 1973, с. 136 - 139.

Известна также противоградовая ракета по патенту Югославии N 1474/84 от 30.02.86, по кл. F 42 B 13/46.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является противоградовая ракета "Алазань 2М" (см. журнал "Наука и жизнь", N 10, 1984, с. 95, 96), содержащая двигатель, сопловой блок, стабилизатор, головную часть с шашкой активного дыма и дымовыходными отверстиями в корпусе, и исполнительным механизмом, электрокапсюльную втулку и систему ликвидации, включающую разрывной заряд, обеспечивающий дробление ракеты на безопасные осколки.

Недостатком известных устройств, как аналогов, так и прототипа, является значительное - до 5...15 мин время от введения активного дыма в градоопасное облако до начала кристаллизации (время проявления активности). Такая задержка может привести к пропускам градобитий, особенно при воздействии на сверхмощные и быстротекущие суперячейковые градовые процессы, градобития от которых, как правило, имеют катастрофический характер.

Увеличенное время проявления активности объясняется недостаточной величиной, а следовательно, и активностью частиц дыма. (О процессах градообразования см., например, статьи: Хоргуани В.Г. и Шаранова Р.А. Об образовании искусственных зародышей градин в переохлажденном конвентивном облаке. Труды Высокогорного геофизического института, 1987, вып. 67, с. 23 - 29; Данов Е. И. и др. О тенденции роста параметров кучевых облаков. Труды Среднеазиатского регионального научно-исследовательского гидрометеорологического института, 1975, вып. 30 (III), с. 18 - 21). Дело в том, что у ракет ПГИ, "Облако" и "Алазань 2М" истечение активного дыма происходит из отверстий в головной части, при этом образуются весьма мелкие (около 8•10^-6 см) твердые частицы дыма, из-за своей недостаточной величины имеющие увеличенное время проявления активности.

У ракеты по вышеупомянутому патенту Югославии истечение продуктов сгорания льдообразующего твердого топлива происходит через сопло двигателя. Для рабочего процесса в ракетном двигателе характерны высокие давление и температура, поэтому конденсация частиц дыма происходит не в камере двигателя, а после выхода продуктов сгорания льдообразующего топлива через сопловые отверстия в атмосферу. По этой причине на выходе образуются довольно мелкие частицы, время превращения которых в искусственные зародыши града может в ряде случаев оказаться больше, чем естественный процесс градообразования.

Задачей изобретения является уменьшение времени от введения активного дыма в градоопасное облако до начала кристаллизации с целью повышения эффективности действия ракеты. Поставленная задача решается тем, что в известной ракете для воздействия на облака, содержащей головную часть с дымовыходными отверстиями, в которой расположена шашка активного дыма с центральным каналом, реактивный двигатель с сопловыми отверстиями, систему ликвидации и стабилизатор, в ней между шашкой активного дыма и двигателем установлена диафрагма, площадь осевого отверстия в которой составляет от 0,5 до 1,0 суммарной площади дымовыходных отверстий в головной части и от 0,25 до 0,8 суммарной площади сопловых отверстий двигателя.

Канал шашки активного дыма с обоих торцев на глубину от 0 до 1/3 ее длины покрыт негорючим материалом, при этом диаметр канала составляет от 0,2 до 0,4 диаметра шашки.

Расстояние от диафрагмы до сопловых отверстий составляет от 6 до 20 внутренних диаметров двигателя.

Установка диафрагмы между шашкой активного дыма и двигателем приводит к тому, что активный дым истекает не только через отверстия в головной части, но и через сопла двигателя. В процессе движения дыма по камере двигателя происходят конденсация и коагуляция частиц дыма, и в атмосферу через сопловые отверстия истекает дым с более крупными и более активными частицами.

Расход дыма через двигатель и головную часть регулируется соотношением площадей отверстий в диафрагме и в обтекателе головной части. В результате в атмосферу выделяется сбаланасированное количество крупных и мелких части активного дыма, и время проявления активности снижается до 1...2 мин.

Площадь осевого отверстия в диафрагме менее 0,5 суммарной площади отверстий в головной части не обеспечивает такого расхода дыма через диафрагму, который требуется для поддержания скорости его движения в камере двигателя, из-за чего нарушаются условия коагуляции и существенно уменьшается количество крупных частиц.

При площади отверстия в диафрагме более 1,0 суммарной площади отверстий в головной части уменьшается расход дыма через отверстия в обтекателе и недопустимо снижается количество мелких частиц, а значит заметно уменьшается и общее количество частиц.

Площадь осевого отверстия в диафрагме от 0,4 до 0,8 суммарной площади сопловых отверстий определяет оптимальное время пребывания дыма в камере, в течение которого образуется достаточное количество крупных частиц.

При площади отверстия в диафрагме менее 0,4 суммарной площади сопловых отверстий скорость движения дыма в камере уменьшается, возрастает вероятность налипания частиц на внутренние стенки камеры, и соответственно уменьшается количество частиц, истекающих в атмосферу.

Площадь отверстия в диафрагме более 0,8 суммарной площади сопловых отверстий делает эти отверстия весьма близкими по площади, давление в головной части и в двигателе практически выравнивается, что отрицательно сказывается на процессе коагуляции частиц.

Истечение активного дыма одновременно в сопло и в отверстия в головной части позволило также исключить возможность эрозионного горения, возникающего в случае отсутствия свободного оттока продуктов сгорания из канала шашки.

Канал шашки активного дыма с обоих торцев, на глубину от 0 до 1/3 ее длины, покрыт негорючим материалом. Негорючее покрытие регулирует расход дыма из канала шашки, его размеры зависят от скорости горения конкретной партии состава.

На нижнем пределе скорости горения негорючее покрытие не требуется, и горение происходит по всему каналу шашки и с торцев.

С увеличением скорости горения состава возрастает скорость движения продуктов сгорания в канале шашки, горение принимает эрозионный характер. Возрастает также расход состава и его может не хватить на всю траекторию полета ракеты.

В этом случае канал шашки покрывается (бронируется) негорючим материалом, например асбестом, со стороны торцев на глубину, которая выбирается в зависимости от скорости горения состава, но не более 1/3 длины канала, т.к. при большей глубине значительно уменьшается площадь горения и соответственно выход кристаллизующих частиц в начале горения шашки.

Сама по себе скорость горения состава в определенных пределах зависит от ряда факторов, таких как дисперсность компонентов, технология изготовления и т.п.

Введение покрытия расширяет, таким образом, и технологические возможности при изготовлении шашки.

Выбор диаметра канала шашки также играет определенную роль в регулировании процесса ее горения.

В шашках с диаметром канала менее 0,2 диаметра шашки нарастают процессы эрозионного горения, а применение шашек с диаметром канала более 0,4 диаметра шашки нецелесообразно из-за существенного уменьшения массы состава.

Расстояние от диафрагмы до сопловых отверстий, равное от 6 до 20 внутренних диаметров камеры двигателя, необходимо для обеспечения требуемых условий коагуляции частиц дыма и прежде всего необходимого времени их пребывания в камере двигателя.

Экспериментально установлено, что расстояние от диафрагмы до сопловых отверстий менее 6 внутренних диаметров камеры двигателя недостаточно для образования более крупных частиц, а при расстоянии более 20 внутренних диаметров камеры количество крупных частиц заметно уменьшается из-за их налипания на внутренние стенки камеры.

В предлагаемой ракете затруднительно использование сосредоточенного заряда взрывчатого вещества, такого как в ракетах "Алазань 2М" и ПГИ, т.к. он перекрывает проход продуктам сгорания шашки в камеру двигателя.

Поэтому здесь целесообразно использование системы ликвидации другого типа или любой системы обеспечения безопасности, конструкция которой позволяет обеспечить истечение продуктов сгорания шашки активного дыма в камеру двигателя.

Сущность изобретения поясняется при рассмотрении чертежа, на котором
фиг. 1 показывает общий вид ракеты;
фиг. 2 - головную часть ракеты;
фиг. 3 - шашку активного дыма.

Ракета для воздействия на облака (см. фиг. 1, 2) включает в себя головную часть (фиг. 2), состоящую из корпуса 1, шашки активного дыма 2 и обтекателя 3 с газовыходными отверстиями 4, двигатель, содержащий камеру, составленную из корпусов 5 и 6, соединенных между собой переходником 7. В каждом корпусе размещены шашки пороховая 8 и пиротехническая 9.

К корпусу 5 через переходник 10 прикреплена головная часть, а в корпусе 6 ввинчен сопловой блок 11 с отверстиями 12, электрокапсюльной втулкой 13 и стабилизатором 14. Между головной частью и двигателем установлена диафрагма 15 с центральным отверстием 16. В переходнике 7, между диафрагмой 15 и шашкой 9, установлен воспламенитель 17. Шашка активного дыма (см. фиг. 3) состоит из оболочки 18 с запрессованным в нее составом 19 с центральным каналом 20, покрытым с обоих торцев на глубину до 1/3 длины шашки негорючим материалом 21.

Ракета для воздействия на облака работает следующим образом. При нажатии кнопки "Пуск" напряжение подается на электрокапсюльную втулку 13, после срабатывания которой воспламеняется заряд двигателя, и ракета сходит с направляющей пусковой установки. После сгорания пороховых 8 и пиротехнических 9 шашек срабатывает воспламенитель 17, а от него воспламеняется шашка активного дыма 2. Активный дым выходит через отверстия 4 обтекателя 3 в атмосферу, а через отверстия 16 в диафрагме 15 попадает в камеру двигателя. В процессе движения дыма по камере происходят конденсация и коагуляция частиц, а затем истечение в атмосферу через сопловые отверстия 12. В результате по траектории распределяется сбалансированное количество крупных и мелких частиц. При этом время проявления активности дыма существенно (до 1 - 2 мин) снижается.

По окончании работы шашки активного дыма срабатывает система обеспечения безопасности ракеты. Это может быть, например, система самоликвидации ракеты с использованием размещенных на ее наружной поверхности детонирующих удлиненных зарядов, при срабатывании которых корпус ракеты дробится на безопасные осколки.

Ракета может быть использована для предотвращения градобития сельскохозяйственных культур и вызывания осадков. Головная часть ракеты содержит отверстия для выхода дыма от пиротехнической шашки. Между шашкой и двигателем ракеты установлена диафрагма, площадь осевого отверстия в которой составляет 0,5 - 1,0 суммарной площади дымоходных отверстий в головной части и 0,25 - 0,8 суммарной площади сопловых отверстий двигателя. Расстояние от диафрагмы до сопловых отверстий составляет 6-20 внутренних диаметров камеры двигателя. Указанные параметры дымоходных отверстий и расстояние от диафрагмы до камеры двигателя, а также отношение диаметра канала дымовой шашки к диаметру самой шашки величиной 0,2-0,4 уменьшают время проявления активности дыма от введения его в облако до начала кристаллизации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ракета для воздействия на облака, содержащая головную часть с дымовыходными отверстиями, в которой расположена шашка активного дыма с центральным каналом, реактивный двигатель с сопловыми отверстиями, стабилизатор и систему ликвидации, отличающаяся тем, что между шашкой активного дыма и двигателем установлена диафрагма, площадь осевого отверстия в которой составляет 0,5 - 1,0 суммарной площади дымовыходных отверстий в головной части и 0,25 - 0,8 суммарной площади сопловых отверстий двигателя, при этом расстояние от диафрагмы до сопловых отверстий составляет 6 - 20 внутренних диаметров камеры двигателя, а диаметр канала шашки активного дыма составляет 0,2 - 0,4 диаметра шашки. 2. Ракета для воздействия на облака, отличающаяся тем, что канал шашки активного дыма с обоих торцов на глубину до 1/3 ее длины покрыт негорючим материалом.