СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АТМОСФЕРНЫМИ ПРОЦЕССАМИ Российский патент 2003 года по МПК A01G15/00 

Предлагаемое изобретение относится к способам управления атмосферными процессами; к системам и средствам для управления атмосферными процессами.

Уровень техники
Наиболее близкими по технической сути к предлагаемому изобретению являются способы инициирования осадков с использованием химических реагентов и способы управления атмосферными процессами с помощью ионных генераторов /1, 2, 3/. При этом химические реагенты доставляются в облака самолетами или неуправляемыми ракетами класса "воздух-воздух", "земля-воздух" или зенитными (артиллерийскими) снарядами.

Известен способ инициирования выпадения осадков с использованием химических реагентов при наличии облаков, а также способ управления атмосферными процессами с помощью ионных генераторов, техническая система для управления атмосферными процессами, способы создания конвекционного тока в атмосфере с использованием ионных генераторов.

Данные наблюдений за метеорологической обстановкой свидетельствуют о том, что ряд природных и техногенных процессов (пожары и т.д.) действуют, как правило, при безоблачной или малооблачной погоде. Длительная засушливая безоблачная или малооблачная погода наносит ущерб сельскохозяйственным посевам, затрудняется судоходство, особенно на реках, возникают и развиваются природные пожары. Поэтому использование способа инициирования выпадения осадков с использованием химических реагентов при такой метеообстановке (в отсутствие облаков) не представляется возможным.

Применение способа инициирования выпадения осадков с помощью ионных генераторов приводит к появлению облаков, но не всегда приводит к выпадению осадков, тем более над нужным районом. Кроме того, в ряде случаев, когда поражающие факторы природных пожаров в ближайшие часы могут воздействовать на населенные пункты, важнейшие объекты экономики, неприемлемым является время от начала воздействия до начала выпадения осадков, составляющее от 10 до 36 ч. Вместе с тем, облачность над заданным районом создается при этом способе уже через 2-3 ч и более, после начала воздействия.

Сущность изобретения
Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа управления атмосферными процессами с использованием ионных генераторов за счет повышения надежности, точности и интенсивности инициирования выпадения осадков или их предотвращения над заданной территорией в заданный временной интервал.

Указанная цель изобретения достигается за счет создания или рассеивания облачности вблизи заданного района и инициирования выпадения или предотвращения выпадения осадков с использованием ионных генераторов и химических реагентов, вводимых различными средствами доставки, прежде всего, высокоточным оружием для управления атмосферными процессами (ВТО УАП).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
При использовании способа создания облачности с использованием ионных генераторов и ряда других устройств, облачность над заданным районом создается уже через 2-3 ч и более. При введении в облако химических реагентов (йодистого серебра, ионогенного состава и т.д.) возможно ускорение и повышение надежности, точности и интенсивности инициирования выпадения осадков или их предотвращение над заданным районом. Для введения химических реагентов в облака могут использоваться следующие средства: химические патроны для ракетниц (ракетницы доставляются к облакам с помощью самолетов, вертолетов), химические снаряды (доставляются к облаку - выстрелом из зенитных (градобитных) и артиллерийских орудий), химические ракеты, высокоточное оружие (ВТО) и ряд других средств.

Наибольшей эффективности, с точки зрения результативности воздействий, дает применение высокоточного оружия.

Под высокоточным оружием (ВТО) понимаются боеприпасы, оснащенные системами командного наведения, самонаведения или их комбинацией, обеспечивающие поражение объектов в пределах дальности их действия с вероятностью не менее 0,5 /4/.

Под высокоточным оружием для управления атмосферными процессами будем понимать боеприпасы, оснащенные системами командного наведения, самонаведения или их комбинацией, обеспечивающие введение химических реагентов в нужную точку атмосферы (облачности) в пределах дальности их действия с вероятностью не менее 0,5.

Классификация ВТО УАП представлена на чертеже.

Управляемые боеприпасы по способу полета к цели подразделяются на:
управляемые ракеты;
управляемые авиационные бомбы;
управляемые авиационные кассеты с суббоеприпасами индивидуального самонаведения;
крылатые ракеты;
малогабаритные управляемые вертолеты многоразового использования;
малогабаритные управляемые планеры многоразового использования.

При этом под боеприпасом понимается средство доставки химических реагентов в заданную точку атмосферы и их введения в заданную область пространства в интересах управления атмосферными процессами.

Управляемая ракета представляет собой управляемый в полете боеприпас, пуск которого производится с летательного аппарата, наземной или морской пусковой установки и доставляется к цели (в заданную точку атмосферы) за счет использования силы тяги своего реактивного двигателя.

Управляемая авиационная бомба представляет собой управляемый в полете боеприпас, предназначенный для сбрасывания с летательных аппаратов и доставляемый к цели (в заданную точку атмосферы) за счет планирования.

Управляемая кассета - это боеприпас, у которого боевая часть представлена в виде контейнера с боевыми элементами индивидуального наведения и устройством их разбрасывания. После выхода из кассеты боевые элементы самостоятельно наводятся в заданные точки атмосферы (облаков). Как правило, разбрасывание боевых элементов осуществляется при подлете к заданной точке пространства на определенной высоте. Управляемые кассеты могут доставляться в заданную точку пространства, как за счет планирования, так и за счет использования собственного реактивного двигателя.

Отличительной особенностью крылатых ракет является наличие у них автономной системы наведения, которая позволяет наводить их в нужную точку пространства автоматически без участия человека - оператора на всем участке полета. Дальность действия крылатых ракет может составлять несколько тысяч километров. В настоящее время создано большое разнообразие крылатых ракет.

Малогабаритные управляемые вертолеты и планеры многократного использования представляют собой малогабаритные управляемые средства модельного типа, которые могут доставлять в заданную точку пространства необходимое количество химического реагента и обеспечивать его введение в определенной области атмосферы в интересах управления атмосферными процессами.

В зависимости от того, какими поверхностями управляется боеприпас и в каком месте они расположены, различают следующие аэродинамические схемы управляемых боеприпасов: нормальная ("управляемое оперение"); обратная ("утка"); с поворотным крылом ("управляемое крыло"); элевонная ("бесхвостка"); с системой непосредственного управления подъемной и боковой силой; "летающее крыло"; вертолетного типа.

Аэродинамическая схема управляемого боеприпаса выбирается с учетом его назначения, условий полета и действующих в полете сил.

Боевая часть предназначена для выполнения основной задачи - введения химических регентов в заданную область пространства, в определенное время, с определенной скоростью и в определенном количестве.

Различают боеприпасы: фугасного типа, обеспечивающие разброс химических реагентов в результате подрыва в заданной области пространства, и генераторного типа, которые обеспечивают введение в заданную область атмосферы химических регентов путем разбрызгивания, рассеивания или дозированного введения на определенном пути своего движения в атмосфере или в определенном объеме пространства за определенное время. Возможно применение боеприпасов с боевыми частями других типов.

При этом боевые части боеприпасов должны изготавливаться из материалов, обеспечивающих безопасность проводимых работ. Для их изготовления должны применяться, по возможности, неметаллические конструктивные элементы. Сам же боеприпас должен после подрыва боевой части разрушаться в воздухе, не создавая угрозы жизни и здоровью людей, угрозы населенным пунктам, объектам экономики и окружающей природной среды. При использовании вертолетных и планерных систем многократного использования после введения химических реагентов в заданную область пространства должно обеспечиваться возвращение указанных летательных аппаратов в район базирования.

По дальности действия, которая во многом зависит от типа систем наведения, ВТО УАП подразделяется на боеприпасы малой, средней и большой дальности.

Управляемые боеприпасы малой дальности (с дальностью применения до 15-20 км) применяются в условиях визуального обнаружения и распознавания типа и других характеристик облачности. Возможно применение наземных, воздушных и морских пусковых комплексов.

Боеприпасы средней дальности (до 100-110 км) имеют, как правило, командные или комбинированные системы наведения, что позволяет проводить пуск боеприпаса без предварительного обнаружения облаков. Наведение боеприпаса непосредственно на облако осуществляется на конечном участке полета по радиоканалу. При уверенном захвате облака возможен перевод в режим самонаведения.

Боеприпасы большой дальности (свыше 100-110 км) наводятся, как правило, с помощью автономных и комбинированных систем наведения.

Следует подчеркнуть, что одним из основных свойств ВТО УАП является точность их выведения в заданную точку пространства (область атмосферы или облака). Для оценки точности выведения боеприпаса, как и в случае ВТО, могут быть использованы показатели - среднее квадратичное отклонение (СКО) и круговое вероятное отклонение (КВО).

СКО σ рассчитывается по формуле:

где Х - случайная величина координаты точки выведения боеприпаса;
m_x - математическое ожидание координаты точки выведения боеприпаса;
М - знак математического ожидания.

КВО Е определяется соотношением:
P(|X-m_x|<E) = 0,5,
где Р - знак вероятности, а остальные обозначения соответствуют обозначениям в предыдущей формуле.

То есть КВО - это радиус круга, в который боеприпас попадает с вероятностью 0,5.

Между СКО и КВО существует взаимосвязь, описываемая выражением:
E = 1,17σ
Современные управляемые боеприпасы имеют КВО приблизительно от 1 до 10 метров.

Для снижения затрат на реализацию предлагаемого способа управления атмосферными процессами возможно и целесообразно применение недорогих ВТО УАП с упрощенными системами наведения и управления, наведением по командам оператора, прежде всего, в пределах визуальной дальности видимости. Сокращению затрат на реализацию способа будет способствовать применение наземных комплексов и установок, для пусков ВТО УАП, а также применение вертолетных и планерных малогабаритных боеприпасов многократного использования.

Таким образом, применение предлагаемого способа управления атмосферными процессами позволяет повысить эффективность способа инициирования осадков с помощью ионных генераторов и создает возможности использования способа "засеивания" облаков химическими реагентами в любых метеоусловиях, включая безоблачную погоду.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого способа управления атмосферными процессами определяется стоимостью предотвращенного ущерба. Величина стоимости предотвращенного ущерба может достигать до 100% от стоимости спасенных зданий, сооружений, имущества, сельскохозяйственных посевов и лесов и т.п.

Применение способа управления атмосферными процессами с помощью предлагаемого комбинированного способа создания облачности и инициирования осадков позволяет сократить ущерб в 5-10 раз (и более), превышающий затраты на реализацию данного способа защиты объектов.

Источники информации
1. Патент 2058071.

2. Патент 2090057.

3. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990.

4. Авиационное высокоточное оружие. Под редакцией кандидата военных наук А.А. Хорева. - М.: Ракетные войска стратегического назначения, 1996.

Изобретение относится к способам управления атмосферными процессами, а также к системам и средствам для управления атмосферными процессами. Способ включает использование ионных генераторов, создание конвекционного тока в атмосфере и ионизацию воздушной смеси облаков. При этом дополнительно вводят химические реагенты в качестве дополнительных ядер конденсации с использованием высокоточного оружия над заданной территорией. Изобретение позволяет повысить надежность, точность и интенсивность инициирования выпадения осадков или их предотвращения над заданной территорией в заданный временной интервал. 1 ил.

Способ управления атмосферными процессами, включающий использование ионных генераторов, создание конвекционного тока в атмосфере и ионизацию воздушной смеси облаков, отличающийся тем, что дополнительно над заданной территорией вводят химические реагенты в качестве дополнительных ядер конденсации с использованием высокоточного оружия.