Изобретение относится к области изменения метеорологических условий, а именно к акустическим способам и устройствам для воздействия на тепловые облака и другие атмосферные образования, и может найти применение для искусственного вызывания дождя, а также для осаждения загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных, и проведения научных экспериментов.
Чтобы искусственно вызвать в тепловом облаке гравитационную коагуляцию и выпадение атмосферных осадков на поверхность земли, необходимо выполнение следующих основных условий (Изменение погоды человеком. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1972; А.Г.Качурин. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1978):
- водность облака должна составлять не менее 0,5 г/м3, а запасы влаги в нем - достаточны для образования осадков;
- значительное количество облачных элементов должно иметь размер не менее 19 мкм;
- в воздушной среде облака должны происходить осадкообразующие возмущения, достаточные для ускорения коагуляционных процессов, например возникновение турбулентной коагуляции.
Известно, что одним из способов инициирования возмущений в атмосфере и появления в ней турбулентных зон, потоков и течений, является акустический способ. При прохождении звуковых волн через облако происходит смещение облачных элементов относительно друг друга, что сопровождается их столкновением и слиянием, то есть коагуляцией, называемой турбулентной. При турбулентной коагуляции размер облачных элементов увеличивается до 50-100 мкм и более. Капли влаги с такими размерами под действием силы тяжести устремляются к земле. Во время падения капли сталкиваются с другими каплями и еще больше увеличиваются в размерах. Возникает другой вид коагуляции -гравитационная коагуляция, которая приводит к выпадению дождя на поверхность земли (Е.П.Медников. Акустическая коагуляция и осаждение аэрозолей. М.: Изд. АН СССР, 1963; Качурин. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1979).
Известен способ искусственного вызывания дождя с помощью низкочастотных звуковых сигналов (Е.П.Медников. Акустическая коагуляция и осаждение аэрозолей. М.: Изд. АН СССР, 1963, с.207). Способ заключается в том, что источник звуковых волн располагается на земле, а его рупор направляют на дождевое облако, находящееся на сравнительно близком расстоянии от местоположения источника звука.
Недостаток способа - ограниченность его применения (общеизвестно, что сила звука в атмосфере убывает с увеличением расстояния по квадратичной зависимости).
Известен акустический способ воздействия на атмосферные явления (патент РФ № 2169228, БИПМ № 17, 2001). Способ состоит в том, что на атмосферные образования воздействуют звуковыми волнами, излучаемыми акустическим генератором, установленным на летательном аппарате. Создаваемое генератором звуковое поле вызывает турбулентную коагуляцию облачных элементов, переходящую в гравитационную коагуляцию, что вызывает выпадение дождевых осадков.
Недостаток способа - значительные финансовые затраты, связанные с арендой и эксплуатацией летательного аппарата, в частности самолета или вертолета.
Известен способ искусственного вызывания дождя посредством производства взрывов в тропосфере. При этом взрывчатые вещества (далее - ВВ) доставляются в воздушную среду дождевого облака артиллерийскими снарядами посредством выстрелов из орудий либо с помощью воздушных шаров (Изменение погоды человеком. Пер. с англ. Л.: Прогресс, 1957, с.19-21. Прототип). Сущность способа заключается в следующем. Образующаяся при взрыве заряда ВВ в свободной атмосфере взрывная волна сопровождается образованием акустических волн. Эти акустические волны вызывают колебательные движения воздушной среды облака вместе находящимися в ней каплями влаги. При перемещении относительно друг друга капли коагулируют (турбулентная коагуляция) и устремляются к земле. Падающие капли соударяются с другими каплями (гравитационная коагуляция), еще больше укрупняются и в виде дождя выпадают на поверхность земли.
Недостаток способа - малая эффективность. Это можно объяснить следующим образом. Различают заряды ВВ сосредоточенные и удлиненные (Горная энциклопедия. Т.2. М.: Советская энциклопедия, 1986, с.358, 413). В отличие от взрыва удлиненного заряда ВВ, подрыв в свободной атмосфере сосредоточенного заряда, что и представляет собой артиллерийский снаряд, сопровождается сферической взрывной волной и соответственно сферическими звуковыми волнами. По этой причине, при прочих равных условиях, площадь звукового поля в направлении простирания облака, при взрыве сосредоточенного заряда ВВ, гораздо меньше, чем удлиненного заряда, от подрыва которого образуются звуковые волны цилиндрической формы (естественно, если направление взрыва совпадает с простиранием облака). Следовательно, взрыв одиночного артиллерийского снаряда не может вызвать в облаке турбулентную коагуляцию капель влаги на сколько-нибудь большой площади. Необходим обстрел значительной части облака, на что требуется большой расход снарядов. Кроме того, существенная причина в слабой эффективности обстрела дождевого облака снарядами кроется и в том, что в условиях разобщенности по времени взрывов снарядов отсутствует взаимодействие звуковых полей от этих взрывов, так как активная фаза турбулентности воздушной среды довольно быстро переходит в плавное волнообразное движение воздушных масс. Все это и объясняет отрицательные результаты стрельб по дождевым облакам, первые из которых производились еще в середине 19 века.
Известно устройство для возбуждения акустических волн в воздушной среде, в частности в облачном образовании. Оно представляет собой артиллерийский снаряд либо иной сосредоточенный заряд ВВ. Вес заряда может составлять от сотен грамм до нескольких килограмм. Артиллерийский снаряд снабжен дистанционным взрывателем-детонатором, а сосредоточенный заряд - инициирующим подрывным устройством, срабатывающим автоматически или с помощью радиосигнала. В первом случай заряд ВВ доставляется в облачное образование путем выстрела из артиллерийского орудия, во втором случае - с помощью воздушных шаров (Изменение погоды человеком. Пер. с англ. М.: Прогресс, 1972, с.5, 19-21, 24).
Недостатки этого устройства заключаются в малой его эффективности при единичном применении и большом расходе ВВ в случае массового использования. (Причины малой эффективности применения зарядов ВВ изложены выше по тексту описания).
Известен носитель реагента для метеорологического воздействия (заявка на выдачу патента РФ № 2000116298, МПК А 01 G 15/00. Прототип). Носитель реагента содержит корпус, в котором размещен заряд ВВ, реагент и инициирующее подрывное устройство. Корпус носителя выполнен из полого, гибкого элемента, по оси которого размещено ВВ, а зазор между зарядом ВВ и стенкой корпуса заполнен реагентом. Инициирующее подрывное устройство выполнено с возможностью срабатывания по таймеру или сигналу барометрического датчика. При подрыве заряда ВВ происходит распыление реагента в окружающей воздушной среде. Носитель реагента доставляется в тропосферу на воздушных шарах.
Недостаток прототипа - неэффективность его использования с целью создания турбулентности воздушной среды в облачном образовании.
Поставлена задача: увеличить размеры звукового поля в направлении простирания облачного образования от подрыва заряда ВВ, повысить интенсивность и продолжительность действия турбулентных потоков в воздушной среде дождевого облака.
Эта задача решена следующим образом. При водности теплового облака более 0,5 г/м3, размерах значительного количества капель влаги свыше 19 мкм и благоприятных метеоусловиях в верхнюю часть облака доставляют несколько удлиненных зарядов ВВ, каждый из которых состоит из небольших сосредоточенных зарядов. Удлиненные заряды ориентируют по простиранию облака и располагают примерно параллельно друг другу на расстоянии несколько сотен метров. Затем осуществляют торцевое инициирование взрыва всех удлиненных зарядов ВВ одновременно, а взрывание сосредоточенных зарядов ВВ в удлиненном заряде производят с коротким замедлением относительно друг друга, измеряемым долями миллисекунды.
Взрывное устройство для осуществления способа акустического воздействия на дождевое облако состоит из удлиненного бризантного заряда ВВ, заключенного в гибкую, легкую и прочную оболочку, инициирующего подрывного устройства с дистанционным или с автоматическим управлением и воздушных шаров для подъема системы зарядов в атмосферу. Удлиненный заряд ВВ представляет собой совокупность небольших сосредоточенных зарядов ВВ, отделенных друг от друга воздушными промежутками либо перегородками из реагента коагулянта. Протяженность удлиненного заряда равна 100-200 м, а общая масса ВВ в заряде составляет от 15-20 до 30-40 кг. Диаметр заряда 3-5 см. Воздушные шары наполнены водородом.
Таким образом, благодаря использованию удлиненных зарядов ВВ, состоящих из сосредоточенных зарядов, увеличиваются размеры звукового поля, интенсифицируется процесс создания турбулентных потоков в воздушной среде облака и продолжительность их действия.
Далее сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - конструкция взрывного устройства,
- на фиг.2 - распространение и взаимодействие звуковых волн при взрыве сосредоточенных зарядов ВВ в составе удлиненного заряда ВВ,
- на фиг.3 - распространение и взаимодействие звуковых волн при взрыве удлиненных зарядов ВВ.
Прежде чем осуществить процесс создания турбулентности или турбулентных потоков в тропосфере, изучают физическое состояние атмосферы и метеоусловия района, где предполагается осаждение теплового облака, а также физические характеристики облачных образований. В частности, определяется скорость и направление ветра, наличие восходящих и нисходящих потоков воздуха в тропосфере, водность облака, размеры облачных элементов и некоторые другие параметры воздушной среды и облачных образований. При благоприятных погодных условиях для проведения мероприятия, а также водности дождевого облака более 0,5 г/м3 и размерах значительного количества капель влаги в облаке более 19 мкм, с поверхности земли в верхнюю часть теплового облака доставляются 2 и более взрывных устройств. Каждое из этих устройств состоит из удлиненного заряда ВВ 1, заключенного в гибкую прочную и легкую оболочку, подрывного инициирующего заряда ВВ (далее детонатора) 2 и воздушных шаров 3 (фиг.1). В свою очередь каждый из удлиненных зарядов ВВ 1 состоит из небольших сосредоточенных зарядов ВВ 4, разделенных между собой воздушными промежутками или перегородками из реагента-коагулянта 5. Заряд 1 снаряжен бризантным ВВ типа тротила, тетрила, гексогена и т.п., оболочка заряда изготовлена из тканевого материала типа "кевлара" или иного высокопрочного материала. Шары 3 для подъема удлиненного заряда 1 в тропосферу заполнены водородом, который взрывается вместе с зарядом 1.
Запуск взрывных устройств в тропосферу производят с таким расчетом, чтобы к моменту подхода теплового облака к участку поверхности земли, на котором предполагается искусственное выпадение осадков, они достигли верхней части облака, то есть высоты 1000-3000 м.
По команде с земли, например посредством посылки радиосигнала, или автоматически, например с помощью таймера, детонатором 2 производят торцевое инициирование взрывов удлиненных зарядов ВВ 1. Подрыв всех зарядов осуществляется одновременно. При взрыве детонатора 2 взрывная ударная или детонационная волна подрывает ближайший сосредоточенный заряд 4-1. Детонационная волна от взрыва заряда 4-1 через воздушный промежуток или перегородку, состоящую из реагента-коагулянта 5, инициирует подрыв следующего сосредоточенного заряда ВВ 4-2 и т.д. Однако ввиду того, что заряды 4-1 и 4-2 расположены на некотором расстоянии друг от друга, причем плотность среды 5 меньше, чем плотность заряда ВВ, то взрыв заряда 4-2 происходит с коротким замедлением (доли секунды) относительно взрыва заряда 4-1, так как скорость детонационной волны в твердых телах значительно выше, чем в воздухе. Таким образом, взрыв удлиненного заряда ВВ 1 представляет собой совокупность отдельных взрывов сосредоточенных зарядов ВВ 4. При этом взрыв каждого заряда 4 сопровождается образованием акустических волн сферической формы (фиг.2). Очевидно, что в этих условиях звуковые поля от взрывов отдельных сосредоточенных зарядов ВВ 4 взаимодействуют друг с другом, что создает дополнительное усиление турбулентности воздушной среды в дождевом облаке.
Как уже подчеркивалось выше, подрыв всех удлиненных зарядов ВВ 1 производится одновременно (фиг.3). Образующиеся при этом акустические волны цилиндрической формы образуют звуковые поля в виде цилиндров. Эти поля взаимодействуют между собой, формируя турбулентные потоки воздушной среды в дождевом облаке. Под воздействием этих потоков находящиеся в воздушной среде облака капли влаги совершают колебательные движения, сталкиваются между собой и укрупняются. Происходит процесс турбулентной коагуляции, который сопровождается увеличением облачных элементов до 50-100 мкм. Капли влаги с такими размерами под действием силы тяжести устремляются к поверхности земли, сталкиваются с другими каплями и еще больше увеличиваются, образуя дождевые осадки. Процесс укрупнения капель влаги при падении в дождевом облаке носит название гравитационной коагуляции.
В случае, если промежутки 5 между сосредоточенными зарядами 4 заполнены реагентом-коагулянтом, то при взрыве этих зарядов реагент будет рассеиваться в окружающем пространстве. Это дополнительно активизирует процесс коагуляции капель влаги и ускорит выпадение дождя. Активизации процесса создания турбулентных потоков в воздушной среде дождевого облака, а следовательно, и коагуляции облачных элементов будет способствовать и взрыв воздушных шаров, наполненных водородом.
Таким образом, благодаря использованию удлиненных зарядов ВВ, состоящих из сосредоточенных зарядов, определенного расположения их в дождевом облаке и способа их подрыва, увеличиваются размеры звукового поля в направлении простирания облака, интенсифицируется процесс создания турбулентных потоков в воздушной среде облака и его продолжительность. Это приводит к ускорению выпадения осадков и их интенсификации.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ разрушения слоя инверсии температуры в тропосфере | 2018 |
|
RU2694200C1 |
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ИСКУССТВЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСАДКОВ | 2013 |
|
RU2563933C2 |
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ | 1995 |
|
RU2112357C1 |
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА УРАГАН (ЦИКЛОН, ТАЙФУН) | 2016 |
|
RU2649915C1 |
Взрывная камера ударной трубы взрывного действия | 2022 |
|
RU2789247C1 |
Способ воздействия на заряженные воздушно-капельные дисперсии с целью модификации метеоусловий | 2017 |
|
RU2678782C1 |
Способ искусственного регулирования выпадения осадков на контролируемой горной или прилегающей к горам территории | 2023 |
|
RU2821371C1 |
Способ имитации наземного ядерного взрыва | 2022 |
|
RU2807426C1 |
СПОСОБ ОБРАЗОВАНИЯ ИЛИ РАССЕИВАНИЯ ОБЛАКОВ | 1992 |
|
RU2042318C1 |
СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОБЛАКА | 2004 |
|
RU2287928C2 |
Изобретение относится к области изменения метеорологических условий, а именно к акустическим способам и устройствам для воздействия на тепловые облака и другие атмосферные образования, и может найти применение для искусственного вызывания дождя, а также для осаждения загрязняющих веществ, в том числе радиоактивных, и проведения научных экспериментов. При водности теплового облака более 0,5 г/м3, размерах значительного количества капель влаги свыше 19 мкм и благоприятных метеоусловиях в верхнюю часть облака доставляют несколько удлиненных зарядов ВВ, каждый из которых состоит из небольших сосредоточенных зарядов. Удлиненные заряды ориентируют по простиранию облака и располагают примерно параллельно друг другу на расстоянии несколько сотен метров. Затем осуществляют торцевое инициирование взрыва всех удлиненных зарядов ВВ одновременно, а взрывание сосредоточенных зарядов ВВ в удлиненном заряде производят с коротким замедлением относительно друг друга. Взрывное устройство для осуществления способа акустического воздействия на атмосферные образования состоит из удлиненного бризантного заряда ВВ, заключенного в гибкую, легкую и прочную оболочку, инициирующего подрывного устройства с дистанционным или с автоматическим управлением и воздушных шаров для подъема системы зарядов в атмосферу. Удлиненный заряд ВВ представляет собой совокупность небольших сосредоточенных зарядов ВВ, отделенных друг от друга воздушными промежутками либо перегородками из реагента коагулянта. Протяженность удлиненного заряда равна 100-200 м, а общая масса ВВ в заряде составляет от 15-20 до 30-40 кг. Диаметр заряда 3-5 см. Воздушные шары наполнены водородом. Благодаря использованию удлиненных зарядов ВВ, состоящих из сосредоточенных зарядов, определенного расположения их в дождевом облаке и способа их подрыва, увеличиваются размеры звукового поля в направлении простирания облака, интенсифицируется процесс создания турбулентных потоков в воздушной среде облака и его продолжительность. Это приводит к ускорению выпадения осадков и их интенсификации. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Измерение погоды человеком, Прогресс | |||
- М., 1972, с.5, 19-21, 24 | |||
НОСИТЕЛЬ РЕАГЕНТА ДЛЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО СПУСКА | 2000 |
|
RU2184441C2 |
FR 20970893, 03.03.1972 | |||
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2001 |
|
RU2293872C2 |
Авторы
Даты
2004-09-10—Публикация
2003-04-17—Подача