СПОСОБ БОРЬБЫ С АТМОСФЕРНОЙ ЖАРОЙ И СТУЖЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для борьбы с аномальными атмосферными явлениями.

Речь идет о чрезмерных атмосферных явлениях, происходящих на Восточно-Европейской равнине с эпицентром в районе г.Москвы в летние месяцы - конец июля и начало августа месяца, а также зимой в конце января и начале февраля месяца. Эти явления характерны резкими изменениями температур воздуха летом до +30°С и выше, а зимой соответственно минусовыми температурами. Эти месяцы отличаются повышенным атмосферным давлением (750-760 мм рт.ст.) и безветренной воздушной атмосферой. Как известно, воздушные массы с указанными температурами и давлением, образовавшись вначале у земли, поднимаются постепенно до тропосферы и выше, охватывают постепенно площади Восточно-Европейской равнины от 60' до 45' северной широты.

Такой атмосферный фронт запирает Восточную Европу от прохладных атлантических ветров летом, а также тех же теплых ветров зимой. С недавних пор каменная Москва на площади ~1000 км² явилась эпицентром устойчивых и продолжительных формирований состояния атмосферы как жарким летом, так и суровой зимой.

Антициклон в г.Москве в 2010 г. принес колоссальные убытки городу и Подмосковью в виде лесных пожаров, сгоревших деревень, человеческих жертв и, вообще, затраченных средств на борьбу с пожарами и загрязнением воздушной среды.

Для борьбы с таким явлением следует прибегнуть к известным физическим закономерностям:

1) воздушная атмосфера обладает большой энергией неустойчивости;

2) формирование восходящих атмосферных потоков, а также грозовых образований и др. происходит с поверхности Земли.

Ближайшим аналогом обоих изобретений группы является способ для регулирования микроклимата в городе (RU 98117023 А, опубл. 27.08.2000), который включает создание направленного воздушного потока с помощью воздухонагнетающего устройства. Забор свежего воздуха осуществляют на вершине холма, далее воздух подается в проветриваемый район, расположенный неподалеку. Недостатком известного способа является его низкая эффективность в борьбе с антициклонами.

Целью настоящего изобретения является устранение недостатков прототипа и достижение технического результата, состоящего в разрушении антициклона на стадии формирования за счет большой энергии неустойчивости антициклона и начала его образования от поверхности Земли.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе борьбы с атмосферной жарой и стужей путем создания направленного воздушного потока, согласно изобретению в эпицентре возможного возникновения с земной поверхности нарастания атмосферного давления и начала образования антициклона, например в г.Москве, создают фронт малоскоростного, но продолжительного - до одних и более суток - принудительного поверхностного воздушного потока, соизмеримого с диаметром города, разрушающего формирование антициклона, используя при этом такие природные закономерности, как большая энергия неустойчивости антициклона и начало его образования от поверхности Земли.

Кроме того, фронт принудительного воздушного потока создают применяя в эпицентре возможного возникновения антициклона фронтальный каскад ветряков-вентиляторов, каждый из которых имеет две степени свободы. Его располагают по длине диаметра города в целях принудительного нагнетания воздушного потока, преимущественно с северо-запада Москвы.

Технический результат достигается устройством борьбы с жарой и стужей, которое согласно изобретению содержит каскад ветряков-вентиляторов. Каждый из них имеет при вращении две степени свободы. При безветрии ветряки создают осевой воздушный поток от принудительного вращения электродвигателем, препятствуя при этом началу образования антициклона и одновременно проветривая город от загазованности, а при атмосферном ветре и отсутствии антициклона преобразуют кинетическую энергию ветра в электроэнергию.

На фиг.1 изображена схема расположения ветряков-вентиляторов, на фиг.2 - устройство ветряка-вентилятора.

Таким образом, нужно формировать движение принудительного воздушного фронта через Москву со средней скоростью менее 0,5 метра в секунду в поперечнике московского диаметра (30 км). Такой фронт продует Москву в течение суток, а за сутки отодвинет установившиеся атмосферные массы на ~72-80 км.

Такой воздушный фронт может быть образован каскадом ветряков-вентиляторов, располагаемых, преимущественно, на северо-западе Москвы (Фиг.1) за кольцевой дорогой, при этом потоки будут медленно перемещаться в юго-восточном направлении и создавать уменьшение давления у Земли и разрушая восходящие воздушные потоки от разогретых на солнце каменных московских построек и асфальта.

По расчету таких ветряков-вентиляторов должно по фронту быть 150 шт. с шагом в 200 метров на длине поперечника Москвы или дуге в 100 градусов.

Ориентировочная стоимость стандартного ветряка-вентилятора не более 5 миллиона рублей, вместе с его монтажом на земле. Весь каскад ветряков-вентиляторов обойдется - 750 млн. рублей, но эта сумма должна окупиться в течение 4-6 лет, т.к. каждый ветряк-вентилятор будет вырабатывать ЭДС 10 месяцев в году. Два месяца в году (в августе, и январе) будет потреблять электроэнергию, борясь с жарой и холодом.

Таким образом, способом борьбы с нежелательными атмосферными явлениями является фронтальный принудительный обдув атмосферного воздуха в Москве в момент нарастания атмосферного давления и перемещения теплового массива в юго-восточном направлении (как правило) или в каком-либо другом по мере необходимости. Каждый ветряк-вентилятор должен иметь при вращении две степени свободы вращения по вертикали и горизонтали.

Устройство для осуществления борьбы с жарой и стужей представляет собой ветряки-вентиляторы (фиг.1), располагаемые каскадом, каждый из них имеет при вращении две степени свободы.

Ветряк-вентилятор является устройством для осуществления способа изменения атмосферного давления, а также плюсовой температуры летом и минусовой - зимой.

Новизной устройства (ветряка-вентилятора) является возможность одновременно совмещать качества генератора ЭДС и толкателя воздуха в заданном направлении в режиме принудительного вращения при работе электродвигателя.

Устройство, в целом, представляет собой фронтально расположенные на периферии Москвы однотипные ветряки-вентиляторы. Они одновременно служат для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую или электрической в осевой ветер, в условиях антициклона (безветрия).

Таким образом, под устройством следует понимать фронтально расположенные ветряки-вентиляторы с шагом 100-200 метров по дуге за кольцевой московской дорогой, преимущественно, с северо-запада города на длине его диаметра (30 км).

При этом ветряк-вентилятор может 10 месяцев в году работать как ветрогенератор электрического тока, а два месяца в качестве осевого вентилятора.

Отличительной чертой этих установок от ветрогенераторных установок является наличие в них одновременно электрогенератора и электродвигателя для вращения ротора в безветрие для создания осевого воздушного потока, а также разворота вокруг вертикали на 180° (Фиг.2).

Ориентировочно ветряк-вентилятор может представлять собой вышку с трехлопастным ротором с диаметром вращения 30-50 м и высотой 40-60 м до верхней лопасти. В режиме генератора ЭДС ветряк-вентилятор может иметь мощность до 2 мВт.

При работе в режиме осевого вентилятора начальная скорость потока воздуха может составить 25-30 м/с.

Рассмотренному изобретению нет более простой и дешевой альтернативы, поскольку до настоящего времени не было каких-либо предложений вообще, базирующихся на физических, природных явлениях, в части неустойчивости антициклонов в начале их образования с земной поверхности.

Группа изобретений относится к области противодействия аномальным атмосферным явлениям. Способ борьбы с атмосферной жарой и стужей осуществляют, создавая фронт малоскоростного, но продолжительного принудительного поверхностного воздушного потока. Поток создают в эпицентре возможного возникновения с земной поверхности нарастания атмосферного давления. Ширина потока должна быть соизмерима с диаметром города. Устройство для осуществления способа содержит каскад ветряков-вентиляторов. Ветряки при вращении имеют две степени свободы. В безветренную погоду ветряки-вентиляторы создают осевой воздушный поток от принудительного вращения электродвигателем. При атмосферном ветре устройства перерабатывают кинетическую энергию ветра в электроэнергию. Обеспечивается разрушение антициклона на стадии формирования за счет большой энергии неустойчивости антициклона и начала его образования от поверхности Земли. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ борьбы с атмосферной жарой и стужей путем создания направленного воздушного потока, отличающийся тем, что в эпицентре возможного возникновения с земной поверхности нарастания атмосферного давления и начала образования антициклона, например в г.Москве, создают фронт малоскоростного, но продолжительного - до одних и более суток - принудительного поверхностного воздушного потока, соизмеримого с диаметром города, разрушающего формирование антициклона, используя при этом такие природные закономерности, как большая энергия неустойчивости антициклона и начало его образования от поверхности земли.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что создают препятствующий образованию устойчивого антициклона фронт принудительного воздушного потока, применяя в эпицентре возможного возникновения антициклона фронтальный каскад ветряков-вентиляторов, располагая его на длине диаметра города с целью принудительного нагнетания воздушного потока, преимущественно с северо-запада г.Москвы.

3. Устройство для осуществления борьбы с жарой и стужей, отличающееся тем, что оно содержит каскад ветряков-вентиляторов, каждый из которых имеет при вращении две степени свободы, при безветрии создающий осевой воздушный поток от принудительного вращения его электродвигателем, препятствуя при этом началу образования антициклона и одновременно проветривая город от загазованности, а при атмосферном ветре и отсутствии антициклона преобразующий кинетическую энергию ветра в электроэнергию.