УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ ТУМАНА Российский патент 2014 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана над различными объектами, к которым следует отнести аэродромы, скоростные автодороги, морские порты и т.п., где для управления транспортными средствами необходимо обеспечение дальности видимости, а также на открытых площадках для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий.

Известны способы рассеивания туманов, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ, реагентов. См., например, патент США №2160900, опубликованный 06.06.1939 г., патент США 2934275, опубликованный 26.04. 1960 г., патент США №2527230, опубликованный 24.10.1950 г.

Несмотря на накопленный опыт практического использования реагентов (см., например, Бибилашвили и др. " Руководство по организации и проведению противоградовых работ ", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1981 г.), их постоянное применение, в той или иной степени, приводит к ухудшению экологии окружающей среды и требует расхода значительных материальных ресурсов, обусловленного необходимостью производства реагентов в больших количествах, изготовлением и эксплуатацией средств доставки реагентов в область рассеивания тумана.

Известны способы теплового рассеивания тумана. Во время второй мировой войны в Англии для рассеяния тумана над аэродромами успешно применялся термический метод под названием FIDO. Тепло выделялось при сжигании нефти или мазута в горелках, установленных на длинных трубопроводах вдоль взлетно-посадочной полосы. Тепловые потоки обеспечивали рассеивание тумана над аэродромом. См., например, http://www.voutube.com/watch?v=gAljxaJ2_Ag. Данный метод не нашел широкого применения из-за высокой стоимости эксплуатации. Требовалось несколько сотен тысяч литров горючего для обеспечения рассеивания тумана в час. Известен способ теплового рассеивания тумана, который помимо теплового воздействия на туман, использовал кинетическую энергию тепловой струи. См., например, патент США №2 969920, опубликованный 31.01.1961 г., патент США №3712542, опубликованный 15.03.1971 г. Данный метод также требовал значительных энергетических ресурсов.

Известны способы электрического воздействия на туман. Так, в патенте США №4671805, опубликованном 09 июня 1987 года, описан способ рассеивания тумана с помощью ионного облака. В отчете НАСА 3481 от 1981 г. (см. http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19820008785 1982008785.gdf,) представлены материалы исследований по созданию ионных генераторов. Однако практического применения ионных генераторов для рассеивания тумана в опубликованных источниках не представлено.

Известен способ рассеивания туманов и облаков, заключающийся в генерации электрических зарядов в атмосферу путем подключения к источнику высокого напряжения коронирующих проводов, закрепленных через изоляторы на опорах у поверхности земли (см. "Журнал геофизических исследований ", Кембридж, Массачусетс, март 1962 г., т.67, стр. 1073-1082). Сведения об этом способе отражены и в отечественной технической литературе (см. Л.Г.Качурин " Физические основы воздействия на атмосферные образования", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1978 г., стр.287-293). Работы по испытанию данного метода, проведенные с участием авторов, показали, что рассеивание тумана данным методом носит статистически значимый результат. См. В.Б. Лапшин, А.А. Палей. Результаты натурных экспериментов по оценке влияния коронного разряда на плотность тумана. Метеорология и гидрология, 2006, №1, стр.41-47.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство по патенту РФ №2124288 С1, кл. Е01Н 13/00, 19.12.1997 г., опубликованному 10.01.1999 г., бюл. №1. Известное устройство содержит подсоединенные к источнику тока провода с малым радиусом кривизны поверхности, закрепленные на изоляторах опор параллельно электропроводной сетке, смонтированной в вертикальной плоскости, проходящей через оси симметрии смежных опор.

Известное техническое решение достаточно успешно решает задачу рассеивания тумана. См., например, https://www.youtube.com/watch?v=3HnMTvwBOXk, https://www.youtube.corn/watch?v=PGGkdaVStXs. Генерируемый коронирующими проводами коронный разряд создает ионный ветер, который направлен от коронирующих проводов к заземленной сетке. Облако тумана, проходя через область коронного разряда, получает электрический заряд и ионным ветром, а также внешним ветровым потоком направляется на заземленную сетку. Проходя через ячейки заземленной сетки, электрически заряженные капли тумана сепарируются от ветрового потока и очищенный от тумана ветровой поток направляется в область защищаемого от тумана пространства. Вместе с тем, устойчивость горения коронного разряда, а следовательно, и эффективность работы устройства в значительной степени зависит от точности величины зазора между коронирующими проводами и заземленной сеткой. В местах, где зазор меньше проектного значения, происходит электрический пробой, и вся система генерации коронного разряда выключается. В местах же, где значение зазора больше проектного значения, интенсивность коронного разряда недостаточна для эффективного рассеивания тумана. Обеспечить требуемые характеристики плоскостности поверхности сетки - очень сложная техническая задача. Кроме того, использование в качестве коронирующих электродов проводов малого радиуса кривизны поверхности, в известном устройстве, также не эффективно. Провода при коронном разряде колеблются, что также приводит к изменению зазора в разрядном пространстве, к электрическим пробоям и неустойчивости коронного разряда. Использование коронирующих электродов известных конструкций, широко применяемых в электрофильтрах, также не эффективно. В конструкциях коронирующих электродов для повышения эффективности коронного разряда широко применяются фиксированные разрядные точки (игольчатые электроды). См., например, Г.М.А. Алиев, А.Е. Гоик. Электрооборудование и режимы питания электрофильтров. Энергия 1071. Стр.43. Обеспечить в известном устройстве одинаковость зазора между всеми иголками всех коронирующих электродов и поверхностью электропроводной сетки практически невозможно, что снижает эффективность горения коронного разряда и снижает эффективность работы всего устройства. Сложно обеспечить плоскостность поверхности сетки и исключить вероятность попадания отдельных иголочек коронирующих электродов в ячейки сетки. Иголочки, попавшие в пространство ячейки сетки, практически выпадают из процесса генерации коронного разряда, т.к. до заземленной поверхность у таких иголочек расстояние превышает расчетное значение.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы устройства.

Для достижения заявленной цели известное устройство для рассеивания тумана, содержащее установленную на раме заземленную электропроводную сетку, вдоль поверхности которой установлены соединенные с высоковольтным источником питания коронирующие электроды, снабжено установленными с зазором относительно коронирующих электродов на раме поверх заземленной электропроводной сетки электропроводными стержнями;

электропроводные стержни установлены параллельно коронирующим электродам с шагом вдоль поверхности сетки, кратным шагу коронирующих электродов.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить гарантированное значение зазора разрядного промежутка, что позволяет сформировать устойчивый коронный разряд и обеспечить повышение эффективности работы устройства рассеивания тумана. Зазор разрядного промежутка благодаря использованию новых признаков в предлагаемом техническом решении формируется между кончиками иголок коронирующих электродов и заземленной поверхностью электропроводных стержней, прямолинейность которых может быть гарантирована заводом-изготовителем. Технология же изготовления коронирующих электродов с гарантированным значением длины иголочек и прямолинейности поверхности, формируемой их кончиками, надежно отработана и широко используется в производстве электрофильтров.

На рис.1 представлены принципиальная схема предлагаемого устройства и сечение его поперечного разреза.

Устройство включает две пары высоковольтных изоляторов 1, установленных на кронштейнах 2 опор 3. На изоляторах 1 смонтированы направляющие 4 для крепления коронирующих электродов 5. На опорах 3 смонтирована рамка 6, на которой натянута электропроводная сетка 7. Электропроводные стержни 8 смонтированы на рамке 6 поверх электропроводной сетки 7 с шагом h₂, значение которого кратно шагу монтажа коронирующих электродов 5, h₁, таким образом, чтобы острия 9 коронирующих электродов 5 находились на середине поверхности электропроводных стержней 8. Крепление изоляторов 1 на кронштейнах 2 осуществляется с возможностью их перестановки вдоль кронштейна 2, что позволяет регулировать значение разрядного промежутка δ между остриями коронирующих электродов 9 и заземленными электропроводными стержнями 8. Направляющие 4 со смонтированными на них коронирующими электродами 5 электрически соединены с высоковольтным источником питания 10. Рамка 6 с электропроводной сеткой 7 и электропроводными стрежнями 8 заземлены.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подаче высокого напряжения на коронирующие электроды 5 между коронирующими электродами 5 и заземленными электропроводными стержнями 8 формируется мощное электрическое поле и зажигается коронный разряд. Значение напряжения высоковольтного источника питания выбирают исходя из условий стойкости высоковольтных изоляторов и геометрических соотношений между коронирующим электродом и заземленной поверхностью, руководствуясь известными соотношениями для коронного разряда (см., например, Н.А. Капцов. Электроника. Государственное издательство технико-технической литературы. Москва. 1956 г.).

При генерации коронного разряда формируется ионный ветер от коронирующего электрода к заземленному электроду. Скорость ионного ветра составляет значение порядка 1 м/с. См., например, Кулешов П.С.«Экспериментальное изучение взаимодействия коронного разряда и испарения воды http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2005/227.pdf., И.А. Рогов и др. «Моделирование процесса движения капли конденсата влажного воздуха в электрическом поле» http://www.holodilshchik.ru/index holodilshchik_best_article_issue_l 0 2005. htm.

Сформированный ионным ветром воздушный поток, содержащий капельки тумана, попадает в разрядный промежуток, где капли тумана приобретают электрический заряд. При прохождении воздушного потока мимо заземленных электропроводных стержней 8 и через ячейки электропроводной сетки 7 электрически заряженные капли электрическим полем осаждаются на их заземленных поверхностях и сепарируются от ветрового потока. Очищенный от капель воздушный поток направляется в защищаемую область и вытесняет из нее туман. Капли тумана собираются на поверхностях заземленных электропроводных стержней 8 и электропроводной сетки 7 и под действием собственного веса стекают вниз. При необходимости стекаемая влага может собираться в специальных резервуарах (на рис.1 не показаны). Коронный разряд формируется между кончиками иголок 9 коронирующих электродов 5 и поверхностью электропроводных стержней 8. При монтаже коронирующих электродов 5 и электропроводных стержней конструкция предлагаемого устройства позволяет обеспечить кратность их шагов и установить иголки 9 коронирующих электродов 5 по оси электропроводных стержней 8. Технология изготовления электропроводных стержней 8 и коронирующих электродов 5 позволяет выдержать необходимую точность прямолинейности их поверхности, что гарантирует обеспечение требуемой точности величины разрядного промежутка 5 по всей площади устройства рассеивания тумана. Что позволяет установить проектное значение разрядного промежутка между коронирующим и электродами и заземленной поверхностью и обеспечить функционирование устройства при стабильных гарантированных параметрах системы генерации коронного разряда. Устойчивое горение коронного разряда обеспечит высокую эффективность работы устройства.

Таким образом, предложенное решение, благодаря новым признакам в сочетании с известными, позволяет сформировать устойчивый коронный разряд по всей площади устройства, увеличить эффективность рассеивания тумана и достичь цели предлагаемого изобретения.

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана над различными объектами, к которым следует отнести аэродромы, скоростные автодороги, морские порты и т.п., где для управления транспортными средствами необходимо обеспечение дальности видимости, а также на открытых площадках для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий. Устройство для рассеивания тумана содержит установленную на раме заземленную электропроводную сетку, поверх которой установлены электропроводные стержни, вдоль поверхности которых с зазором установлены соединенные с высоковольтным источником питания коронирующие электроды. Электропроводные стержни установлены параллельно коронирующим электродам с шагом вдоль поверхности сетки, кратным шагу коронирующих электродов. Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить гарантированное значение зазора разрядного промежутка, что позволяет сформировать устойчивый коронный разряд и обеспечить повышение эффективности работы устройства рассеивания тумана. Конструкция устройства позволяет использовать высокоэффективные коронирующие электроды с фиксированными разрядными точками (игольчатые электроды), широко применяемые в электрофильтрах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для рассеивания тумана, содержащее установленную на раме заземленную электропроводную сетку, вдоль поверхности которой установлены соединенные с высоковольтным источником питания коронирующие электроды, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено установленными с зазором относительно коронирующих электродов на раме поверх заземленной электропроводной сетки электропроводными стержнями.

2. Устройство для рассеивания тумана по п.1, отличающееся тем, что электропроводные стержни установлены параллельно коронирующим электродам с шагом вдоль поверхности сетки, кратным шагу коронирующих электродов.