СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОСАДКОВ Российский патент 2018 года по МПК A01G15/00 

Изобретение относится к области активных воздействий на атмосферу с целью регулирования осадков и разрушения тумана с использованием специальных веществ (реагентов).

Известны способы воздействия на облака и туманы, основанные на искусственной конденсации паров воды путем введения в атмосферу специальных веществ. В патенте RU №2357404, опубликованном 10.06.2009 г., в качестве специального реагента используется состав, в котором в качестве активного вещества, действующего на атмосферу, используется йодистое серебро. Йодистое серебро образуется при горении специального пиротехнического состава. Для повышения скорости горения в пиротехнический состав, содержащий перхлорат аммония и фенолформальдегидную смолу, дополнительно введены тиокол (полисульфидный каучук), смолу эпоксидно-диановую, отвердители и пластификаторы. Известный способ имеет высокую эффективность воздействия на атмосферу (выход активных ядер 10¹³ с 1 г состава). Однако область применения известного способа ограничена воздействием лишь на переохлажденные облака и туманы, так как образуемые при сгорании рекомендуемого пиротехнического состав вещества (йодистое серебро) обладают льдообразующими свойствами и не могут быть использованы при воздействии на теплые облака и туманы. Аналогичным недостатком обладает и техническое решение по патенту RU №2175185, опубликованному 27.10.2001 г.

С целью расширения области использования воздействия, включая и теплые облака в патенте RU №2061358, опубликованном 10.06.1996 г., предлагается в процессе введения в облака специальных реагентов, содержащих йодистое серебро, вводить еще и ионогенные гигроскопические вещества. При этом реагент, содержащий ионогенные гигроскопические вещества, направляют на наиболее развитые мощные облака, а реагенты, содержащие йодистое серебро, направляют на окружающие их менее развитые облака. Недостатком известного способа является его низкая эффективность, поскольку естественный процесс осадкообразования в наиболее развитых мощных облаках уже завершился и введение в них реагентов, содержащих ионогенные гигроскопические вещества, практически не влияет на дальнейшее образование осадков. Кроме того, реагенты, содержащие ионогенные гигроскопические вещества, значительно дороже многих гигроскопических солей. Известен способ воздействия на атмосферу (см. патент Ru №2295231), в котором инициирование процессов конденсации содержащихся в воздухе паров воды осуществляют путем искусственного введения в атмосферу водного раствора гигроскопических веществ в виде капель одинакового диаметра от 20 до 100 микрометров. Распыляют капли в количестве, обеспечивающем их концентрацию в засеваемой части облака не менее 100 капель на кубометр. Данное изобретение обладает высокой эффективностью воздействия, однако область его применения ограничена воздействием на конвективные облака и требует использования специальных устройств для введения капель в атмосферу. Также дополнительные устройства в виде специальных форсунок необходимы и для реализации способа воздействия на атмосферу, описание которого представлено в патенте Ru №2563933. Кроме того, описанные выше известные технические решения основаны на добавлении в атмосферу в полном объеме веществ, которые инициируют конденсацию или кристаллизацию паров воды и не используют вещества, содержащиеся в естественной атмосфере, что увеличивает объем добавляемых веществ в атмосферу и увеличивает стоимость воздействия на атмосферу.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу относится способ воздействия на атмосферу, описание которого представлено в патенте Ru №2505015. Способ основан на повышении концентрации паров серной кислоты в процессе генерации в атмосфере коронного разряда. Электрические заряды снижают давление насыщенных паров на поверхностях электрически заряженных капель и способствуют образованию в атмосфере новых центров конденсации. Степень влияния электрических зарядов на скорость образования новых центров конденсации существенно повышается при повышении концентрации серной кислоты. При необходимости более значительного повышения эффективности конденсации в атмосферу добавляют еще и аммиак, либо и аммиак и диметиламин. Известный способ позволяет образовывать в атмосфере новые центры конденсации из капель и веществ, содержащихся в атмосфере, что позволяет снизить затраты. Вместе с тем, реализация известного способа усложняется низкой летучестью серной кислоты. И для повышения концентрации паров серной кислоты необходимо создавать специальные устройства, обеспечивающие испарение серной кислоты.

Целью предлагаемого изобретения является создание в атмосфере новых центров конденсации.

Для достижения заявленной цели в известном способе воздействия на атмосферу, заключающемся в определении направления движения ветровых воздушных потоков относительно области планируемого воздействия с последующей генерацией в объеме воздушного потока, проходящего через область планируемого воздействия, коронного разряда, в процессе генерации коронного разряда в проходящем воздушном потоке регулируют концентрацию диоксида серы и поддерживают ее в диапазоне значений (10⁴-10¹¹) 1/см³;

в процессе регулирования концентрации диоксида серы увеличение его концентрации обеспечивают сжиганием серосодержащего пиротехнического состава.

Технический результат в предлагаемом способе заключается в том, что добавляемый в воздушный поток диоксид серы в условиях коронного разряда превращается в триоксид серы SO₃, который реагирует с содержащейся в атмосфере влагой и образуются капельки раствора серной кислоты. Капельки серной кислоты создают в контролируемом пространстве атмосферы новые дополнительные центры конденсации. Нарушается термодинамическое равновесие в контролируемом пространстве и обеспечивается разрушение облаков и туманов либо вследствие укрупнения капель и их гравитационного выпадения, либо вследствие выделения тепла конденсации, незначительного подъема облака (тумана) в более сухую область атмосферы и его испарения.

Реализация предлагаемого способа может быть обеспечена путем непосредственного распыления контролируемого объема диоксида серы в области, прилегающей к устройству генерации коронного разряда со стороны натекающего на него воздушного потока. Распыление может быть обеспечено известными способами. Например, из заполненной газом емкости, путем подачи газа через регулируемый редуктор в систему выходных форсунок. В процессе распыления диоксида серы производят замер скорости проходящего воздушного потока в области его распыления и производят регулирование подаваемого объема газа с целью поддержания уровня его концентрации не выше предельно допустимого значения по действующим нормам. Регулирование объема добавляемого диоксида серы может быть обеспечено регулируемым редуктором. Могут быть использованы также и пиротехнические составы, например, пиротехнический состав, содержащий окислитель, горючее, связующее, стабилизаторы и технологические добавки. В качестве окислителя могут быть использованы, например, перхлораты, хлораты или нитраты щелочных, щелочноземельных металлов или аммония. В качестве горючего вещества может быть использована сера элементарная или ее соединения, например каучуки полисульфидные (тиоколы) с соответствующими компонентами полимеризации. В качестве стабилизаторов могут быть использованы материалы, препятствующие окислению серы или ее соединений - карбонаты щелочных или щелочноземельных металлов. В качестве технологических добавок - графит, аэросил, масло индустриальное.

Количество добавляемого в атмосферу сернистого газа не выходит за пределы допустимых экологических норм и определяет концентрацию молекул в диапазоне значений порядка (10⁴-10¹¹) 1/см³. Пиротехнические составы и технические средства для реализации предлагаемого способа, также как и их стоимость, незначительны. При сжигании пиротехнического состава, содержащего 1 мкг серы, в объеме 3500 куб метров воздуха наблюдалось образование новых аэрозольных частиц, концентрацией порядка 10³ 1/см³.

Таким образом, предложенное техническое решение благодаря новым, ранее неизвестным признакам в сочетании с известными признаками, позволяет более простым способом, чем в известных решениях создать в атмосфере новые центры конденсации и добиться цели изобретения.

Изобретение создано при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Грант №15-08-04724.

Изобретение относится к области техники, предназначенной для активного воздействия на атмосферу с целью рассеивания туманов и облаков на контролируемой территории (аэродромы, скоростные автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), а также регулируемого вызывания дополнительных осадков. Определяют направления движения ветровых воздушных потоков относительно области планируемого воздействия. Далее осуществляют генерацию в объеме воздушного потока, проходящего через область планируемого воздействия, коронного разряда. В процессе генерации коронного разряда в проходящем воздушном потоке регулируют концентрацию диоксида серы. Поддерживают ее в диапазоне значений (10⁴-10¹¹) 1/см³. Обеспечивается создание в атмосфере новых центров конденсации. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ регулирования осадков, заключающийся в определении направления движения ветровых воздушных потоков относительно области планируемого воздействия с последующей генерацией в объеме воздушного потока, проходящего через область планируемого воздействия, коронного разряда, отличающийся тем, что в процессе генерации коронного разряда в проходящем воздушном потоке регулируют концентрацию диоксида серы и поддерживают ее в диапазоне значений (10⁴-10¹¹) 1/см³.

2. Способ п. 1, отличающийся тем, что в процессе регулирования концентрации диоксида серы увеличение его концентрации обеспечивают сжиганием серосодержащего пиротехнического состава.