СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПОДАВАЕМОГО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОТДАЮЩУЮ ИГЛУ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОДОВ ТИПА "ИГЛА - ИГЛА" В ЗАМКНУТОМ ОБЪЁМЕ С ЖИДКИМ УГЛЕВОДОРОДНЫМ ГОРЮЧИМ (ОХЛАДИТЕЛЕМ) Российский патент 2022 года по МПК G09B23/18 G01R29/12 

К характеристикам электростатических полей в различных средах относятся: типы электродов, их виды и размеры; расстояние между электродами; конфигурации распространения силовых линий; напряженность; подаваемое высоковольтное напряжение на отдающий электрод; границы начала зоны насыщения электростатическими полями и др.

Наиболее эффективными являются электроды типа «игла - игла», при которых в жидких, дисперсных и газообразных средах возникает электрический ветер, применяемый [1-15]:

для интенсификации теплоотдачи к жидким и газообразным углеводородным горючим и охладителям в различных двигателях, энергоустановках и техносистемах наземного, воздушного, аэрокосмического и космического базирования одно- и многоразового использования двойного назначения;

для обеспечения вынужденной конвекции и распыла жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителей и их смесей, а также других жидкостей и газов в земных и космических условиях;

для сдува воздушных пузырей с фильтрующих сеток топливных баков аэрокосмических и космических летательных аппаратов;

для борьбы с термоакустическими автоколебаниями давления в рубашках охлаждения жидкостных ракетных двигателей;

для борьбы с осадкообразованием в двигателях, энергоустановках и техносистемах одно- и многоразового использования на жидких и газообразных углеводородных горючих и охладителях наземного, воздушного, аэрокосмического и космического базирования одно- и многоразового использования;

для смешения двух и более жидких углеводородных горючих и охладителей с получением нового горючего (охладителя) с новыми характеристиками;

для полной предтопливной подготовки жидких углеводородных горючих и охладителей для поршневых и реактивных двигателей и энергоустановок;

для обеспечения работы тепловых труб в земных и космических условиях;

для технологических процессов по сортировке и перемещению различных сыпучих и других веществ, по сушке древесины, по электростатическому распылу при покраске металлических и неметаллических изделий, по ионизации и очистке воздуха и др.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка нового беззондового способа определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую иглу системы электродов «игла - игла» в среде жидкого углеводородного горючего (охладителя) или смесей жидких углеводородных горючих (охладителей) в замкнутом объеме при докритических, критических и сверхкритических давлениях в условиях естественной конвекции.

Данная техническая задача решается путем проведения экспериментальных исследований по визуализации гидродинамического воздействия электрического ветра при различных подаваемых на отдающую иглу в системе электродов «игла - игла» высоковольтных электростатических напряжениях в жидком углеводородном горючем (охладителе) или в смеси жидких углеводородных горючих (охладителей) в замкнутом объеме в условиях естественной конвекции при различных докритических, критических и сверхкритических давлениях, создания эталонной базы данных, необходимых для их дальнейшего сравнения с другими текущими данными и быстром определении конкретных и точных значений подаваемых высоковольтных электростатических напряжений.

Существуют различные способы и устройства для определения характеристик электростатических полей.

Известен теоретический физико-математический способ (Миролюбов Н.Н., Костенко М.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев Н.Н. Методы расчета электростатических полей / Учебное пособие. М.: Изд-во «Высшая школа», 1963. 415 с. ) [10], в котором нахождение напряженности электростатического поля осуществляется путем математического расчета. Также известны другие способы теоретических расчетов характеристик электростатических полей [9, 12-15].

Недостатками данных теоретических расчетных способов являются:

сложность, трудность расчета, а значит, и неэффективность из-за громоздкости формул и наличия большого количества параметров, неточности расчетов и больших расхождений с экспериментальными данными;

возможности расчетов только в воздушной и дисперсной средах при нормальных условиях, а также - при наличии полученных опытных данных от датчиков и зондов;

невозможности расчетов в жидких углеводородных горючих (охладителях) и их смесях в условиях их естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических параметрах по давлению;

отсутствие расчетов подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающий электрод в различных средах, в том числе, и в жидких углеводородных, при различных давлениях.

Следует отметить, что более точными являются экспериментальные исследования параметров электростатических полей при помощи различных датчиков и приборов зондового типа (Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М.: Изд-во «Энергия», 1974. 480 с. ) [11], в которых приведены способы замера напряженности и других параметров электростатического поля в воздушном пространстве или дисперсной среде при помощи стационарных или подвижных зондов.

Недостатками этого зондового способа являются:

громоздкость самих зондов;

неточность, а порой и невозможность измерений из-за ручного управления и манипуляций и малого габарита объекта, например, в объеме экспериментальной бомбы с жидким углеводородным горючим (охладителем) с соосными рабочими иглами, у которых межэлектродное расстояние (расстояние между остриями игл) составляет несколько миллиметров;

невозможность процесса измерения в жидких углеводородных горючих (охладителях) и их смесях в условиях их естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических параметрах по давлению и различных температурах;

трудности, возникающие при визуализации и натурном изображении реальных силовых линий электростатического поля и других его характеристик.

Все перечисленные недостатки приводят к малой эффективности данного зондового способа, к невозможности его применения в жидких углеводородных жидкостях, особенно в малогабаритных объемах.

Зондовые способы также показаны в следующих изобретениях. Например, в изобретениях (см. А.с. СССР №154939, 140495, 118897, 90154, 86672, 77205, 1041962, 1325379, 1718150; см. патенты на изобретение РФ №2623690, 2672527, 2215297 и др.), которые тоже можно считать аналогами заявляемого изобретения, показаны и раскрыты способы и устройства для определения, в основном, напряженности электростатического поля (Е) на воздухе, путем введения в область действия поля или в межэлектродное пространство различных по устройству и принципам действия датчиков и зондов замера напряженности.

В изобретении (см. патент на изобретение РФ №2623690) показан датчик электростатического поля, который можно применять в земных и космических условиях (внутри и снаружи космического летательного аппарата).

В изобретении (см. А.с. СССР №1718150) показан измеритель напряженности электростатического поля (оптико-электронный датчик), который может работать только на воздухе и в аэродисперсных средах. В изобретении (см. А.с. СССР №118897) показан способ определения потенциала в данной точке электрического поля на воздухе, где после измерений проводят его вычисления по известным формулам.

Изобретение авторов (см. патент на изобретение РФ №2215297) [16] связано с определением конфигурации распространения силовых линий от электрических, магнитных, электромагнитных полей на воздухе в лабораториях, в цехах, т.е. в больших объемах помещений, где установлено какое-либо электрическое, магнитное или электромагнитное оборудование, излучающее перечисленные поля, где необходимо организовывать защиту людей (сотрудников, рабочих, ученых) от негативного влияния этих полей. Для определения конфигурации силовых линий полей авторы используют датчики и способы визуализации - подвижные видеокамеры с подсветкой и различными световыми фильтрами. Это изобретение в корне отличается от предлагаемого нами изобретения, его невозможно применить в нашей небольшой экспериментальной бомбе объемом 1 литр, куда заливается жидкое углеводородное горючее и где создаются или докритические, или критические или сверхкритические давления, где создаются электростатические поля на рабочем участке системы «игла - игла» и между ними появляются силовые линии электростатических полей. Т.о., данное изобретение возможно рассматривать только, как далекий аналог нашего предлагаемого изобретения.

По зондовым способам и устройствам можно сделать вывод, что отсутствуют изобретения:

в которых бы замеры напряженности электростатического поля проводились в жидких средах, в том числе, и в углеводородных;

где бы непосредственно определялось высоковольтное электростатическое напряжение на отдающей игле в системе «игла - игла» в любых средах, включая жидкие углеводородные жидкости;

в которых бы осуществлялась визуализация динамики воздействия электрического ветра в жидких углеводородных горючих (охладителях) и их различных смесях.

Визуализация воздействия электростатических полей показана в изобретении (см. А.с. №1603424), которое также может служить аналогом заявляемому изобретению, в нем осуществляется способ демонстрации электрического поля с показом на экране получаемых эквипотенциальных и силовых линий.

Изобретение авторов (см. патент на изобретение РФ №2075109) [17] связано с созданием способа моделирования поля электрического заряда и устройством для его реализации, где на воздухе применяются заряженные шарики и к ним подводятся другие незаряженные пробные тела, а визуализация распространения силовых линий от этих взаимодействий определяется по движению лепестков электроскопа. Это изобретение предназначено для создания учебных пособий по моделированию взаимодействия тел на расстоянии с применением Кулоновских сил. Данное изобретение также может быть только далеким аналогом нашего предлагаемого изобретения, т.к. в нем создаются и визуализируются силовые линии слабого электростатического поля, рассматриваются слабые электростатические поля на воздухе в большом объеме при использовании в качестве рабочего участка заряженных шариков, а силовые линии определяются по движению металлических лепестков электроскопа. Данное изобретение в корне отличается от нашего подаваемого изобретения, его невозможно реализовать в наших условиях в маленьком объеме с жидким углеводородным горючим при различных докритических, критических и сверхкритических давлениях, где на рабочий участок типа «игла - игла» подается высоковольтное электростатическое напряжение. Т.о., данное изобретение возможно рассматривать только, как далекий аналог нашего предлагаемого изобретения.

Но эти два рассмотренные изобретения - аналоги обеспечивают визуализацию воздействия электростатических полей только на воздухе, их невозможно применять в среде жидких углеводородных горючих и охладителей и их смесей в замкнутом объеме, тем более - в замкнутом объеме с малыми габаритами и с малыми межэлектродными расстояниями.

Изобретение Великобритании английского автора (см. патент на изобретение GB №2131961 от 27.06.1984 г. ) [18] представляет из себя панорамный датчик электростатического поля, который включает в себя центральный контрольный электрод для обнаружения электростатического поля, ориентированного вокруг периферийной дуги на 360°. Перфорированный корпус концентрически расположен вокруг контрольного электрода, причем корпус имеет разнесенные по окружности окна, через которые центральный электрод может «видеть» любое электростатическое поле, расположенное радиально по отношению к датчику. Цилиндрический защитный колпачок вращается в кольцевом пространстве между контрольным электродом и корпусом, при этом в крышке имеется по меньшей мере одна прорезь для периодического воздействия на контрольный электрод любых полей, просматриваемых через окна корпуса. Электронные средства для измерения напряжения в ответ на обнаруженное поле приспособлены для активации нейтрализатора статического электричества для эмиссии положительных и отрицательных ионов в поле или для приведения в действие различных периферийных индикаторных или пусковых устройств, которые обеспечивают сигналы, сигналы тревоги или функции считывания.

Данное устройство и способ определения характеристик электростатического поля в корне отличается от нашего подаваемого изобретения. А кроме того, это английское изобретение никак не может быть применено в нашем подаваемом изобретении, т.к. в нашем изобретении средой является не воздух, а жидкое углеводородное горючее в небольшой закрытой экспериментальной бомбе с двумя окнами визуализации при различных давлениях, также в нашем изобретении применяется совершено другая система электродов - это система типа «игла - игла», где обе рабочие соосные иглы жестко закреплены в рабочем участке в съемной крышке экспериментальной бомбы, а динамика воздействия электрического ветра в жидком углеводородном горючем через окна визуализации передается в оптической установке Теплера на экран. Поэтому это английское изобретение может быть принято нами только в качестве далекого аналога нашему подаваемому изобретению.

Патент на изобретение США (см. патент на изобретение США №4529940 от 16.07.1985 г. ) [19] по своему содержанию является продолжением предыдущего английского патента [18], где один и тот же автор вносит свои последующие предложения по улучшению работы данного устройства, используя те же рисунки и описание самого устройства с вращающейся вертикальной иглой и другими деталями на воздухе. Т.о., это изобретение также можно принять только за далекий аналог нашему подаваемому изобретению.

Исследования тепловых процессов в газообразных и жидких средах, в том числе и углеводородных, без влияния электрических, магнитных, электромагнитных, гравитационных и других полей, а также с их применением, уже более 20 лет эффективно проводятся и в космическом пространстве [20-74], например, на Международной космической станции (МКС), в ручном и в автоматическом режимах с применением электронных систем, телеметрии и робототехники, с выводом данных в бортовой и наземный компьютер, а также на информационное табло наземного оператора и летчика-космонавта. Поэтому предлагаемый способ определения величины подаваемого электростатического напряжения на отдающую иглу в системе электродов типа «игла - игла» в замкнутом объеме с жидким углеводородным горючим (охладителем) возможно осуществлять не только в земных, но и в космических условиях, а результаты всех замеров передавать в бортовой и наземный компьютер, а также на информационное табло наземного оператора и летчика-космонавта. Также этот способ возможно осуществлять в ручном или автоматическом режимах. Учитывая быстрое развитие электроники, робототехники, телеметрических, компьютерных, видео- и лазерных технологий в земных и космических условиях [20-74], можно предположить, что в предлагаемом способе все замеры возможно будет осуществлять не только обычными средствами и приборами, но и электронными, и лазерными, например, лазерными линейками для измерения дальности, углов, толщины деталей и зазоров и т.д.

Материалы данного предлагаемого изобретения являются актуальными, новыми и необходимыми, т.к. они открывают:

новые возможности по беззондовому определению величины подаваемого на отдающую иглу высоковольтного электростатического напряжения в замкнутом объеме с углеводородными жидкостями и их смесями при различных термодинамических условиях по давлению и температуре, в ручном и автоматическом режимах с выводом итоговых данных в бортовой и наземный компьютер, а также на информационное табло наземного оператора и летчика-космонавта;

новые возможности по дальнейшему исследованию и изучению особенностей влияния электрического ветра на тепловые и гидродинамические процессы в жидких углеводородных горючих (охладителях) и их смесях при докритических, критических и сверхкритических давлениях в условиях естественной конвекции;

новые возможности по созданию перспективных датчиков и систем беззондового контроля за тепловыми и гидродинамическими процессами, происходящими в жидких углеводородных горючих и охладителях в двигателях, энергоустановках и техносистемах наземного, воздушного, аэрокосмического и космического базирования одно- и многоразового использования;

новые возможности по расширению областей применения электростатических полей (и электрического ветра - в частности) в науке и технике в земных и космических условиях.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка и создание нового беззондового способа определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую иглу в системе электродов «игла - игла» в замкнутом объеме с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью жидких углеводородных горючих (охладителей) в условиях естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических давлениях - путем создания эталонной экспериментальной базы данных по визуализации электрического ветра, необходимых для сравнения с текущими значениями и быстрого определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения в земных и космических условиях.

Эксперименты проводились на оптической установке Теплера с использованием экспериментальной бомбы с окнами визуализации, в которую заливалось жидкое углеводородное горючее (охладитель) (в одной серии экспериментов - марки ТС-1, в другой серии - марки РГ-1, в третьей серии - смеси первых двух горючих), вставлялся рабочий участок, состоящий из металлической крышки, в которую жестко крепились две соосные рабочие иглы, т.е. электроды системы «игла - игла», а далее этот рабочий участок через резиновую прокладку герметично зажимался наружной винтовой крышкой. Более подробно этот рабочий участок и вся экспериментальная бомба с оптической установкой Теплера описана и показана в монографии автора этого подаваемого изобретения [2].

Температура жидкого углеводородного горючего (охладителя) измерялась перед каждым экспериментом и составляла значения: (273-333) К. Также перед каждым экспериментом в бомбе устанавливалось и поддерживалось конкретное рабочее давление, общий интервал давлений составлял (0,1-5,0) МПа. Эксперименты проводились с рабочими иглами, диаметры которых составляли: d_и=(1,2-3,0) мм, а углы заточки: (15-85)°. Расстояния между остриями рабочих соосных игл устанавливались в пределах (5-15) мм: h₁=5 мм; h₂=10 мм; h₃=15 мм.

При подаче высоковольтного электростатического напряжения на отдающую иглу возникал электрический ветер, гидродинамика которого с помощью оптической экспериментальной установки Теплера демонстрировалась на экране с кино- и фотосъемкой.

Экспериментально было установлено, что

а) при подаче на отдающую иглу высоковольтного электростатического напряжения возникал электрический ветер, который турбулизировал приэлектродное пространство в виде гидравлического факела или «кроны дерева», состоящего из турбулентных шарообразных гидравлических завихрений (см. фиг. 1);

б) при повышении подаваемого высоковольтного электростатического напряжения турбулентные шарообразные гидравлические вихри уменьшались в диаметре, что хорошо, для примера, показано на фиг. 1, где 1 - отдающая игла, на которую подается высоковольтное электростатическое напряжение; 2 - принимающая игла (имеет заземление); h - расстояние между соосными рабочими иглами; d₁ - диаметр шарообразного гидравлического завихрения при напряжении U=5 кВ; d₂ - диаметр шарообразного гидравлического завихрения при напряжении U=15 кВ;

в) если напряжение подавалось на нижнюю иглу 1, то электрический ветер начинал воздействовать вверх и создавал гидравлический факел или «крону дерева» с шарообразными гидравлическими завихрениями так, как показано на фиг.1; при смене же полярности, т.е. при подаче напряжения на верхнюю иглу 2, электрический ветер также менял свое направление и начинал воздействовать вниз, т.е. создавал гидравлический факел или «крону дерева» в обратном направлении, причем без изменения размеров шарообразных гидравлических завихрений и самого гидравлического факела или «кроны дерева», т.е. сила земного притяжения не оказывает большого и ощутимого влияния на формирование и размеры шарообразных гидравлических завихрений и всего гидравлического факела или «кроны дерева»;

г) при импульсном включении высоковольтного электростатического напряжения с интервалом (0,1-0,9) секунды без смены и со сменой полярности на рабочих соосных иглах гидравлического факела или «кроны дерева» не образовывалось, т.к. электрический ветер не успевал выходить на режим релаксации, который наступал лишь при интервалах в 1 секунду и более;

д) размер шарообразных гидравлических завихрений при фиксированных значениях подаваемого высоковольтного электростатического напряжения не менялся при создании в экспериментальной бомбе докритических, критических и сверхкритических давлений, т.е. давление не влияет на размер шарообразных гидравлических завихрений; для жидкого углеводородного горючего (охладителя) марки ТС-1 зона критических давлений: р_кр.=(1,6-2,2) МПа; для жидкого углеводородного горючего (охладителя) марки РГ-1 зона критических давлений: р_кр.=(1,8-2,4) МПа;

е) рабочая температура жидкого углеводородного горючего (охладителя) и смесей жидких углеводородных горючих (охладителей) в пределах (273-333) К не влияет на изменение размеров и конфигурации шарообразных гидравлических завихрений в гидравлическом факеле или в «кроне дерева»;

ж) диаметры рабочих игл (1,2-3,0) мм и их углы заточки (15-85)° - не влияют на изменение размеров и конфигурации шарообразных гидравлических завихрений в гидравлическом факеле или в «кроне дерева»;

з) тип, марка и теплофизические свойства жидких углеводородных горючих (охладителей), а также их различных смесей - не влияют на вид и размеры шарообразных гидравлических завихрений, а также - на вид и размеры самого гидравлического факела или «кроны дерева».

и) реальные диаметры шарообразных гидравлических завихрений возможно замерять:

в ходе проведения эксперимента (или работы оптической установки Теплера) непосредственно при визуализации динамики воздействия электрического ветра в жидком углеводородном горючем (охладителе) или в смеси жидких углеводородных горючих (охладителей) - на экране, с дальнейшим учетом масштаба;

после проведения экспериментов - по полученным теплерограммам (фотографиям), также - с учетом масштабирования;

при проведении масштабирования главным (или базовым) размером нужно считать известный диаметр рабочих соосных игл (d_и);

для определения масштаба необходимо увеличенный диаметр рабочих соосных игл, измеренный на экране или на теплерограмме (D_и), разделить на реальный и известный диаметр d_и, в результате чего получится какое-то масштабное число N=D_и/d_и;

для определения реальных размеров шарообразных гидравлических завихрений, которые возникают в экспериментальной бомбе (d), необходимо их увеличенные диаметры, измеренные на экране или на теплерограмме (D), разделить на масштабное число N: d=D/N;

к) при масштабировании открывается возможность и проведения предварительного контроля за рабочими соосными иглами, установленными и закрепленными в замкнутом объеме экспериментальной бомбы с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью жидких углеводородных горючих (охладителей):

за их месторасположением;

за их соосностью (расположением игл на одной линии);

за их углом наклона;

за межэлектродным расстоянием (расстоянием между остриями игл) (h), реальные значения которого определяются (и контролируются) по такой же методике масштабирования, как и описанной выше: h=Н/N, где Н - межэлектродное расстояние, измеренное на экране или на теплерограмме; данный контроль позволяет контролировать не только вертикальное расположение соосных рабочих игл, но и горизонтальное, а также расположение под любым углом, что очень важно как в земных, так и в космических условиях.

л) при h₁=5 мм и U=15 кВ наступает зона насыщения электростатическими полями (Е), в которой не происходит изменение диаметров шарообразных гидравлических завихрений; при h₂=10 мм зона насыщения (Е) наступает при U=20 кВ; при n₃=15 мм зона насыщения (Е) наступает при U=25 кВ.

На основе проведенных экспериментальных исследований была создана экспериментальная база данных в виде таблиц и графиков, которые были приняты за эталонные.

Для примера, в таблице 1 показаны результаты исследования при hi=5 мм.

На основе этой таблицы был построен экспериментальный график зависимости U от d (U=f(d)) при фиксированном расстоянии между рабочими соосными иглами h₁=5 мм (см. фиг. 2).

Т.о., для быстрого определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую соосную рабочую иглу в системе электродов типа «игла-игла» в замкнутом объеме с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью нескольких жидких углеводородных горючих (охладителей) при докритических, критических и сверхкритических давлениях в условиях естественной конвекции, при помощи оптической установки Теплера, необходимо:

а) используя диаметры рабочих соосных игл D_и и d_и, провести масштабирование и найти число N;

б) замерить диаметр шарообразных гидравлических завихрений (D) в гидравлическом факеле и с учетом числа N найти их реальный диаметр (d);

в) с реальным значением диаметра шарообразных гидравлических завихрений (d) войти в экспериментальный эталонный график зависимости U=f(d) и определить искомое значение подаваемого на отдающую иглу высоковольтного электростатического напряжения U.

Для примера, при измерении установили, что диаметр шарообразных гидравлических завихрений D=2,0 мм; входим в график (см. фиг. 2) и находим значение подаваемого высоковольтного электростатического напряжения: U=10 кВ. Необходимо отметить, что значения величин D и U могут быть не только целыми, но и дробными.

Авторами изобретения предложено:

1) определять подаваемое высоковольтное электростатическое напряжение на отдающую соосную рабочую иглу системы электродов типа «игла - игла», размещенных в закрытом объеме экспериментальной бомбы с окнами визуализации с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью жидких углеводородных горючих (охладителей) при докритических, критических и сверхкритических давлениях в условиях естественной конвекции, с применением экспериментальной оптической установки Теплера, путем замера диаметра шарообразных гидравлических завихрений гидравлического факела, образованного гидродинамическим воздействием электрического ветра, с дальнейшим масштабированием и определением конкретного искомого напряжения по экспериментальному эталонному графику зависимости напряжения от реального диаметра шарообразных гидравлических завихрений, который строится заранее на основе ранее полученных эталонных данных с учетом масштабирования;

2) для осуществления данного способа применять жидкие углеводородные горючие (охладители) любых типов, марок, с различными тепло-физическими свойствами, а также их смеси;

3) поддерживать рабочую температуру жидкого углеводородного горючего (охладителя) и смесей жидких углеводородных горючих (охладителей) в пределах (273-333) К;

4) применять рабочие соосные иглы с геометрическими размерами: диаметр рабочих игл (1,2-3,0) мм, их углы заточки острия (15-85)°;

5) за основной (базовый) размер при масштабировании необходимо брать известный реальный диаметр соосных рабочих игл, измеренный до начала работы в ходе сборки рабочего участка;

6) замеры увеличенного диаметра соосных рабочих игл осуществлять или на экране (в ходе работы оптической установки Теплера), или на полученной теплерограмме (на фотографии) - но только до включения в работу электростатических полей, т.е. до воздействия электрического ветра;

7) нахождение масштабного числа N осуществлять по формуле:

N=D_и/d_и,

где d_и - известный диаметр рабочих соосных игл, мм; D_и - увеличенный диаметр рабочих соосных игл, измеренный на экране или на теплерограмме (на фотографии);

8) замеры увеличенных диаметров шарообразных гидравлических завихрений осуществлять или на экране (в ходе работы оптической установки Теплера), или на полученной теплерограмме (на фотографии) - но только при включенных в работу электростатических полях, т.е. при воздействии электрического ветра и выхода его на режим релаксации, т.е. через одну и более секунд после включения;

9) для определения реальных размеров шарообразных гидравлических завихрений, которые возникают в экспериментальной бомбе (d), необходимо их увеличенные диаметры, измеренные на экране или на теплерограмме (D), разделить на масштабное число N по формуле:

d=D/N;

10) с реальным значением диаметра шарообразных гидравлических завихрений (d) войти в экспериментальный эталонный график зависимости U=f(d) и определить искомое значение подаваемого на отдающую иглу высоковольтного электростатического напряжения U;

11) в ходе масштабирования необходимо проводить предварительный контроль за рабочими соосными иглами, установленными и закрепленными в замкнутом объеме экспериментальной бомбы с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью жидких углеводородных горючих (охладителей): за их месторасположением (относительно друг друга, относительно окон визуализации экспериментальной бомбы и др.); за их соосностью (расположением игл на одной линии); за их углом наклона; за установленным до эксперимента межэлектродным расстоянием (расстоянием между остриями игл) (h); данный контроль является бесконтактным;

12) контроль межэлектродного расстояния (h) необходимо осуществлять путем его замера или на экране (в ходе работы оптической установки Теплера), или на полученной теплерограмме (на фотографии) - но только до включения в работу электростатических полей, т.е. до воздействия электрического ветра, с дальнейшим применением найденного ранее масштабного числа N, т.е. по формуле:

h=h₃=H/N,

где h - межэлектродное расстояние, установленное в рабочем участке с соосными рабочими иглами внутри экспериментальной бомбы при подготовке оборудования, т.е. до начала эксперимента; h_э - межэлектродное расстояние, полученное в ходе измерения, масштабирования и расчета; Н - межэлектродное расстояние, полученное при измерении на экране или на теплерограмме (на фотографии); в случае выявления каких-либо отклонений от равенства h=h_э, необходимо остановить всю работу установки Теплера и экспериментальной бомбы с их обесточиванием, произвести необходимую корректировку и установку нужного межэлектродного расстояния, произвести повторный контроль межэлектродного расстояния;

13) контроль (замер) угла наклона соосных рабочих игл необходимо осуществлять или на экране (при работе оптической установки Теплера), или на полученной теплерограмме (фотографии) - до включения электростатических полей, т.е. до воздействия электрического ветра; при выявлении каких-либо отклонений от установленного ранее (до начала эксперимента) угла наклона, необходимо остановить всю работу оптической установки Теплера и экспериментальной бомбы с их обесточиванием, произвести корректировку угла наклона соосных игл, провести повторный контроль.

14) контроль местоположения соосных рабочих игл (относительно друг друга, относительно окон визуализации экспериментальной бомбы и др.) необходимо осуществлять или на экране (при работе оптической установки Теплера), или на полученной теплерограмме (фотографии) - до включения электростатических полей, т.е. до воздействия электрического ветра; при выявлении каких-либо отклонений от установленного ранее (до начала эксперимента) местоположения соосных рабочих игл, необходимо остановить всю работу оптической установки Теплера и экспериментальной бомбы с их обесточиванием, произвести корректировку угла наклона соосных игл, провести повторный контроль.

15) применять данный способ как в земных, так и в космических условиях.

16) данный способ реализовывать не только в ручном, но и в автоматическом режиме, выводя итоговые проверочные данные в наземный и космический бортовой компьютер, а также на информационное табло наземного оператора и летчика-космонавта.

Научной новизной предлагаемого изобретения является то, что:

1) впервые проведены экспериментальные исследования по влиянию высоковольтных электростатических полей в углеводородных горючих (охладителях) и их смесях в замкнутом объеме при использовании системы электродов типа «игла - игла» с визуализацией динамики воздействия электрического ветра;

2) обнаружено, что в жидких углеводородных горючих (охладителях) и их смесях электрический ветер образует гидравлический факел в виде «кроны дерева», внутри которого формируются одинаковые шарообразные гидравлические завихрения;

3) установлено, что повышение высоковольтного электростатического напряжения, подаваемого на отдающую иглу, приводит к уменьшению диаметра шарообразных завихрений внутри гидравлического факела;

4) выявлено, что сила земного притяжения не влияет на изменение формы и размеров шарообразных завихрений и самого гидравлического факела или «кроны дерева»;

5) обнаружено, что увеличение давления в экспериментальной бомбе (от нормального - до докритического, критического и сверхкритического) - не влияет на процесс формирования, форму и размеры шарообразных гидравлических завихрений и самого гидравлического факела или «кроны дерева»;

6) установлено, что импульсное включение в работу электростатических полей (без смены полярности на рабочих соосных иглах и с их сменой) с временными задержками (0,1-0,9) с в различных углеводородных жидкостях и их смесях - не приводит к формированию гидравлического факела, т.к. электрический ветер за такое малое время не успевает выходить на режим релаксации, который реально наступает только через 1 секунду и более, т.е. замеры (и создание теплерограмм) шарообразных гидравлических завихрений необходимо осуществлять не ранее одной секунды (через одну и более секунд) после включения в работу электростатических полей в постоянном режиме и выхода на режим релаксации электрического ветра;

7) установлено, что рабочая температура жидкого углеводородного горючего (охладителя) и смесей жидких углеводородных горючих (охладителей) в пределах (273-333) К не влияет на изменение размеров и конфигурации шарообразных гидравлических завихрений в гидравлическом факеле или в «кроне дерева»;

8) выявлено, что диаметры рабочих игл (1,2-3,0) мм и их углы заточки острия (15-85)° - не влияют на изменение размеров и конфигурации шарообразных гидравлических завихрений в гидравлическом факеле или в «кроне дерева»;

9) открывается возможность проведения предварительного бесконтактного контроля за рабочими соосными иглами, установленными и закрепленными в закрытом объеме экспериментальной бомбы с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью жидких углеводородных горючих (охладителей): за их месторасположением внутри экспериментальной бомбы (относительно друг друга, относительно окон визуализации экспериментальной бомбы и др.); за их соосностью (расположением игл на одной линии); за их углом наклона (вертикальным, горизонтальным, под любым углом); за межэлектродным расстоянием (расстоянием между остриями игл) (h); проведение данного бесконтактного контроля является важной и необходимой операцией, как в земных, так и космических условиях;

10) определено, что тип, марка и теплофизические свойства жидких углеводородных горючих (охладителей), а также их различных смесей - не влияют на вид и размеры шарообразных гидравлических завихрений, а также - на вид и размеры самого гидравлического факела или «кроны дерева».

11) результаты экспериментальных исследований открывают новое направление в области науки об электростатических полях: по определению их характеристик, по проведению и обеспечению их контроля - без применения датчиков и зондов; разработан новый способ определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую иглу в системе рабочих соосных игл типа «игла - игла», находящихся в замкнутом объеме с жидким углеводородным горючим или со смесью жидких углеводородных горючих, при докритических, критических и сверхкритических давлениях - без применения каких-либо датчиков и зондов; данный новый способ расширяет классификацию беззондовых систем контроля и определения характеристик электростатических полей в жидких средах;

12) разработанный новый беззондовый способ определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую иглу в системе рабочих соосных игл типа «игла - игла», находящихся в замкнутом объеме с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью жидких углеводородных горючих (охладителей), при докритических, критических и сверхкритических давлениях - возможно применять как в земных, так и в космических условиях.

13) данный беззондовый способ возможно реализовывать не только в ручном, но и в автоматическом режиме, выводя итоговые проверочные данные в наземный и космический бортовой компьютер, а также на информационное табло наземного оператора и летчика-космонавта.

Наиболее близким по технической сущности изобретением (прототипом) можно считать изобретение [8] (см. патент на изобретение РФ №2504843), в котором описан способ определения конфигурации распространения силовых линий электростатических полей в жидких углеводородных средах, при различных докритических, критических и сверхкритических давлениях в замкнутом объеме и в условиях естественной конвекции. В данном изобретении много схожих и идентичных фактов, которые включены и в новое подаваемое изобретение, например, экспериментальная бомба с окнами визуализации, жидкие углеводородные горючие, докритические, критические и сверхкритические давления, естественная конвекция, рабочий участок с рабочими соосными иглами, геометрические характеристики рабочих соосных игл, подаваемые высоковольтные электростатические поля, экспериментальная оптическая установка Теплера и др. Т.е., по сути, новое подаваемое изобретение является продолжением данного прототипа.

Основные отличия нового подаваемого изобретения от выбранного прототипа - это:

нахождение величины подаваемого на рабочую соосную отдающую иглу высоковольтного электростатического напряжения, а не определение конфигурации внешних силовых линий от различных электродов в углеводородной среде;

отсутствие в рабочем участке нагреваемой Джоулевым теплом сменной рабочей стальной пластины, расположенной между рабочими соосными иглами, т.е. в предлагаемом изобретении в рабочем участке закреплены только две рабочие соосные иглы.

Однако, с учетом анализа всей информации (см. текст данного описания предлагаемого изобретения - выше; см. Список используемых источников информации - в конце описания предлагаемого изобретения), независимый пункт предлагаемого изобретения можно и необходимо составить и написать следующим образом:

способ определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую рабочую соосную иглу в системе электродов типа «игла - игла» в жидких углеводородных средах, заключающийся в том, что определение величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую рабочую соосную иглу в системе электродов типа «игла - игла» с диаметрами 1,2-3,0 мм и углами заточки острия 15°-85° осуществляется в замкнутом объеме экспериментальной бомбы с окнами визуализации и использованием оптической установки Теплера, в условиях естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических давлениях и температурах в пределах (273-333) К с визуализацией гидродинамического воздействия электрического ветра на экране путем замера диаметра шарообразных гидравлических завихрений гидравлического факела, образованного гидродинамическим воздействием электрического ветра, с дальнейшим масштабированием и определением искомого напряжения по экспериментальному эталонному графику зависимости напряжения от диаметра шарообразных гидравлических завихрений.

Предлагаемое изобретение отличается от независимого пункта тем,

что:

- в качестве жидких углеводородных сред используются углеводородные горючие или охладители или их смеси;

- эталонный график зависимости зависимости напряжения от диаметра шарообразных гидравлических завихрений строится заранее на базе экспериментальных данных, полученных в ходе обработки экспериментальных эталонных данных с учетом масштабирования, где за базовый размер при масштабировании принимается известный диаметр соосных рабочих игл, измеренный до начала работы в ходе сборки рабочего участка, содержащего соосные иглы;

- нахождение масштабного числа N осуществляется по формуле:

N=D_и/d_и,

где D_и - увеличенный диаметр рабочих соосных игл, измеренный на экране или на теплерограмме - фотографии; d_и - известный диаметр рабочих соосных игл, мм;

- замеры шарообразных гидравлических завихрений и фотографирование шарообразных гидравлических завихрений осуществляются через одну и более секунд после включения в работу электростатических полей в постоянном режиме и выхода на режим релаксации электрического ветра;

- нахождение реальных размеров шарообразных гидравлических завихрений, которые возникают в экспериментальной бомбе (d), осуществляется по формуле:

d=D/N,

где D - увеличенные диаметры шарообразных гидравлических завихрений, измеренные на экране или на фотографии; N - масштабное число;

- с реальным значением диаметра шарообразных гидравлических завихрений (d) входят в экспериментальный эталонный график зависимости U=f(d) и определяют искомое значение подаваемого на отдающую иглу высоковольтного электростатического напряжения U;

- в ходе масштабирования проводится необходимый предварительный бесконтактный контроль за соосностью рабочих игл, их месторасположением относительно окон визуализации экспериментальной бомбы, за их углом наклона, за установленным до эксперимента межэлектродным расстоянием;

- контроль межэлектродного расстояния (h) осуществляется путем его замера или на экране или на полученной теплерограмме - фотографии до включения в работу электростатических полей, т.е. до воздействия электрического ветра, с дальнейшим применением найденного ранее масштабного числа N, т.е. по формуле:

h=h_э=Н/N,

где h - межэлектродное расстояние, установленное в рабочем участке с соосными рабочими иглами внутри экспериментальной бомбы при подготовке оборудования до начала эксперимента, мм; h_э - межэлектродное расстояние, полученное в ходе измерения, масштабирования и расчета, мм; Н - межэлектродное расстояние, полученное при измерении на экране или на теплерограмме - фотографии, мм; в случае выявления каких-либо отклонений от равенства h=h_э, останавливают работу установки Теплера и экспериментальной бомбы с их обесточиванием, производят необходимую корректировку и установку нужного межэлектродного расстояния, производят повторный контроль межэлектродного расстояния;

- данный способ возможно реализовывать как в земных, так и в космических условиях, в ручном, или автоматическом режимах, выводя итоговые проверочные данные в наземный и космический бортовой компьютер, а также на информационное табло наземного' оператора и летчика-космонавта.

Список используемых источников информации

1. Алтунин В.А. Исследование особенностей теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования. Книга первая. Казань: Изд-во «Казанский гос. ун-т им. В.И. Ульянова - Ленина», 2005, 272 с.

2. Алтунин В.А. Исследование влияния электростатических и магнитных полей на особенности теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям. Книга вторая. Казань: Изд-во «Казанский гос. ун-т им. В.И. Ульянова - Ленина», 2006, 230 с.

3. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.А., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. Анализ исследований электрических полей в различных средах и условиях (Обзор) // ИФЖ. Т. 85, №4, 2012. С. 881-896.

4. Алиев И.Н. О возможности использования электромагнитного поля для очистки от газовых пузырей сеток в топливных системах ракет // Магнитная гидродинамика. 1996. №3. С. 376-378.

5. Алиев И.Н., Юрченко C.O., Назарова Е.В. Особенности комбинированной неустойчивости заряженной границы раздела движущихся сред // ИФЖ. 2007. Т. 80. №5. С. 64-69.

6. Алиев И.Н. Термодинамика и электродинамика сплошных сред: уч. пос. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 406 с.

7. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Ю.Ф. Гортышов, Давлатов Н.Б., Зарипова М.А., Керножицкий В.А., Колычев А.В., Разносчиков В.В., Сафаров М.М., Яновский Л.С., Яновская М.Л. Некоторые пути повышения эффективности жидкостных реактивных двигателей летательных аппаратов на углеводородных и азотосодержащих горючих и охладителях / Под общ. ред. доктора технических наук, профессора Л.С.Яновского. Казань: Изд-во «Школа», 2020. 148 с.

8. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.А., Платонов Е.Н., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. Способ определения конфигурации распространения силовых линий электростатических полей в жидких углеводородных средах // Патент на изобретение РФ №2504843. Бюл. №2 от 20.01.2014 г. G09B 23/18 (2006/01).

9. Бухгольц Г. Расчет электрических и магнитных полей. М.: Изд-во «Иностранная литература». 1961. 712 с.

10. Миролюбов Н.Н., Костенко М.В., Левинштейн М.Л., Тиходеев Н.Н. Методы расчета электростатических полей. М.: Изд-во «Высшая школа», 1963. 415 с.

11. Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М.: Изд-во «Энергия», 1974. 480 с.

12. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. М.: Изд-во «Энергия», 1968. 488 с.

13. Ворожцов С.Б. Расчет трехмерных электростатических полей методом сеток. Дубна, 1972, 12 с.

14. Бейер М.В. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения. М.: Энергоатомиздат, 1989. 555 с.

15. Бердников А.С. Расчет трехмерных электростатических полей методом граничных элементов с выделением сингулярностей ядра около поверхностей электродов // Научное приборостроение, 2004. Т. 4. 3 4. С. 20-38.

16. Горшков А.И., Свядощ Е.А., Вишневский A.M., Сагайдаков Ф.Р. Способ определения пространственного распределения характеристик физических полей объекта и устройство для его реализации // Патент на изобретение РФ №2215297. Бюл. №30 от 27.10.2003 г.

17. Миенко Г.Т., Коберник С.Г. Способ моделирования поля электрического заряда и устройство для его реализации // Патент на изобретение РФ №2075109. Опубл. 10.03.1997 г.

18. Марк Блитштеун. Панорамный датчик электростатического поля // Заявка №8333177 от 18.01.1984 г., патент на изобретение GB №2131961 от 27.06.1984 г.

19. Марк Блитштеун. Панорамный датчик электростатического поля // Патент на изобретение США №4529940 от 16.07.1985 г.

20. Аюкаева Д.М., Бабушкин И.А., Беляев М.Ю., Волков О.Н., Зильберман Е.А., Сидоров А.С. Изучение конвективных течений в космическом эксперименте «Изгиб» с аппаратурой «Дакон-П» // Идеи К.Э. Циолковского в контексте современного развития науки и техники. Материалы 53 научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Секция №2: «Проблем ракетной и космической техники». РАН. РАКЦ. Калуга: ИП Стрельцов И.А. (Изд-во «Эйдос»). 2018. С. 100-107.

21. Воронин Ф.А., Харчиков М.А. Разработка наземного сегмента для проведения управляемых экспериментов на PC МКС на примере научной аппаратуры «Икарус» // Идеи К.Э. Циолковского в контексте современного развития науки и техники. Материалы 53 научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Секция №2: «Проблем ракетной и космической техники». РАН. РАКЦ. Калуга: ИП Стрельцов И.А. (Изд-во «Эйдос»). 2018. С. 108-109.

22. Пичугин С.Б. Обзор исследований процессов горения на борту МКС // Идеи К.Э. Циолковского в контексте современного развития науки и техники. Материалы 53 научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Секция №2: «Проблем ракетной и космической техники». РАН. РАКЦ. Калуга: ИП Стрельцов И.А. (Изд-во «Эйдос»). 2018. С. 110-111.

23. Беляев М.Ю., Караваев Д.Ю., Рассказов И.В. Использование телеуправления при работе с фото- и спектрометрической аппаратурой международной космической станции // Научное наследие и развитие идей К.Э. Циолковского. Материалы 54-х научных чтений памяти К.Э. Циолковского. РАН. РАКЦ. Калуга: ИП Стрельцов И.А. (Изд-во «Эйдос»). 2019. С. 325-328.

24. Беляев М.Ю., Беляев Б.И., Сармин Э.Э., Гусев В.Ф., Десинов Л.В., Иванов В.А., Крот Ю.А., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сосенко В.А. Устройство и летные испытания научной аппаратуры «Видеоспектральная система» на борту Российского сегмента МКС // Космическая техника и технологии, №2, 2016, с. 12-20.

25. Беляев М.Ю., Беляев Б.И., Боровихин П.А., Голубев Ю.В., Ломако А.А., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // Космическая техника и технологии. №4 (23), 2018. С. 69-78.

26. Бронников С.В., Рожков А.С., Малменков Е.И., Гусев А.П. Проектирование ручных фотосъемок на пилотируемом космическом аппарате // Научное наследие и развитие идей К.Э. Циолковского. Материалы 54-х научных чтений памяти К.Э. Циолковского. РАН. РАКЦ. Калуга: ИП Стрельцов И.А. (Изд-во «Эйдос»). 2019. С. 328-332.

27. Беляев М.Ю., Матвеева Т.В., Рулев Д.Н. Грузовые корабли «Прогресс» в программах орбитальных станций // Космическая техника и технологии. №1 (20), 2018. С. 85-101.

28. Беляев М.Ю., Легостаев В.П., Матвеева Т.В., Монахов М.И., Рулев Д.Н., Сазонов В.В. Отработка методов проведения экспериментов в области микрогравитации в автономном полете грузового корабля «Прогресс М-20М» // Космическая техника и технологии, №3, 2014. С. 22-32.

29. Беляев М.Ю., Матвеева Т.В., Рулев Д.Н. Возможные технологии управления транспортными грузовыми кораблями «Прогресс» при проведении экспериментов в автономном полете // Гироскопия и навигация, т.25, №3 (98), 2017. С. 32-48.

30. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Боровихин П.А. и др. Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции // Космическая техника и технологии. 2018. №4 (23). С. 70-80.

31. Беляев М.Ю. Проблемы управления при проведении экспериментов на Российском сегменте МКС и участие МФ МГТУ им. Н.Э. Баумана в их решении // Журнал «Лесной вестник», №4, т.23, 2019. С. 5-11.

32. Беляев М.Ю., Кудрявцев С.И., Рулев Д.Н., Крылов А.Н., Батырев Ю.П., Алямовский С.Н. Исследование возможных траекторий дрейфа калиброванного твердого тела внутри герметичного объема МКС при проведении эксперимента «Вектор-Т» // Космическая техника и технологии, №1 (36), 2022. С. 21-35.

33. Беклемишев Н.Д., Богуславский А.А., Беляев М.Ю., Волков О.Н., Сазонов B.В., Соколов С.М., Софийский А.Н. Исследование колебаний элементов конструкции космической станции по видеоинформации // Космические исследования, т.59. №3. 2021. С. 218-234.

34. Фортов В., Хавнес О., Хораньи М., Ивлев А., Храпак А., Храпак С., Клумов Б., Молотков В., Морфилл Г., Петров О., Томас X., Ваулина О., Владимиров C. Комплексная и пылевая плазма. Из лаборатории в космос./ Под ред. В. Фортова и Г. Морфила /. М: Физматлит, 2012. 445 с.

35. Тютнев А.П., Саенко B.C., Пожидаев Е.Д., Сасов A.M. Моделирование электрических явлений, сопровождающих воздействие низкоэнергетической компоненты космических ионизирующих излучений // Конструирование научной космической аппаратуры. М.: Наука, 1982. С. 66-80.

36. Милиции А.В., Самсонов В.К., Ходак В.А., Литвак И.И. Отображение информации в Центре управления полетами. М.: Радио и связь, 1998. 191 с.

37. Зайцев С.Ю., Коношенко В.П., Макаров А.В., Соколов В.Г., Верхотуров В.И., Графодатский О.С., Севастьянов Н.Н., Новиков Л.С., Бабкин Г.В. Методы обеспечения стойкости отечественных телекоммуникационных космических аппаратов нового поколения в негерметичном исполнении (типа «Ямал») к факторам электризации // Космонавтика и ракетостроение. Научно-технический журнал ЦНИИМАШ. 2003. №1(30). С. 36-42.

38. Соловьев В.А., Станиловская В.И. Опыт управления космическими полетами орбитальных комплексов третьего поколения // Актуальные проблемы авиационных и аэрокосмических систем, №1 (17), 2004.

39. Галушкин А.И., ред. Нейрокомпьютеры и их применение. Кн. 17. Нейрокомпьютеры в космической технике. / Под ред. В.В. Ефимова /. М.: Радиотехника, 2004. 316 с.

40. Кириллов В.Ю. Испытание космических аппаратов на воздействие электростатических разрядов. М.: МАИ, 2005. 87 с.

41. Соловьев В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е. Управление космическими полетами: Уч. пособие. Часть 1. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 476 с.

42. Соловьев В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е. Управление космическими полетами: Уч. пособие. Часть 2. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. - 426 с.

43. Легостаев В.П. Лапота В.А. Луна - шаг к технологиям освоения Солнечной системы. М.: РКК «Энергия». 2011.

44. Легостаев В.П., Марков А.В., Сорокин И.В. Целевое использование Российского сегмента МКС: значимые научные результаты и перспективы // Космическая техника и технологии. 2013. №2. С. 3-18.

45. Марков А.В., Сорокин И.В. Малые исследовательские модули МКС - для Российской науки // Полет. 2011. №2. С. 3-12.

46. Фролов С.М., Пичугин С.Б. Разработки в области детонационных двигателей и эксперименты по горению жидких капель в условиях микрогравитации // Тр. 16-й международной конференции «Авиация и космонавтика», - 2017. - С. 120-122.

47. Прокопьев И.В. Применение мультиагентных методов и опыта космонавта -оператора в интеллектуальных интерфейсах // Пилотируемые полеты в космос, №4(25), 2017. С. 89-94.

48. Долгов П.П., Иродов Е.Ю., Коренной B.C. Инновации в практике подготовки космонавтов к внекорабельной деятельности // Пилотируемые полеты в космос, №2 (23), 2017. С. 104-115.

49. Бетанов В.В., Корянов В.В. Концепция обобщения структурных свойств измерительных задач при навигационно-баллистическом обеспечении космического аппарата // Известия высших учебных заведений, серия «Машиностроение», №7 (700), 2018. С. 92-99.

50. Саттаров А.Г., Сочнев А.В., Бикмучев А.Р. Измерение импульса реактивной силы, создаваемый импульсным оптическим разрядом при помощи баллистического маятника // Труды Академэнерго. 2015, в. 1, с. 75-82.

51. Бикмучев А.Р., Саттаров А.Г., Сочнев А.В. Лазерный тепловой ракетный двигатель // Труды 52-ых Чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секция «Проблемы ракетной и космической техники». (Калуга, 19-21 сентября 2017 г. ). РАН. РАКЦ. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2018. С. 117-121.

52. Назаров А.В., Козырев Г.И., Шитов И.В., Обрученков В.П., Древин А.В. Современная телеметрия в теории и на практике: Учебный курс. СПб.: Изд-во «Наука и техника», 2007. 672 с.

53. Строгонов А., Горлов М. Воздействие электростатических разрядов на интегральные схемы // Компоненты и технологии. 2008. №3. С. 188-192.

54. Агапов В.В. Испытательный стенд для определения помех от электростатических разрядов в кабелях космических аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости. 2009. №2(29). С. 72-75.

55. Востриков А.В., Абрамешин А.Е. Вычислительная схема ускоренного метода расчета наводок в бортовой кабельной сети космических аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости. 2012. №3(42). С. 22-28.

56. Костин А.В. Визуализация процессов распространения электромагнитных волн при помощи MATHCAD // Новые информационные технологии в научных исследованиях: матер. XVI ВНТК. Рязань: РГРТУ, 2011. С. 135-137.

57. Костин А.В. Анализ методов защиты бортовой аппаратуры космических аппаратов от воздействия факторов электростатического разряда // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2011. №7(31). С. 107-112.

58. Костин А.В., Пиганов М.Н. Расчет помех в цепях бортовой аппаратуры космических аппаратов, вызванных электростатическими разрядами // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2012. Т. 14. №4(5). С. 1376-1379.

59. Костин А.В. Расчет электромагнитного поля внутри однородных корпусов бортовой аппаратуры космических аппаратов в условиях воздействия электростатических разрядов // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2012. №7(38). С. 103-111.

60. Костин А.В. Расчет мощности, рассеиваемой на корпусе бортовой аппаратуры космических аппаратов при прямом электростатическом разряде // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2014. №2(44). С. 47-55.

61. Костин А.В. Особенности наземных испытаний бортовой аппаратуры космических аппаратов, работающей в вакууме, на устойчивость к воздействию факторов электростатических разрядов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2014. Т. 16. №4(3). С. 580-582.

62. Костин А.В. Экспериментальное исследование защитных свойств корпусов бортовой аппаратуры космических аппаратов от электромагнитного поля, вызванного электростатическим разрядом // Технологии электромагнитной совместимости, 2015. №2(53). С. 47-52.

63. Белик Г.А., Абрамешин А.Е., Саенко B.C. Внутренняя электризация бортовой аппаратуры космических аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости. 2012. №3(42). С. 5-16.

64. Борисов Н.И., Баскаков А.Е., Абрамешин А.Е. Макромоделирование процесса растекания токов по поверхности космических аппаратов // Технологии электромагнитной совместимости. 2012. №3(42). С. 17-21.

65. Кириллов В.Ю., Томилин М.М. Исследование эффективности экранирования гибких материалов при воздействии импульсных излучаемых помех, создаваемых электростатическими разрядами // Технологии электромагнитной совместимости. 2010. №2(33). С. 65-66.

66. Кириллов В.Ю., Малистин А.И., Марченко М.В. Испытания бортовой системы управления космического аппарата KazSat-2 на помехоустойчивость к электростатическим разрядам // Технологии электромагнитной совместимости. 2012. №1(40). С. 3-9.

67. Цаплин С.В., Болычев С.А., Мишагин Б.С и др. Экспериментальные исследования макета оптико-телескопического комплекса космического аппарата при воздействии тепловых факторов космического пространства в лабораторных условиях/ // Вестник Самарского государственного университета. Естественная серия. Самара: Изд-во «Самарский университет», №7 (118). 2014. С. 134-143.

68. Цаплин С.В., Болычев С.А. Исследование тепловых режимов оптико-электронного телескопического комплекса микроспутника при воздействии условий эксплуатации // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2017. Т. 16. №2. С. 135-144. DOI: 10.18287/2541-7533-2017-16- 2-135-144.

69. Бондаренко В.А., Устинов С.Н., Немыкин С.А., Финченко B.C. Система обеспечения теплового режима малых космических аппаратов // Вестник «НПО им. СА. Лавочкина», 2013, №3. С 37-42.

70. Милицин А.В., Самсонов В.К., Ходак В.А., Литвак И.И. Отображение информации в Центре управления полетами. М.: Изд-во «Радио и связь», 1982. 191 с.

71. Матюшин М.М., Титов A.M. Теоретические основы обработки телеметрической информации. М.: Изд-во «Машиностроение - Полет», 2018. 508 с.

72. Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. М.: Изд. Дом Технологии, 2005. 352 с.

73. Копкин Е.В., Попов Д.В., Чикуров В.А. Эвристический алгоритм выбора многозначных диагностических признаков на основе их ценности для оценивания технического состояния объекта // Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского, №675, 2020. С. 294-307.

74. Алифанов О.М., Беляев М.Ю. МКС для образования // Материалы Первой Международной конференции по космическому образованию «Дорога в космос». М.: Изд-во ИКИ, 2021. С. 15-20.

Изобретение относится к области исследования электростатических полей в жидких углеводородных горючих (охладителях) и любых их смесях и предназначено для определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую рабочую соосную иглу в системе электродов типа «игла - игла». Сущность: определение величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую рабочую соосную иглу в системе электродов типа «игла - игла» с диаметрами 1,2-3,0 мм и углами заточки острия 15-85° осуществляется в замкнутом объеме экспериментальной бомбы с окнами визуализации и использованием оптической установки Теплера в условиях естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических давлениях и температурах в пределах (273-333) К. При этом визуализируется гидродинамическое воздействие электрического ветра на экране путем замера диаметра шарообразных гидравлических завихрений гидравлического факела, образованного гидродинамическим воздействием электрического ветра, с дальнейшим масштабированием. Замер диаметра гидравлических завихрений осуществляется на экране в ходе работы экспериментальной установки или на теплерограммах - фотографиях после работы экспериментальной установки. За основу масштабирования принимается известный диаметр соосных рабочих игл, измеренный до начала работы экспериментальной установки. Величину искомого напряжения определяют по экспериментальному эталонному графику зависимости напряжения от диаметра шарообразных гидравлических завихрений. Технический результат: создание беззондового способа определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую иглу в системе электродов «игла - игла» в замкнутом объеме с жидким углеводородным горючим (охладителем) или со смесью жидких углеводородных горючих (охладителей) в условиях естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических давлениях для быстрого определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения в земных и космических условиях. 8 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Способ определения величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую рабочую соосную иглу в системе электродов типа «игла - игла» в жидких углеводородных средах, заключающийся в том, что определение величины подаваемого высоковольтного электростатического напряжения на отдающую рабочую соосную иглу в системе электродов типа «игла - игла» с диаметрами 1,2-3,0 мм и углами заточки острия 15-85° осуществляется в замкнутом объеме экспериментальной бомбы с окнами визуализации и использованием оптической установки Теплера, в условиях естественной конвекции при докритических, критических и сверхкритических давлениях и температурах в пределах (273-333) К с визуализацией гидродинамического воздействия электрического ветра на экране путем замера диаметра шарообразных гидравлических завихрений гидравлического факела, образованного гидродинамическим воздействием электрического ветра, с дальнейшим масштабированием и определением искомого напряжения по экспериментальному эталонному графику зависимости напряжения от диаметра шарообразных гидравлических завихрений, отличающийся тем, что в качестве жидких углеводородных сред используются углеводородные горючие, или охладители, или их смеси.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эталонный график зависимости напряжения от диаметра шарообразных гидравлических завихрений строится заранее на базе экспериментальных данных, полученных в ходе обработки экспериментальных эталонных данных с учетом масштабирования, где за базовый размер при масштабировании принимается известный диаметр соосных рабочих игл, измеренный до начала работы в ходе сборки рабочего участка, содержащего соосные иглы.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что нахождение масштабного числа N осуществляется по формуле

N=D_и/d_и,

где D_и - увеличенный диаметр рабочих соосных игл, измеренный на экране или на теплерограмме-фотографии, d_и - известный диаметр рабочих соосных игл, мм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что замеры шарообразных гидравлических завихрений и фотографирование шарообразных гидравлических завихрений осуществляются через одну и более секунд после включения в работу электростатических полей в постоянном режиме и выхода на режим релаксации электрического ветра.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что нахождение реальных размеров шарообразных гидравлических завихрений, которые возникают в экспериментальной бомбе (d), осуществляется по формуле

d=D/N,

где D - увеличенные диаметры шарообразных гидравлических завихрений, измеренные на экране или на фотографии, N - масштабное число.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что с реальным значением диаметра шарообразных гидравлических завихрений (d) входят в экспериментальный эталонный график зависимости U=f(d) и определяют искомое значение подаваемого на отдающую иглу высоковольтного электростатического напряжения U.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ходе масштабирования проводится необходимый предварительный бесконтактный контроль за соосностью рабочих игл, их месторасположением относительно окон визуализации экспериментальной бомбы, за их углом наклона, за установленным до эксперимента межэлектродным расстоянием.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что контроль межэлектродного расстояния (h) осуществляется путем его замера или на экране, или на полученной теплерограмме-фотографии до включения в работу электростатических полей, т.е. до воздействия электрического ветра, с дальнейшим применением найденного ранее масштабного числа N, т.е. по формуле

h=h_э=Н/N,

где h - межэлектродное расстояние, установленное в рабочем участке с соосными рабочими иглами внутри экспериментальной бомбы при подготовке оборудования до начала эксперимента, мм; h_э - межэлектродное расстояние, полученное в ходе измерения, масштабирования и расчета, мм; Н - межэлектродное расстояние, полученное при измерении на экране или на теплерограмме-фотографии, мм; в случае выявления каких-либо отклонений от равенства h=h_э, останавливают работу установки Теплера и экспериментальной бомбы с их обесточиванием, производят необходимую корректировку и установку нужного межэлектродного расстояния, производят повторный контроль межэлектродного расстояния.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что данный способ возможно реализовывать как в земных, так и в космических условиях, в ручном или автоматическом режимах, выводя итоговые проверочные данные в наземный и космический бортовой компьютер, а также на информационное табло наземного оператора и летчика-космонавта.