Устройство для моделирования молнии Советский патент 1989 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к области физического моделирования разряда молнии, в частности процессов формирования плавной стадии разряда, и может быть использовано при исследовании главной стадии молнии и в учебных целях.

Целью изобретения является повьше- ние точности моделирования электромагнитного поля главной стадии разряда канала молнии.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - пример вьтолнения элемента, имитирующего отдельные участки канала молнии.

Устройство для моделирования молп кий содержит последовательно соеди- j ненные источник I питания, зарядный коммутирующий элемент 2, блок 3 имитации канала молнии, разрядньш ком- мутируюп1ий элемент 4 и сопротивление нагрузки 5, а также блок 6 моделирол- вания электромагнитного поля канала молнии.

Блок 3 первым выходом соединен с входом разрядного коммутирующего

сд о

00

г

а

00

элемента 4, а вторым - через пороговый элемент 7, одновибратор 8 и интегрирующую цепочку 9 подключен к управляющему входу разрядного комму - тирующего элемента 4, Второй выход одновибратора 8 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента 2, .

Блок 3 питания канала молнии, кон- структивно вьтолнен из последовательно соединенных элементов 3 , имитирующих отдельные участки канала мол-;; НИИ и использован и качестве центрального токопровода коаксиальной лиНИИ, представляющей собой блок 6 моделирования электромагнитного поля канала молнии, содержащей также внешний цилиндрический токопровод 6, слой 6 магнитного экранирования и слой 6 электрической изоляции.

Пример вьтолнения элемента 3 приведен на фиг в 2, Он содержит конденсатор С , моделирующий погонную емкость канала лидера молнии, резистор R,5 моделирующий погонное сопротрш- ление канала в лидерной стадии разряда молнии, с диодом D, имитирующим процесс перестройки плохопроводящего канала лидера в хорошо проводящий ка- нал главной стадии путём шунтирования резистора R, резистор R, моделирующий погонное сопротивление канала в главной стадии разряда, и катушку индуктивности моделирующую погонную индуктивность канала молнии..Элементы 3;, соединены выходом 2 с цилиндрическим токопроводом блока 6,

Устройство работает следующим образом,

В исходном положении после включения напряжения, источника 1 питания зарядный коммутирующий элемент 2 замкнут, а разрядный коммутирующий элемент 4 разомкнут Происходит заряд конденсаторов С в элементах блока 3 и напряжение на выходе этого блока повышается. После достижения заданного уровня срабатьшает пороговый элемент 7 и запускается одновибратор 8о Импульс с выхода одновибратора 8 закрьшает зарядный элемент 2.и открывает разрядный коммутирующий элемент 4, Интегрирующая цепочка 9 задержи- вает срабатьгоание элемента 4, что позволяет наблюдать форму фронта тока на экране осциллографу, запускаемого импульсом одновибратора.

5

0

0 5

0

0

С момента открытия разрядного ком- .мутирующего элемента начинается разрядный процесс блока 3 имита- 1ЩИ канала молнии. Поскольку конденсаторы С всех элементов 3- заряжены до одинакового потенциала, после открытия элемента 4 основное напряжение приложено к диоду D нижtro (см,фиг, 1) элемента 3,-,,проис- дит его открытие и начинает разряжаться конденсатор этого элемента . По мере его разрядки повьщ1а.ется напряжение на диоде следующего элемента 3j, он открьшается и процесс повторяется. Так как выводы конденсатора С элемента 3 распределены последовательно вдоль длины модели чкана- ла молнии - внешнего токопровода блока моделирования электромагнитного поля канала молнии, этим обеспечивается, во-первых, задержка по . времени процесса формирования тока в верхней части модели, во-зторых, снижение тока,.протекающего по внешнему токопроводу по мере увеличения высоты, а следовательно, и получение воспроизведения процесса формирования- электромагнитного поля.канала молнии. Величина моделирующего тока и его характеристики могут регулироваться параметрами-схемы фиг,2 и нап- ряжением питания.

При изготовлении предлагаемых устройств крупных размеров, например для проведения исследований дистанционных методов регистрации электромагнитных полей канала молнии, и присоединении вторых, выходов элемент-, тов имитации отдёльньгх участков канала молнии 3- (см,фиг,1,2) к внеш- нему токопроводу блока 6 тол ько в одной точке возможно неравномерное растекание тока по поверхности токопровода и соответственно.искажение картины поля в ближней зоне Для устранения этого недостатка подсоединение вторых вьтходов элементов 3 и токопроводу 6,, может быть осуществлено в Нескольких точках .равномерно по периметру в плоско сти нормального сечения,

Устройство повьшает точность модег. лирования электромагнитного поля канала моднии. Формула изобретения

1, Устройство Для моделирования молнии, содержащее последовательно

соединенные -источник питания, заряд- ньм коммутирующий элемент, блок ими - тации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент, а также нагрузка, блок моделирования электромагнитного поля канала молнии и пороговый элемент, вход которого соединен с первым выходом блока имитации канала молвнешн1- м токопроводом коаксиальной линии, а клеммы присоедннення «Top выходов элементов распределены пос довательно вдоль внешнего токопров да коаксиальной линии, причем гвто вход первого элемента связан с нач лом внешнего токопровода, конец ко рого заземлен, первый и третий вьк

НИИ, а выход порогового элемента под- fO последнего элемента являются выховнешн1- м токопроводом коаксиальной линии, а клеммы присоедннення «Topi.-ix выходов элементов распределены после-- довательно вдоль внешнего токопрово- да коаксиальной линии, причем гвторой вход первого элемента связан с началом внешнего токопровода, конец которого заземлен, первый и третий вькоды

последнего элемента являются выхо

Изобретение относится к физическому моделированию разряда молнии , в частности, к процессам формирования главной стадии разряда, и может быть использовано при исследованиях главной стадии молнии в учебных целях. Целью изобретения является повышение точности моделирования электромагнитного поля главной стадии разряда канала молнии. Цель достигается тем, что в качестве центрального токопровода коаксиальной линии блока моделирования электромагнитного поля канала молнии использован блок имитации канала молнии, выполненный из последовательно соединенных элементов, имитирующих отдельные участки канала молнии, причем вход первого элемента является входом блока имитации, а клеммы присоединения вторых выходов элементов распределены последовательно вдоль цилиндрического токопровода блока моделирования электромагнитного поля канала молнии. Параметры каждого элемента могут изменяться раздельно, что позволяет имитировать отдельные участки канала молнии. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

ключен к входу одновибратора, первый выход которого соединен с управляющим входом зарядного коммутирующего элемента, второй выход.одновибратора через интегрирующую цепь соединен с управляющим входом разрядного коммутирующего элемента, причем вторые выходы источника питания и нагрузка заземлены, а блок моделирования электромагнитного поля канала молнии выполнен в виде коаксиальной линии . с центральным и внешним токопровода- ми, между которыми расположены слой электрической изоляции и слой магнитного экранирования, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования электромагнитного поля главной стадии разряда канала молнии, центральный токопровод коаксиальной линии блока моде- 30денсатора, с катодом диода и с перлирования электромагнитного поля ка-вым выводом первого резистора, втонала молнии выполнен из N последова-рой вывод первого резистора соединеп

тельно соединенных элементов имитациис. анодом диода и первые выводом втоканала молнии,, причем вход первого .рого резистора, второй БЪШОД которого

элемента является входом блока имита- 35соединен с первьим вьшодом катушки нации канала молнии, а выход каждого предьщущего элемента соединен с входом последующего элемента, второй выход каждого элемента соединен с

/

5

0

5

дами блока последнего элемента пмпта-- ции канала молнии,

24 Устройство по п, , о т л и - чающееся тем, что, с целью равномерного распределения тока по поверхности внешнего токопровода коаксиальной липни, вторые выходы элементов ш-пстации канала моптш подсоединены к внешнему токопро-- .воду коаксиальной линии в нескольких клеь1мах равномерно по периметру в плоскос-Л нормального сечения

3, Устройство по n,i, о т л и - чающееся тем, что элементы имитации канала молнии содержат конденсатор, диод, катушку индуктивности и два резистора, причем вход элемента соединен с первым выводом коцдуктивности, второй вьшод которой является первьм выходом элемеига, а второй вывод конденсатора является вторым выхддом элемента.

Л, «вход

4Z

ff e fxffff2

фи.2

Составитель В Варламов Редактор О, Спесивых Техред .М.Ходанич :.

Заказ 5544/53

Тираж 469

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретения и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, «-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

CZF

BMXoffI

0

Корректор Л.Бескид

Подписное