Устройство для моделирования разряда молнии Советский патент 1992 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к научным и учебным моделям и может быть использовано для изучения и демонстрации, явлений, сопровождающих молниевый разряд, а также для испытания устройств дистанционного исследования молний.

Известно устройство для моделирования разряда молний, содержащее последовательно соединенные источник питания, зарядный коммутирующий элемент, блок имитации канала молнии, - разрядный коммутирующий элемент и сопротивление нагрузки, управляющий выход блока имитации канала молнии через пороговый элемент подключен к одновибратору, один из выходов которого подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента, а другой выход через интегрирующую цепочку подключен к управляющему входу разрядного коммутирующего элемента.

Целью изобретения является повышение точности моделирования электромагнитного поля за счет моделирования магнитной компоненты.

Блок моделирования поля содержит ря& колебательных контуров, каждый из которых включает последовательно соединенные резистор, конденсатор и ин- дуктовность, -при этом индуктивности выполнены в виде изолированных плоских рамочных антенн, размещенных одна параллельно другой.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для моделирования разряда молнии; на фиг.2 - электрические схемы блока моделирования магнитного поля, варианты; на фиг.З - индуктивности блока моделирования магнитного поля.

Устройство для моделирования разряда молнии содержит последовательно соединенные источник 1 питания, зарядный коммутирующий элемент 2,

(Л

с

V,

Ь

N: а а с

3 канала

17

блок 3 имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент , блок 5 моделирования магнитного поля молнии и сопротивление 6 нагрузки. Управляющий вход блока 3 через пороговый элемент 7, одновибратор 8 и интегрирующую цепочку 9 подключен к управляющему входу разрядного коммутирующего элемента А, а второй выход одновибратора 8 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента 2.

Блок 5 моделирования магнитного поля молнии (фигс2) образован последовательностью колебательных контуров, каждый из которых-состоит из рамочной антенны 10 с индуктивностью L, конденсатора С 11 и резистора R 12 „ Конструктивной основой блока моделирования магнитного поля 5 служит телескопическая мачта 13 (фиг„3), на которой укреплена траверса Рамочные антенны 15 выполненные из медного провода, укреплены на травер ice через орешковые радиоизоляторы тб (Нижняя траверса 17 служит для уста- новки конденсаторов и резисторов и соединения элементов блока в ту или иную электрическую схему. Форма рамочных антенн обеспечивается растяжками 18„ В качестве коммутирующей панели могут использоваться стандартны контактные панели, применяемые в телефонных сетях связи. Для подключени блока 5 моделирования магнитного пол к сопротивлению 6 нагрузки и блоку А моделирования канала молнии могут использоваться радиокабели РК-50, РК-7 и т.п. Присоединение рамочных антенн и кабелей к остальным элементам схемы может выполняться как пайкой (свакой), так и с помощью механических контактов (клемм, зажимов и т.д;).

Выбор частот настройки контуров осуществляется следующим образом. DycTii сигнал на выходе генерирующей части устройства (на выходе блока А, фиг.1) имеет спектральную плотность, в терминах дискретного преобразовани Фурье принимающего вид

8,( (n,T(4)exp(-ioii,Ti)

Гf)A1

(1)

) - амплитуда сигнала в в моменты времени п,Т, ;

временной интервал дискретизации сигнала;

Т1 Ц

lf

СО

5

п, - номер отсчета амплитуды сигнала; круговая частота. Импульс тока в блоке моделирова- . ния, создающий магнитное поле, должен иметь спектральную плотность

S2(lfiO«S 5а(п7Т)ехр(-1йп2Тг) i 1-0 (2)

Можно показать (1J, что S,(ic6) L ,(i(0)K и ,(ia.

При ыполнении условия и К принимает смысл коэффициента пропорциональности между амплитудами сигналов SjCnjTi), S.j.(n2T2) и их фазами exp(-iЈOnjTp на частотахй)п, что позволяет выбрать частоты настройки контуров, амплитудные и фазовые соотношения между гармониками.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии после включения источника 1 питания зарядный коммутирующей элемент 2 замкнут,

5 разрядный элемент h разомкнут происходит заряд блока 3 имитации ка- 1нала молнии и напряжение на его выходе повышается. Как только его вели- чина достигнет заданного уровня,

0 происходит срабатывание порогового элемента 7, запускается одновибратор 8, который закрывает зарядный комму- , тирующий элемент 2 и открывает разрядный коммутирующий элемент через интегрирующую цепочку 9. Электрический импульс тока, поступающий на блок 5 моделирования, возбуждает все п контуров, в которых начинается колебательный процесс с собственными частотами f ,:.. ,Ј и амплитудами токов 1д,...,1п. Эти токи, протекая по рамочным антеннам, индуцируют в пространстве магнитные поля В,...,ВП, которые, обладая собственными эмали-1 . тудами и фазами, формируют по принципу суперпозиции суммарный импульс магнитного поля требуемой формы и амплитуды.

Изобретение позволяет достичь бо0 лее высокого качества моделирования молниевого разряда.

5

0

Формула изобретения

Устройство для моделирования разряда молнии, содержащее источник питания, выход которого через последовательно соединенные зарядный коммутирующий элемент, блок имитации каФаг. 2

щ

/J

17

Изобретение относится к научным и учебным моделям и может быть использовано для изучения и демонстрации явлений, сопровождающих молниевый разряд, а также при испытании устройств для дистанционного исследования молний. Сущность изобретений заключается в том, что блок моделирования магнитного поля содержит ряд колебательных контуров, каждый из которых содержит резистор, емкость, индуктивность. Каждая индуктивность выполнена в виде рамочной антенны установленной на двух траверсах. 3 ил.

Фиг.З