Устройство для управления ориентировкой разряда Советский патент 1992 года по МПК H05F3/02 

Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражения молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов.

Цель изобретения - повышение эффективности управления ориентировкой разряда длинной искры за счет создания более протяженной заряженной струи аэрозоли.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления ориентировкой разряда молнии, содержащем молниеприемник, соединенный с контуром заземления, и установленный вблизи молниеприемника источник заряженных частиц, выполненный в виде генератора с

соплом и снабженный системой подачи жидкости с примесью поверхностно-активных веществ, указанный генератор заряженных частиц снабжен трубкой, соединенной с системой подачи жидкости, а сопло выполнено щелевым с клиновидным переменным поперечным сечением и постоянным продольным профилем, при этом наружный двугранный угол сопла равен 60-70°, углы при вершинах лучей - 6-8°.

На фиг.1 изображена схема проведения экспериментальных исследований по управлению ориентировкой разряда длинной искры, моделирующей процесс развития молнии; на фиг,2 изображен генератор заряженных частии

VJ

Јь О СЛ N

Схема содержит генератор 1 заряженных частиц, молниеприемник 2, аэрозольную заряженную струю 3, высоковольтный электрод 4, от которого развивается длинная искра, имитирующая разряд молнии. Генератор имеет клиновидное сопло 5 переменного поперечного сечения и постоянным профилем, трубку б, подводящую жидкость с примесью поверхностно-активных веществ.

Устройство работает следующим образом.

Для обеспечения управления разрядом длинной искры в генератор 1 подается воздух, а по другому каналу - жидкость (вода) с примесью поверхностно-активных веществ (ПАВ).

При распылении жидкости струей воздуха частички жидкости приобретают заряд, зависящий как от вида ПАВ, так и от протя-. женности заряженной струи 3. Эффективность управления ориентировкой разряда повышается при увеличении протяженности струи 3 заряженных частиц.

Увеличение длины аэрозольной струи можно достичь посредством использования. генератора на основе фау-образного щелевого сопла (фиг.2). Воздух, поступающий в клиновидное сопло 5, истекает в атмосферу в виде клиновидной струи, которая на определенном расстоянии за средом сопла замыкается своими тонкими кромками, образуя полость внутри струи. Эта полость заполняется эжектированным из окружающей среды воздухом, превращается в цилиндрическую струю, которая распространяется в атмосфере.

Жидкость с примесью ПАВ поступает по трубе 6 (фиг.2). Она эжектируется сверхзвуковым потоком воздуха, происходит дробление струи на мелкие частицы и придание им кинетической энергии за счет отбивания струей. Отбитые капли летят внутри полости струи, многократно ударяются о поверхность струи, приобретая импульс движения, направленный вдоль оси струи и уменьшаются в размере. При этом практически от- сутстует вынос частиц за пределы струи и создается остронаправленный высокоскоростной поток распыления.

Высоковольтные испытания (воздушный промежуток между высоковольтным электродом-4 и молниеприемником 2 равен 10м) показали, что при прочих равных условиях эффект управления ориентировкой разряда повышается пропорционально увеличению протяженности струи 3. На газодинамическом стенде было определено, что в сверхзвуковой части струи устройства с клиновидным соплом наблюдается только регулярное отражение скачков уплотнения.

отсутствуют изгибо-крутильные колебания бочек, поэтому дальнобойность струи увеличивается.

Исследования показали (табл.1), что

предлагаемое устройство позволяет увеличить дальнобойность струи в 3 раза по сравнению со струей, истекающей из известного устройства при одинаковых условиях (давление воздуха Ро.воздЮ.6 МПа, давление

жидкости Р О.,15 МПа) опыта и критическом (минимальном) эквивалентном диаметре сопла мм (число Маха М 2,2). В прототипе угол а - это угол между трубкой 6, служащей для подачи жидкости

через стенку сопла, и вектором скорости потока у стенки (фиг.2). Углом наклона а в предлагаемой конструкции можно управлять степенью дисперсности жидкости и дальнобойностью струи.

Большая активная поверхность струи, по сравнению со струей из известного устройства, позволяет создать большую эжекционную способность струи, что способствует втягиванию окружающего воздуха и жидкости во внутреннюю полость струи. По периферии струи образуется система подковообразных вихрей малого размера, способствующих увеличению дальнобойности при слабом увеличении диаметра струи.

Струя воздуха принимает замкнутую форму на расстоянии 10 размахом сопла (размах-расстояние между концами лучей). На это расстояние не влияет расположение

трубки над срезом сопла (подающей жидкость), поэтому место расположения трубки, подающей жидкость, менее значимо, чем основные параметры угла встречи струи жидкости со струей газа. Как показали экслериментальные исследования, на расстоянии 20 размахов (калибров) частички приобретают скорость около (100±20) м/с. За пределами данных, приведенных в табл.1, дальнобойность струи резко снижается.

Управление степенью дисперсности производится варьированием угла а и скоростью подачи жидкости: Влияние углов профиля фау-образного сопла переменного

поперечного сечения представлено в табл.2 (угол а. 25°. Ос 180° -а - 2х ал , фиг.2).

Из табл.2 следует, что наибольший эффект по дальнобойности двухфазной струи достигается, когда наружный двугранный

угол сопла равен Ои 60-70°, а углы при вершинах лучей ал 6-8° (фиг.2). В связи с увеличением протяженности струи увеличивается пропорционально и эффективность управления ориентировкой молнии.

Формула изобретения Устройство для управления ориентировкой разряда молнии, содержащее мол- ниеприемник, соединенный с контуром заземления, и установленный вблизи мол- ниеприемника источник заряженных час- тиц, выполненный в виде генератора аэрозольной струи и снабженный системой подачи в сопло генератора жидкости с примесью поверхностно-активных веществ, о т

личающийся тем, что, с целью повышения эффективности управления ориентировкой разряда, генератор заряженных частиц снабжен трубкой, соединенной с системой подачи жидкости, а сопло выполнено щелевым с клиновидным переменным поперечным сечением и постоянным продольным профилем, при этом наружный двугранный угол сопла равен 60-70°, углы при вершинах лучей - 6-8°

Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражения молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов. Целью изобретения является повышение эффективности управления ориентировкой разряда. Сущность изобретения: в устройстве для управления ориентировкой разряда молнии, содержащем молниеприемник, соединенный с контуром заземления, и установленный внутри молниеприемника источник заряженных частиц, выполненный в виде генератора с соплом, снабженный системой подачи воды с примесью поверхностно-активных веществ, предлагается сопло выполнить щелевым с клиновидными переменным поперечным сечением и постоя нным продольным профилем, при этом наружный двугранный угол сопла равен 60-70°, углы при вершинах лучей - 6-8°. 2 ил„2 табл. w fe

Таблица 1

Таблица 2

А

Жидкость

Фиг. 2