Устройство для управления ориентировкой разряда молнии 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 за счет создания более протяженной заряженной струи.

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

подачи в сопло воды с примесью поверхностно-активных веществ, сопло выполнено серповидным щелевым переменного сечения, при этом 0,02 Д/О 0,2, где Л-максимальная ширина щели, D - внутренний диаметр серповидного сопла.

На фиг.1 изображена схема для проведения экспериментальных исследований по управлению ориентировкой разряда, моделирующего процесс развития мо лнии, на фиг.2 - генератор заряженных частиц.

Схема включает генератор 1 заряженных частиц, 2, молниеприемник 2, аэрозольную заряженную струю 3, высоковольтный электрод 4, от которого развивается длинная искра, имитирующая разряд молнии. Ге2

О 01

Јь

СП

нератор имеет серповидное сопло 5 переменного сечения, трубку 6, подводящую воду с примесью поверхностно-активных веществ.

Устройство работает следующим образом.

Для обеспечения управления разрядом в генератор 1 подается воздух, а по другому каналу вода с примесью поверхностно-активных веществ (ПАВ). При распылении воды струей воздуха частички воды приобретают заряд, зависящий как от вида ПАВ, так и от протяженности 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 серповидного щелевого сопла (фиг.2, разрез А-А). Воздух, поступающий в серповидное сопло 5, истекает в атмосферу в виде сверхзвуковой струи, где тонкие верхние слои из наиболее узкого сечения отклоняются под действием перепада давления и на определенном расстоянии от сопла струя становится цилиндрической кольцевой (первоначальный участок сворачивается за счет сворачивания пограничных слоев). Вода с примесью ПАВ поступает по трубе 6 (фиг.2). Струя воды взаимодействует со струей газа следующим образом: она отклоняется воздухом и подходит к внутренней поверхности газовой струи. Происходит сильная диспергация воды и капли летят внутри кольцевой струи, многократно отражаясь от внутренних стенок газа. При этом капли разрушаются и не вылетают за границы струи, приобретая скорость струи. Создается узконаправленная, дальнобойная, высокодисперсная аэрозольная струя.

Высоковольтные испытания (воздушный промежуто между высоковольтным электродом 4 и. молниеприемником 2 равен 10 м) показали, что при прочих равных условиях эффект управления ориентировкой разряда повышается пропорционально увеличению протяженности струи 3.

На газодинамическом стенде было определено, что при наличии высоконапорной струи воды последняя разрушается, но капли имели крупные размеры. Если напор воды мал, то взаимодействие ее с газовым потоком происходит так, как описано выше, т.е. диспергация усиливается. Показано, что в окрестностях струи дискретно реализуется ультразвуковое поле с частотой 30-80 кГц, облучение воды которым приводит к интенсивной диспергации.

Синхронно с акустическим сверхзвуковым полем наблюдается образование системы подковообразных вихрей, выполняющих роль жидких подшипников для

струи и способствующих увеличению ее дальнобойности.

Исследования показали, что данное устройство позволяет увеличить дальнобойность струи по сравнению со струей, истекающей из сопла Лаваля (прототип), при одинаковых условиях (давлении воздуха Ро.,6 МПа, давлении жидкости Ро.ж 0,15 МПа, критическом (минимальном) диаметре сопла d с. мм (число Маха

М 2,2). Эквивалентные размеры серповидного сопла (при сохранении расхода неизменны) были (фиг,2); D 10,8 мм, ,8 мм, dc 5 мм. Для прототипа длина струи составила 2,2 м, для предлагаемого сопла 8,8 - 9,2

м. Значительное влияние на дальнобойность струи оказывает соотношение между максимальным размером щели Д и внутренним диаметром серповидного сопла D (фиг.2). Согласно экспериментальным

данным (таблица) оптимальным является соотношение 0,02 A/D 0,2, при котором достигается предельная эффективность струи.

Таким образом, экспериментальные исследования показали, что дальнобойность струи возрастает по сравнению со струей из сопла Лаваля в 4-4,1 раза, а диспергация в 2-2,5 раза. Управление степенью дисперсности можно осуществлять изменением скорости подачи воды. С увеличением протяженности струи увеличивается пропорционально и эффективность управления ориентировкой молнии.

40

Формула изобретения

Устройство для управления ориентировкой разряда молнии, содержащее мол- ниеприемник, соединенный с контуром

заземления, и установленный внутри мол- ниеприемника источник заряженных частиц, выполненный в виде генератора аэрозольной струи и снабженный системой подачи в сопло генератора воды с примесью

поверхностно-активных веществ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности управления ориентировкой разряде, сопло выполнено щелевым серповидным переменного сечения, при этом

Д/0 0,02 - 0,2, где Д- максимальная ширина щели, D - внутренний диаметр серповидного сопла.

воздух

//////////////777

Фиг.1

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, соединен- „ный с контуром заземления, и установлен- .ный внутри молниеприемника источник заряженных частиц, выполненный в виде генератора с соплом и снабженный системой подачи воды с примесью поверхностно-активных веществ, предлагается сопло выполнить серповидным щелевым переменного сечения, при этом 0,2 A/D 0,2, где Д- максимальная ширина щели; D - внутренний диаметр серповидного сопла. 2 ил., 1 табл to С

Јur, 2 .