Устройство для моделирования молнии

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи гннт сссР (21) 4386900/24-12 (22) 24,)) .87 (46) 15.09,89, Бюл. ))! 34 (7)) Киргизский научно-исследовательский отдел энергетики (72) O,Акматов, В.А.Мезгин и С.П,Татаринов (53) 658,386,06 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1390632, кл, G 09 В 23/18, ) 987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

МОЛНИИ (57) Изобретение относится к физичес.кому 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 повьппение точности моделирования электромагИзобретение 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 повьппение точности моделирования электромагнитного поля главной стадии разряда канала молнии, На фиг,1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — пример выпол. SU 1508268 А ) (51)4 G 09 В 23/18

2 нитного поля главной стадии разряда канала молнии, Цель достигастся тем, что в качестве центрального топопровода коаксиальной линии блока моделирования электромагнитного поля канала молнии использован блок имитации канала молнии, вьптолнешп.п. из последовательно соединенных элементс.в, имитирующих отдельные участки канала молнии, причем вход первого элемента является входом блока нмитацпк а клеммы присоединения вторых выходов элементов распределены последовательНо вдоль цилиндрического токопровода блока моделирования элактромагнитного поля канала молнии. Параметры каж. — с дого элемента могут изменяться раздельно что позволяет имитировать от— дельные участки канала молнии, 2 э.п,ф-лы, 2 ил. кения элемента, имитирующего отдельные участки канала молнии.

Устройство для моделирования мол ний содержит последовательно соеди-, ненные источник 1 питания, зарядпьп) коммутирующий элемент 2, блок 3 имитации канала молнии, разрядньп коммутирующий элемент 4 и сопротивление нагрузки 5, а также блок б моделиро вания электромагнитного поля канала молнии, Блок 3 первым выходом соединен с входом разрядного коммутирующего

3 15082 элемента 4, а вторым — через пороговый элемент 7, одновибратор 8 и интегрирующую цепочку 9 подключен к управляющему входу разрядного комму- 5 тирующего элемента 4 ° Второй выход одновибратора 8 подключен к управляющему входу зарядного коммутирующего элемента 2, Блок 3 питания канала молнии, кон- 10 структивно выполнен из последовательно соединенных элементов 3, имитирующих отдельные участки канала мол-,: нии и использован в качестве центрального токопровода коаксиальной лн- 15 нии, представляющей собой блак 6 моделирования электромагнитного поля канала молнии, содержащей также внешний цилиндрический токопровод 6„, слой 6 магнитного экранирования и 20 слой бз электрической изоляции, Пример выполнения элемента 3 приведен на фиг,2. Он содержит конденсатор С,, моделирующий погонную емкость канала лидера молнии, резистор

R „ моделирующий погонное сопротивление канала в лидерной стадии разря- да молнии, с диодом D имитирующим процесс перестройки плсхопроводящего канала лидера в хорошо проводящий ка- 30 нал главной стадии путем шунтирования резистора R „, резистор R<, моделирующий погонное сопротивление канала в главной стадии разряда, и катушку индуктивности Е„„ моделирующую погон- 35 ную индуктивность канала молнии. Элементы 3;, соединены выходом 2 с цилиндрическим токопроводом блока 6.

Устройство работает следующим образом, 40

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 срабатывает пороговый элемент 7 и запускается одновибратор

8, Импульс с выхода одновибратора 8 закрывает зарядный элемент 2.и открывает разрядный коммутирующий элемент

4. Интегрирующая цепочка 9 задерживает срабатывание элемента 4, что ,позволяет наблюдать форму фронта тока на экране осциллографа, запускаемого импульсом одновибратора.

68 4

С момента открытия разрядного коммутирующего элемента начинается разрядный процесс блока 3 имитации канала молнии, Поскольку конденсаторы С всех элементов 3. заря1 жены до одинакового потенциала, после открытия элемента 4 основное напряжение приложено к дибду D ниж1 го (см,фиг,1) элемента 3;,,происдит его открытие и начинает разряжаться конденсатор этого элемента .

По мере его разрядки повышается напряжение на диоде следующего элемента 3;,, он открывается и процесс повторяется. Так как выводы кбнденсатора

С„ элемента 3; распределены йоследовательно вдоль длины модели .канала молнии — внешнего токопровода блока моделирования электромагнитного поля канала молнии, этим обеспечивается, во-первых, задержка по . времени процесса формирования тока в верхней части модели, во-вторых, снижение тока„,протекающего но 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.Z и напряжением питания.

При изготовлении предлагаемых устройств крупных размеров, например для проведения исследований дистанционных методов регистрации электромагнитных полей канала молнии, и присоединении вторых выходов элемен-. тов имитации отдельных участков канала молнии 3; (cM„фиг,1,2) к вйеш= нему токопроводу блока б только в одной точке возможно неравномерное растекание тока по поверхности токопровода и соответственно. искажение картины поля в ближней зоне Для устранения этого недостатка подсоединение вторых выходов элементов 3; и токопроводу 6„ может быть осуществлено в нескольких точках равномерно по периметру в плоскости нормального сечения, Устройство повышает точность моде-.. лирования электромагнитного поля канала молнии, Формула и з обретения

1 Устройство для моделирования молнии, содержащее последовательно

JS08268 соединенные источник питания, зарядный коммутирующий элемент, блок ими тации кана;<а 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 молнии, а выход порогового элемента под- Щ ключен к входу одновибратора, первый выход которого соединен с управляющим входом зарядного коммутирующего элемента, второй выход.одновибратора через интегрирующую цепь соединен f5 с управляющим входом разрядного коммутирующего элемента, причем вторые выхоцы источника питания и нагрузка заземлены, а блок моделирования электромагнитного поля канала молнии 20 выполнен в виде коаксиальной линии с центральным и внешним токопроводами, между которыми расположены слой электрической изоляции и слой магнит-.. ного экранирования, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования электро-, магнитного поля главной стадии разряда канала молнии, центральньгй токопровод коаксиальной линии блока моде- 30 лирования электромагнитного поля канала молнии выполнен из N последовательно соединенных элементов имитации канала молнии, причем вход первого элемента является входом блока имита- 35 ции канала молнии, а выход каждого предыдущего элемента соединен с входом последующего элемента, второй выход каждого элемента соединен с

2 внешним токопроводом кааксиальной линии, а клеммы присоединения вторых выходов элементов распределены после" довательно вдоль внешнего токопровода коаксиальной линии, причем второй вход первого элемента связан с нача/ лом внешнего токопровода, конец кото,рого заземлен, первый и третий выходi:i

)последнего элемента являются выходами блока последнего элемента пмлта-ции канала молнии, 2, Устройство по и.l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью равномерного распределения тока по поверхности внешнего токопровада ко— аксиальной линии, вторые выходы элементов имитации канала молнии. подсоединены к внешнему токопроводу коаксиальной линии в неc . кольких клеммах равномерно по псриметру в плоскост"и нормального сечения, 3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, чтo элементы тжитации канала молнии содержат конденсатор, диод, катушку индуктивности и два резистора, причем вход элемента соединен с первым выводом конденсатора, с катодом диода и с первым выводом первого резистора. второй вывод первого резистора соединен с.анодом диода и первым выводом второго резистора, второй в вод которого соединен с первым выводом катушки нндуктивности Второи вывод тсоторои яв ляется первым выходом элемента, а второй вывод конденсатора является вторым выходом элемента.

1508268

8юхоРУ

Составитель В,Варламов

Редактор 0 ° Спесивых Техред M.Ходанич

Корректор Л.Бескид

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5

Тираж 469

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101