Способ восстановления озонового слоя атмосферы

 

Изобретение относится к способам изменения атмосферных условий путем восстановления озонового слоя. Цель - увеличение количества озона, образующегося в основном слое атмосферы за единицу времени. Способ восстановления озонового слоя атмосферы заключается в подъеме с помощью летательного аппарата на высоту 10 - 15 км источника жидкого кислорода, получаемого из воздуха, используя хладоресурс топлива - водорода, путем пропускания его через электроозонатор со сверхзвуковым соплом, а также используя вторичный азотоводородный и первичный азотный хладоресурсы. 3 ил.

Изобретение относится к способам изменения атмосферных условий путем восстановления озонового слоя.

Известен способ получения сверхравновесных концентраций озона из кислорода, заключающийся в сжатии кислорода до 1-150 атм нагреве его до 2000-3000 К и пропускании его через сверхзвуковое сопло [1] .

Недостатки способа - большие затраты тепловой энергии для нагрева кислорода; выработка озона рассчитана только на стационарные и земные условия; ограничена возможность получения большого количества вырабатываемого озона из кислорода на земле из-за опасности взрыва.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ восстановления озонового слоя путем подъема с помощью летательных аппаратов и выпуска в атмосферу на высоте 12-30 км продуцированного на Земле кислорода, который под действием солнечного излучения комбинирует и образует озон [2] .

Недостатком способа является ограниченная производительность из-за небольших бортовых запасов кислорода в летательном аппарате, доставляемых с Земли до расположения озонового слоя (Н = 25 км) за один вылет аппарата.

Цель изобретения - увеличение количества озона, образующегося в основном слое атмосферы за единицу времени.

Цель достигается тем, что в способе восстановления озонового слоя атмосферы, заключающемся в подъеме с помощью летательного аппарата на заданную высоту полета источника кислорода и образовании из него озона, кислород из источника получают в жидком виде, используя хладоресурс топлива-водорода, из воздуха на высоте полета 10-15 км, причем озон образуют на высоте размещения основного слоя атмосферы путем пропускания жидкого кислорода через электроозонатор со сверхзвуковым соплом. Для получения жидкого кислорода воздух охлаждают вторичным азотоводородным хладоресурсом, а затем первичным хладоресурсом жидкого азота, который получают путем охлаждения газообразного азота первичным хладоресурсом топлива-водорода.

На фиг. 1 показано устройство, реализующее способ; на фиг. 2 - связи отдельных частей устройства с двигателем; на фиг. 3 - схема ожижения кислорода воздуха.

Устройство содержит летательный аппарат 1 с высоким аэродинамическим качеством, топливные водородные баки 2 которого размещены в фюзеляже 3, связаны трубопроводами 4 непосредственно с камерой сгорания 5 турбореактивного двигателя 6, компрессор 7 которого связан воздушным трубопроводом 8 с ожижителем кислорода воздуха 9, состоящим из воздушно-азотоводородного теплообменника 10, разделительного аппарата 11 и азотоводородного теплообменника 12, воздушных трубопроводов 13, азотных трубопроводов 14, водородных трубопороводов 15, а также связан трубопроводом 16 через насос 17 с кислородным баком 18, размещенным в фюзеляже аппарата, который в свою очередь связан через трубопровод 19 с электроозонатором 20 и с реактивным соплом 21, размещенным в хвостовой части аппарата.

Пример конкретного осуществления способа заключается в следующем.

В летательном аппарате 1 с кислородным электроозонатором 20 и весом Gо = 500Т заправляют топливные баки 2 с водородом, затем аппарат поднимают с помощью турбореактивных двигателей 6 на высоту 10-15 км, где отсутствуют водяные пары, и с дозвуковой скоростью полета 746 км/ч осуществляют горизонтальный полет и одновременно осуществляют ожижение кислорода воздуха, в течение полета τ = = 3,6 ч на борту аппарата заполняются кислородные баки до 92 Т.

Принцип работы силовой установки и ожижителя кислорода воздуха заключается в следующем.

Воздушный поток поступает в компрессор 7 двигателя 6, который используется в камере сгорания 5 для сжигания водорода и создания двигателя, а часть его отбирается от компрессора 7, по трубопроводу 8 направляется в ожижитель кислорода воздуха 9. В этом случае воздух поступает по трубопроводу 8 с температурой Т = 600 К в теплообменник 10, где предварительно охлаждается до Т = 250 К остаточным хладоресурсом азота и водорода, затем поступает по трубопопроводу 13 в разделительный аппарат 11, в который одновременно поступает из теплообменника 12 по трубопроводу 14 жидкий азот С Т = 70 К. Причем перед запуском магистраль 14 заполняют жидким азотом из бака.

При смещении азот отдает свой хладоресурс кислороду воздуха, ожижает его при Т = 90 К и сливает по трубопроводу 16 в бак 18. Из аппарата 11 газообразный азот выбрасывается, часть через теплообменник 10 в атмосферу, а часть используется для дальнейшего охлаждения и ожижения его водородом в теплообменнике 12. В этом случае водород поступает из бака 2 с температурой Т = 22 К в водородно-азотный теплообменник 12, отдает свой хладоресурс азоту, ожижает его при Т = 70 К и выходит с Т = 95 К, затем по трубопроводу 15 поступает через теплообменник 10, где отдает остаточный хладоресурс и нагревается до Т = = 300 К, в камеру сгорания 5 двигателя 6.

Пусковой жидкий азот подается по магистрали 14 в разделительный аппарат 11 из запасного бака.

После заполнения кислородом воздуха баков осуществляется подъем летательного аппарата (ЛА) на высоту 25 км, на который ЛА кратковременно барражирует и осуществляет выброс кислорода в атмосферу через электроозонатор 20 со сверхзвуковым соплом 21 в течение τ = 0,33 ч с удельной производительностью G₀₃ = 65,7 т/ч при КПД кислородного озонатора η_оз = 0,238 (см. Auhen technische Hochschule: Auchen RKD. 1985, с. 105). Затем цикл полета повторяют несколько раз. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1230126, кл. C 01 B 13/10, 1989.

2. Дерковский М. М. Восстановление озонового слоя. Проект земного шара будущего. Каталог выставки Комитета Космонавтики ДОСААФ СССР, 1990, с. 32.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОЗОНОВОГО СЛОЯ АТМОСФЕРЫ, заключающийся в подъеме с помощью летательного аппарата на заданную высоту полета источника кислорода и образовании из него озона, отличающийся тем, что кислород из источника получают в жидком виде, используя хладоресурс топлива-водорода, из воздуха на высоте полета 10 - 15 км, а озон образуют на высоте размещения основного слоя атмосферы путем пропускания жидкого кислорода через электроозонатор со сверхзвуковым соплом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения жидкого кислорода воздух охлаждают вторичным азотоводородным хладоресурсом, а затем первичным хладоресурсом жидкого азота, который получают путем охлаждения газообразного азота первичным хладоресурсом топлива - водорода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3