Способ снижения разрушительной силы тропических ураганов и устройство для его осуществления (варианты)

 

Изобретение относится к метеорологии и к атмосферной аэродинамике и может быть использовано для рассеяния смога и образования облачности в жаркую штилевую погоду. Техническая задача изобретения: снижение затрат и повышение эффективности и надежности. Способ заключается в развитии локальных ускорений воздушных потоков и увеличении мощности облаков на периферии тропического циклона путем инициирования и формирования потоков в виде разновращающихся восходящих и нисходящих вихрей с помощью устройства, которое может быть выполнено в виде нагревателей воды разнообразных конструкций или в виде сбрасываемых с борта летательного аппарата капсул с зарядом и взрывателем. 2 с. и 5 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к метеорологии и к атмосферной аэродинамике и может быть использовано для рассеяния смога и образования облачности в жаркую штилевую погоду.

Известен способ снижения максимальной скорости ветра в урагане, включающий искусственное воздействие на облака на периферии тропических циклонов путем засева их порошком йодистого серебра, кристаллы которого являются ядрами замерзания, с выделением при этом тепла с возможностью увеличения силы ветра на периферии циклона и соответствующего ослабления ветра на радиусе максимальных ураганных ветров [1]. Недостатком известного способа является то, что в облачности тропических циклонов переохлажденной воды мало, а ледяных частиц, возникающих естественным путем, много. Потому искусственный засев облаков йодистым серебром оказался неэффективным.

Известен способ создания искусственных облаков в верхних слоях атмосферы путем нагревания жидкого реагента, перевода его в насыщенный пар и выбрасывания с борта летательного аппарата в окружающую среду [2]. Недостатком известного способа является неэффективность применения каких-либо реагентов для конденсации паров воды и образования ледяных частиц для увеличения мощности облаков с целью снижения разрушительной силы тропических ураганов.

В качестве прототипа способа принимается один из наиболее близких к сущности изобретения вариантов естественного развития циклонических вихрей, преимущественно маломасштабных, включающий нагрев локального участка земной или водной поверхности солнечной радиацией, образование восходящего потока нагретого влажного воздуха, контактирование восходящего потока с более холодным окружающим воздухом с сопутствующей конденсацией водяных паров и выделением тепла конденсации, дальнейший подъем нагретого воздуха в восходящем потоке с образованием зоны подсоса приземного влажного воздуха, способствующего дальнейшему развитию и преобразованию восходящего потока в вихрь [3]. Ограничением естественного зарождения и развития вихрей является малая вероятность совпадения на ограниченном локальном участке земной или водной поверхности всех условий, необходимых и достаточных для указанного зарождения и развития.

В качестве прототипа устройства принимается солнечный нагреватель воды, содержащий черные пластиковые желобы, размещенные на плоской крыше, и подвижные покрытия [4]. Недостатком известного нагревателя является невозможность использования его для непрерывного испарения воды и громоздкость устройства.

Целью изобретения является снижение затрат, повышение эффективности и надежности.

Это достигается тем, что инициирование локальных ускоренных воздушных потоков и усиления облачности на периферии тропического циклона ведут путем формирования указанных потоков в виде разновращающихся восходящих или нисходящих вихрей.

Инициирование вихрей ведут в зонах с близкими к критическим градиентами температур и влажности воздуха по горизонтали и вертикали, и в зонах разрывов воздушного слоя, образованного выходящими из верхней части циклона воздушными потоками или в зонах с минимальной толщиной указанного слоя с возможностью его прорыва, а развитие периферийных вихрей инициируют в начальной стадии развития тропического циклона.

Инициирование развития восходящих вихрей обоих направлений вращения осуществляют путем взаимодействия восходящих теплых газовоздушных потоков, образующихся при последовательном подрыве тепловых зарядов, последние к моменту подрыва располагают на воображаемой вертикальной цилиндрической спирали, подрыв начинают с верхнего заряда.

Капсулы с тепловыми зарядами сбрасывают с борта группы высотных тихоходных самолетов, последние к моменту сброса располагают в плане в виде кольца, с каждого самолета сбрасывают по одной капсуле, сброс осуществляют синхронно, заряды начинают подрывать на вертикальных участках траектории снижения капсул, первым подрывают заряд, сброшенный с самолета, летящего задним в группе, взрыватель первого подрываемого заряда приводят в действие от таймера с задержкой по времени, таймер автоматически включают в момент сброса заряда, в момент финишного срабатывания взрывателя подрываемого первымзаряда подают сигнал на привод в действие взрывателя подрываемого вторым смежного по принятому кольцевому направлению заряда. При этом взрыватели подрываемого вторым и остальных зарядов срабатывают на подрыв после принятия сигнала также с задержкой по времени, при финишном срабатывании взрывателя одновременно подают сигнал на привод в действие только взрывателя смежного ближнего по окружности заряда с возможностью последовательного подрыва зарядов, располагающихся к моменту подрыва по спирали принятого направления и шага крутки с принятым шагом размещения зарядов вдоль одного витка спиральной линии, обеспечивающими взаимовлияние и стыковку по спирали потоков газообразных продуктов сгорания зарядов.

Устройство выполнено в виде сбрасываемой с летательного аппарата оснащенной зарядом и взрывателем капсулы, при этом в качестве вещества для заряда приняты вещества с максимальным выделением тепловой энергии при скорости сгорания, близкой к взрывной при минимальной ударной волне или при отсутствии последней, упомянутые вещества обладают высокой степенью безопасности в обращении, корпус капсулы изготовлен из сгораемого при высокой температуре материала, капсула снабжена сгораемыми маршевыми аэродинамическими тормозными элементами, парашютом, радиомаяком и автоматическими устройствами барического действия с возможностью отстреливания на безопасной высоте взрывателя при его несрабатывании и привода в действие парашюта для обеспечения последующей мягкой посадки капсулы с включением радиомаяка, капсула дополнительно снабжена защищенным от внешних воздействий контейнером для ее хранения и транспортировки.

Инициирование развития восходящих вихрей обоих направлений вращения можно также осуществлять на предполагаемом пути движения тропического циклона в период устойчивого разрыва облачности в зоне инициирования, путем формирования над поверхностью тропического океана с использованием тепла солнечной радиации восходящего потока теплого влажного воздуха с последующим его закручиванием. Нижнее начальное сечение потока формируют в виде фигуры, содержащей центральный круг, к концам двух взаимно перпендикулярных диаметров последнего примыкают короткими сторонами под прямым углом четыре прямоугольных участка, свободные концы участков направлены тангенциально в одном и том же окружном направлении, причем внешние длинные стороны участков являются односторонними ветвями касательных к внешней окружности круга, а внутренние длинные стороны являются частью односторонних ветвей касательных к воображаемой внутренней соосной с кругом окружности с диаметром примерно в два раза меньшим диаметра центрального круга, длина внешней касательной не менее 0,75 диаметра последнего, форму и величину нижнего начального сечения потока обеспечивают идентичными формой и величиной рабочей поверхности солнечного нагревателя, на периферии потока формируют с помощью отражателей солнечной радиации вертикальный слой холодного воздуха, примыкающий к потоку в пределах описанной окружности, соосной центральному кругу нагревателя и отстоящей от крайних точек прямоугольных участков на расстояние не менее 10 м, с возможностью взаимодействия восходящего потока теплого влажного воздуха с окружающим холодным воздухом и закручивания потока за счет воздействия динамического напора периферийных потоков с тангенциально расположенных прямоугольных участков на центральную часть восходящего потока и с возможностью последующего естественного развития образовавшегося восходящего вихря и сопутствующей облачности.

Устройство может быть изготовлено так, что нагреватель выполнен из шарнирно соединенных контейнерных секций, днище каждой секции сдублировано из двух пластиковых листов - верхний лист черного и нижний - белого цвета с плотностью пластика выше плотности воды, стенки контейнерной секции прикреплены к днищу сверху в пределах периметра последнего и выполнены из черного вспененного армированного пластика с плотностью меньше плотности воды, контейнерная секция дополнительно снабжена внутренними ребрами жесткости, изготовленными из черного вспененного армированного пластика и жестко прикрепленными к днищу и стенкам, в зоне стыка днища со стенками и ребрами жесткости в стенках и ребрах выполнены поперечные дренажные отверстия, с возможностью заполнения секции водой, поперечные размеры стенок и ребер жесткости приняты с возможностью обеспечения погружения днища секции в воду на глубину 10-50 мм при работе секции в режиме нагревателя и возвышения днища 50-100 мм выше уровня воды при переворачивании секции на 180^о, форма и размеры нагревателя в плане идентичны форме и размерам нижнего начального сечения инициируемого восходящего потока теплого влажного воздуха. Устройство дополнительно может быть снабжено солнечным отражателем, шарнирно прикрепленным к нагревателю встык по его периметру и размещенным в пределах описанной окружности, соосной центральному кругу нагревателя и отстоящей от крайних точек прямоугольных тангенциальных участков на расстоянии не менее 10 м, отражатель выполнен из шарнирно соединенных элементов, каждый из последних представляет перевернутую на 180^о контейнерную секцию нагревателя.

Формула изобретения

1. Способ снижения разрушительной силы тропических ураганов, заключающийся в инициировании развития локальных ускоренных воздушных потоков и увеличения мощности облаков на периферии тропического циклона, отличающийся тем, что развитие периферийных воздушных потоков инициируют в зонах с минимальной метеостабильностью и исходно формируют указанные потоки в виде разновращающихся восходящих и нисходящих вихрей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что развитие периферийных вихрей инициируют в начальной стадии развития тропического циклона.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что инициирование вихреобразования ведут путем взаимодействия восходящих теплых газовоздушных потоков, образующихся при последовательном подрыве тепловых зарядов, которые к моменту подрыва располагают на воображаемой вертикальной цилиндрической спирали, причем их подрыв начинают с верхнего заряда.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что над поверхностью тропического океана в период устойчивого разрыва облачности с помощью солнечных нагревателя и отражателя создают восходящий самозакручивающийся поток теплого влажного воздуха, нижнее начальное сечение потока формируют в виде фигуры, содержащей центральный круг, к концам двух взаимно перпендикулярных диаметров которого примыкают короткими сторонами под прямым углом четыре прямоугольных участка, при этом свободные концы участков направлены тангенциально в одном и том же окружном направлении, причем внешние длинные стороны участков являются односторонними ветвями касательных к внешней окружности круга, а внутренние длинные стороны являются частью односторонних ветвей касательных к воображаемой внутренней соосной с кругом окружности с диаметром примерно в два раза меньшим диаметра центрального круга, длина внешней касательной не менее 0,75 диаметра последнего, форму и величину нижнего начального сечения потока обеспечивают идентичными формой и величиной рабочей поверхности солнечного нагревателя, на периферии потока формируют с помощью отражателя солнечной радиации вертикальный слой холодного воздуха, примыкающий к потоку в пределах описанной окружности, соосной центральному кругу нагревателя и отстоящей от крайних точек прямоугольных участков на расстоянии не менее 10 м, с возможностью взаимодействия восходящего потока теплового влажного воздуха с окружающим холодным воздухом и закручивания потока за счет воздействия динамического напора периферийных потоков с тангенциально расположенных прямоугольных участков на центральную часть восходящего потока и с возможностью последующего естественного развития образовавшегося восходящего вихря и сопутствующей облачности.

5. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что расположение тепловых зарядов осуществляют путем сбрасывания капсул с бортов группы летательных аппаратов, в качестве которых применяют высотные тихоходные самолеты, последние к моменту сброса капсул располагают в плане в виде кольца, сброс осуществляют синхронно, с каждого самолета сбрасывают по одной капсуле, заряды начинают подрывать на вертикальных участках траектории снижения капсул, первым подрывают заряд, сброшенный с самолета, летящего задним в группе, взрыватель первого подрываемого заряда приводят в действие от таймера с задержкой по времени, таймер автоматически включают в момент сброса заряда, в момент финишного срабатывания взрывателя подрываемого первым заряда подают сигнал на привод в действие взрывателя подрываемого вторым смежного по принятому кольцевому направлению заряда, причем взрыватели подрываемого вторым и остальных зарядов срабатывают на подрыв после принятия сигнала также с задержкой по времени, при финишном срабатывании взрывателя одновременно подают сигнал на привод в действие только взрывателя смежного ближнего по окружности заряда с возможностью последовательного подрыва зарядов, располагающихся к моменту подрыва по спирали принятого направления и шага крутки с принятым шагом размещения зарядов вдоль одного витка спиральной линии, обеспечивающими взаимовлияние и стыковку по спирали потоков газообразных продуктов сгорания зарядов.

6. Устройство для снижения разрушительной силы тропических ураганов, содержащее солнечный нагреватель воды, выполненный в виде плоского открытого сверху контейнера, который снабжен днищем и боковыми стенками и изготовлен из черного пластика, отличающееся тем, что нагреватель выполнен из шарнирно соединенных контейнерных секций, размещенных на водной поверхности, днище каждой секции выполнено сдублированным из двух пластиковых листов - верхний лист черного и нижний - белого цвета с плотностью пластика выше плотности воды, стенки контейнера секции прикреплены к днищу сверху в пределах периметра последнего и выполнены из черного вспененного или газонаполненного армированного пластика с плотностью меньше плотности воды, контейнерная секция дополнительно снабжена внутренними ребрами жесткости, изготовленными из черного вспененного или газонаполненного армированного пластика и жестко прикрепленными к днищу и стенкам, при этом в зоне стыка днища со стенками и ребрами жесткости в стенках и ребрах выполнены поперечные дренажные отверстия с возможностью свободного движения воды в секции, поперечные размеры стенок и ребер жесткости приняты с возможностью обеспечения самопогружения днища секции в воду на глубину 10 - 50 мм и возвышения днища на 50 - 100 мм выше уровня воды при переворачивании секции на 180^o, форма и размеры нагревателя в плане приняты идентичными форме и размерам нижнего начального сечения инициируемого вихря, причем устройство дополнительно снабжено солнечным отражателем, шарнирно прикрепленным к нагревателю встык по его периметру и размещенным в пределах описанной окружности, ограничивающей снаружи слой относительно холодного воздуха, примыкающий к исходному восходящему потоку теплого влажного воздуха, а отражатель выполнен из шарнирно соединенных элементов, размещенных на водной поверхности, каждый из последних представляет перевернутую на 180^o контейнерную секцию нагревателя.

7. Устройство для снижения разрушительной силы тропических ураганов, содержащее сбрасываемую с борта летательного аппарата капсулу, в виде корпуса с зарядом и взрывателем, отличающееся тем, что в качестве вещества для заряда приняты вещества с максимальным выделением тепловой энергии при скорости сгорания, близкой к взрывной при минимальной ударной волне или при отсутствии последней, причем указанные вещества обладают высокой степенью безопасности в обращении, при этом корпус капсулы изготовлен из сгораемого при высокой температуре материала, капсула снабжена парашютом, радиомаяком и автоматическими устройствами барического действия с возможностью отстреливания на безопасной высоте взрывателя при его несрабатывании и с возможностью привода в действие парашюта для обеспечения последующей мягкой посадки капсулы с включением радиомаяка, а капсула дополнительно снабжена защищенным от внешних воздействий контейнером для ее хранения и транспортировки.