Пиротехнический состав для изменения атмосферных условий

 

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано при проведении работ по активным воздействиям для искусственного регулирования осадков. Пиротехнический состав содержит в качестве горючего порошок магния или его сплавов, в качестве окислителя - нитрат щелочного металла, в качестве регулятора ионов - мочевину, а в качестве технологического и ионно-донорного компонента используют сульфат кальция при определенном соотношении компонентов. Изобретение позволяет создать состав, который позволяет стабилизировать процесс горения и увеличить количество отрицательных ионов, генерируемых пиротехническим составом. 2 табл.

Изобретение относится к области активных воздействий на метеорологические процессы, в частности для воздействия на облака различных форм. Наиболее распространенным видом воздействия на облака является искусственное вызывание осадков или предотвращение их выпадения, т.е. изменение атмосферных условий или управление ими. Управление процессом выпадения осадков осуществляется при помощи соответствующих реагентов. Лучшими реагентами являются природные ядра конденсации (кристаллизации), состоящие из солей щелочных металлов, магния, кальция и других металлов и несущие, как правило, отрицательный или положительный электрический заряд. Искусственное введение в атмосферу отрицательных ионов стимулирует развитие осадкообразующего механизма в облаках.

Аналогами предлагаемого изобретения являются составы /1,2/. Состав /1/ содержит порошок магния в качестве горючего, нитраты щелочных металлов в качестве окислителя и галогениды металлов. Недостатком этого состава является ограниченный температурный порог воздействия на облака и возможность засоления почв при массовом применении.

Ближайшим аналогом изобретения является состав /2/, содержащий порошок магния или его сплавов, нитраты щелочных металлов (натрия или калия) и мочевину. Указанный состав может быть использован в широком диапазоне температур, как отрицательных, так и положительных, и является экологически безопасным. Недостатком указанного состава является возможность его использования только лишь на кучевую облачность мощностью 2-2,5 км и более, обнаруженное экспериментально в результате многократных воздействии, что свидетельствует о недостаточном количестве отрицательных ионов, генерируемых пиротехническим составом, а также неравномерное горение пиротехнического состава.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является стабилизация процесса горения и увеличение количества отрицательных ионов, генерируемых пиротехническим составом.

Сущность изобретения состоит в том, что поставленная задача решается использованием состава, содержащего в качестве горючего порошок магния или порошок сплавов магния, в качестве окислителя - нитраты щелочных металлов, в качестве регулятора ионов - мочевину и в качестве дополнительного технологического и ионно-донорного компонента используется сульфат кальция при следующем соотношении, мас.%: Порошок магния или порошок сплавов магния - 38-51 Нитрат щелочного металла - 40-58 Мочевина - 2-9 Сульфат кальция - 2-15 Состав действует следующим обратом. Воспламенительный механизм пиропатрона, например ИВ-26, инициирует возгорание пиротехнической смеси. Введение сульфата кальция способствует ровному стабильному горению с некоторым снижением скорости горения. В результате сгорания пиротехнического состава в атмосфере происходит образование ионогенного гигроскопического аэрозоля, состоящего из смешанных ядер конденсации, имеющих преимущественно отрицательный заряд. Попадание отрицательно заряженного гигроскопического аэрозоля в облако стимулирует конденсационный процесс водяного пара, способствует росту мощности облака за счет интенсивного развития восходящих вертикальных движений, укрупнению облачных капель до размера осадков, выпадению осадков.

Примеры использования пиротехнического состава. Летом 1999 г. были проведены опытно-призводственные работы по тушению лесных пожаров в Ленинградской области с использованием самолетов АН-2 и вертолета МИ-2.

11 июля проведены работы по активным воздействиям на гряду конвективной облачности в районе Кириши-Тихвин-Кириши. Высота нижней границы Н_нг составляла 800 м, высота верхней границы Н_вг - 2300-2500 м, температура нижней границы Т_нг - +10^oС, относительная влажность в подоблачном слое - 80-85%. На участке 180 км (туда и обратно) было отстреляно 61 изделие ПВ-26 с заявляемым составом с интервалом 20 с в облака мощностью 1500 м и более. В результате проведенного воздействия прошли ливневые осадки восточнее-северо-восточнее г. Тихвина, сопровождавшиеся шквалистым ветром. 18 июля проведены активные воздействия на слабо развитую конвективную гряду облаков на маршруте Любань-Луга-Волосово. Н_нг - 1200 м, Т_нг ~ +20^oС, мощность гряды ΔH ~800 м. В результате засева облаков под нижней границей ливневые осадки прошли в районе п. Вырица, п.Сиверская, районе аэропорта "Никольское". В п.Вырица в течение 15 мин выпало 45-50 мм осадков. 25 июля на участке Волосово-Луга проведена обработка гряды облаков с Н_нг 700-800 м и температурой T_нг +20^oC. Отстреляно 12 пиропагронов с интервалом 1 мин. Начало воздействия 17.15 мск. вр., окончание 17.30, в 17.42 начали выпадать интенсивные осадки в районе п. Мшинская с прямым накрытием очага пожара. В 17.46 наблюдения пришлось прекратить из-за начала прямых молниевых разрядов облако-земля. 7 августа над Тихвинским районом проходил атмосферный фронт в южном направлении с осадками малой интенсивности. В результате проведенных воздействий удалось интенсифицировать выпадение осадков. Очаги пожаров в районе работ были погашены.

8 августа в 12.00 мск.вр. проведены активные воздействия восточнее-юго-восточнее г. Тихвина на отдельные недождевые облака. Мощность облаков ΔH составляла 1000 м, относительная влажность в подоблачном слое ~ 90%, Н_нг в момент первого воздействия 700-1000 м, при повторном воздействии 1200-2000 м с мощностью ΔH = 2000-2500 м. В результате первого воздействия произошло слияние нескольких недождевых кучевых облаков в одно мощное кучево-дождевое облако с последующим выпадением интенсивных осадков юго-восточнее г.Тихвина и прямым накрытием очага пожара.

В табл.1 и 2 представлены компонентный состав и результаты сравнительных испытаний предлагаемых составов и состава прототипа. Скорость горения определялась по стандартной методике с помощью двух секундомеров. Количество пар ионов определялось с помощью специальных электродов, установленных на удалении от торца горящей поверхности 100 см. Электроды предварительно градуировались по стандартным растворам с известной концентрацией ионов. По отклонению луча осциллографа и известной концентрации раствора строили градуировочную кривую, по которой потом определяли концентрацию ионов в пламени и продуктах сгорания.

Проведение лабораторных и полевые испытания заявляемого состава показали положительный эффект при искусственном вызывании осадков из облаков, который заключается в стабильном горении пиросостава и увеличении количества отрицательных ионов в получающемся в результате сгорания аэрозоле. Пиротехнический состав экологически безопасен, так как все его компоненты являются составными частями естественных атмосферных ядер конденсации.

Аналоги 1. Патент США 3630950, МПК 6 А 01 G 15/00, 1971.

2. Патент РФ 2090548, МПК С 06 D 3/00, С 06 В 31/02, 6 A 01 G 15/00, 1997.

Формула изобретения

Пиротехнический состав для изменения атмосферных условий, содержащий в качестве горючего порошок магния или его сплавов, в качестве окислителя - нитрат щелочного металла, в качестве регулятора ионов - мочевину, отличающийся тем, что в качестве дополнительного технологического и ионно-донорного компонента используется сульфат кальция, и все компоненты взяты при следующем соотношении, мас. %: Порошок магния или порошок сплавов магния - 38-51 Нитрат щелочного металла - 40-58
Мочевина - 2-9
Сульфат кальция - 2-15

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2