Самолетный генератор ледяных кристаллов



Самолетный генератор ледяных кристаллов
Самолетный генератор ледяных кристаллов
Самолетный генератор ледяных кристаллов

 


Владельцы патента RU 2494607:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ) (RU)

Генератор ледяных кристаллов содержит, размещенный на борту самолета сосуд Дьюара с жидким азотом, крышку с манометром и зажимами для крепления к горловине сосуда Дьюара. По оси крышки размещен питающий трубопровод, один конец которого снабжен распылителем и выставлен за борт самолета в набегающий воздушный поток, а второй конец через крышку введен в сосуд Дьюара и опущен в жидкий азот. Генератор содержит устройство для подачи жидкого азота через питающий трубопровод в распылитель, а также трубку аварийного сброса давления. В целях упрощения конструкции устройства и повышения надежности и безопасности ее эксплуатации крышка выполнена в виде обратного клапана и подпружинена к горловине сосуда Дьюара с помощью упругих зажимов. При этом боковая поверхность крышки, контактирующая с внутренней боковой поверхностью горловины, содержит дренажный паз, соединяющий газовую полость сосуда Дьюара с внешней средой при достижении давления в ней критического порогового уровня. Устройство для принудительной подачи жидкого азота в распылитель выполнен в виде конического обтекателя, выставленного за борт самолета, а распылитель размещен по оси конического обтекателя и направлен в сторону, противоположную направлению движения самолета. Использование данного изобретения позволяет повысить надежность работы устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области технических средств, предназначенных для генерации ледяных кристаллов путем распыления жидкого азота в переохлажденную облачную среду с использованием самолета.

Известны различные конструкции устройств для распыления жидкости под давлением в атмосферу, содержащие баллон с распыляемой жидкостью, снабженный запорным органом и распылителем (п. РФ №1797181, кл. A01G 15/00 1995 г., п. РФ №1797182, кл. A01G 15/00 1995 г., п. РФ №2112358, кл. AO1G 15/00 1998 г.).

Известные устройства предназначены для генерации ледяных кристаллов в атмосфере путем их сбрасывания в переохлажденную облачную среду с самолетов. Устройства снабжены механизмами, обеспечивающими включение распылителя в режим работы при заданных значениях температурного уровня в облачной среде.

К недостаткам известных устройств можно отнести то, что они могут быть использованы только для распыления таких жидкостей как пропан, фреон и т.д., которые имеют невысокий уровень давления насыщенных паров. Для распыления же в атмосферу жидкого азота, с температурой -196°C и достаточно высоким давлением насыщенных паров, известные устройства не пригодны.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является самолетный генератор ледяных кристаллов, содержащий размещенный на борту самолета сосуд Дьюара с жидким азотом, крышку с манометром и зажимами для крепления к горловине сосуда Дьюара, питающий трубопровод, один конец которого снабжен распылителем и выставлен за борт самолета в набегающий воздушный поток, а второй конец через крышку введен в сосуд Дьюара и опущен в жидкий азот, устройство для принудительной подачи жидкого азота через питающий трубопровод в распылитель, а также трубку аварийного сброса давления с вентилем, связывающим полость сосуда Дьюара с внешней средой (ПРОТОТИП).

Недостатком известного устройства является то, что для принудительной подачи жидкого азота в распылитель используется баллон с газообразным азотом, снабженный понижающими давление редукторами и манометрами, что значительно усложняет конструкцию устройства и снижает безопасность его применения.

Другой существенный недостаток устройства заключается в том, что трубка аварийного сброса давления и питающий трубопровод для подачи жидкого азота в распылитель снабжен вентилями, которые при охлаждении до низких температур покрываются слоем льда, что в ряде случаев блокирует выходные каналы. В результате, как показала практика, давление в сосуде Дьюара начинает резко расти и, при достижении критического уровня, жесткие металлические зажимы разрушаются, и крышка выбрасывается из горловины баллона наружу. В лучшем случае выброшенная с силой крышка может разрушить не только систему трубопроводов и измерительную аппаратуру, но и обшивку самолета изнутри. А в худшем случае, при попадании крышки в иллюминатор, либо в обслуживающий персонал, подобный инцидент может привести к более серьезным трагическим последствиям.

Техническим результатом от использования заявленного технического решения является упрощение конструкции устройства, а также повышение надежности и безопасности его работы.

Технический результат достигается тем что, в известном самолетном генераторе ледяных кристаллов, содержащем размещенный на борту самолета сосуд Дьюара с жидким азотом, крышку с манометром и зажимами для крепления к горловине сосуда Дьюара, питающий трубопровод, один конец которого снабжен распылителем и выставлен за борт самолета в набегающий воздушный поток, а второй конец через крышку введен в сосуд Дьюара и опущен в жидкий азот, устройство для принудительной подачи жидкого азота через питающий трубопровод в распылитель, а также трубку аварийного сброса давления с дренажным вентилем, связывающую полость сосуда Дьюара с внешней средой, крышка выполнена в виде обратного клапана и подпружинена к горловине сосуда Дьюара с помощью упругих зажимов, при этом боковая поверхность крышки, контактирующая с внутренней поверхностью горловины, содержит, по меньшей мере, один дренажный паз, соединяющий газовую полость сосуда Дьюара с внешней средой при достижении давления в ней критического порогового уровня, при этом устройство для принудительной подачи жидкого азота в распылитель выполнен в виде конического обтекателя, который выставлен за борт самолета, а сам распылитель размещен по оси данного конического обтекателя и направлен в сторону противоположную направлению движения самолета.

Технический результат достигается также и тем что, упругие зажимы выполнены в виде двух пружин, либо двух резиновых растяжек, поджимающих крышку к горловине баллона.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где представлены общий вид устройства (фиг.1), вид устройства сверху (фиг.2), а также вариант размещения упругих зажимов на крышке сосуда Дьюара (фиг.3).

Самолетный генератор ледяных кристаллов содержит сосуд Дьюара 1 с жидким азотом 2. В горловине 3 сосуда Дьюара 1 размещена крышка 4. Для обеспечения герметичности между крышкой 4 и корпусом горловины 3 размещено уплотнительное кольцо 5. На крышке 4 размещен также манометр 6 для контроля давления газов внутри сосуда Дьюара 1. По оси крышки 4 размещен питающий трубопровод 7, оснащенный выпускным вентилем 8. Один конец питающего трубопровода 7 введен в сосуд Дьюара 1 и погружен в жидкий азот 2, а второй конец снабжен распылителем 9. Конец питающего трубопровода 7 с распылителем 9 через иллюминатор 10 выведен наружу и размещен по оси конического обтекателя 11, прикрепленного в данном случае к иллюминатору 10 снаружи. Для снижения гидродинамического сопротивления конец питающего трубопровода 7, размещенный внутри сосуда Дьюара 1, развальцован. Внутренний диаметр питающего трубопровода составляет преимущественно 8-12 мм, что обеспечивает в реальных условиях оптимальный расход жидкого азота. На крышке 4 размещена также трубка аварийного сброса давления 12, содержащая вентиль 13. Питающий трубопровод 7 и трубка аварийного сброса давления 12 теплоизолированы (на рисунках теплоизоляция не показана). Питающий трубопровод 7, трубка аварийного сброса давления 12 и манометр 6 размещены на одной линии, совпадающей с осью «Х-Х», проходящей через центр крышки 4 (см. фиг.2). На поверхности крышки 4 образованы два симметрично расположенных относительно оси «Х-Х» паза 14 и 15. Боковая поверхность крышки 4, контактирующая с внутренней боковой поверхностью горловины 3, содержит, по меньшей мере, один продольный дренажный паз 16, который соединяет газовую полость сосуда Дьюара с внешней средой, при достижении давления в ней критического порогового уровня. На рисунке (фиг.1) показан еще один дренажный паз 17, что свидетельствует о том, что их может быть и несколько. Крышка 4 прикреплена к горловине 3 сосуда Дьюара 1 с помощью двух совершенно одинаковых резиновых стяжек 18 и 19, которые уложены в соответствующие пазы 14 и 15. Свободные концы резиновых стяжек 18 и 19 прикреплены к боковым ручкам 20 и 21 сосуда Дьюара 1, образуя упругий зажим, удерживающий крышку 4 в горловине сосуда Дьюара 1. Вместо резиновых стяжек 18 и 19 могут быть использованы и пружинные стяжки, которые могут крепиться по той же схеме, что и резиновые. На фиг.3 представлен другой вариант крепления стяжек. Согласно данной схеме две совершенно одинаковые стяжки 22 (в данном случае они пружинные), с помощью крючков 24, крепятся с одной стороны к проушинам 26 на крышке 4, а с другой стороны - к боковым ручкам 20 и 21 сосуда Дьюара.

Самолетный генератор ледяных кристаллов работает следующим образом.

В режиме готовности к воздействию на переохлажденное облако, вентиль 8 на питающем трубопроводе 7 закрыт, а вентиль 13 на трубке аварийного сброса давления 12 открыт. В этих условиях образующиеся пары азота из сосуда Дьюара 1 истекают в окружающую среду через открытый канал трубки 12. При поступлении команды на воздействие на питающем трубопроводе 7 открывается вентиль 8. При этом под действием встречного воздушного потока внутри обтекаемого конуса 11 и в некоторой области, расположенной за открытой ее частью, формируется зона разряжения, под действием которого жидкий азот 2 через питающий трубопровод 7 всасывается и поступает в распылитель 9, откуда выбрасывается в атмосферу. При этом за самолетом формируется факел диспергированных частиц жидкого азота, имеющих температуру - 196°C. Данные частицы жидкого азота, взаимодействуя с переохлажденной облачной средой, формируют в ней ледяные кристаллы, которые и вызывают необходимый эффект осадкообразования. Расход жидкого азота регулируется вентилем 8 на питающем трубопроводе 7. В случае пиковых нагрузок, когда необходимо создать максимально возможный расход, перекрывается вентиль 13 на трубке аварийного сброса давления. При этом давление паров азота в сосуде Дьюара растет (контролируется по манометру 6), а, следовательно, растет и расход жидкого азота. Расход жидкого азота можно увеличить и другим путем, например, увеличив скорость полета самолета. При этом разряжение в обтекаемом конусе 11 растет, что повышает и расход жидкого азота.

В случае возникновения нештатной ситуации, когда давление в сосуде Дьюара начинает резко расти из-за блокировки вентилей 8 и 13, срабатывает крышка 4, которая, выступая наружу под действием давления изнутри, соединяет продольные дренажные пазы 16 и 17 с внешней атмосферной средой. При этом происходит сброс давления из сосуда Дьюара 1 и тем самым исключается аварийная обстановка.

Предлагаемый самолетный генератор ледяных частиц отличается от известных высокой своей надежностью и простотой конструкции, которая обеспечивает практически полную безопасность при эксплуатации устройства.

Преимущественная область применения устройства - активные воздействия на переохлажденные облака с использованием скоростных самолетов лабораторий.

1. Самолетный генератор ледяных кристаллов, содержащий размещенный на борту самолета сосуд Дьюара с жидким азотом, крышку с манометром и зажимами для крепления к горловине сосуда Дьюара, питающий трубопровод, один конец которого снабжен распылителем и выставлен за борт самолета в набегающий воздушный поток, а второй конец через крышку введен в сосуд Дьюара, и опущен в жидкий азот, устройство для принудительной подачи жидкого азота через питающий трубопровод в распылитель, а также трубку аварийного сброса давления с дренажным вентилем, связывающую полость сосуда Дьюара с внешней средой, отличающийся тем, что крышка выполнена в виде обратного клапана и подпружинена к горловине сосуда Дьюара с помощью упругих зажимов, при этом боковая поверхность крышки, контактирующая с внутренней боковой поверхностью горловины, содержит, по меньшей мере, один продольный дренажный паз, соединяющий газовую полость сосуда Дьюара с внешней средой при достижении давления в ней критического порогового уровня, при этом устройство для принудительной подачи жидкого азота в распылитель выполнен в виде конического обтекателя, выставленного за борт самолета, а распылитель размещен по оси конического обтекателя и направлен в сторону, противоположную направлению движения самолета.

2. Самолетный генератор ледяных кристаллов по п.1, отличающийся тем, что упругие зажимы выполнены в виде двух пружин, либо двух резиновых растяжек, поджимающих крышку к горловине баллона.



 

Похожие патенты:

Криостат // 2491470
Изобретение относится к устройствам для охлаждения с применением сжиженных газов и может быть использовано при проведении низкотемпературных исследований в следующих областях: физика низких температур, электрические и магнитные измерения, биофизика, медицина.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для испытания на прочность металлических образцов. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к распылителям жидкого азота. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к криохирургическому инструменту, который может быть использован в гинекологии, онкологии, урологии, нейрохирургии, дерматологии, косметологии, а также в общей хирургии.

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для замораживания пищевых продуктов. .

Изобретение относится к фармацевтической, медико-биологической, пищевой и другим отраслям промышленности и может быть использовано для криозамораживания сыпучего сырья растительного происхождения, например ягод, резаных овощей, грибов и т.д.

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к камерам для замораживания биообъектов, и может быть использовано в биологии, эмбриологии, медицине (экстракорпоральное оплодотворение и др.), животноводстве.

Изобретение относится к холодильной и криогенной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации емкостей для хранения криогенных продуктов. .

Изобретение относится к холодильной технике и может применяться для замораживания пищевых продуктов. .

Изобретение относится к прикладной метеорологии и может быть использовано для коррекции погодных условий и изменения климата в отдельных регионах в интересах сельского хозяйства и экологии.

Изобретение относится к области воздействия на погодные условия и может быть использовано для рассеивания тумана на контролируемой территории. .

Изобретение относится к исследованиям верхней атмосферы Земли и околоземного космического пространства методом искусственных светящихся облаков и может быть использовано, например, при активных воздействиях на атмосферные процессы.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и метеорологии и может быть использовано для регулирования климатических условий местности. .

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий, а более конкретно к метеорологическим ракетам для рассеивания в облаках аэрозоля. .

Изобретение относится к области технических средств, предназначенных для генерации ледяных кристаллов, и может быть использовано для регулирования метеорологических процессов.

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на приземный слой атмосферы с целью ослабления туманов и улучшения видимости.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для борьбы с аномальными атмосферными явлениями. .
Изобретение относится к пиротехническим составам для метеорологических ракет и пиропатронов, в частности аэрозолеобразующим составам для рассеяния облаков и туманов, предотвращения градобитий и вызывания осадков из переохлажденных облаков.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для предотвращения торнадо. Способ предотвращения торнадо состоит в определении координат завихрения образующегося торнадо спутником с прибором визуального обзора и передающей антенной. Координаты передают на приемную антенну, а оттуда в расчетное устройство. Результаты расчета поступают на блок наведения полноповоротной передающей антенны. Антенна направляет луч сверхвысокочастотной энергии к ионосфере под таким углом, который обеспечивает попадание отраженного луча СВЧ энергии в центр завихрения образующегося торнадо. Устройство для предотвращения торнадо содержит приемную антенну, взаимодействующую с расчетным устройством, взаимодействующим с блоком наведения. Приемная антенна установлена на мачте и заземлена в грунт. Дополнительно введена передающая полноповоротная антенна с блоком наведения, спутниковое устройство с визуальным обзором и передающей антенной. Спутниковое устройство прибором визуального обзора и передающей антенной взаимодействует с приемной антенной. Приемная антенна взаимодействует с расчетным устройством. Расчетное устройство взаимодействует с блоком наведения передающей полноповоротной антенны. Луч СВЧ энергии взаимодействует с ионосферой земли, а отраженный от ионосферы земли луч СВЧ энергии взаимодействует с центром завихрения образующегося торнадо. Обеспечивается расширение функциональных возможностей устройства и повышение эффективности борьбы с торнадо. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх