Способ инициирования искусственных молний


 


Владельцы патента RU 2619521:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Северо-Кавказская военизированная служба по активному воздействию на метеорологические и другие геофизические процессы" (RU)
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU)

Изобретение относится к способам искусственного инициирования молниевых разрядов, используемых при защите объектов от грозового электричества и при воздействии на облачные процессы для регулирования их электрической активности. Способ включает в себя использование бескорпусного ракетного двигателя (РДБК), гальванически соединенного с металлическим или металлизированным проводником. РДБК запускают в направлении облака. При инициировании наземных искусственных молний (ИМ) используют электропроводник протяженностью около 300 м с заземленным концом, а при инициировании внутриоблачных ИМ – электропроводник со свободным концом. Обеспечивается исключение разрушения факелом пламени электропроводящей проволоки при ее развертывании в полете ракеты и максимальная безопасность работ с ракетными двигателями. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к способам искусственного инициирования молниевых разрядов, используемых при защите объектов от грозового электричества и при воздействии на облачные процессы для регулирования их электрической активности. Защита от молний обеспечивается при отводе тока молнии от защищаемого объекта. Регулирование электрической активности облака происходит при искусственном разряжении молнии на землю или на летающее устройство с токопроводящей поверхностью.

Известно, что подавление интенсивных грозовых явлений остается чрезвычайно актуальной задачей. Известно также, что интенсивность грозы связана с электричеством в облаке. Но гроза не единственный потенциально возможный объект воздействия.

К настоящему времени проведены и проводятся интенсивные исследования возможности управления электрическим состоянием облаков с целью изменения их способности к осадкообразованию. Это в одних случаях усиление осадкообразующих процессов в облаках, недоразвившихся до стадии дождевых, в других - перестройка структуры укрупняющихся частиц для того, чтобы не допустить их рост до градовых размеров.

Известен способ инициирования молниевых разрядов с помощью металлического молниеотвода, выполненного из стержня, троса или сетки (Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. Москва, изд. МЭИ, 2004 г.).

Недостатками известного способа являются невысокая вероятность попадания разряда молнии в молниеотвод и невысокая степень защиты объектов.

Существуют известные способы инициирования искусственных молний, предусматривающих создание в грозовом облаке плазменного токопроводящего канала.

Канал можно обеспечить с помощью ракет, в состав твердого топлива которых добавляются хлорид кальция и соли цезия. Горящее топливо оставляет позади летящей ракеты след из этих солей, которые, вступая в контакт с влагой воздуха, образуют токопроводящий канал. Молния идет по пути наименьшего электрического сопротивления, т.е. по сформированному каналу [The International Center for Lightning Researchand Testing (ICLRT) at Camp Blanding, Florida].

Известен также способ инициирования молниевых разрядов созданием плазменного токопроводящего канала воздействием на атмосферный воздух излучением лазера [Создание сплошных лазерных искр для решения. В.В. Аполлонов, Л.М. Василяк, С.Ю. Казанцев и др. Интернет приложение. Спецвыпуск «Оборонный заказ». №17, декабрь 2007].

Известны также недостатки лазерных методов: это сложность и энергоемкость оборудования, невозможность формирования проводящих каналов вблизи грозовых облаков, где напряженность электрического поля максимальна и где лучшие условия для зарождения лидерных каналов и др.

Известен способ инициирования молниевых разрядов с помощью ракет, запускаемых с земли и несущих с собой и за собой медный проводник [PREVECTRON®: Полевые испытания в условиях реальных молний, www.indelec.com].

Создавать в грозовом облаке плазменный токопроводящий канал можно и синхронизированным подрывом серии артиллерийских боеприпасов плазменно-оптического действия (патент РФ 2525842). Точки подрыва располагают так, что ионизированные области, возникающие в атмосферном воздухе при срабатывании боеприпасов плазменно-оптического действия, располагаются с перекрытием по цепочке в направлении от грозовой ячейки к поверхности земли или к соседней ячейке.

Недостатками этого способа также являются: громоздкость, дороговизна, связанная со сложностью организации работ.

Общим недостатком как ракетного, так и лазерного способов формирования плазменного проводящего канала для искусственного вызывания молнии является малое поперечное сечение канала. Любая реальная неоднородность атмосферы нарушает целостность канала и его проводимость.

Известен способ предотвращения града, предусматривающий введение в область градового облака с повышенной напряженностью электрического поля протяженного электропроводящего тела для инициирования линейной молнии (заявка №94027960/15(027747) от 25.07.94). Таким телом обычно бывает твердотопливная ракета, покрытая электропроводной краской или лаком.

Известен также способ вызывания искусственного разряда грозового облака на землю, взятый за прототип предлагаемого изобретения, по которому по направлению к грозовому облаку запускается ракета, которая тянет за собой один конец стальной проволоки, сматывающейся с катушки, установленной на борту корабля (Л.Г. Качурин. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Ленинград, Гидрометиоиздат, 1973 г., стр. 284).

При использовании этого известного способа обычно разряд молнии происходит, когда ракета поднимается на высоту порядка 100 м. Этого достаточно для того чтобы грозовое облако с высотой нижней границы около километра разряжалось на землю.

Недостатком известного способа является то обстоятельство, что при полете ракеты факел пламени быстро пережигает токопроводящую проволоку, проволока не успевает развернуться на более значительную длину, чем 100 м, что ограничивает ее способность инициировать молнии из грозовых облаков на землю. Увеличение же толщины проволоки влечет за собой соответствующее увеличение ее веса и повышение требований к энергетике ракеты. Тем более это относится к металлизированному проводнику (электропроводнику).

Недостатком известного способа также остается высокая стоимость ракет, как на жидком, так и на твердом топливе, а также трудности в организации работ, связанные с необходимостью обеспечения безопасности при их эксплуатации и использовании.

Технической задачей предлагаемого способа инициирования молний является как раз исключение разрушения факелом пламени электропроводящей проволоки или металлизированного проводника при их развертывании в полете ракеты и обеспечение максимальной безопасности работ с ракетными двигателями, которая может быть достигнута только при применении ракетных двигателей без корпуса (РДБК). РДБК гальванически соединяют с металлическим или металлизированным проводником, который запускают в направлении облака. При инициировании наземных ИМ используют электропроводник протяженностью около 300 м с заземленным концом, а при инициировании внутриоблачных ИМ используют электропроводник со свободным концом. Причем при запуске летающего устройства используют направляющую трубу, изготовленную из фторопласта, а именно политетрафторэтилена или политрифторхлорэтилена, с необходимой огнестойкостью и минимальным поверхностным трением между стабилизатором полета устройства и стенками трубы.

Раскрытие изобретения

Конструкция летающего устройства с РДБК включает полностью сгорающий на первых секундах полета устройства двигатель и стабилизатор полета с токопроводящей поверхностью и (или) электропроводник, протяженностью около 300 м, с заземленным концом для разряжения искусственной молнии (ИМ) на землю, а при инициировании внутриоблачных ИМ используют электропроводник со свободным концом.

Существенное значение при запуске летающего устройства имеют свойства материала, из которого изготавливают направляющую трубу, изготовленную из фторопласта (политетрафторэтилена или политрифторхлорэтилена) с минимальным поверхностным трением и необходимой огнестойкостью.

Требуемый результат решения поставленной выше технической задачи обеспечивается тем, что РДБК полностью сгорает в полете уже на участке разгона траектории полета летающего устройства. Вследствие этого, после первых секунд полета летающее устройство не представляет серьезной опасности для людей или объектов на земле, чем выгодно отличается от ракетного двигателя с внешним корпусом, продолжающего полет. Кроме того, при использовании РДБК исключается перегорание электропроводящей проволоки или металлизированного проводника, что позволяет значительно увеличить эффективность инициирования искусственных молний.

Преимущество предлагаемого изобретения можно показать на примере запуска стабилизатора полета с металлизированным проводником, отправляемым в полет с помощью бескорпусного ракетного двигателя для инициирования искусственных молний в грозовом облаке.

Известно усиление внешнего электрического поля проводниками (Э.М. Базелян, Ю.П. Райзер. «Искровой Разряд». Из-во МФТИ, 1997 г., стр. 95):

Емо=3+0,56(l/r)0.92,

где l - длина проводника, r - радиус проводника, Ем - максимальное поле у концов металлического стержня, ориентированное вдоль однородного внешнего поля Ео.

В настоящее время для инициирования искусственных молний может быть использована (и используется) ракета Алазань-6, поверхность которой покрывают токопроводящей краской.

Для ракеты Алазань-6: l=140 см, r=4,1 см, усиление поля Es/Eo=17,4.

Для РДБК используется стабилизатор полета, поверхность которого также покрыта токопроводящей краской: l=150 см, r=0,5 см, усиление поля Es/Eo=129.

Если же запускать РДБК с металлизированным проводником, длиной в десятки метров (по уже освоенной практике), можно обеспечить усиление напряженности внешнего поля в 1000 и более раз.

Кроме того, в связи с тем, что ракетные двигатели без корпуса в несколько раз дешевле традиционных двигателей при сохранении всех известных преимуществ РДТТ (высокая концентрация энергии в единице объема, работоспособность в арктических и тропических условиях, высокая надежность и длительные гарантийные сроки и пр.), использование РДБК для инициирования молний позволяет при сравнительно небольших затратах перейти на принципиально новый уровень и в объеме исследований природы молний, и новых возможностей влияния перераспределения электричества в облаке на процессы грозоградообразования.

1. Способ инициирования внутриоблачных и наземных искусственных молний (ИМ) в грозовых облаках с помощью бескорпусного ракетного двигателя (РДБК), гальванически соединенного с металлическим или металлизированным проводником, который запускают в направлении облака, причем при инициировании наземных ИМ используют электропроводник протяженностью около 300 м с заземленным концом, а при инициировании внутриоблачных ИМ используют электропроводник со свободным концом.

2. Способ по п. 1, в котором при запуске летающего устройства используют направляющую трубу, изготовленную из фторопласта, а именно политетрафторэтилена или политрифторхлорэтилена, с необходимой огнестойкостью и минимальным поверхностным трением между стабилизатором полета устройства и стенками трубы.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к модификации параметров космической среды, а также предназначено для экспериментальной наземной отработки в искусственной среде. Для прогрева атмосферы Марса локально нагревают марсианскую залежь природных карбонатов путем концентрирования солнечных лучей на ее поверхности.

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана на контролируемой территории (аэродромы, скоростные автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), где необходимо выполнение требований по прозрачности атмосферы и обеспечению дальности видимости.

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана на контролируемой территории (аэродромы, скоростные автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), где необходимо выполнение требований по прозрачности атмосферы и обеспечению дальности видимости.

Группа изобретений предназначена для жизнеобеспечения пилотируемых космических полетов на Марс. Физико-химическая секция предназначена для получения кислорода, воды, оксида углерода, аммиака и удобрений на основе азота.

Способ воздействия на облака относится к метеорологии. Охлаждают пары воды путем их пересечения в атмосфере с потоком паров жидкого азота (2), выпускаемых с воздушного аппарата (1).

Изобретение относится к твердым ракетным топливам, используемым в изделиях для активного воздействия на облака при борьбе с градом и грозами, стимулирования и интенсификации осадков, рассеивания облаков и туманов.

Изобретение относится к области экологии и, в частности, к способам борьбы с парниковым эффектом, образующимся в результате влияния промышленных выбросов в атмосферу при сжигании углеводородного топлива.

Изобретение может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью рассеивания туманов и облаков на контролируемой территории (аэродромы, скоростные автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.) и вызывания дополнительных осадков.

Изобретение относится к области воздействия на атмосферу. Устройство инициирования осадков в атмосфере выполнено из двух разнородных источников ионизации молекул воздуха в охватываемом рабочем объеме.

Изобретение относится к технологии создания зеленых городских лесозащитных зон. Создают технологические парки (2) и технологические скверы (3), расположенные рядом с открытыми автомобильными стоянками и над закрытыми подземными гаражами-стоянками.

Изобретение относится к мобильным установкам, генерирующим функциональный аэрозоль для активного воздействия на облака, локально изменяя состояние погоды. Установка содержит связанную с баллоном сжатого воздуха (3) емкость (4) смеси функционального реагента, подключенную к форсунке (9) в камере сгорания (13). Камера сгорания (13) оснащена коаксиальным воздухозаборником (18) и совмещена с вытяжной трубой (5). По периметру камеры сгорания (13) распределены инжекционные окна. Упомянутые структурные элементы размещены внутри каркасного кожуха (2). Каркасный кожух (2) оснащен откидной полкой (10) для опоры вытяжной трубы (5). Вытяжная труба (5) закрепляется на каркасе (1) съемным бандажом (6). В откидной полке выполнено гнездо монтажа форсунки, над которой закреплен центральный кольцевой диффузор, а на инжекционных окнах тангенциально расположены жалюзи. Обеспечивается стабильная автоматическая работа мобильной установки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение при орошении различных культур с локальным регулированием влажности почвы. Оросительная сеть включает водоисточник, энергетическую установку, насос, распределительный трубопровод и подключенные к нему поливные трубопроводы с дождевальными установками, оборудованными системой дистанционного управления с управляющими контроллерами, объединенными беспроводной связью с центральным компьютером, получающим информацию от автоматизированного измерительного комплекса. В зоне действия каждой дождевальной установки оросительная сеть снабжена испарителем влаги, выполненным в виде емкости, заполненной пористым материалом, например уплотненным среднезернистым песком. В верхней части емкости закреплен разматывающийся с уклоном к ее поверхности влагонепроницаемый экран. Для определения в зоне действия каждой дождевальной установки времени очередного полива сеть оборудована дистанционным измерителем температуры поверхности поля, имеющим беспроводную связь с центральным компьютером и установленным на малом управляемом беспилотном аппарате, например, типа коптер. Обеспечивается поддержание равномерного увлажнения поля, сокращение потерь урожая орошаемой культуры. 3 ил.
Наверх