Способ инициирования искусственных молний

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.

Изобретение относится к устройствам для изменения атмосферных условий и может быть использовано для рассеивания в облаках аэрозоля, генерируемого пиротехническим топливом, для предотвращения градобитий или искусственного вызывания осадков. Технический результат - увеличение выхода льдообразующих ядер с одного грамма пиротехнического топлива и дальности полета ракеты. Ракета включает последовательно смонтированные стартовый и маршевый двигатели. В сопловом блоке стартового двигателя с аэродинамическими лопастями стабилизатора закреплен электровоспламенитель, связанный с пусковой установкой. В корпусе стартового двигателя последовательно установлены канальный пороховой заряд, пиротехнический замедлитель корректировки угла полета ракеты и коллектор воспламенения маршевого двигателя с замедлителями инициирования ленточного заряда самоликвидации стартового двигателя. Посредством адаптера стыковки стартовый двигатель соединен с маршевым двигателем, имеющим в своей конструкции собственный сопловой блок и собственный стабилизатор. Заряд пиротехнического топлива торцевого горения маршевого двигателя одновременно является льдообразующей шашкой активного дыма. Решетка-рассекатель, расположенная в корпусе маршевого двигателя между сопловым блоком и пиротехническим зарядом льдообразующего пиротехнического топлива торцевого горения, позволяет собрать на себе шлаки продуктов сгорания топлива и несгоревшие частицы, предотвращая зашлаковку соплового блока. Последовательно расположенный кумулятивный центральный заряд ликвидации маршевого двигателя с помощью капсюля-детонатора обеспечивает возможность инициирования подрыва и самоликвидации маршевого двигателя. Обтекатель ракеты заполнен инертным составом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к системе регулирования микроклимата сельскохозяйственных полей. Система состоит из расположенного вдоль границы водоема, на берегах которого установлены пластины с жалюзи с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и наклонной вертикальной плоскости. Система содержит водопроводную трубу с мелкодисперсными распылителями и насос, сообщенный с гелиатором, имеющим накопитель заряда. Система имеет дополнительный гелиатор, выполненный в виде многоярусной системы из привязанных друг с другом зачерненных баллонов, расположенных в виде нескольких установленных один над другим ярусов, на которых расположена система заземленных проводов-эмиттеров, коронирующих в электрическом поле земли. Каждый баллон имеет воздухопровод, сообщенный через штуцер с манометром с насосом, работающим в гидрорежиме и в режиме компрессора, а эмиттеры электронов сообщены с накопителем заряда. Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности регулирования микроклимата сельскохозяйственных полей в период длительной засухи. 2 ил.

Изобретение относится к области метеорологии. Устройство выполнено в виде спиральной антенны (1) с осевой диаграммой направленности (2), ориентированной в верхнюю полусферу для вертикального зондирования слоя F2 ионосферы (5) в диапазоне волн 25…30 м. Длина витка (8) спирали ~30 м, число витков 7, шаг витка 4,5 м. Антенна подвешена на телескопических мачтах (6) из композитного материала высотой 32 м, расчаленных растяжками (7). Витки (8) спирали закреплены на мачтах (6) и изолированы от них силиконовыми изоляторами (9). Антенна запитана от СВЧ передатчика (3) с регулируемой частотой излучения. При этом один из полюсов источника питания (4) передатчика подключен к заземлителю (10) антенны, выполненному из винтовых труб (11), заглубленных в грунт, по радиально-кольцевой параллельной схеме в режиме зеркального противовеса. Обеспечивается создание теплового луча с энергией, достаточной для обеспечения испарения облачного покрова зависшего циклона и обеспечивающей возникновение струйных течений и восстановление естественной циркуляции воздушных масс. 5 ил.

Изобретение относится к области гидрометеорологии, в частности к способу и системе активного воздействия на атмосферные явления и управления ими, предупреждения и предотвращения града, и может быть использовано для осуществления широкомасштабной автоматической противоградовой защиты обрабатываемых сельскохозяйственных земель, садов и различных народнохозяйственных объектов. Автоматический способ широкомасштабной противоградовой защиты включает генерацию и направление вертикально вверх сверхзвуковых ударных волн необходимой мощности вследствие проведения в соответствии с командными сигналами, поступающими извне, последовательных взрывов смеси взрывного газа и воздуха в камере взрыва каждого из акустических генераторов предотвращения града, установленных в М участках пространства, находящегося под противоградовой защитой. Способ включает также прием сигналов собственного радиотеплового излучения неба, соответствующего каждому участку, возведение в квадрат принятых сигналов, интегрирование возведенных в квадрат сигналов, сравнение интегрированного сигнала с N порогами. Затем проводят формирование по результату сравнения кода-сигнала "оповещение" и формирование вышеуказанных командных сигналов, соответствующих коду-сигналу "оповещение", установление режимов работы акустического генератора предотвращения града, таких как "включение", "дежурство", "функционирование, "отключение" и "прекращение взрывов". Осуществляют запуск акустического генератора предотвращения града данного участка в соответствии с установленным режимом работы. При этом с установлением режима работы акустического генератора "включение" генерируют и передают в эфир код-сигнал "тревога", принятый в любой точке код-сигнал "тревога" сравнивают с собственными кодами-сигналами и при совпадении с одним из них сравнивают интегрированный сигнал с порогом "тревога", при превышении которого устанавливают для акустического генератора данного участка режим работы "тревога". Автоматическая сеть противоградовой защиты включает M акустических генераторов предотвращения града, установленных в М участках пространства, находящегося под противоградовой защитой. Каждый генератор имеет цилиндрическую камеру взрыва, коническое направляющее дуло, соединительную трубку, окошки с крышками для притока воздуха, впрыскиватель газа и запальник, систему подачи газа, щит управления, систему электропитания, систему дистанционного управления, а также устройство обнаружения-оповещения, включающее антенну, радиометрический приемник, управляемое компенсирующее устройство, управляемое многоканальное пороговое устройство, устройство оповещения, передатчик, приемник, управляемое устройство сравнения кода-сигнала, первый управляемый выключатель, управляемое однопороговое устройство и второй управляемый выключатель. Технический результат, обеспечиваемый группой изобретений, заключается в повышении эффективности работы сети и автоматизации ее эксплуатации. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к экологии, а именно биомониторингу и биоиндикации качества состояния окружающей среды (воздуха) с использованием индекса экотопической приуроченности. Способ включает констатацию наличия видов растений в экотопах растительных сообществ на различных по степени антропогенной преобразованности территориях, установление баллов их встречаемости и проективного покрытия и расчет индекса экотопической приуроченности (S), выражающегося отношением произведения баллов встречаемости и квадратного корня суммы проективных покрытий конкретного вида в массиве геоботанических описаний к общему числу описаний, по формуле: где S - индекс экотопической приуроченности; В - встречаемость в промежутке значений проективного покрытия (Р) согласно 5-балльной квадратично-трансформированной шкале процентов покрытия в диапазоне 0-100%: 0-4% - 1 балл, 4-16% - 2 балла, 16-36% - 3 балла, 36-64% - 4 балла, 64-100% - 5 баллов; Р - сумма проективных покрытий конкретного вида в массиве геоботанических описаний; N - число геоботанических описаний сообществ, при этом наибольшее абсолютное значение индекса экотопической приуроченности свидетельствует о высокой информативности (активности) вида, а наименьшее - о низкой информативности (активности). Использование индекса экотопической приуроченности приводит к упрощению способа, повышению точности, надежности, значимости количественных характеристик видов, которые показывают антропогенную преобразованность среды, сокращению трудозатрат, применению доступных для математической обработки признаков видов. 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для активного воздействия на атмосферу с целью изменения погодных условий. Прогнозируют движение воздушных масс относительно контролируемой территории и формируют с помощью ионного ветра восходящий воздушный поток. В прогнозируемой области водоема в прогнозируемое время прохождения над водоемом воздушных масс, дальнейшее движение которых по прогнозному расчету предполагает натекание их на контролируемую территорию, производят разрушение поверхностного микрослоя. Обеспечивается повышение вероятности формирования конвективной облачности. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способу защиты посевов от засухи. Способ заключается в использовании установок для создания дымовой завесы из веществ для ее создания. Установки для создания дымовой завесы поднимают на самолетах в верхние слои атмосферы, где распыляют дымовые завесы в виде аэрозолей в часы и на период недопустимо сильной солнечной радиации для защищаемой сельскохозяйственной культуры. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в ослаблении солнечной радиации в часы ее наибольшей интенсивности.
Изобретение предназначено для активного воздействия на атмосферу с целью рассеивания туманов и облаков на контролируемой территории (аэродромах, скоростных автодорогах, открытых площадках для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), а также вызывания дополнительных осадков. Определяют направление движения ветровых воздушных потоков относительно области планируемого воздействия. Далее генерируют в объеме воздушного потока, проходящего через область планируемого воздействия, коронный разряд. Процесс генерации коронного разряда предваряют добавлением в объем воздушного потока скипидара концентрацией, не превышающей значений, установленных нормами предельно допустимых концентраций. Обеспечивается высокая эффективность рассеивания туманов и облаков. 1 з.п. ф-лы.
Наверх