Самолетный генератор ледяных кристаллов

Самолетный генератор ледяных кристаллов

Реферат

Изобретение относится к области технических средств, предназначенных для воздействия на переохлажденные облака с целью предотвращения градобитий и искусственного увеличения осадков с использованием самолета.

Известны различные устройства для генерации ледяных кристаллов в атмосфере путем их сбрасывания в переохлажденную облачную среду с самолета (п. РФ №1797181, кл. А01G 15/00 1995 г., п. РФ №1797182, кл. А01G 15/00 1995 г, п. РФ №2112358, кл. А01G 15/00 1998 г.).

Каждое такое устройство содержит баллон с распыляемой жидкостью с запорным органом и распылителем, а также механизмом, обеспечивающим 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 для распыления только жидких реагентов, таких, например, как пропан, фреон и т.д., которые имеют невысокий уровень давления насыщенных паров.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является самолетный генератор ледяных кристаллов, содержащий проточную камеру с камерой сгорания и регулятором расхода воздуха на входе, размещенное в проточной камере устройство для генерации льдообразующих частиц, выполненное в виде форсунки для подачи в камеру сгорания ацетона, в смеси с йодистым серебром, электрическую свечу для зажигания смеси ацетона в воздушной среде, подключенную к внешнему источнику электрического тока, а также манометр и термометр для контроля и регулирования режимов работы форсунки (Физические основы воздействия на атмосферные процессы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973, с.144.

(ПРОТОТИП).

Недостатком известного устройства является то, что применяемый реагент - йодистое серебро является дорогостоящим веществом и относится к классу тяжелых металлов, загрязняющих окружающую среду.

Другой существенный недостаток устройства заключается в том, что использование на борту самолета взрывоопасного вещества (ацетона в баллонах) накладывает жесткие требования к условиям эксплуатации устройства и повышает риск возможности возникновения пожара, либо взрыва на борту самолета.

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

Технический результат достигается тем, что в известном самолетном генераторе ледяных кристаллов, содержащем проточную камеру с регулятором расхода воздуха на входе, размещенную в проточной камере камеру сгорания, снабженную форсункой для регулируемой подачи газа от внешнего источника в камеру сгорания, устройство для генерации льдообразующих частиц в камере сгорания и внешний источник электрического тока, устройство для генерации льдообразующих частиц в камере сгорания содержит по меньшей мере два графитовых электрода, размещенных относительно друг друга с зазором, при этом графитовые электроды подключены к внешнему источнику электрического тока и образуют внутри проточной камеры в зазоре между электродами зону горения, при этом в качестве газа, подаваемого в зону горения, используется инертный газ, например, гелий.

Технический результат достигается также и тем что, графитовые электроды размещены в камере сгорания симметрично продольной ее оси и лежат в одной плоскости, проходящей через эту же ось.

Сущность изобретения поясняется рисунком, где схематично представлен общий вид устройства.

Самолетный генератор льдообразующих частиц содержит проточную камеру 1 с регулятором расхода воздуха на входе 2, размещенную в проточной камере 1 камеру сгорания 3, снабженную форсункой 4 для регулируемой подачи газа в камеру сгорания 3 от внешнего источника (на рисунке внешний источник не показан). Камера сгорания 3 выполнена из токонепроводящего материала, например керамики. Форсунка 4 соединена с внешним источником газа с помощью трубки 5. Внутри камеры сгорания 3 размещено устройство для генерации льдообразующих частиц, состоящее из двух графитовых электродов 6 и 7, размещенных относительно друг друга с зазором, при этом графитовые электроды 6 и 7 изолированы от корпуса проточной камеры 1 посредством изоляторов 8 и 9 и подключены соответственно через клеммы 10 и 11 к внешнему источнику электрического тока (на рисунке источник электрического тока не показан). В данном случае используется одна пара графитовых электродов 6 и 7, хотя могут использоваться несколько пар. Графитовые электроды могут иметь различные схемы размещения. В данном случае они размещены в камере сгорания 3 симметрично продольной ее оси и лежат в одной плоскости, проходящей через эту же ось.

Графитовые электроды 6 и 7 при подаче на них электрического тока образуют в зазоре между электродами 6 и 7 зону горения 12. В качестве газа, подаваемого в зону горения 12, используется инертный газ, например гелий.

Самолетный генератор ледяных кристаллов работает следующим образом.

При движении самолета через переохлажденное облако к клеммам 10 и 11 от внешнего источника тока, размещенного на борту самолета, подается электрический ток. При этом между электродами 6 и 7 формируется электрическая дуга. С целью исключения окислительных процессов в зоне горения в камеру сгорания 3 подается инертный газ, в данном случае гелий. В зоне горения электрической дуги в среде инертного газа под действием высоких температур происходит синтез различных углеродистых структур с образованием углеродистых кластеров. В результате в зоне горения 12 образуются такие продукты распада графита, как фуллерены, нанотрубки и другие твердотельные наноструктуры, размеры которых могут колебаться в интервале от 1 нм и выше. Механизм взаимодействия таких частиц с облачной средой может быть различным и зависит от температуры этой среды. Например, при взаимодействии твердотельных наноструктур с облачной средой, имеющей температуру от 0° и выше (теплые туманы), частицы при выходе из камеры сгорания 3 смешиваются с набегающим воздухом и в процессе взаимодействия с водяным паром и облачными частицами, находящимися в набегающем воздухе, окутываются прочной водной оболочкой, превращаясь при этом в гидратированные частицы. Каждая такая частица формирует и удерживает вокруг себя упорядоченный водный кластер с размерами в поперечнике, в десятки раз превышающими собственный размер. Такие частицы с упорядоченной водной структурой объединяются в большие шаровидные образования - водные кластеры высшего порядка, которые активно взаимодействуя с облачной средой, формируют необходимый эффект осадкообразования.

При взаимодействии с переохлажденной облачной средой градовых облаков, имеющей температуру от -1°С и ниже, твердотельные наноструктуры поглощают не только пар, но и, взаимодействуя с переохлажденными облачными каплями, переводят их в кристаллическое состояние. Данный процесс сопровождается выделением теплоты кристаллизации. Образовавшиеся кристаллы по мере роста становятся градовыми частицами, которые под действием силы тяжести начинают падать вниз и, при движении в атмосфере в области положительных температур начинают таять и выпадать на землю в виде жидких осадков.

В настоящее время проведены успешные испытания опытного образца устройства в лабораторных условиях и получен достаточно хороший результат, являющийся основанием для продолжения работ по созданию промышленных образцов устройства.

Предлагаемый самолетный генератор ледяных кристаллов отличается от известных генераторов высокой надежностью и простотой конструкции. Применение в качестве реагента продуктов электродугового распыла углерода обеспечивает практически полную безопасность применения устройства.

Преимущественная область применения устройства - активные воздействия на облака с использованием вертолетов и самолетов лабораторий.

1. Самолетный генератор ледяных кристаллов, содержащий проточную камеру с регулятором расхода воздуха на входе, размещенную в проточной камере камеру сгорания, снабженную форсункой для регулируемой подачи газа от внешнего источника в камеру сгорания, устройство для генерации льдообразующих частиц в камере сгорания и внешний источник электрического тока, отличающийся тем, что устройство для генерации льдообразующих частиц в камере сгорания содержит, по меньшей мере, два графитовых электрода, размещенных друг относительно друга с зазором, при этом графитовые электроды подключены к внешнему источнику электрического тока и образуют внутри проточной камеры в зазоре между электродами зону горения, при этом в качестве газа, подаваемого в зону горения, используется инертный газ, например гелий.

2. Самолетный генератор ледяных кристаллов по п.1, отличающийся тем, что графитовые электроды размещены в камере сгорания симметрично продольной ее оси и лежат в одной плоскости, проходящей через эту же ось.