Способ создания искусственного облака в верхней атмосфере земли и устройство для его осуществления

Международная патентная классификация:       A01G

Патент на изобретение №:      2007070

Автор:      Гарбузенко В.Ф., Клюев О.Ф., Матухин П.Г., Портнягин Ю.И., Соколов В.В., Шамшев К.Н., Шидловский А.А.

Патентообладатель:      Научно-производственное объединение "Тайфун"

Дата публикации:      15 Февраля, 1994

Изображения

Изобретение относится к исследованиям верхней атмосферы Земли и околоземного космического пространства методом искусственных светящихся и дымовых облаков и могут быть использованы, например, при активных воздействиях на атмосферные процессы. Техническим результатом изобретения является создание искусственного облака заданного масштаба из ограниченной массы реагента. Способ заключается в том, что искусственное облако (ИО) заданного размера создают из ограниченной массы жидкого или пастообразного реагента путем управляемого одномоментного воздействия на реагент в замкнутом объеме импульсами равновеликих встречно направленных сил с обеспечением возможности распыления реагента в плоскости, перпендикулярной направлению действия этих сил. ИО имеет дисковую или прерывисто-лучевую структуру с заданными порядком чередования и интенсивностями лучей и заданные скорости разлета реагента (от долей м/с до нескольких км/с). Устройство для осуществления этого способа содержит емкость для реагента, на середине высоты в оболочке 1 которой имеется ослабление в виде проточки 4 или окон с мембранами калиброванной толщины, а на торцовых поверхностях 2 и 3 емкости смонтированы равновеликие по мощности части 6 управляемого источника сжатого газа, в качестве которого могут использоваться заряды пиротехнического взрывчатого вещества или аккумуляторы высокого давления. 2 с. п. и 2 д. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к исследованиям верхней атмосферы (ВА) Земли и околоземного космического пространства (ОКП) методом искусственных светящихся и дымовых облаков (ИО) и может быть использовано, например, для активных воздействий на атмосферные процессы.

Известно устройство для выброса жидких реагентов с борта метеоракеты [1] , в котором емкость с реагентом и помещенным внутри этой емкости зарядом сжатого газа для вытеснения реагента устанавливается на ракете, стабилизируемой вращением. Во время полета ракеты жидкий реагент отбрасывается к стенкам емкости, а заряд сжатого газа локализуется у ее оси. Входное отверстие выпускного патрубка размещено внутри жидкости на максимально возможном расстоянии от оси вращения. При открытии пироклапана, установленного в выпускном патрубке, жидкий реагент вытесняется через выпускной патрубок к форсунке и распыляется в окружающее пространство, образуя ИО-след, длина которого пропорциональна времени выброса реагента из емкости. Секундный расход реагента определяется, в основном, давлением газа внутри емкости и суммарной площадью поперечного сечения выпускных отверстий форсунки.

Регистрируя эволюцию ИО-следа в режиме замедленной киносъемки и обрабатывая получаемые при этом снимки ИО, можно получить довольно полное представление о динамических процессах, происходящих в ВА. Поперечные начальные размеры ИО-следа определяются, в основном, скоростью выброса реагента из емкости, составляющей величину от долей м/с до нескольких десятков м/с. Эти размеры ИО могут достигать десятков и сотен метров. Но получение информации о процессах большего масштаба с помощью этого устройства затруднительно.

Известны способ и ракета, предназначенные для засева облаков [2] , согласно которым реагент мгновенно распыляется взрывом заряда, помещенного внутри контейнера с реагентом. Линейные размеры облака при этом получаются значительно большими, чем в предыдущем случае. Однако воздействие факторов взрыва (сверхвысоких давлений и температур) может привести к существенным, неконтролируемым или нежелательным изменениям свойств реагента, а облако при взрыве получается "полым", и его эволюция по этой причине не в полной мере иллюстрирует процессы, протекающие в реальной атмосфере.

Известно устройство для создания искусственных светящихся облаков (ИСО) с помощью выброса триметилалюминия (ТМА) [3] , в котором выброс реагента из устройства осуществляют через форсунку поршнем, приводимым в движение сжатым газом после открытия пироклапана, установленного в трубопроводе, соединяющем емкость с реагентом и аккумулятор давления газа. Поперечное суммарное сечение отверстий форсунки и давление газа в емкости с реагентом, как и в первом из вышеописанных случаев, определяют секундный расход реагента и размеры образуемого ИО-следа, что позволяет создавать ИО малых и средних масштабов. Вместе с тем, остается актуальной задача исследования крупномасштабных процессов, для визуализации которых необходимо создание ИО, протяженных хотя бы в двух взаимноперпендикулярных направлениях на сотни и даже тысячи метров. Достигнуть такого результата можно, например, за счет повышения скорости выброса реагента при многократном увеличении площади проходного сечения отверстий распылителя.

Вышеописанное устройство [3] для создания ИСО при выбросе ТМА по большинству сходных существенных признаков взято за прототип предлагаемых способа и устройства создания крупномасштабного ИО.

Достигаемым в предлагаемом изобретении техническим результатом является создание искусственного облака заданного масштаба из ограниченной массы реагента.

Сущность изобретения заключается в том, что искусственное облако создают из заданной массы жидкого или пастообразного реагента, заключенного в емкость, путем одномоментного воздействия на этот реагент импульсом равновеликих встречно направленных сил с обеспечением преобладающей возможности распыления реагента в плоскости, перпендикулярной направлению действия этих сил.

Устройство для создания ИО включает установленную на летательном аппарате (ЛА) или отделяемом от него модуле (ОМ) емкость с реагентом, состоящую из цилиндрической оболочки с ослабляющей проточкой на середине ее высоты и утолщенных дна и крышки с возможностью выполнения ими функций вытеснительных поршней, на внешних поверхностях которых смонтированы равные по мощности сообщающиеся между собой части управляемого источника сжатого газа (ИСГ), подключенного к системе электроавтоматики, причем емкость с реагентом и ИОГ помещены в установочном каркасе, размещенном в отсеке полезной нагрузки ЛА или ОМ.

На чертеже изображена конструкция предлагаемого устройства.

Емкость для реагента состоит из цилиндрической оболочки 1, дна 2 и крышки 3. На середине высоты оболочки выполнена кольцевая ослабляющая проточка 4. В крышке 3 имеются наполнительное и дренажное отверстия, герметично закрываемые пробками 5. На внешних поверхностях дна 2 и крышки 3 смонтированы одинаковой мощности части 6 ИСГ, сообщенные между собой аксиально расположенным элементом 7 ИСГ. В крышке 3 установлен инициирующий срабатывание ИСГ механизм (ИМ) 8, управляемый от командного блока (КБ) ЛА или ОМ.

Работают по предлагаемому способу с помощью вышеописанного устройства следующим образом. Снаряженное реагентом 9 и оборудованное ИСГ (6-7) устройство размещают в установочном каркасе 10 отсека полезной нагрузки, подключают ИМ 8 к КБ ЛА или ОМ. Во время полета ЛА в заданный программой момент от КБ на ИМ подается управляющий импульс, вследствие чего срабатывают равные по мощности части ИСГ 6. При этом на реагент 9 со стороны дна 2 и крышки 3 одномоментно действуют мгновенные импульсы равновеликих встречно направленных сил, емкость вскрывается и через кольцевую щель, которая образуется по проточке 4 в оболочке 1 емкости, реагент выбрасывается в окружающее пространство в плоскости, перпендикулярной к оси емкости. На кромках щели практически несжимаемый жидкий или пастообразный реагент интенсивно распыляется, вследствие чего в ВА или ОКП образуется ИО преимущественно дискообразной формы. Ширину распыляющей щели в оболочке подбирают расчетным или опытным путем, например, с помощью ограничителей расхождения половинок оболочки (фиксаторов заданной ширины распыляющей щели), являющихся в то же время элементами установочного каркаса 10.

Требуемую ширину распыляющей щели в оболочке емкости для реагента можно обеспечить также, например, применением обруча-бандажа над проточкой, закрепленного на одной из половинок оболочки с заданным перекрытием проточки - потенциальной щели (обруч-бандаж не показан). Упомянутый обруч-бандаж может иметь отверстия или вырезы с заданными чередованием и конфигурацией просветов и экранирующих участков, что позволяет управлять формой ИО (например, создавать ИО в виде лучей постоянной или переменной ширины с тем или другим шагом).

Вместо ослабляющей проточки на оболочке емкости могут быть выполнены окна ослабления (не показаны), толщину мембран в которых подбирают расчетным или экспериментальным путем из условия обязательного разрушения мембран и качественного распыления реагента при используемой мощности ИСГ.

В качестве ИСГ применяют заряды пиротехнических или взрывчатых материалов и/или аккумуляторы высокого давления. При использовании, например, серийно изготавливаемых пиротехнических средств с высокой вероятностью срабатывания (как правило, не хуже величины 0,999) и конструкции устройства, в которой стыкующиеся элементы находятся обычно в неподвижных герметичных сопряженных между собой, надежность устройства может быть доведена до весьма высокого уровня.

Данное устройство способно обеспечить выброс реагента с широким диапазоном скоростей - от долей м/с до нескольких км/с (в зависимости от выбранных параметров ИСГ, емкости и элементов распылителя).

Относительная простота предлагаемого решения задачи и многовариантность технического воплощения свидетельствуют в пользу возможности сравнительно быстрой его реализации с достижением положительного эффекта. При прочих равных условиях, скорость выброса реагента из емкости, по сравнению с прототипом, по меньшей мере вдвое выше, т. к. за один и тот же промежуток времени работы ИСГ путь перемещения реагента от дна и крышки к щели-распылителю в оболочке емкости вдвое короче, и, кроме того, площадь проходного сечения распылительной щели многократно превышает суммарную площадь сечения отверстий распылителя в устройстве-прототипе. Все это приводит к сокращению времени выброса заданной массы реагента и потерь энергии на трение реагента в распылителе.

По результатам лабораторно-стендовой отработки макета устройства подготовлены модельные образцы устройства для натурных испытаний в составе исследовательской ракеты МР-12 (МР-20). (56) 1. Андреева Л. А. и др. , Труды Института экспериментальной метеорологии, 1979, вып. 9(85), М. : Гидрометеоиздат.

2. Патент Франции N 2394979, кл. А 01 G 15/00, 1979.

3. Андреева Л. А. и др. , Труды Института экспериментальной метеорологии, 1972, вып. 1(34) М. : Гидрометеоиздат.

Формула изобретения

1. Способ создания искусственного облака в верхней атмосфере Земли, включающий доставку летательным аппаратом на заданную высоту емкости с жидким или пастообразным реагентом и распыление последнего, отличающийся тем, что распыление реагента осуществляют путем одномоментного воздействия в замкнутом объеме на реагент импульсом равновеликих встречно направленных сил с обеспечением преимущественной возможности распыления реагента в плоскости, перпендикулярной направлению действия этих сил.

2. Устройство для создания искусственного облака в верхней атмосфере Земли, содержащее устанавливаемую на летательном аппарате емкость для жидкого или пастообразного реагента, соединенную с источником сжатого газа для распыления этого реагента, отличающееся тем, что емкость состоит из цилиндрической оболочки с ослабляющей проточкой на середине высоты емкости и утолщенных дна и крышки, выполненных с возможностью осуществления ими функций вытеснительных поршней, на внешних поверхностях которых смонтированы равновеликие по мощности части источника сжатого газа, соединенного с системой автоматического управления, при этом емкость и источник сжатого газа помещены в установочном каркасе, отдельные элементы которого выполнены с возможностью фиксации заданной ширины распыляющей щели в емкости или ограничения расхождения половинок емкости.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что вплотную над ослабляющей проточкой на середине оболочки емкости выполнен обруч-бандаж, неподвижно скрепленный с одной из половинок оболочки и перекрывающий проточку с заданными порядком чередования и длинами участков перекрытия распыляющей щели и/или отверстиями выбранных конфигураций и проходных сечений.

4. Устройство по пп. 2 и 3, отличающееся тем, что участки ослабления оболочки емкости выполнены в виде окон заданных размеров, закрытых мембранами калиброванной толщины, разрушаемыми при используемой мощности источника сжатого газа.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 17.06.1995

Номер и год публикации бюллетеня: 9-2001

Извещение опубликовано: 27.03.2001

Популярные патенты:

2233582 Устройство для охлаждения молока

... сторон. Водяные каналы соединены с входным 11 и выходным 12 штуцерами через входной и выходной 13 коллекторы. К торцам теплообменника приварены горизонтальные квадратные пластины 14, на которые крепится корпус 15 расширителя и выходной коллектор 16 молочного контура. В корпус 15 расширителя устанавливаются фильтры 6 очистки молока, ввариваются входной штуцер 17 молочного контура и выходной штуцер 18 подключения к вакуумной магистрали, все вместе образующие расширитель 2. К выходному коллектору 16 молочного контура приваривается выходной штуцер 19 молочного контура. На корпус 15 расширителя и выходной коллектор 16 молочного контура устанавливаются крышки 20, стянутые через ...

2055465 Система приготовления и подачи питательного раствора в теплице

... тепловых эффектов. Не известно также использование теплообменников для теплопередачи между емкостями растворного узла. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения "изобретательский уровень". Предложенное устройство может быть использовано в сельском хозяйстве, позволяет обеспечить повышенную точность приготовления питательного раствора, дает возможность увеличить урожайность выращиваемых культур за счет снижения возможности заболевания корневой системы, а также характеризуется пониженным потреблением энергии. Таким образом, предложенное устройство удовлетворяет критерию изобретения "промышленная применимость". На фиг.1 показана общая схема ...

2307495 Пневматический высевающий аппарат

... данного высевающего аппарата является недостаточное качество подачи семян при высоких скоростях посева.Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является пневматический высевающий аппарат, содержащий бункер, корпус, семенную камеру, вертикальный высевающий диск с дозирующими элементами, канал избыточного давления, установленный в верхней части корпуса, заборное устройство, расположенное вертикально и прижимаемое пружинами к диску, а также крышку и прокладку с выступами /2/.Недостатком данного высевающего аппарата является низкая производительность.Задачей настоящего изобретения является увеличение производительности пневматического высевающего аппарата при ...

2111642 Высевающий аппарат

... конструкции, отсутствие деталей и узлов, требующих большой точности изготовления и высококачественного материала, надежность в работе одновременно с достаточной равномерностью высева материала отдельными высевными отверстиями - вот тот неполный перечень преимуществ, которые выгодно отличают предлагаемый высевающий аппарат от уже известных. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 393978, кл. A 01 C 7/02, 1973. 2. Положительное решение на выдачу патента по заявке N 94004565/15 (004272) от 08.02.94, опубл. 20.09.96. Формула изобретения 1. Высевающий аппарат, содержащий закрепленный на раме машины бункер, подвешенное к нему снизу на гибких подвесках высевающее ...

2444885 Посевной агрегат

... агрегат, вид сверху, в рабочем положении. На фиг.2 - посевной агрегат, объемный вид, в рабочем положении, посевные секции в горизонтальной плоскости (пневмосемяпроводы не показаны).На фиг.3 - посевной агрегат, вид сбоку, в рабочем положении, посевные секции в горизонтальной плоскости (пневмосемяпроводы не показаны).На фиг.4 - кинематическая схема посевного агрегата в рабочем положении, посевные секции в горизонтальной плоскости, вид сбоку. На фиг.5 - рама, посевные секции и двуплечий рычаг посевного агрегата в рабочем положении, объемный вид.На фиг.6 - посевной агрегат, объемный вид, посевные секции переведены в вертикальную плоскость (пневмосемяпроводы не показаны). На фиг.7 - ...

Еще из этого раздела:

2054249 Способ зимовки открытопузырных рыб

2161402 Способ акселерационного содержания и разведения кроликов

2175177 Агромост с оснасткой для прокладки и уплотнения постоянных грунтовых колей

2115304 Доильный аппарат

2271092 Сортировка барабанного типа

2102853 Питательное устройство для растений

2452155 Лапа культиватора

2427999 Способ повышения плодородия мерзлотных засоленных почв в условиях криолитзоны

2473366 Вещество, обладающее антимикробным действием

2263431 Устройство для предпосевной обработки семян

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Способ создания искусственного облака в верхней атмосфере земли и устройство для его осуществления

Изображения

Формула изобретения