Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ ТУМАНА

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.

Известны способы рассеивания туманов, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ (реагентов).

В качестве реагентов предлагается использование таких веществ, как смесь из углеродов хлора (патент №2160900, опубликованный 06.06.1939 г.), йодистое серебро (патент №2527230, опубликованный 24.10.1950 г.), водный раствор хлористого кальция с загустителем (патент №2934275, опубликованный 26.04.1960 г.) и др. Доставка реагентов и их распространение в тумане или облачности осуществляется с самолетов (см., например, патент США №2815928, МПК A01G 15/00, опубликованный 10.12.1957 г.), с помощью ракет (см., например, авторское свидетельство СССР №576839, МПК A01G 15/00), снарядов (см., например, Российская Федерация, патент №2034444, МПК 6 A01G 15/00, опубликованный 10.05.1995 г.). Применение данных методов ограничивается переохлажденными туманами (туманами, образуемыми в условиях отрицательных температур окружающего воздуха). Теплые туманы являются устойчивыми и с помощью реагентов не рассеиваются.

Известны способы электрического воздействия на аэрозольное облако, основанные на доставке в аэрозольное облако коронирующих проводов, соединенных с источником высокого напряжения (см., например, авторское свидетельство СССР №71260, МПК A01G 15/00, опубликованное 31.07.1948 г., патент США №3456880, МПК A01G 15/00, опубликованный 22.07.1969 г.).

Основным недостатком описываемого способа и известных устройств является необходимость подъема коронирующих проводов на высоту расположения облака, что предопределяет большие затраты ресурсов и не всегда осуществимо по погодным условиям.

Известен способ, заключающийся в обдуве воздушным потоком, формируемым с помощью технических средств, коронирующих электродов, установленных у поверхности земли.

Технические решения, которые реализуют известный способ, - это способ вызывания дождя (см. авторское свидетельство СССР №29675, МПК A01G 15/00, опубликованное в 1948 г.), а также устройство для разрушения тумана (см. опубликованную заявку ФРГ №4005304, МПК Е01Н 13/00).

Описываемый способ способствует распространению ионизированного воздуха, т.е. электрически заряженных частиц вверх, ускоряя тем самым процесс выпадения осадков из облачности или осаждение тумана.

Известен способ рассеивания туманов и облаков, заключающийся в генерации электрических зарядов в атмосферу путем подключения к источнику высокого напряжения коронирующих проводов, закрепленных через изоляторы на опорах у поверхности земли (см. "Журнал геофизических исследований ", Кембридж, Массачусетс, март 1962 г., т.67, стр. 1073-1082). Сведения об этом способе отражены и в отечественной технической литературе (см. Л.Г.Качурин " Физические основы воздействия на атмосферные образования", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1978 г., стр.287-293).

Как следует из приведенных источников информации, определяющим фактором рассеивания тумана в известном способе является пространственный заряд, воздействующий на атмосферные образования.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство по патенту РФ №2124288 С1, кл. Е01Н 13/00, 19.12.1997 г., опубликованному 10.01.1999 г., бюл. №1. Известное устройство содержит подсоединенные к источнику тока провода с малым радиусом кривизны поверхности, закрепленные на изоляторах опор параллельно электропроводной сетке, смонтированной в вертикальной плоскости, проходящей через оси симметрии смежных опор. Генерируемый коронирующими проводами коронный разряд создает ионный ветер, который направлен от коронирующих проводов к заземленной сетке. Облако тумана, проходя через область коронного разряда, получает электрический заряд и ионным ветром, а также внешним ветровым потоком направляется на заземленную сетку. Проходя через ячейки заземленной сетки, электрически заряженные капли тумана сепарируются от ветрового потока и очищенный от тумана ветровой поток направляется в область защищаемого от тумана пространства.

Известное техническое решение обеспечивает сепарацию капель тумана из набегающего на защищаемый объект воздушного потока. Очищенный от капель тумана воздушный поток обладает хорошей оптической прозрачностью и обеспечивает необходимую дальность видимости. Сепарация капель тумана в известном техническом решении осуществляется в два этапа: на первом этапе в области горения коронного разряда производят электрическое заряжание капель тумана; на втором этапе электрически заряженные капли сепарируются на заземленной поверхности. Эффективность сепарации капель в известном техническом решении определяется устойчивостью горения коронного разряда, которая может быть обеспечена в условиях высокой точности зазора разрядного промежутка по всей площади устройства, что является сложной технологической задачей и требует значительных финансовых затрат.

Целью предлагаемого изобретения является снижение стоимости конструкции.

Для достижения заявленной цели в известном устройстве для рассеивания тумана, содержащем соединенный с источником электропитания электрод, электрод выполнен в виде коаксиального кабеля, центральная жила которого заземлена, а соединение электрода с источником электропитания осуществляется по внешней электропроводящей оболочке, отделенной от центральной жилы диэлектрической прокладкой.

Электрод, выполненный по предлагаемой конструкции, при подаче на внешнюю электропроводящую оболочку высокого напряжения позволяет накопить на его поверхности значительный электрический заряд и сформировать в прилегающем к его поверхности пространстве мощное неоднородное электрическое поле. В неоднородном электрическом поле капли воды будут перемещаться в направлении градиента напряженности электрического поля. Достигнув поверхности электрически заряженной электропроводящей оболочки, капли воды получат электрический заряд того же знака, что и электрод, и под действием электрического поля электрода полетят в противоположном направлении. Движение капель как к электроду (электрически нейтральных, поляризованных капель), так и от него (электрически заряженных капель) увеличивает вероятность столкновения капель, их коагуляцию и гравитационное выпадение. Предлагаемое техническое решение позволяет использовать специфические свойства капель воды (поляризация в электрическом поле) и обеспечивает их электрическое заряжание путем их непосредственного контакта с электрически заряженной поверхностью электрода.

На рис.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство включает в себя установленный на поверхности земли заземленный стержень 1, охваченный внешней электропроводящей оболочкой 2. Нижняя граница внешней электропроводящей оболочки 2 заканчивается на высоте h от поверхности земли. Пространство между внешней поверхностью заземленного стержня 1 и внешней электропроводящей оболочкой 2 заполнено диэлектриком 3. Внешняя электропроводящая оболочка 2 соединена с высоковольтным источником питания 4. В нижней части электропроводящей оболочки 2 может быть установлено устройство для сбора осажденной влаги 5 с отводящим устройством 6, выполненным из электроизоляционного материала.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подаче от высоковольтного источника питания 4 на внешнюю электропроводящую оболочку 2 высокого напряжения на поверхности внешней электропроводящей оболочке накопится электрически заряд. Электрический заряд в окружающем его пространстве формирует неоднородное электрическое поле, значение которого пропорционально величине заряда и обратно пропорционально расстоянию от электрода. Электрическое поле индуцирует на поверхности капелек тумана электрический дипольный момент. Капли тумана вследствие индуцированного дипольного момента втягиваются неоднородным электрическим полем в сторону увеличения его градиента, т.е. к внешней электропроводящей оболочке 2. Как уже отмечалось выше, достигнув поверхности электрически заряженной электропроводящей оболочки, капли воды получат электрический заряд того же знака, что и электрод, и под действием электрического поля электрода полетят в противоположном направлении. Предлагаемая конструкция обеспечивает движение капель тумана относительно друг друга. Во-первых, обеспечивается встречное движение капель. Электрически нейтральные капли, на которых электрическим полем индуцируется дипольный момент, движутся к электроду. Электрически заряженные капли от контакта с электрически заряженной поверхностью электрода движутся от электрода к заземленной поверхности по силовым линиям электрического поля. Во-вторых, в тумане всегда присутствуют электрически заряженные капли обоих знаков (см., например, Шишкин Н.С. Облака и грозовое электричество. http://3.html?start=20), которые под действием электрического поля будут также двигаться в различных направлениях. В третьих, капли тумана полидисперсные. И каждая капля в зависимости от своих размеров будет двигаться с различной скоростью (как электрически нейтральные, так и электрически заряженные). Таким образом, предложенная конструкция устройства обеспечивает движение капель тумана относительно друг друга, что увеличивает вероятность их столкновения, коагуляции, укрупнения и при достижении определенных размеров гравитационное выпадение. Электрически заряженные капли осаждаются на заземленной поверхности. Установив предлагаемое устройство с наветренной стороны от защищаемого объекта, обеспечивается улавливание капель тумана и их отделение от движущегося воздушного потока. На защищаемую территорию будет двигаться воздушный поток, свободный от капель тумана. Очищенный от тумана воздушный поток вытеснит туман из контролируемой территории и обеспечит рассеивание тумана. При изменении направления движения ветра относительно защищаемой территории производят включение тех предварительно установленных устройств, которые находятся с наветренной стороны. Для подъема очищенного от тумана ветрового потока вверх, выше уровня расположения электрода, могут использоваться различного рода аэродинамические отражатели. См., например, описание устройства рассеивания тумана, представленное в заявке на предлагаемое изобретение №2013106180.

Для повышения размеров защищаемого от тумана территории предлагаемые устройства могут устанавливаться в ряд, поперечный направлению переносящего туман ветрового потока. Расстояние между устройствами Δ и форма ряда определяются исходя из конкретных условий возможности расположения предлагаемых устройств на местности и условия минимального значения градиента напряженности электрического поля между устройствами, необходимого для извлечения капель тумана из проходящего воздушного потока с заданной скоростью движения. При необходимости предлагаемое устройство может быть выполнено в виде отдельных проводов (типа коаксиального кабеля), подвешенных горизонтально поверхности земли с определенным зазором относительно друг друга на специальных опорах. Наиболее интенсивное движение капель, их укрупнение и выпадение предполагается в окрестности электрода. Падающие капли собираются в устройстве для сбора осажденной влаги 5 и через отводящее устройство 6 выводятся из системы, а очищенный от капель тумана воздух направляется в область, защищаемую от тумана.

Таким образом, предлагаемое техническое решение с помощью простого устройства позволяет обеспечить сепарацию капель тумана из проходящего воздушного потока и рассеять туман на контролируемой территории и достичь цели предлагаемого изобретения, снизить стоимость конструкции.