CN106848846A - 一种车载式驱雷系统 - Google Patents

Abstract

一种车载式驱雷系统，包括驱雷机动车，所述驱雷机动车包括驾驶室和后车板，驾驶室内设有控制器，后车板上设有雷电预警器、进气机和等离子体发生器，后车板上还设有旋转底盘，旋转底盘上设有电子炮，雷电预警器通过导线与控制器连接，控制器通过导线分别与等离子体发生器和进气机连接，进气机通过管路与等离子体发生器连接，等离子体发生器与电子炮连接，具有主动驱雷、可移动驱雷、驱雷可靠稳定等优点。

Description

一种车载式驱雷系统

技术领域：

本发明涉及防雷技术领域，具体涉及一种车载式驱雷系统。

背景技术：

雷电是威胁人类最为严重的八大自然灾害之一，雷电产生的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应，使其能在瞬间产生巨大的破坏作用，常常造成人员的伤亡，击毁建筑物、配电系统、通信设备、引起森林火灾，造成计算机信息系统中断、仓储、炼油厂、油田等燃烧甚至爆炸，危害人民财产和人身安全，对航空航天等运载工具也有巨大威胁。

为了消除雷电危害，通常采用避雷针、提前放电式避雷针、消雷阵列和激光引雷等技术手段。260多年来国际防雷界主要沿用的是富兰克林发明的避雷针(接闪器)，吸引雷云电场集中于其金属针而增大针端电场强度，使雷云电场击穿金属针而将强大的雷电流经其接地体泄放入地，但避雷针防雷通常带来反击、跨步电压、接触电压和对强弱电系统的电磁脉冲感应过电压损坏等负面危害。

与避雷针原理近似的提前放电式避雷针则吸引更多的雷电侧击和绕击，通常带来更大的负面危害。

消散阵列(DAS)利用雷云电场对其阵列避雷针作用而辉光放电产生等离子体，以期消散雷云电荷而实现防雷。但其被动产生的等离子体受电场自屏效应和风、雨等大气条件制约而不能实现高浓度和大体积稳定发散，使其防雷效果受到很大影响，以致其被雷云电场击穿放电的概率较高，失去应有防雷效果。

激光引雷利用高能激光束(脉冲功率10亿瓦)射向雷云，在雷云与地面的空气中形成高温等离子，生成雷电引导放电通道，从而将雷电引导设置好的接闪器上泄放，但技术难度大，引雷成功率低，难以实用，引雷成本高。

发明内容：

本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种车载式驱雷系统，它具有主动驱雷、可移动驱雷、驱雷可靠稳定等优点，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种车载式驱雷系统，包括驱雷机动车，所述驱雷机动车上设有有源驱雷系统、无源驱雷系统和通讯系统，有源驱雷系统包括有源驱雷球，无源驱雷系统包括自动升降杆和设置在自动升降杆上端的无源驱雷球，驱雷机动车上还设有雷云电场强度测量仪、远程相控阵雷达和局域指挥系统，远程相控阵雷达和雷云电场强度测量仪通过局域指挥系统与控制器连接，控制器通过通讯系统分别与有源驱雷系统和无源驱雷系统连接。

所述驱雷机动车包括驾驶室、指挥仓和底盘，指挥仓内设有云计算控制系统和操作台，指挥仓上方设有有源驱雷系统，底盘上设有自动升降无源驱雷系统、远程相控阵雷达、雷云电场强度测量仪、发电机和储能系统。

所述有源驱雷球包括机架，机架上端设有有源金属外罩，有源金属外罩上设有若干放电通孔，有源金属外罩外壁上对应放电通孔的位置设有中空放电针，中空放电针侧壁上设有若干开口，机架上端中部设有安装孔，安装孔内安装有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有第一电极，第一电极与机架内壁之间设有间隙，第一电极通过接地线与接地装置连接，第一电极下方的机架上设有风机，机架上还设有电源、逆变器和变压器，电源通过导线依次与逆变器和变压器连接，变压器通过导线与纳米陶瓷绝缘子连接，电源通过导线与风机连接。

所述无源驱雷球包括无源金属外罩，无源金属外罩外壁上均匀设有若干放电针，无源金属外罩开口端内壁安装有绝缘子，绝缘子底部设有第二电极，第二电极与无源金属外罩内壁之间间隔设置，第二电极通过接地线与接地装置连接。

所述通讯系统为局域网通讯指挥系统，所述驱雷机动车为六驱越野军车重卡。

所述驱雷机动车后底端设有发电机，发电机与储能系统连接，储能系统还与太阳能发电系统连接。

所述操作台上设有控制按钮和显示屏，所述控制器为PLC控制器。

所述有源驱雷系统还包括雷电预警器和计数控制器，雷达预警器和计数控制器分别与控制器连接。

所述自动升降杆为多节收缩式升降杆。

所述接地装置包括气动插拔式导电锥和自动收放盘式超导高强耐磨接地拖链。

所述指挥仓上还设有空调。

所述机架外部设有机架壳体。

所述纳米陶瓷绝缘子上设有线圈，线圈通过导线与变压器连接。

本发明采用上述方案，针对现有防雷设备在实际使用时存在的技术问题，设计了一种车载式驱雷系统，通过设计驱雷机动车、控制器、通讯系统、雷云电场强度测量仪、有源驱雷系统、无源驱雷系统，实现根据雷云位置调节驱雷系统位置，做到提前预警、主动智能驱雷，同时进行有源驱雷和无源驱雷，确保驱雷效果。

附图说明：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明有源驱雷球结构示意图；

图3是本发明无源驱雷球结构示意图；

其中，1、驱雷机动车，101、驾驶室，102、指挥仓，103、底盘，104、云计算控制系统，2、有源驱雷系统，3、无源驱雷系统，4、通讯系统，5、有源驱雷球，501、机架，502、有源金属外罩，503、放电通孔，504、中空放电针，505、开口，506、安装孔，507、纳米陶瓷绝缘子，508、第一电极，509、风机，510、电源，511、逆变器，512、变压器，513、机架壳体，514、线圈，515、一级放电针，6、自动升降杆，7、无源驱雷球，701、无源金属外罩，702、放电针，703、绝缘子，704、第二电极，8、雷云电场强度测量仪，9、远程相控阵雷达，10、局域指挥系统，11、控制器，12、发电机，13、储能系统，14、太阳能发电系统，15、空调，16、雷电预警器，17、计数控制器，18、接地装置，19、操作台，20、接地线，21、接地拖链。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1-3所示，一种车载式驱雷系统，包括驱雷机动车1，驱雷机动车1上设有有源驱雷系统2、无源驱雷系统3和通讯系统4，有源驱雷系统2包括有源驱雷球5，无源驱雷系统7包括自动升降杆6和设置在自动升降杆6上端的无源驱雷球7，驱雷机动车1上还设有雷云电场强度测量仪8、远程相控阵雷达9和局域指挥系统10，远程相控阵雷达9和雷云电场强度测量仪8通过局域指挥系统10与控制器11连接，控制器11通过通讯系统4分别与有源驱雷系统2和无源驱雷系统3连接，通过设计驱雷机动车1、控制器11、通讯系统4、雷云电场强度测量仪、有源驱雷系统2、无源驱雷系统3，实现根据雷云位置调节驱雷系统位置，做到提前预警、主动智能驱雷，同时进行有源驱雷和无源驱雷，确保驱雷效果

驱雷机动车1包括驾驶室101、指挥仓102和底盘103，指挥仓102内设有云计算控制系统104和操作台19，指挥仓102上方设有有源驱雷系统2，底盘103上设有自动升降无源驱雷系统3、远程相控阵雷达9、雷云电场强度测量仪8、发电机12和储能系统13，合理布局，是整体结构设计更加合理。

有源驱雷球5包括机架501，机架501上端设有有源金属外罩502，有源金属外罩502上设有若干放电通孔503，有源金属外罩502外壁上对应放电通孔503的位置设有中空放电针504，中空放电针504侧壁上设有若干开口505，机架501上端中部设有安装孔506，安装孔506内安装有纳米陶瓷绝缘子507，纳米陶瓷绝缘子507底部设有第一电极508，第一电极508与机架501内壁之间设有间隙，第一电极508通过接地线20与接地装置18连接，第一电极508下方的机架501上设有风机509，机架509上还设有电源510、逆变器511和变压器512，电源510通过导线依次与逆变器511和变压器512连接，变压器512通过导线与纳米陶瓷绝缘子507连接，电源510通过导线与风机509连接，通过在中空放电针504上设计开口505，设计纳米陶瓷绝缘子507、变压器512、逆变器511和电源510，实现有源驱雷，使驱雷效果更加可靠。

无源驱雷球7包括无源金属外罩701，无源金属外罩701外壁上均匀设有若干放电针702，无源金属外罩701开口端内壁安装有绝缘子703，绝缘子703底部设有第二电极704，第二电极704与无源金属外罩701内壁之间间隔设置，第二电极704通过接地线20与接地装置18连接，通过设计无源金属外罩701、放电针702和第二电极704，实现在雷云电场的作用下，无源金属外罩701与第二电极702之间产生放电，产生大量等离子体，正离子漂向雷云，中和雷云中的负电荷，从而起到削弱雷云。

通讯系统4为局域网通讯指挥系统，驱雷机动车1为六驱越野军车重卡。

驱雷机动车1后底端设有发电机12，发电机12与储能系统13连接，储能系统13还与太阳能发电系统14连接，充分利用发电机和太阳能进行辅助发电。

操作台19上设有控制按钮和显示屏，控制器11为PLC控制器。

有源驱雷系统2还包括雷电预警器16和计数控制器17，雷达预警器16和计数控制器17分别与控制器11连接，进行智能预警和统计，供工作人员查看。

自动升降杆6为多节收缩式升降杆。

接地装置18包括气动插拔式导电锥和自动收放盘式超导高强耐磨接地拖链21。

指挥仓102上还设有空调15，调节指挥仓102内的温度。

机架501外部设有机架壳体513，保护机架内的设备。

纳米陶瓷绝缘子507上设有线圈514，线圈514通过导线与变压器512连接。

本发明的工作过程：

首先通过驱雷机动车1将本发明驱雷系统运行到被保护物附近，然后开启本驱雷系统，雷云电场强度检测仪8、远程相控阵雷达9对周围雷云信息进行检测，并传送给控制器11和指挥仓102内，当需要驱雷时，无源驱雷系统和有源驱雷系统共同进行驱雷，无源驱雷系统的自动升降杆升起，无源驱雷球开始工作，通常雷云带负电荷，根据库伦定律，大地上聚集大量的正电荷，正电荷通过接地线聚集到第二电极704上，随着雷云中的负电荷不断聚集，在第二电极704上的正电荷与雷云负电荷相吸的作用下，雷云中的负电荷成漏斗状向下移动，大量的负电荷击穿空气聚集在无源金属外罩701上，无源金属外罩701上的负电荷与第二电极704上的正电荷形成电压差，随着负电荷和正电荷的不断聚集，电压差不断增大，当电压差到达一定数值后，击穿第二电极704与无源金属外罩701之间的空气，电离产生高密度的等离子体，即在雷云电场激励下通常产生大于30mC/s消散等离子体(即大于30mA消散电流)，有效中和引聚正负电荷，在5分钟内可中和10C以上的雷云与大地之间的电荷，正离子向空气中扩散与雷云中的负电荷中和，离子通常漂浮距离在800m以上，削弱雷云，负电荷经接地线20通过接地装置18导入大地，从而实现无源驱雷，有效削弱雷云。

有源驱雷系统中的有源驱雷球开始工作，接通220V电源510，然后经逆变器511和变压器512的作用将220V电压变换成3万伏电压，并将3万伏电压传输到纳米陶瓷绝缘子807的线圈514上，纳米陶瓷绝缘子507在高电压的作用下击穿纳米陶瓷绝缘子507与有源金属外罩502之间的空气，即实现介质阻挡放电方式强电离空气产生高浓度非平衡低温等离子体，根据我国气体电子学和静电学著名专家邱军林、白希尧等测试，采用上述强电离空气方式可产生浓度为1014/m3—1016/m3的等离子体，同时启动风机509，在风机509的作用下，高浓度等离子依次经过放电通孔503和中空放电针504，并从中空放电针504上的开口505处流出释放到空气中，根据美国国家宇航局(NASA)为在佛罗里达航天基地进行火箭筒引雷方式防雷，对地面自然尖端物(草木尖端)在雷云电场作用下产生的离子沿空间高度分布所作的探空测试表明，离子可漂移至800m以上的高空，因此正离子能够漂浮至雷云中，与雷云中的负电荷中和，削弱雷云，实现有源驱雷，与雷电预警器16、雷云电场强度测量仪8、计数控制器17和控制器11等辅助电子设备配合使用，实现智能化检测雷云和控制驱雷，通过将有源驱雷与无源驱雷装置的有效结合，使整体结构更加紧凑，同时实现多级放电驱雷和驱雷更加的安全可靠。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种车载式驱雷系统，其特征在于：包括驱雷机动车，所述驱雷机动车上设有有源驱雷系统、无源驱雷系统和通讯系统，有源驱雷系统包括有源驱雷球，无源驱雷系统包括自动升降杆和设置在自动升降杆上端的无源驱雷球，驱雷机动车上还设有雷云电场强度测量仪、远程相控阵雷达和局域指挥系统，远程相控阵雷达和雷云电场强度测量仪通过局域指挥系统与控制器连接，控制器通过通讯系统分别与有源驱雷系统和无源驱雷系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述驱雷机动车包括驾驶室、指挥仓和底盘，指挥仓内设有云计算控制系统和操作台，指挥仓上方设有有源驱雷系统，底盘上设有自动升降无源驱雷系统、远程相控阵雷达、雷云电场强度测量仪、发电机和储能系统。

3.根据权利要求1所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述有源驱雷球包括机架，机架上端设有有源金属外罩，有源金属外罩上设有若干放电通孔，有源金属外罩外壁上对应放电通孔的位置设有中空放电针，中空放电针侧壁上设有若干开口，机架上端中部设有安装孔，安装孔内安装有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有第一电极，第一电极与机架内壁之间设有间隙，第一电极通过接地线与接地装置连接，第一电极下方的机架上设有风机，机架上还设有电源、逆变器和变压器，电源通过导线依次与逆变器和变压器连接，变压器通过导线与纳米陶瓷绝缘子连接，电源通过导线与风机连接。

4.根据权利要求1所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述无源驱雷球包括无源金属外罩，无源金属外罩外壁上均匀设有若干放电针，无源金属外罩开口端内壁安装有绝缘子，绝缘子底部设有第二电极，第二电极与无源金属外罩内壁之间间隔设置，第二电极通过接地线与接地装置连接。

5.根据权利要求1所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述通讯系统为局域网通讯指挥系统，所述驱雷机动车为六驱越野军车重卡。

6.根据权利要求1所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述驱雷机动车后底端设有发电机，发电机与储能系统连接，储能系统还与太阳能发电系统连接。

7.根据权利要求2所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述操作台上设有控制按钮和显示屏，所述控制器为PLC控制器。

8.根据权利要求1所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述有源驱雷系统还包括雷电预警器和计数控制器，雷达预警器和计数控制器分别与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：自动升降杆为多节收缩式升降杆。

10.根据权利要求4所述的一种车载式驱雷系统，其特征在于：所述接地装置包括气动插拔式导电锥和自动收放盘式超导高强耐磨接地拖链。