CN112206657A - 一种消霾气流炮 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种消霾气流炮，属于空气净化领域，包括燃气炮系统、气源系统、点火控制系统和供电系统。本发明能够不间断地对目标区域进行影响，干扰气流运动、凝聚水汽、增加凝结核、阻止雹胚增长，达到增雨、增雪、防雹、消霾的作业效果；突破模块化/系列化燃气炮作业系统总体设计、燃气混合、热交换及冲击波、声波生成等各项关键技术，完成消霾气流炮系统总体设计，为我国人工影响天气技术攻关、作业保障提供系统、高效的作业平台和气象减灾保障服务，同时也为实现我国人工影响天气作业的技术革新、产品系列化设计、批量化生产、业务化保障奠定了坚实的基础，实用性强。

Description

一种消霾气流炮

技术领域

本发明属于空气净化领域，涉及一种人工影响天气设备技术，特别是涉及一种消霾气流炮。

背景技术

随着中国经济的迅速倔起，全国人民生活水平的不断提高。工业、生活废气排放日趋加剧，空气质量日趋恶化，人们饱受雾霾的困扰日益加重，严重威胁损害着人类的身体健康，阻碍人们的出行。

目前，大气阴霾尘粒污染空气的问题，因国家提出的pm2.5标准而显得日趋严重。为了达到这一标准，在防范上提出减少车辆排放、工地杨尘、以及控制工业排放等方案；而在治理上，除了路面洒水，还无更好的办法，“人工影响天气”这一先进技术理念仍然没有引起足够的重视。基于此，如何针对国内对人工影响天气作业装备新技术开发、作业保障的迫切需求，提出一种新型地面作业装备来克服上述问题，是本发明亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种运用冲击波、声波、催化剂技术对局部天气进行干扰、催化的消霾气流炮，以解决上述现有技术存在的问题，满足我国对人工影响天气作业装备新技术开发、作业保障的迫切需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种消霾气流炮，具体包括：

燃气炮系统，所述燃气炮系统包括冲击波发生器、混合点火罐、催化剂罐和点火器组件，所述冲击波发生器、所述催化剂罐和所述点火器组件均与所述混合点火罐连接，且所述冲击波发生器安装于所述混合点火罐的发射端口；

气源系统，所述气源系统包括燃气源和压缩空气源，所述燃气源和所述压缩空气源均与所述混合点火罐连接；

点火控制系统，所述点火控制系统包括控制终端，所述控制终端用于调控气源和催化剂的充入比例，所述点火器组件与所述控制终端电性连接；

供电系统，所述供电系统包括发电机组和压缩机；所述发电机组用于给气流炮系统供电；所述压缩机通过管路与所述冲击波发生器连通，用于向所述冲击波发生器内加压。

可选的，气流炮系统还包括用于与移动设备连接的拖车平台，所述燃气炮系统、所述气源系统、所述点火控制系统和/或所述供电系统设置于所述拖车平台上。

可选的，所述混合点火罐上配置有散热装置。

可选的，所述点火控制系统还包括控制柜，所述控制终端设置于所述控制柜内；所述控制柜安装于所述拖车平台上。

可选的，所述拖车平台上设置有转向调节机构，所述混合点火罐安装于所述转向调节机构上；所述转向调节机构用于调节气流炮系统的发射角度。

可选的，所述燃气源和/或所述压缩空气源上配置有流量计和电磁阀，且所述流量计和所述电磁阀均与所述控制终端电性连接。

可选的，所述燃气源和/或所述压缩空气源上配置有过滤器，所述过滤器用于将气源过滤后排入所述混合点火罐。

可选的，所述控制终端上配置有遥控终端。

可选的，所述供电系统还包括与所述发电机组电性连接的电瓶，用于储存电量，以备发电机组无法工作时为气流炮系统供电。

可选的，所述催化剂罐内的催化剂为碘化银，或氯化钠和二氧化钛的混合剂。

可选的，所述燃气源和/或所述压缩空气源通过罐体结构设置于所述控制柜内。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的消霾气流炮作为一项运用冲击波、声波、催化剂技术对局部天气进行干扰、催化的增雨消霾设备，结构设计合理，能够不间断地对目标区域进行影响，干扰气流运动、凝聚水汽、增加凝结核、阻止雹胚增长，达到增雨、增雪、防雹、消霾的作业效果；本发明突破模块化/系列化燃气炮作业系统总体设计、燃气混合、热交换及冲击波、声波生成等各项关键技术，完成消霾气流炮系统总体设计，为我国人工影响天气技术攻关、作业保障提供系统、高效的作业平台和气象减灾保障服务，同时也为实现我国人工影响天气作业的技术革新、产品系列化设计、批量化生产、业务化保障奠定了坚实的基础，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明消霾气流炮的系统组成图；

图2为本发明消霾气流炮的整体结构图；

图3为本发明消霾气流炮中控制柜的内部示意图；

图4为本发明消霾气流炮中供电系统的结构示意图；

图5为本发明消霾气流炮的系统工作流程图；

图6为本发明消霾气流炮的工作原理图；

其中，附图标记为：1、冲击波发生器；2、点火混合罐；3、催化剂罐；4、点火器组件；5、拖车平台；6、转向调节机构；7、控制柜；8、气源系统；9、控制终端；10、燃气罐；11、空气罐；12、发电机组；13、电瓶；14压缩机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种运用冲击波、声波、催化剂技术对局部天气进行干扰、催化的消霾气流炮，以解决上述现有技术存在的问题，满足我国对人工影响天气作业装备新技术开发、作业保障的迫切需求。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-4所示，本实施例提供一种消霾气流炮，主要包括燃气炮系统、气源系统8、点火控制系统、供电系统以及用于与移动设备连接的拖车平台5。其中，燃气炮系统主要由冲击波发生器1、散热装置、混合点火罐2、催化剂罐3和点火器组件4组成；点火控制系统主要由控制柜7、遥控终端、流量计和电磁阀组成；气源系统主要由存储燃气的燃气罐10、存储压缩空气的空气罐11和过滤器组成，燃气罐10和空气罐11安装于控制柜7内；供电系统主要由压缩机14、电瓶13、转向调节机构6和发电机组12组成。

本实施例中，如图2所示，拖车平台5的底部配置有滚轮，上方用于放置点火控制系统、气源系统8和燃气炮系统。本实施例优选拖车平台5的两端均设置挂钩，可根据需求选择一端与移动设备，比如汽车设备连接。在实际操作中，由于拖车平台5总是搭配汽车设备使用，所以为了精简结构和节省开支，气流炮系统也可以由汽车发电机系统直接供电。

本实施例中，如图4所示，发电机组12、电瓶13和压缩机14优选设置在控制柜7的背面。发电机组12用于为气流炮系统供电，在发电机组12供电的同时电瓶13也可储存一定的电量，以备发电机组12无法工作时为气流炮系统，包括控制终端9供电。压缩机14通过管路与冲击波发生器1的管道连通。

本实施例中，如图1-2所示，优选转向调节机构6设置在拖车平台5的一端并优选与点火混合罐2的底端连接，用于调节气流炮系统的发射角度。其中，转向调节机构6的结构优选如下现有结构：自带锁紧功能的手动转向机构，或是一种电机驱动的转向锁紧装置。

本实施例中，气源系统8的燃气和压缩空气均通过电磁阀和流量计与点火混合罐2连通，通过电磁阀和流量计控制燃气和空气的混合比例，过滤器则用于过滤气体中的杂质，从而保证点火混合罐2内的混合气的纯度。

本实施例中，如图2所示，冲击波发生器1优选设置在点火混合罐2的上方并与点火混合罐2的发射端口法兰连接；催化剂罐3设置在点火混合罐2的一侧并通过导管连通在点火混合罐2与冲击波发生器1的管道连接位置处，便于在混合气体进入冲击波发生器1之前与催化剂接触混合；点火器组件4设置在点火混合罐2的一侧且伸入到点火混合罐2内催化剂管口的下方位置；散热装置设置在点火混合罐2的侧面上，用于对爆燃后的点火混合罐2进行散热，防止因点火混合罐2温度过高而引起二次充气时的意外点火。

下面对本实施例的气流炮系统的工作原理作具体说明。其中，空气源优选由一台空气压缩机供给，燃气源优选采用瓶装液化石油气，发电机组优选单缸柴油发电机；催化剂则优选为一种由氯化钠和二氧化钛混合得到的人工降雨剂，且本实施例中将二氧化钛包覆在氯化钠颗粒表面，形成二氧化钛-氯化钠的复合颗粒，二氧化钛和氯化钠均无毒无害，不会产生环境污染，不会对人体产生危害；氯化钠是一种吸湿性很强的物质，发射到空中后能够很快吸附云层中的水蒸汽，二氧化钛的存在能够进一步增加复合颗粒吸附水蒸气的能力，大大提高人工降雨的效率，提高降雨量。这种人工降雨剂的具体制备方式和作业原理参考申请号为202011094654.7的发明专利申请。

工作时，消霾气流炮可通过遥控终端进行点火控制。如图5-6所示，先通过移动设备将拖车平台5及其上气流炮系统移动到所需位置，发电机组12为整体系统提供电力，根据具体工况，通过电磁阀和流量计向点火混合罐2内混入相应比例的燃气和空气，使燃气、催化剂(此处为上述的人工降雨剂)和压缩空气按特定比例充入罐内；随后通过遥控终端控制点火器组件4对点火混合罐2内的气体进行点燃，点火混合罐2中的混合气体产生爆燃，爆燃火焰在通过点火混合罐2与冲击波发生器1之间的火焰导管时被加速，并在火焰的前锋面形成爆轰波。爆轰波在冲击波发生器1中受到调制，加强其压力锋值；最后，调制后的冲击波与催化剂从冲击波发生器1内的燃气炮炮管射出；压缩机14通过管道与冲击波发生器1的管道连接，冲击波发生器1每射出一炮后，系统在6至10秒(可调)内通过压缩机14向冲击波发生器1内进行加压，使其保持高强度压力，进而再次向空中发射混有催化剂的冲击波、强声波，不间断的对目标区域进行影响。人工降雨剂播撒在云层中，能够作为凝结核使云中的水滴、冰晶不断增大，加剧水滴的转移、碰撞、合并，促使降雨的形成；在降雨过程中，雨滴的使微尘颗粒等降落至地面，起到去除雾霾、降低PM2.5的作用，并且二氧化钛具有光催化作用，能够降解空气及水中的污染物，从而能进一步提高消霾效果，改善空气质量。其中，点火器组件4、点火混合罐2和冲击波发生器1均优选采用现有技术，具体结构和工作原理在此不再赘述。

在本实施例中，上述人工降雨剂混合冲击波、强声波发射到云层中，不间断的对目标区域进行影响，干扰气流运动、凝聚水汽、增加凝结核、阻止雹胚增长，可达到增雨、增雪、防雹、消霾的优异作业效果。

在实际操作中，用于增雨消霾的催化剂并不限于使用上述人工降雨剂，还可以是碘化银等催化剂。催化剂的类型、用量以及催化剂与各气源之间的配比均可以根据实际的作业需求以及云层状态进行适应性调整。

本实施例中，上述气流炮产生的冲击波、声波均为纵波，纵波在空气中传播会使场中空气进行有序往复运动，使空气质点周期性的压缩和稀疏，使大气粒子振动位移，其产生的效应主要有以下几点：

1)气溶胶粒子间的声凝并(碰并)，包括粒子间的同相正运动、流体力作用及尾流效应；

2)声“润滑”作用，降低粒子沉降的阻力、改善流态；

3)背景空气的似湍流化；

4)诱发扰流边界层内的2次流效应；

5)声振速性的雷诺应力，使背景流出现次级流动。

本实施例的消霾气流炮完成了多项试验和综合资料分析，系统工作正常、安全可靠、性能先进，操作简便，基本满足设计要求。且该消霾气流炮具备管路压力实时监测和燃气泄漏监测功能，爆轰率达到95％以上；中途不需要更换气源或添加催化剂。气流炮造成的动力扰动效应可以被C波段调频连续波雷达探测到，在不同距离C波段调频连续波雷达探测到的信号高度范围为1-11km，由此可以推断气流炮能作用到一定高度云层并对其产生影响，可用于增雨除霾作业，且效果优异。

由此可见，相比现有技术，本实施例的优势具体如下：

(一)经济性：系统运行所需液化石油气、催化剂和柴油市场供应充足且价格低廉；

(二)安全性：系统为非火工品，在工作时无爆炸物或残骸产生，因此安全型较同类产品较高；

(三)环保性：燃料燃烧仅产生少量的CO、H2O和CO2，没有其余固体废物；

(四)实用性：系统作业无需申请空域、射向可调，具备牵引功能，操作简单、智能化集成度高，用户仅需定期观察气体压力即可；

(五)可维修性：全系统采用模块化设计，任何模块出现故障都可通过更换模块快速解决。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种消霾气流炮，其特征在于，包括：

燃气炮系统，所述燃气炮系统包括冲击波发生器、混合点火罐、催化剂罐和点火器组件，所述冲击波发生器、所述催化剂罐和所述点火器组件均与所述混合点火罐连接，且所述冲击波发生器安装于所述混合点火罐的发射端口；

气源系统，所述气源系统包括燃气源和压缩空气源，所述燃气源和所述压缩空气源均与所述混合点火罐连接；

点火控制系统，所述点火控制系统包括控制终端，所述控制终端用于调控气源和催化剂的充入比例，所述点火器组件与所述控制终端电性连接；

供电系统，所述供电系统包括发电机组和压缩机；所述发电机组用于给气流炮系统供电；所述压缩机通过管路与所述冲击波发生器连通，用于向所述冲击波发生器内加压。

2.根据权利要求1所述的消霾气流炮，其特征在于，还包括用于与移动设备连接的拖车平台，所述燃气炮系统、所述气源系统、所述点火控制系统和/或所述供电系统设置于所述拖车平台上。

3.根据权利要求1所述的消霾气流炮，其特征在于，所述混合点火罐上配置有散热装置。

4.根据权利要求2所述的消霾气流炮，其特征在于，所述点火控制系统还包括控制柜，所述控制终端设置于所述控制柜内；所述控制柜安装于所述拖车平台上。

5.根据权利要求2所述的消霾气流炮，其特征在于，所述拖车平台上设置有转向调节机构，所述混合点火罐安装于所述转向调节机构上；所述转向调节机构用于调节气流炮系统的发射角度。

6.根据权利要求1所述的消霾气流炮，其特征在于，所述燃气源和/或所述压缩空气源上配置有流量计和电磁阀，且所述流量计和所述电磁阀均与所述控制终端电性连接。

7.根据权利要求1所述的消霾气流炮，其特征在于，所述燃气源和/或所述压缩空气源上配置有过滤器，所述过滤器用于将气源过滤后排入所述混合点火罐。

8.根据权利要求1所述的消霾气流炮，其特征在于，所述控制终端上配置有遥控终端。

9.根据权利要求1所述的消霾气流炮，其特征在于，所述供电系统还包括与所述发电机组电性连接的电瓶，用于储存电量。

10.根据权利要求1所述的消霾气流炮，其特征在于，所述催化剂罐内的催化剂为碘化银，或氯化钠和二氧化钛的混合剂。

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