NO158767B - Anordning for styring av en likestroems elektromagnet. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved lynvarsling, særlig i forbindelse med grube- og tunnelanlegg med elektrisk antennelse av sprengladninger.

Atmosfæriske utladninger har forårsa-ket uønsket detonasjon av sprengladninger

med elektrisk tenning. For å varsle kom-mende tordenvær har man benyttet forskjellige metoder som f. eks. iakttagelse av

de forstyrrelser som høres i radiomottagere,

men ikke-atmosfæriske støykilder og den

subjektive observasjon gjør metoden usik-ker. Man har også benyttet spesialmotta-gere som varsler hvis det innkommende

elektromagnetiske signal overstiger en viss

terskelverdi.

En annen fremgangsmåte består i å re-gistrere det luftelektriske felt på stedet.

Man kan enten måle strømmen pr. m- eller

måle spenningen pr. meter (gradienten).

Det luftelektriske felt vil normalt variere

langsomt. På dager med bygeaktivitet og

før tordenvær vil man observere en viss

uregelmessighet, og normalt vil gradienten

stige sterkt når en ladet sky nærmer seg

området hvor måleutstyret er montert.

Man har benyttet seg av dette og bygget

apparater som gir varsel når gradienten

overstiger en på forhånd gitt verdi, av

størrelsesorden et par tusen V/m. Luftens

motstand er tilsynelatende høyere under

normale værforhold enn under og like etter

et tordenvær. Årsaken antas å være øket

ionisering under tordenværet. Man får altså

størst måleverdi ved å måle gradienten før

tordenværet og strømmen mellom atmo-sfære og jord under og etter tordenværet.

Hensikten ved den her omhandlete lyn-varsler er å gi signal om tordenvær før tordenværet blir aktivt på observasjonsstedet, altså vil man ved gradientmåling oppnå gunstigere resultat enn ved strømmåling.

Hvis man registrerer gradienten over et lengere tidsrum, vil man iaktta at denne i godværsperioder kan variere langsomt, mens den under vind og bygevirksomhet vil fluktuere sterkt. Svingetiden for godværs-fluktuasj onene vil vanligvis ligge på flere timer, mens svingetiden for de hurtige bygefluktuasjoner vil være i størrelsesorden mellom sekunder og noen minutter. Under tordenvær vil fluktuasjonene for det første opptre med vesentlig større utslag, dessuten vil svingetiden kunne variere fra brøkdel av sekund opp til en time. Patent-haveren har foretatt registreringer med grafisk opptegning av gradientens forløp. Fig. 1 viser en karakteristisk kurve av gradienten som funksjon av tiden før og under et tordenvær. Under selve tordenværet, eller etterat tordenskyene er kommet nær eller like over observasjonsstedet, vil fluktuasjonene være uregelmessige. Ved analyse av kurven vil man se at den dominerende frekvens vanligvis vil ligge under en svingetid på ca. y2 time. Det karakteristiske er imidlertid at man har en nokså jevn overgangskurve fra hviletilstanden før tordenværet til de urolige forhold setter inn. Det antas at dette skyldes følgende: En tordensky inneholder som oftest en rekke «celler» med lokale potentialforskj eller. Turbulensen, sammen med forandringer av ladningene i de lokale celler, vil utad virke slik at man får en gradientkurve med vilkårlige fluk-tuasjoner. Mens tordenskyen er forholdsvis langt borte, vil antagelig bare ladningen i fronten av skyen virke på måleutstyret. Hvis skyen beveger seg med en forholdsvis jevn hastighet, vil denne «frontladning» være den dominerende som virker på måleutstyret, og den induserte spenning vil danne den karakteristiske kurvedel (påifig. 1 tiden t, til t2 = 10 min). Denne kurvedel kan tilnærmet betraktes som en del av en sinussvingning med svingetid ca. 40 min.

Man kan altså betrakte variasjonene av det elektrostatiske felt som en vekselspenning med meget lav frekvens. Sying-ningshastigheten (frekvensen) er avhengig av hastigheten av en ladet sky i forhold til observasjonsstedet. Erfaringsmessig vil en skyladning bruke fra ca. 1 til 60 min. fra den kommer inn i målefeltet på éni side inntil den igjen forlater målef eltet på den annen side. Når en skyladning passerer, vil altså det statiske jordfelt, gradienten, svinge som om den naturlige nullverdi var overlagret en vekselspenning med svingetid lik den skyen trenger for å passere!.

Et tilsvarende fenomen oppstår når det dannes en ladning i en sky like over observasjonsstedet. Til å begynne med vil en enkeltladning være dominerende, og denne forårsaker en lignende overgangskurve mellom hviletilstanden og den urolige periode. Dette overgangsfenomen inntjreffer en tid før de kraftige utslag i gradient-kurven og eventuell lynutladning finner sted. Ved den foreliggende oppfinnelse benyttes denne overgangskurve til varsling (mens man før brukte toppene under den urolige periode), og man vinner deryed tid. Rekkevidden for måleutstyret er imidlertid begrenset, idet man ikke kan observere statisk ladning i skyer som ikke er godt syn-lige over horisonten. For å oppnå varsling enda tidligere, kan man på kjent måte re-gistrere de elektromagnetiske svingninger som skyldes lynutladning i større ajvstand.

Det er ønskelig å kunne gi en selektiv alarm, det vil si at man av alarmens ka-rakter kan danne seg et bilde av faresituasjonen. Dette oppnås ved den foreliggende oppfinnelse ved å kombinere et apparat som på kjent måte påvirkes av elektromagnetiske svingninger i forskjellig styrke, med et apparat som på kjent måte påvirkes av det statiske jordelektriske felt. Der oppnås dessuten en øket fordel, idet man får forlenget tiden mellom varslingen) og den akutte faresituasjonen hvis det utstyr som påvirkes av gradienten, gir signal under overgangsperioden fra hvile til uro. For å oppnå dette kan man benytte et arrange-ment som vist på fig. 2. Spenningen mellom antennen AE og jord forsterkes i én bred-båndsforsterker A, hvis utgangsspenning e tilføres frekvensfilter som er sammensatt av et høypassfilter HP og et lavpassfilter LP. Høypassfiltret slipper igjennom frekvenser over ca. 0,0002 Hz, og lavpassfiltret slipper igjennom frekvenser under ca. 0,003 Hz. Den karakteristiske svingning ved over-gang fra hviletilstand før tordenvær til urotilstand under tordenvær, med egen-frekvens ca. 0,0008 Hz, vil altså slippe igjennom filtret og gi en spenning e' mellom vt og v2. Denne spenning benyttes på kjent måte til signalgivning.

Fig. 3 viser den prinsipielle løsning for å kombinere de f orskj ellige metoder f or alarmgivning. Dx er en detektor som registrerer gradienten, enten ved på kjent måte å gi signal (gjennom linje Lj) ved

tallmessig store avvikelser, eller som gir

signal som beskrevet ovenfor når gradienten svinger med en karakteristisk frekvens

(gjennom linje L2). D2 er en detektor som

på kjent måte registrerer innkommende

elektromagnetiske svingninger. D2 kan inn-rettes til å gi signal i flere trinn, avhengig

av nivået på det innkommende signal (gjennom linje L3, eller opptil linje Lx ved

x forskjellige terskelverdier). Signalene fra

D2 og fra Dj føres inn på et signalorgan B, hvor de kombineres og gir forskjellige sig-nalbilder, f. eks. ved hjelp av fargete lamper.

Fig. 4 viser en relékobling som er teg-net i hviletilstand. Forvarslingen gis på kjent måte fra et elektromagnetisk registreringsorgan (D2, fig. 3) ved at kontakten Kj brytes, og reléet G, som normalt er inn-koblet og vist i tiltrukket stilling, vil slippe sitt anker og gi varsel ved å tenne lampen Bv Ved å anvende elektromagnetiske re-gistreringsorganer med forskjellig følsom-het og koble disse til hver sin relémelde-krets, oppnås en forvarsling som innen grove grenser angir avstanden til lynutlad-ninger i stor avstand fra registreringsste-det. Således kan et elektromagnetisk registreringsorgan med' mindre følsomhet virke på kontakten K2, som brytes etter K1, altså etter at tordenværet er kommet nær-mere observasjonsstedet, og koble inn lampen B2 ved å bryte holdekretsen for reléet H som er koblet og virker på samme måte som kretsen for relé G1( idet kontakten k2 brytes og kontakten kj sluttes.

Fra et elektrostatisk registreringsorgan som er beskrevet ovenfor (fig. 2), gis alarm ved at dette registreringsorgans utgangsspenning e' etter forsterkning, likeretning og omdannelse til et spenningspulstog e" påvirker et blinkrelé C som på kjent måte vil bryte og slutte strømtilførselen til sig-nallampen B2 periodisk.

Etter varsling stilles reléene G og H

på kjent måte tilbake ved å tilføres spenning ved hjelp av hver sin kvitteringstrykk-knapp Tt og T2.

Ved dette eksempel får man altså den

første forvarsling ved at lampe Bt tennes,

annet varsel ved at også B2 tennes, og

tredje varsel når tordenskyen er innen sikt

ved at Bj lyser konstant og B2 blinker. Hvis

Bj ikke lyser men B2 blinker, vil dette være

et tegn på at der er en statisk ladning nær

observasjonsstedet og at man kan risikere

statisk ladet nedbør.

Ved arbeide i tunnel trenger man lang

tid for å komme bort fra faresonen. Når

man arbeider i dagen trenges kortere tid,

men man må da også ha varsel ved fare

for statisk ladet nedbør. På de fleste større

tunnelbyggesteder vil man ha arbeider av

begge ovennevnte kategorier. Det ovenfor

beskrevne varslingsutstyr, som kombinerer

de forskjellige varslingsmetoder, vil derfor

gi en vesentlig forhøyet sikkerhet.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved lyn varsling, særlig i varslingsanlegg i forbindelse med grube- og tunnelanlegg med elektrisk antennelse av sprengladninger, karakte risert ved at elektromagnetiske svingninger og det j ordelektriske felt registreres på hver for seg kjent måte, hvilke registreringer skjer samtidig, og at signaler fra de to registreringsutstyr kombineres i et felles varslingsorgan.

2. Fremgangsmåte ved lynvarsling i henhold til påstand 1, karakterisert v e d at registreringen av det j ordelektriske felt skjer på den måte at signalet fra en antenne (AE, fig. 2) forsterkes og gjennom et høypassfilter (HP) tilføres registrerings-punkter (vt, v2), mellom hvilke det ligger et lavpassfilter (LP).

3. Fremgangsmåte ved lynvarsling i henhold til påstand 1 eller 2, karakterisert ved at registreringsutstyr for elektromagnetiske svingninger, som påvirker varslingsorganet, varsler forskjellige faregrader, f. eks. tenner alarmlamper av forskjellig farge, og ved at varslingsorganet påvirkes på forskjellig måte av de to re-gistreringssystemer, f. eks. ved å la alarmlampene lyse konstant når de påvirkes av registreringssystem for elektromagnetiske svingninger, og ved å la alarmlampene blinke når de påvirkes av registreringssystem for det j ordelektriske felt.