RU2793455C1

RU2793455C1 - Method for deposition of aerosol cloud particles

Info

Publication number: RU2793455C1
Application number: RU2022111080A
Authority: RU
Inventors: Александра Валерьевна Алексеева; Алексей Сергеевич Васильев; Юрий Владимирович Веркин; Марина Дмитриевна Зинкина; Алексей Алексеевич Палей; Юрий Владимирович Писанко; Юрий Иванович Янкевич
Filing date: 2022-04-22
Publication date: 2023-04-04

Abstract

FIELD: contaminated air cleaning.

SUBSTANCE: means for cleaning the air basin from smoke, fogs, products of hazardous emissions resulting from accidents at an enterprise or the explosion of a weapon of mass destruction (aerosol cloud). The method consists in the formation of a volumetric electric charge from electrically charged particles using an aircraft loitering over an aerosol cloud. In the process of loitering, the processes of formation of electrically charged aerosol particles from the constituent substances of atmospheric air are initiated by generating electric charges into the atmosphere and the electric charge discharged into the atmosphere is compensated by accumulating the electric charge on the capacitor. Moreover, the deposited aerosol particles are formed from the constituent substances of atmospheric air due to the generation of electric charges into the atmosphere. Options of the method include the use of several aircraft, as well as the repeated flight of the aircraft over the aerosol cloud with a successive increase in flight altitude.

EFFECT: ability to refuse the need to load ballast particles into the aircraft and the need to discharge them without reducing the electric field strength acting on the deposited aerosol particles.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области техники, предназначенной для очистки воздушного бассейна от дымовых завес, туманов, продуктов вредных выбросов, образуемых в результате аварий на предприятии или подрыва оружия массового поражения (аэрозольного облака).The invention relates to the field of technology intended for cleaning the air basin from smoke screens, fogs, products of harmful emissions resulting from accidents at an enterprise or the explosion of a weapon of mass destruction (aerosol cloud).

Известен способ осаждения частиц аэрозольного облака путем непосредственного вымывание аэрозолей большим объемом воды. См., например, Keller V, Lala G., Beard K. Development Testing of Lange Volume Water Sprays for Warm Fog Dispersal. -NASA Technical Paper 2607, 1986, 106 p.Теоретические и экспериментальные работы по реализации данного метода проводились по заказу НАСА Центром космических полетов имени Джорджа С.Маршала (В.У. Келлер, Б.Дж. Андерсон, и Р.А. Бернс), Государственным университетом в Олбани, шт. Нью-Йорк (Дж.Дж. Лейла и М.Б. Мейер), Иллинойским университетом в Урбана-Шампань, штат Иллинойс (К.В. Бирд). Работы осуществлялись с целью осаждения частиц тумана, нависающего над взлетно-посадочной полосой аэродрома. Данный способ предусматривает распылении капель воды над нависшим облаком тумана. Падающие капли распыленной воды на своем пути захватывают капли тумана и осаждают их на землю. Техническая реализация данного метода предусматривала монтаж вдоль взлетно-посадочной полосы форсунок, обеспечивающих выброс вертикально вверх на высоту, порядка 75 метров большого количество воды (около 6300 литров в секунду на километр взлетно-посадочной полосы). Поскольку капли распыления значительно крупнее, чем капельки тумана и имеют большую скорость падения, то капли распыленной воды догоняют отдельные капельки тумана, сталкиваются с ними и осаждают их на землю. Каждая капля распыления за время своего падения удаляет несколько сотен капелек тумана. Таким образом, капли тумана осаждаются на землю. Реализация данного метода требует значительных энергетических и финансовых затрат.A known method of deposition of particles of an aerosol cloud by direct washing out of aerosols with a large volume of water. See, for example, Keller V, Lala G., Beard K. Development Testing of Lange Volume Water Sprays for Warm Fog Dispersal. -NASA Technical Paper 2607, 1986, 106 p. ), Albany State University, pc. New York (J.J. Leila and M.B. Meyer), University of Illinois at Urbana-Champagne, Illinois (C.W. Beard). The work was carried out with the aim of settling fog particles hanging over the runway of the airfield. This method involves spraying water droplets over a hanging cloud of fog. Falling drops of atomized water on their way capture the fog drops and deposit them on the ground. The technical implementation of this method provided for the installation of nozzles along the runway, which ensured the discharge vertically upwards to a height of about 75 meters of a large amount of water (about 6300 liters per second per kilometer of the runway). Since spray droplets are much larger than fog droplets and have a higher falling speed, the sprayed water droplets catch up with individual fog droplets, collide with them and deposit them on the ground. Each spray drop removes several hundred mist droplets during its fall. Thus, drops of fog are deposited on the ground. The implementation of this method requires significant energy and financial costs.

В патенте Ru 2097849 представлен метод осаждения частиц аэрозольного облака с помощью капель воды, которые образуются в результате искусственного инициирования процессов конденсации содержащихся в атмосферном воздухе паров воды. Вокруг предприятия с повышенным риском выброса в атмосферу вредных веществ, либо на пути возможного продвижения на защищаемую территорию облака, содержащего аэрозоли, образуемые от применения оружия массового поражения, заранее определяют целесообразный район принудительного приземления вредных веществ для их последующего захоронения. При получении сигнала о выбросе облака с вредными для здоровья человека продуктами и, зная районы целесообразного их применения, рассчитывают на ЭВМ оптимальные координаты ввода в облако с вредными продуктами реагента, вызывающего дождь, а в случае необходимости сначала вводят в облако вредных продуктов реагент, создающих и концентрирующий дождевое облако, а затем при достижении заданного района осуществляют искусственное приземление вредных продуктов, вводя в облако реагенты с помощью, например, залпов реактивных снарядов. Данный способ позволяет решать проблему осаждения частиц аэрозольного облака путем искусственного вызывания дождя и не требует использования большого количества воды. Однако, искусственное вызывание осадков возможно лишь при гарантированном содержании в воздухе в момент использования метода достаточного количества влаги, что ограничивает эффективность его использования.Patent Ru 2097849 presents a method for the deposition of particles of an aerosol cloud using water droplets, which are formed as a result of artificial initiation of the processes of condensation of water vapor contained in the atmospheric air. Around an enterprise with an increased risk of release of harmful substances into the atmosphere, or on the path of a possible advance to the protected area of a cloud containing aerosols generated from the use of weapons of mass destruction, an expedient area for the forced landing of harmful substances for their subsequent disposal is determined in advance. Upon receiving a signal about the release of a cloud with products harmful to human health and knowing the areas of their expedient application, the computer calculates the optimal coordinates for introducing a rain-causing reagent into the cloud with harmful products, and, if necessary, first introduces a reagent into the cloud of harmful products that creates and concentrating a rain cloud, and then, upon reaching a predetermined area, artificial landing of harmful products is carried out, introducing reagents into the cloud using, for example, volleys of rockets. This method allows to solve the problem of deposition of aerosol cloud particles by artificially inducing rain and does not require the use of a large amount of water. However, artificial induction of precipitation is possible only with a guaranteed content of sufficient moisture in the air at the time of using the method, which limits the effectiveness of its use.

Известны методы по осаждению частиц тумана с помощью электрически заряженных аэрозолей. В работе Frost W, Collins F., Koepf D. Charged Particle Concepts for Fog Dispersion. -NASA, Contractor Report 3440, 1981, 106 p.представлены материалы по исследованию метода осаждения частиц тумана с помощью электрически заряженных капель воды. Капли воды, формируемые в специальном сопле, заряжают ионами или электронами в области генерации коронного разряда и выносятся в атмосферу за счет кинетической энергии струи. Таким образом, в атмосфере окружающего пространства образуется объемный электрический заряд. Под действием электрического поля объемного заряда происходит слияние мелких капель тумана между собой с последующим их осаждением за счет сил гравитации. Кроме того, происходит электрическое заряжание капель тумана при их столкновении с вылетающими из струи электрическими зарядами, которые под действием электрического поля объемного заряда по направлению силовых линий осаждаются на землю. Вынос электрических зарядов известным способом в атмосферу осуществляется за счет энергии струи, и формирование объемного электрического заряда в пространстве над аэрозольным облаком, находящемся на значительной высоте, требует больших энергетических ресурсов.Known methods for the deposition of fog particles using electrically charged aerosols. In Frost W, Collins F., Koepf D. Charged Particle Concepts for Fog Dispersion. -NASA, Contractor Report 3440, 1981, 106 p. presents materials on the study of the method of deposition of fog particles using electrically charged water drops. Water droplets formed in a special nozzle are charged with ions or electrons in the area of corona discharge generation and carried out into the atmosphere due to the kinetic energy of the jet. Thus, a volume electric charge is formed in the atmosphere of the surrounding space. Under the action of the electric field of the space charge, small mist drops merge with each other, followed by their deposition due to gravitational forces. In addition, mist drops are electrically charged when they collide with electric charges emitted from the jet, which, under the action of the electric field of the space charge, are deposited on the ground in the direction of the lines of force. The removal of electric charges in a known way into the atmosphere is carried out due to the energy of the jet, and the formation of a volumetric electric charge in space above an aerosol cloud located at a considerable height requires large energy resources.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому относится способ осаждения частиц аэрозольного облака, изложенный в патенте US 8373962. Данный способ предусматривает подъем и выброс в пространство над аэрозольным облаком с помощью летательного аппарата осаждающих аэрозольных частиц, которые перед выбросом с помощью специального устройства заряжаются положительным электрическим зарядом. Электрически заряженные осаждающие аэрозольные частицы, зависая в воздухе, образуют в пространстве над аэрозольным облаком объемное электрически заряженное облако. Между электрически заряженным облаком и поверхностью земли формируется мощное электрическое поле, под действием которого электрически заряженные осаждающие частицы, находящиеся в области нижней части электрически заряженного облака, осаждаются на землю. Опускаясь к поверхности земли, электрически заряженные осаждающие аэрозольные частицы проходят через аэрозольное облако и электрическим полем своего электрического заряда захватывают находящиеся в аэрозольном облаке подлежащие осаждению частицы. Чем и решается задача осаждения частиц аэрозольного облака. Вместе с тем, в следствие выброса из летательного аппарата электрически заряженных осаждающих аэрозольных частиц на поверхности летательного аппарата накапливается электрический заряд, полярность которого противоположна полярности заряда выбрасываемых электрически заряженных осаждающих аэрозольных частиц. Для того, чтобы исключить скопление электрического заряда на летательном аппарате в известном способе предусматривается выброс с данного летательного аппарата балластных частиц, заряженных электрическим зарядом, знак которых противоположен знаку осаждающих аэрозольных частиц и имеющих более высокую плотность, чем плотность выбрасываемых из летательного аппарата электрически заряженных осаждающих аэрозольных частиц. Несмотря на то, что данные балластные частицы вследствие более высокой своей массы опускаются на землю с большей скоростью, чем скорость осаждающих аэрозольных частиц, вместе с тем их заряд снижает напряженность электрического поля сформированного объемного электрически заряженного облака. Снижается эффективность осаждения частиц аэрозольного облака. В известном техническом решении летательный аппарат должен доставлять в область воздействия не только аэрозольные частицы, используемые для выполнения непосредственных задач по осаждению частиц аэрозольного облака, но и еще балластные частицы, которые не участвуют в непосредственном обеспечении выполнения стоящих задач. Что вынуждает использовать летательный аппарат более высокой грузоподъемности и повышает затраты на реализацию способа.The closest technical solution to the proposed one is the method of deposition of particles of an aerosol cloud, described in US patent 8373962. This method involves the lifting and ejection into space above the aerosol cloud using an aircraft of depositing aerosol particles, which are charged with a positive electric charge before being released using a special device. Electrically charged precipitating aerosol particles, hovering in the air, form a volumetric electrically charged cloud in the space above the aerosol cloud. A powerful electric field is formed between the electrically charged cloud and the earth's surface, under the action of which electrically charged precipitating particles located in the lower part of the electrically charged cloud are deposited on the ground. Descending to the earth's surface, the electrically charged precipitating aerosol particles pass through the aerosol cloud and, by the electric field of their electric charge, capture the particles to be deposited in the aerosol cloud. This solves the problem of deposition of particles of an aerosol cloud. At the same time, due to the ejection of electrically charged precipitating aerosol particles from the aircraft, an electric charge accumulates on the surface of the aircraft, the polarity of which is opposite to the polarity of the charge of the electrically charged precipitating aerosol particles ejected. In order to exclude the accumulation of electric charge on the aircraft, the known method provides for the release from this aircraft of ballast particles charged with an electric charge, the sign of which is opposite to the sign of the precipitating aerosol particles and having a higher density than the density of electrically charged precipitating aerosol particles ejected from the aircraft. particles. Despite the fact that these ballast particles, due to their higher mass, fall to the ground at a higher speed than the speed of the settling aerosol particles, at the same time, their charge reduces the electric field strength of the formed volumetric electrically charged cloud. The efficiency of deposition of aerosol cloud particles is reduced. In the well-known technical solution, the aircraft must deliver to the impact area not only aerosol particles used to perform direct tasks of deposition of particles of an aerosol cloud, but also ballast particles that are not directly involved in the implementation of the tasks. Which forces the use of an aircraft with a higher carrying capacity and increases the cost of implementing the method.

Целью предполагаемого изобретения является снижение затрат на реализацию способа.The purpose of the proposed invention is to reduce the cost of implementing the method.

Для достижения заявленной цели в известном способе осаждения частиц аэрозольного облака, заключающемся в формировании с помощью барражирующего над аэрозольным облаком летательного аппарата объемного электрического заряда из электрически заряженных частиц, инициируют процессы образования электрически заряженных аэрозольных частиц из составляющих веществ атмосферного воздуха за счет генерирования электрических зарядов в атмосферу, и компенсируют сбрасываемый в атмосферу электрический заряд за счет аккумулирования электрического заряда на конденсаторе;To achieve the stated goal in the known method of deposition of particles of an aerosol cloud, which consists in the formation of a volumetric electric charge from electrically charged particles using an aircraft loitering over an aerosol cloud, the processes of formation of electrically charged aerosol particles from the constituent substances of atmospheric air are initiated by generating electric charges into the atmosphere , and compensate for the electric charge discharged into the atmosphere due to the accumulation of electric charge on the capacitor;

процесс барражирования осуществляют путем неоднократного пролета летательного аппарата над аэрозольным образованием с последовательным увеличением высоты его полета.the loitering process is carried out by repeated flight of the aircraft over the aerosol formation with a successive increase in the altitude of its flight.

процесс барражирования осуществляют путем пролета над аэрозольным образованием друг за другом нескольких летательных аппаратов с последовательным увеличением высоты полета следующих друг за другом летательных аппаратов.the loitering process is carried out by flying over the aerosol formation several aircraft one after another with a successive increase in the flight altitude of the aircraft following one after another.

Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе осаждающие аэрозольные частицы не доставляются с помощью летательного аппарата в область пространства над аэрозольным образованием, а осаждающие электрически заряженные аэрозольные частицы образуют из составляющих веществ атмосферного воздуха за счет генерирования электрических зарядов в атмосферу. Компенсация сбрасываемого в атмосферу электрического заряда за счет аккумулирования электрического заряда на конденсаторе, позволяет отказаться от необходимости загружать летательный аппарат балластными частицами. Таким образом, осаждение аэрозольного образования может быть обеспечено летательным аппаратом меньшей грузоподъемности, так как отпадает необходимость использование летательного аппарата в качестве транспортного средства для доставки осаждающих и балластных частиц. Эксплуатация летательного аппарата меньшей грузоподъемности позволит снизить затраты на его эксплуатацию. Снижаются также затраты на подготовку и погрузку на летательный аппарат осаждающих и балластных частиц. Кроме того, вследствие того, что отпадает необходимость сброса балластных частиц, исключается вероятность снижения напряженности электрического поля, действующего на осаждающие аэрозольные частицы вследствие того, что сбрасываемые балластные частицы имеют полярность, противоположную полярности осаждающих частиц. Электрическое поле от формируемого объемного электрического заряда (облако из электрически заряженных осаждающих аэрозольных частиц) не ослабляется, повышается напряженность электрического поля от облака электрически заряженных осаждающих аэрозольных частиц, и, соответственно, повышается эффективность воздействия. Барражирования путем неоднократного пролета летательного аппарата над аэрозольным образованием с последовательным увеличением высоты его полета, позволяет увеличить вертикальный размер формируемого электрически заряженного облака. Аналогичный эффект реализуется и при одновременном барражировании над аэрозольным образованием друг за другом нескольких летательных аппаратов с последовательным увеличением высоты полета следующего друг за другом летательных аппаратов. Каждый следующий летательный аппарат летит с шагом по высоте относительно предыдущего. В несколько раз, в зависимости от количества пролетов, увеличивается вертикальный размер формируемого электрически заряженного облака. Соответственно, в несколько раз увеличивается и электрическое поле, под действием которого электрически заряженные частицы из нижних слоев облака с большей интенсивностью осаждаются на землю. Увеличивается количество осаждающих частиц в единицу времени, проходящих через аэрозольное облако, захватывающих на своем пути частицы из аэрозольного облака. Увеличивается эффективность осаждения частиц из аэрозольного облака.The technical result is achieved due to the fact that in the proposed method, the precipitating aerosol particles are not delivered by an aircraft to the region of space above the aerosol formation, and the precipitating electrically charged aerosol particles are formed from the constituent substances of atmospheric air by generating electric charges into the atmosphere. Compensation of the electric charge discharged into the atmosphere due to the accumulation of electric charge on the capacitor makes it possible to eliminate the need to load the aircraft with ballast particles. Thus, the deposition of an aerosol formation can be provided by an aircraft with a lower carrying capacity, since it is not necessary to use the aircraft as a vehicle for delivering the settling and ballast particles. The operation of an aircraft with a lower carrying capacity will reduce the cost of its operation. The costs of preparation and loading of the settling and ballast particles on the aircraft are also reduced. In addition, by eliminating the need to dump ballast particles, the possibility of reducing the electric field strength acting on the depositing aerosol particles due to the fact that the discarded ballast particles have a polarity opposite to the polarity of the depositing particles is eliminated. The electric field from the generated volumetric electric charge (a cloud of electrically charged precipitating aerosol particles) is not weakened, the electric field strength from the cloud of electrically charged precipitating aerosol particles increases, and, accordingly, the effectiveness of the impact increases. Loitering by repeated flight of an aircraft over an aerosol formation with a successive increase in the height of its flight, allows you to increase the vertical size of the generated electrically charged cloud. A similar effect is also realized when several aircraft are loitering over an aerosol formation one after another with a successive increase in the flight altitude of the aircraft following one after another. Each next aircraft flies with a step in height relative to the previous one. Several times, depending on the number of spans, the vertical size of the formed electrically charged cloud increases. Accordingly, the electric field also increases several times, under the influence of which electrically charged particles from the lower layers of the cloud are deposited on the ground with greater intensity. The number of settling particles per unit time, passing through the aerosol cloud, capturing particles from the aerosol cloud on its way, increases. The efficiency of deposition of particles from the aerosol cloud is increased.

Сущность заявляемого способа поясняется рисунком 1. Процесс осаждения частиц аэрозольного облака предваряют изучением метеорологических процессов, происходящих в атмосфере. По полученной информации о направлении, скорости и высоте передвижения аэрозольного облака 1 устанавливают планируемую область воздействия на аэрозольное облако 1. В определенной области воздействия, находящейся над верхней границей аэрозольного облака, в прогнозируемое время прохождения его над участком местности для менее безопасного района его осаждения на землю устанавливают область барражирования летательного аппарата, обеспечивающего генерацию электрического заряда в атмосферу. Как установлено с участием одного из авторов предлагаемого технического решения, при генерации электрического заряда в атмосферу инициируются процессы формирования в атмосфере, из составляющих ее газов, так называемые процессы образования вторичных аэрозолей. Формирование вторичных аэрозолей может образовываться вследствие коронного разряда в обычной атмосфере (См., например, Васильева М.А., Ераньков В.Г., Жохова Н.В., Палей А.А., Романов Н.П. Формирование аэрозолей путем генерации коронного разряда и характеристики их эволюции. Глобальная электрическая сеть. Материалы третьей всероссийской конференции. Российская академия наук. ГО «Борок» 25-29 сентября 2017 г., стр. 91-92). Более эффективное образование вторичных аэрозолей происходит во время генерации электрического заряда в атмосферу при незначительном добавлении в атмосферу скипидара, см. патент RU 2647276 С1, либо диоксида серы в объеме (10⁴-10¹¹) 1/см³, см. патент RU 2647278 С1, либо паров серной кислоты в количестве, обеспечивающем концентрацию молекул серной кислоты в диапазоне значений (10⁶-10⁹) 1/см³, либо аммиака в количестве, обеспечивающем концентрацию молекул в диапазоне значений (10⁶-10⁹) 1/см³, либо диметиламина в объеме, обеспечивающем концентрацию его паров в диапазоне значений (10⁶-10⁹) 1/см³, см. патент RU 2595015 С1. В качестве технического средства, позволяющего в процессе барражирования генерировать в атмосферу электрический заряд и способного обеспечить выполнение задачи инициирования процессов образования электрически заряженных аэрозольных частиц из составляющих веществ атмосферного воздуха, может быть использовано известное устройство по патенту RU 2763511 С1. Устройство генерации электрического заряда в атмосферу 2 смонтировано на базе беспилотного летательного аппарата (БпЛА), который, барражируя в определенной области, генерирует в атмосферу аэрозоли, электрически заряженные униполярным электрическим зарядом, например, положительной полярности, которые далее в описании называем электрически заряженные осаждающие аэрозоли. Осадительный электрод устройства генерации электрического заряда в атмосферу может быть выполнен в виде закрепленной на корпусе беспилотного летательного аппарата вдоль его оси цилиндрической полости, окружающей коронирующий электрод. Расположение цилиндрической полости осадительного электрода вдоль оси беспилотного летательного аппарата позволит обеспечить прохождение всего набегающего на него встречного воздушного потока через область генерации коронного разряда. Для повышения скорости проходящего через область генерации коронного разряда воздушного потока цилиндрическая полость может быть установлена таким образом, чтобы через нее проходил также и воздушный поток тягового винта БпЛА. Чем выше будет скорость воздушного потока, проходящего через область коронного разряда, тем больший объем воздуха будет задействован в сборе образуемых в области коронного разряда электрически заряженных частиц, и большая часть зарядов будет выноситься в атмосферу. Генерация электрического заряда в атмосферу осуществляется следующим образом. Во время пролета беспилотного летательного аппарата для генерации электрического заряда на коронирующий электрод подается высокое напряжение и зажигается коронный разряд. Включается система впрыска в область генерации коронного разряда газов, способствующих повышению вероятности инициирования процессов конверсии газов в частицы. Впрыскиваться могут, например:The essence of the proposed method is illustrated in Figure 1. The process of deposition of particles of an aerosol cloud is preceded by the study of meteorological processes occurring in the atmosphere. Based on the information received about the direction, speed and height of movement of the aerosol cloud 1, the planned area of influence on the aerosol cloud 1 is established. establish area loitering of the aircraft, providing the generation of electric charge into the atmosphere. As established with the participation of one of the authors of the proposed technical solution, when generating an electric charge into the atmosphere, the processes of formation in the atmosphere from its constituent gases, the so-called processes of formation of secondary aerosols, are initiated. The formation of secondary aerosols can be formed due to a corona discharge in the ordinary atmosphere (See, for example, Vasilyeva M.A., Erankov V.G., Zhokhova N.V., Paley A.A., Romanov N.P. Formation of aerosols by generating corona discharge and characteristics of their evolution, Global Electric Network, Proceedings of the Third All-Russian Conference, Russian Academy of Sciences, GO Borok, September 25-29, 2017, pp. 91-92). More efficient formation of secondary aerosols occurs during the generation of an electric charge into the atmosphere with a slight addition of turpentine to the atmosphere, see patent RU 2647276 C1, or sulfur dioxide in the amount of (10 ⁴ -10 ¹¹ ) 1/cm ³ , see patent RU 2647278 C1 , or sulfuric acid vapor in an amount that provides the concentration of sulfuric acid molecules in the range of values (10 ⁶ -10 ⁹ ) 1/cm ³ , or ammonia in an amount that provides the concentration of molecules in the range of values (10 ⁶ -10 ⁹ ) 1/cm ³ , or dimethylamine in a volume that ensures the concentration of its vapor in the range of values (10 ⁶ -10 ⁹ ) 1/cm ³ , see patent RU 2595015 C1. A well-known device according to patent RU 2763511 C1 can be used as a technical tool that allows generating an electric charge into the atmosphere during loitering and capable of ensuring the fulfillment of the task of initiating the processes of formation of electrically charged aerosol particles from the constituent substances of atmospheric air. The device for generating an electric charge into the atmosphere 2 is mounted on the basis of an unmanned aerial vehicle (UAV), which, loitering in a certain area, generates aerosols into the atmosphere, electrically charged with a unipolar electric charge, for example, of positive polarity, which are further in the description called electrically charged precipitating aerosols. The collecting electrode of the device for generating an electric charge into the atmosphere can be made in the form of a cylindrical cavity fixed on the body of the unmanned aerial vehicle along its axis, surrounding the corona electrode. The location of the cylindrical cavity of the collecting electrode along the axis of the unmanned aerial vehicle will ensure the passage of the entire oncoming air flow on it through the region of generation of the corona discharge. To increase the speed of the air flow passing through the corona discharge generation area, the cylindrical cavity can be installed in such a way that the air flow of the UAV traction propeller also passes through it. The higher the speed of the air flow passing through the corona discharge region, the greater the volume of air will be involved in the collection of electrically charged particles formed in the corona discharge region, and most of the charges will be carried into the atmosphere. The generation of electric charge into the atmosphere is carried out as follows. During the flight of an unmanned aerial vehicle, a high voltage is applied to the corona electrode to generate an electric charge and a corona discharge is ignited. The injection system is switched on in the area of generation of a corona discharge of gases, which increase the probability of initiating the processes of conversion of gases into particles. They can be injected, for example:

- молекулы серной кислоты или сернистого газа из расчета повышения концентрации молекул серной кислоты в проходящем воздушном потоке в диапазоне значений (от 10⁶ до 10⁹) 1/см³ (молекулы сернистого газа в области коронного разряда в результате химических реакций с содержащимися в воздухе составляющими превращаются в молекулы серной кислоты);- molecules of sulfuric acid or sulfur dioxide based on the increase in the concentration of sulfuric acid molecules in the passing air stream in the range of values (from 10 ⁶ to 10 ⁹ ) 1/cm ³ converted into sulfuric acid molecules).

- пары аммиака в объеме, обеспечивающем концентрацию его молекул в проходящем воздушном потоке в области коронного разряда в диапазоне значений (от 10⁶ до 10⁹) 1/см³;- ammonia vapor in a volume that ensures the concentration of its molecules in the passing air flow in the area of the corona discharge in the range of values (from 10 ⁶ to 10 ⁹ ) 1/cm ³ ;

- пары аммиака и диметиламина в объеме, обеспечивающем концентрацию его молекул в проходящем воздушном потоке в области коронного разряда в диапазоне значений (от 10⁶ до 10⁹) 1/см³;- vapors of ammonia and dimethylamine in a volume that ensures the concentration of its molecules in the passing air flow in the area of the corona discharge in the range of values (from 10 ⁶ to 10 ⁹ ) 1/cm ³ ;

- пары скипидара, а также прочие малые газовые составляющие атмосферного воздуха, инициирующие процессы конверсии газ - частица в условиях коронного разряда.- turpentine vapors, as well as other small gas components of atmospheric air, initiating gas-particle conversion processes under corona discharge conditions.

Конкретный состав и концентрация газов, включаемых в систему впрыска в область генерации коронного разряда, определяется на стадии проектирования путем экспериментального моделирования процессов конверсии газ - частица в конкретных условиях коронного разряда, реализуемого в устанавливаемой на беспилотном летательном аппарате системе. Конструктивное выполнение системы, обеспечивающей впрыск конверсионных газов, может быть осуществлено по аналогии с известными конструктивными схемами, реализующими технологический процесс впрыска газов с помощью форсунки в заданную полость (См., например, https://ru.wikipedia.org/wiki/Инжекторная система подачи топлива).The specific composition and concentration of gases included in the injection system into the corona discharge generation area is determined at the design stage by experimental modeling of the gas-particle conversion processes under specific conditions of the corona discharge implemented in the system installed on an unmanned aerial vehicle. The design of the system that provides the injection of conversion gases can be carried out by analogy with the known design schemes that implement the technological process of gas injection using a nozzle into a given cavity (See, for example, https://ru.wikipedia.org/wiki/Injection system fuel supply).

При генерации коронного разряда внутри цилиндрической полости осадительного электрода формируются электрические заряды из ионов, движущихся от коронирующего электрода к внутренней поверхности цилиндрической полости осадительного электрода. Воздушный поток с содержащимися в нем аэрозольными частицами через передний открытый торец входит внутрь цилиндрической полости осадительного электрода устройства генерации коронного разряда и движется вдоль ее оси. Впрыскиваемые системой впрыска конверсионные газы в области генерации коронного разряда вовлекаются в плазменно-химические процессы конверсии газ -частица. В воздухе, проходящем внутри цилиндрической полости осадительного электрода, образуются дополнительные аэрозольные частицы, так называемые «вторичные аэрозоли» (См., например, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018JD029356). Продвижение воздушного потока внутри цилиндрической полости осадительного электрода осуществляется не только за счет набегающего на беспилотный летательный аппарат воздушного потока со скоростью его полета, но и за счет заходящей внутрь ее струи от воздушного винта, обеспечивающей тягу беспилотного летательного аппарата. Ионы, движущиеся от коронирующего электрода к внутренней поверхности цилиндрической полости осадительного электрода, сталкиваются на своем пути с содержащимися в воздухе частицами (молекулами, аэрозольными частицами, каплями воды, вторичными аэрозолями) и осаждаются на их поверхности. Так как в области генерации коронного разряда численная концентрация ионов достигает значений порядка (от 10⁸ до 10⁹) 1/см³, то за короткое время ~0,01 сек, практически все аэрозольные частицы, капли воды и значительная часть молекул воздуха успевают получить максимально возможный электрический заряд (~90% от максимально возможного значения). Получившие электрический заряд молекулы воздуха превращаются в так называемые тяжелые ионы, которые по своим характеристикам значительно отличаются от легких ионов, которые не успели столкнуться с молекулами воздуха и осесть на их поверхности. Аэрозольные частицы и капли воды в области коронного разряда электрически заряжаются и превращаются в электрически заряженные частицы. Как известно, скорость движения электрически заряженных частиц и ионов под действием электрического поля существенно зависит от массы частиц. Чем больше масса, тем меньше скорость передвижения частиц и ионов. Коэффициент пропорциональности между скоростью электрически заряженной частицы и значением действующего на нее электрического поля определяется подвижностью. Разница в подвижности между легкими и тяжелыми ионами составляет четыре порядка. И если капли воды и аэрозольные частицы за время своего движения внутри трубчатой конструкции (которое составляет порядка ~0,01 сек), успевают получить электрический заряд, то путь перемещения капель и аэрозольных частиц по направлению действующего на них сил электрического поля (поперек относительно продвигающего ее воздушного потока) будет измеряться микронами. За время, в течение которого электрически заряженные капли воды, аэрозольные частицы и значительная часть тяжелых ионов движутся внутри цилиндрической полости осадительного электрода, действующие на них силы электрического поля не успевают отклонить их от линий тока воздушного потока до такой степени, чтобы они подошли к поверхности цилиндрической полости осадительного электрода, электрически соединенной с заземлительным выходом высоковольтного источника питания. Электрическая цепь не замыкается, потому что значительная часть электрического заряда, который генерируется коронным разрядом, собирается проходящими в области генерируемого коронного разряда каплями воды, аэрозольными частицами, молекулами воздуха, и выносятся с собой через открытый задний торец цилиндрической полости осадительного электрода наружу, в окружающее пространство. Генерация электрических зарядов в атмосферу осуществляется путем отбора электрических зарядов высоковольтным источником питания от цилиндрической полости осадительного электрода и передачи их в области генерации коронного разряда проходящему воздушному потоку.When a corona discharge is generated inside the cylindrical cavity of the collecting electrode, electric charges are formed from ions moving from the corona electrode to the inner surface of the cylindrical cavity of the collecting electrode. The air flow containing aerosol particles through the front open end enters the cylindrical cavity of the collecting electrode of the corona discharge generation device and moves along its axis. The conversion gases injected by the injection system are involved in the plasma-chemical processes of gas-particle conversion in the area of corona discharge generation. In the air passing inside the cylindrical cavity of the collecting electrode, additional aerosol particles are formed, the so-called "secondary aerosols" (See, for example, https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018JD029356). The advancement of the air flow inside the cylindrical cavity of the collecting electrode is carried out not only due to the air flow incident on the unmanned aerial vehicle at the speed of its flight, but also due to the jet from the propeller entering inside it, providing the thrust of the unmanned aerial vehicle. Ions moving from the corona electrode to the inner surface of the cylindrical cavity of the collecting electrode collide on their way with airborne particles (molecules, aerosol particles, water drops, secondary aerosols) and are deposited on their surface. Since in the field of corona discharge generation the numerical concentration of ions reaches values of the order of (from 10 ⁸ to 10 ⁹ ) 1/cm ³ , in a short time ~0.01 sec, almost all aerosol particles, water drops and a significant part of air molecules have time to receive the maximum possible electric charge (~90% of the maximum possible value). Air molecules that have received an electric charge turn into so-called heavy ions, which differ significantly in their characteristics from light ions that did not have time to collide with air molecules and settle on their surface. Aerosol particles and water droplets in the region of the corona discharge are electrically charged and converted into electrically charged particles. As is known, the speed of movement of electrically charged particles and ions under the action of an electric field depends significantly on the mass of the particles. The greater the mass, the lower the speed of movement of particles and ions. The coefficient of proportionality between the speed of an electrically charged particle and the value of the electric field acting on it is determined by mobility. The difference in mobility between light and heavy ions is four orders of magnitude. And if water drops and aerosol particles during their movement inside the tubular structure (which is about ~ 0.01 sec) manage to receive an electric charge, then the path of movement of drops and aerosol particles in the direction of the electric field forces acting on them (across with respect to the propelling it airflow) will be measured in microns. During the time during which electrically charged water drops, aerosol particles and a significant part of heavy ions move inside the cylindrical cavity of the collecting electrode, the electric field forces acting on them do not have time to deflect them from the air flow streamlines to such an extent that they approach the surface of the cylindrical cavity of the collecting electrode, electrically connected to the ground output of the high-voltage power source. The electric circuit does not close, because a significant part of the electric charge that is generated by the corona discharge is collected by water drops, aerosol particles, air molecules passing in the area of the generated corona discharge, and are carried out with them through the open rear end of the cylindrical cavity of the collecting electrode to the outside, into the surrounding space . The generation of electric charges into the atmosphere is carried out by selecting electric charges by a high-voltage power source from the cylindrical cavity of the collecting electrode and transferring them to the passing air flow in the region of corona discharge generation.

Компенсация выносимого в атмосферу электрического заряда путем аккумулирования электрического заряда на конденсаторе может быть обеспечена за счет соединения осадительного электрода устройства генерации коронного разряда с корпусом БпЛА через конденсатор. В качестве конденсатора может быть использован ионистр, обладающий высокой электрической емкостью и способностью аккумулирования большого электрического заряда, измеряемого несколькими кулонами. При этом, в случае необходимости (в случае повышения напряжения между обкладками конденсатора выше установленного заранее значения) можно осуществлять периодический сброс накапливаемого заряда путем короткого замыкания обкладок конденсатора.Compensation for the electric charge carried into the atmosphere by accumulating the electric charge on the capacitor can be provided by connecting the collecting electrode of the corona discharge generation device to the UAV body through the capacitor. As a capacitor, an ionistr can be used, which has a high electrical capacitance and the ability to accumulate a large electric charge, measured by several coulombs. In this case, if necessary (in case of an increase in the voltage between the capacitor plates above a predetermined value), it is possible to periodically reset the accumulated charge by short circuiting the capacitor plates.

Формируется облако электрически заряженных осаждающих аэрозолей 3. При необходимости, после формирования облака электрически заряженных осаждающих аэрозолей 3 в одной плоскости, БпЛА поднимается на более высокий эшелон движения, на высоте которого формирует новое облако 4 электрически заряженных осаждающих аэрозолей той же полярности. Далее процесс барражирования БпЛА продолжается с последовательным набором высоты до достижения запланированного объема облаков электрически заряженных осаждающих аэрозолей в зависимости от объема аэрозольного образования и ресурса БпЛА для выполнения беспосадочного полета. В случае недостаточности ресурса одного БпЛА, либо для решения задачи по увеличению эффективности осаждения аэрозольного облака используют несколько БпЛА, барражирующих над аэрозольным образованием с последовательным увеличением высоты полета следующего друг за другом летательных аппаратов.A cloud of electrically charged precipitating aerosols 3 is formed. If necessary, after the formation of a cloud of electrically charged precipitating aerosols 3 in one plane, the UAV rises to a higher flight level, at the height of which it forms a new cloud 4 of electrically charged precipitating aerosols of the same polarity. Further, the UAV loitering process continues with a successive climb until the planned volume of clouds of electrically charged precipitating aerosols is reached, depending on the volume of aerosol formation and the UAV resource for performing a non-stop flight. In case of insufficiency of the resource of one UAV, or to solve the problem of increasing the efficiency of aerosol cloud deposition, several UAVs are used, loitering over the aerosol formation with a successive increase in the flight altitude of the aircraft following one after another.

Электрическое поле от облаков электрически заряженных осаждающих аэрозолей, сформированных в верхних облаках (например, в облаках 3 и 4), вынуждает электрически заряженные осаждающие аэрозоли 5, находящиеся в нижней части облаков, двигаться к земле. Движущиеся к земле электрически заряженные осаждающие аэрозоли 5, проходят через аэрозольное образование 1, электрическим полем своего заряда захватывают частицы аэрозольного образования 6, образуя электрически заряженный конгломерат частиц 7, который электрическим полем от сформированных в верхних облаках электрически заряженных осаждающих частиц осаждается на землю.The electric field from the clouds of electrically charged precipitation aerosols formed in the upper clouds (for example, in clouds 3 and 4) forces the electrically charged precipitation aerosols 5 located in the lower part of the clouds to move towards the ground. The electrically charged precipitating aerosols 5 moving towards the ground pass through the aerosol formation 1, the particles of the aerosol formation 6 are captured by the electric field of their charge, forming an electrically charged conglomerate of particles 7, which is deposited on the ground by the electric field from the electrically charged precipitating particles formed in the upper clouds.

Решается задача осаждения частиц аэрозольного облака без доставки в область воздействия аэрозольных частиц, используемых для выполнения непосредственных задач по осаждению частиц аэрозольного облака и балластных частиц, которые не участвуют в непосредственном обеспечении выполнения стоящих задач. Что позволяет использовать летательный аппарат меньшей грузоподъемности и снижает затраты на реализацию способа.The problem of deposition of particles of an aerosol cloud is solved without delivery to the area of influence of aerosol particles used to perform direct tasks of deposition of particles of an aerosol cloud and ballast particles that are not directly involved in the implementation of the tasks. This allows the use of an aircraft with a lower carrying capacity and reduces the cost of implementing the method.

Таким образом, предлагаемый способ благодаря новым, ранее неизвестным признакам обеспечивает очистку воздушного бассейна от дымовых завес, туманов, продуктов вредных выбросов, образуемых в результате аварий на предприятии или подрыва оружия массового поражения с использованием БпЛА меньшей грузоподъемности, что позволяет снизить эксплуатационные затраты и достичь цели предполагаемого изобретения.Thus, the proposed method, thanks to new, previously unknown features, provides cleaning of the air basin from smoke screens, fogs, products of harmful emissions generated as a result of accidents at the enterprise or undermining weapons of mass destruction using UAVs with a lower carrying capacity, which reduces operating costs and achieves the goal alleged invention.

Claims

1. The method of deposition of particles of an aerosol formation, which consists in the formation of a volumetric electric charge from electrically charged particles using an aircraft loitering over an aerosol formation, characterized in that it initiates the formation of electrically charged aerosol particles from the constituent substances of atmospheric air by generating electric charges into the atmosphere and compensate for the electric charge discharged into the atmosphere by accumulating the electric charge on the capacitor.

2. The method of deposition of particles of an aerosol formation according to claim 1, characterized in that the loitering process is carried out by repeatedly flying an aircraft over an aerosol formation with a successive increase in its flight altitude.

3. The method of deposition of particles of an aerosol formation according to claim 1, characterized in that the loitering process is carried out by flying over the aerosol formation one after another several aircraft with a successive increase in the flight altitude of successive aircraft.