RU2807519C1 - Device for generating electric charges into atmosphere - Google Patents
Device for generating electric charges into atmosphere Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807519C1 RU2807519C1 RU2023112831A RU2023112831A RU2807519C1 RU 2807519 C1 RU2807519 C1 RU 2807519C1 RU 2023112831 A RU2023112831 A RU 2023112831A RU 2023112831 A RU2023112831 A RU 2023112831A RU 2807519 C1 RU2807519 C1 RU 2807519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- atmosphere
- pointed protrusions
- corona discharge
- cylindrical
- electrode
- Prior art date
Links
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 10
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000026058 directional locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области техники, предназначенной для воздействия на атмосферу с целью модификации погодных условий на контролируемой территории путем генерации в атмосферу электрических зарядов, генерируемых коронным разрядом.The invention relates to the field of technology intended to influence the atmosphere in order to modify weather conditions in a controlled area by generating electrical charges generated by a corona discharge into the atmosphere.
В литературе (см. Л.Г. Качурин " Физические основы воздействия на атмосферные образования", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1978 г. стр. 287-293) описан способ генерации электрических зарядов, генерируемых коронирующими проводами, электрически изолированно установленными с зазором относительно поверхности земли. Реализация данного способа предполагает наличие благоприятных условий, при которых направленное движение естественных воздушных потоков, обдувающих коронирующие провода, направлены в сторону предполагаемого воздействия.The literature (see L.G. Kachurin “Physical basis of the impact on atmospheric formations”, Gidrometeoizdat, Leningrad, 1978, pp. 287-293) describes a method for generating electric charges generated by corona wires, electrically insulatedly installed with a gap relative to the ground surface . The implementation of this method assumes the presence of favorable conditions under which the directional movement of natural air flows blowing the corona wires is directed in the direction of the intended impact.
Данный недостаток известного способа учтен в авторском свидетельстве СССР №29675, МПК A01G 15/00, опубликованном в 1948 г., в котором генерируемые коронным разрядом электрические заряды, выносятся в атмосферу воздушным потоком вентилятора.This drawback of the known method is taken into account in the USSR author's certificate No. 29675, IPC
В описанных выше источниках информации генерация коронного разряда осуществляется путем подачи высокого напряжения на тонкий электрический провод, смонтированный электрически изолированно относительно заземленной поверхности. Вместе с тем, в последнее время более широкое распространение получили игольчатые коронирующие электроды, интенсивный разряд в которых обеспечивается выштампованными в элементах иглами. Установлено, что игольчатые электроды позволяют существенно увеличить токи коронного разряда по сравнению с проволочными электродами (https://studref.com/628573/ekologiya/koroniruyuschie_elektrody). Вместе с тем, техническая реализация устройств генерирующих коронный разряд с коронирующими электродами, выполненными в виде лент с инициаторами коронного разряда требует обеспечения высокой точности зазора между каждой иглой ленты относительно заземленной поверхности.In the information sources described above, the generation of a corona discharge is carried out by applying a high voltage to a thin electrical wire mounted electrically insulated relative to a grounded surface. At the same time, needle corona electrodes have recently become more widespread, the intense discharge in which is provided by needles stamped into the elements. It has been established that needle electrodes can significantly increase corona discharge currents compared to wire electrodes (https://studref.com/628573/ekologiya/koroniruyuschie_elektrody). At the same time, the technical implementation of devices generating corona discharge with corona electrodes made in the form of tapes with corona discharge initiators requires ensuring high accuracy of the gap between each needle of the tape relative to the grounded surface.
В патенте на коронирующий электрод RU 2 713 269 С1 представлена техническая реализация устройства, генерирующего коронный разряд, в котором заземленная поверхность выполнена в виде трубы, а коронирующие электроды выполнены в виде набора звездочек, смонтированных на опорной оси, которая установлена соосно с осью заземленной трубы. Данное техническое решение позволяет более рационально учитывать геометрию межэлектродного пространства и увеличить эффективность использования внутреннего пространства. Вместе с тем, в данном техническом решении пространство между иглами каждой из звездочек не задействовано в генерации коронного разряда, что снижает интенсивность генерации коронного разряда внутри всего объема данного устройства и, соответственно снижает возможность повышения эффективности генерируемого электрического заряда.The patent for
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство, описание которого изложено в патенте №2706612 Ru.The closest technical solution to the proposed one is the device described in patent No. 2706612 Ru.
Известное устройство содержит систему генерации коронного разряда, включающую заземленный электрод, выполненный в виде цилиндрической поверхности, внутри которой коаксиально, электрически изолированно установлен электрически соединенный с источником питания коронирующий электрод, выполненный в виде установленных с возможностью вращения на опорной оси набора звездочек с заостренными выступами. В конструкции устройства предусмотрены отверстия для прохождения через него воздушного потока, который, проходя через область генерации коронного разряда, электрически заряжается и выносит в атмосферу генерируемый коронным разрядом электрический заряд. В данном техническом решении за счет вращения набора звездочек для генерации коронного разряда используется практически весь объем внутри заземленного цилиндрического электрода. Повышается плотность электрических зарядов внутри заземленного цилиндрического электрода и, соответственно, повышается эффективность генерации электрического заряда в проходящий через данное устройство воздушный поток. Вместе с тем, в данном устройстве для вращения набора звездочек необходимо использование специального привода, что усложняет конструкцию устройства.The known device contains a system for generating a corona discharge, including a grounded electrode made in the form of a cylindrical surface, inside of which a corona electrode electrically connected to the power source is installed coaxially, electrically insulated, made in the form of a set of sprockets with pointed protrusions installed with the possibility of rotation on the reference axis. The design of the device provides openings for the passage of air flow through it, which, passing through the area where the corona discharge is generated, is electrically charged and carries the electrical charge generated by the corona discharge into the atmosphere. In this technical solution, by rotating a set of stars, almost the entire volume inside a grounded cylindrical electrode is used to generate a corona discharge. The density of electric charges inside the grounded cylindrical electrode increases and, accordingly, the efficiency of generating an electric charge into the air flow passing through this device increases. However, in this device, to rotate a set of sprockets, it is necessary to use a special drive, which complicates the design of the device.
Целью изобретения является упрощение конструкции устройства генерации электрических зарядов в атмосферу.The purpose of the invention is to simplify the design of a device for generating electrical charges into the atmosphere.
Для достижения заявленной цели, в известном устройстве заряжания проходящего через него воздушного потока электрическим зарядом, содержащем заземленный осадительный электрод, выполненный в виде цилиндрической поверхности, внутри которой коаксиально, электрически изолированно установлен электрически соединенный с источником питания коронирующий электрод, выполненный в виде установленных с возможностью вращения на опорной оси набора цилиндрических тонкостенных втулок с заостренными выступами, обращенными своим острием к заземленному электроду заостренные выступы выполнены в виде отогнутых наружу надрезанных с торца под углом к образующей цилиндрической поверхности частей втулок.To achieve the stated goal, in a known device for charging the air flow passing through it with an electric charge, containing a grounded collecting electrode, made in the form of a cylindrical surface, inside of which a corona electrode is installed coaxially, electrically insulated, electrically connected to the power source, made in the form of mounted rotatable on the supporting axis of a set of cylindrical thin-walled bushings with pointed protrusions, their tip facing the grounded electrode, the pointed protrusions are made in the form of bent outward parts of the bushings, cut from the end at an angle to the generatrix of the cylindrical surface.
Технический результат достигается за счет того, что заостренные выступы коронирующего электрода в предлагаемом техническом решении выполнены в виде лопаток вентилятора. Обтекающий заостренные выступы воздушный поток своим аэродинамическим воздействием вынуждает вращаться набор цилиндрических тонкостенных втулок на опорной оси. Не требуется использование специального привода. Упрощается конструкция коронирующего электрода, да и всего устройства в целом.The technical result is achieved due to the fact that the pointed protrusions of the corona electrode in the proposed technical solution are made in the form of fan blades. The air flow flowing around the pointed protrusions with its aerodynamic effect forces a set of cylindrical thin-walled bushings on the supporting axis to rotate. No special drive required. The design of the corona electrode, and the entire device as a whole, is simplified.
На рис. 1 представлена условная схема предлагаемого устройства генерации электрических зарядов в атмосферу. На рис. 2 представлен рисунок цилиндрических тонкостенных втулок с заостренными выступами. Устройство содержит электрически соединенную с контуром заземления высоковольтного источника питания 1 цилиндрическую обечайку 2, выполненную из электропроводного материала, в переднем и заднем торце которой закреплены передний 3 и задний 4 фланцы, выполненные из диэлектрического материала. В переднем 3 и заднем 4 фланцах выполнены отверстия для прохождения воздушного потока 5 и опоры 6 и для установки опорной оси 7 коронирующего электрода, который выполнен в виде установленных с возможностью вращения относительно нее набора цилиндрических тонкостенных втулок 8.In Fig. Figure 1 shows a schematic diagram of the proposed device for generating electrical charges into the atmosphere. In Fig. Figure 2 shows a drawing of cylindrical thin-walled bushings with pointed protrusions. The device contains a
Для обеспечения возможности вращения цилиндрических тонкостенных втулок 8 относительно опорной оси 7 между ними могут быть установлены выполненные из антифрикционного электропроводного материала (например, металлофторопласта) подшипники скольжения 9. Заостренные выступы 10 цилиндрических тонкостенных втулок 8 выполнены в виде отогнутых наружу относительно прямой линии 11 частей втулки, содержащихся между ее торцом 12 и линией надреза 13, выполненного под углом α к образующей цилиндрической поверхности втулки линии 14. Прямые линии 11, относительно которых отогнуты наружу надрезанные части втулки, проходят по поверхности втулки от концевой точки линии надреза 13 к торцу втулки под углом β к образующей цилиндрической поверхности втулки линии 14. Высоковольтный кабель 15 высоковольтного источника питания 1 через опорную ось 7 соединен с коронирующим электродом, выполненным в виде установленных с возможностью вращения на опорной оси 7 набора цилиндрических тонкостенных втулок 8 с заостренными выступами 10. Роль системы изоляции высоковольтного электрического питания заостренных выступов 10 от контура заземления выполняют передний 3 и задний 4 фланцы, выполненные из диэлектрического материала. При недостаточной изоляционной стойкости диэлектрических фланцев, в конструктивной схеме устройства могут быть предусмотрены дополнительные конструктивные меры электрической изоляции заостренных выступов 10 от заземленной цилиндрической обечайки 2. Например, опорная ось 7 может быть выполнена также из электроизоляционного материала. В этом случае подвод высоковольтного кабеля высоковольтного источника питания 1 должен осуществляться непосредственно к каждой цилиндрической тонкостенной втулке 8. При необходимости снижения вероятности образования электрического пробоя между заостренными выступами и заземленной цилиндрической обечайкой 2 подвод кабеля к каждой цилиндрической тонкостенной втулке 8 может быть осуществлен через дополнительное сопротивление (на рисунках не показано).To enable rotation of the cylindrical thin-
Генерация электрического заряда в атмосферу предлагаемым устройством происходит следующим образом. Устройство генерации электрического заряда устанавливается на летательный аппарат вдоль оси его движения таким образом, чтобы струя набегающего воздушного потока свободно проходила через внутренний его объем. Наиболее предпочтительное место положения установки устройства на аппарате в области прохождения струи его тягового винта. Набегающий воздушный поток через выполненные в переднем фланце 3 отверстия 5 входит вовнутрь устройства и динамическим напором набегающего потока выталкивается из устройства через выполненные в заднем фланце 4 отверстия 5. Таким образом, формируется струя проходящего воздушного потока через внутренний объем устройства. При использовании предлагаемого устройства в стационарных условиях, необходимо доукомплектовать данное устройство вентилятором. Вентилятор должен также обеспечивать прохождение воздушного потока через внутренний объем предлагаемого устройства. Включается высоковольтный источник питания 1. На коронирующие элементы, выполненные в виде заостренных выступов 10 цилиндрических тонкостенных втулок 8, подается высокое напряжение. В пространства между заостренными выступами 10 цилиндрических тонкостенных втулок 8 и соединенной с контуром заземления цилиндрической обечайкой 2 формируется неоднородное электрическое поле, и зажигается коронный разряд. Значение напряжения высоковольтного источника питания 1 выбирают исходя из условий изоляционной стойкости системы изоляции заостренных выступов 10 относительно заземленного контура и геометрических соотношений между заостренными выступами 10 и поверхностью заземленной цилиндрической обечайки 2, руководствуясь известными соотношениями для коронного разряда, (см., например Н.А. Капцов. Электроника. Государственное издательство технико-технической литературы. Москва. 1956 г.).The generation of electric charge into the atmosphere by the proposed device occurs as follows. The device for generating an electric charge is installed on the aircraft along the axis of its movement in such a way that the incoming air flow freely passes through its internal volume. The most preferred location for installing the device on the device is in the area where the jet of its traction screw passes. The incoming air flow through the
При генерации коронного разряда в пространстве между заостренными выступами 10 и поверхностью заземленной цилиндрической обечайки 2 формируется объемный электрический заряд из ионов, движущихся от заостренных выступов 10 к заземленной цилиндрической обечайке 2. Воздушный поток с содержащимися в нем аэрозольными частицами через передний торец входит вовнутрь предлагаемого устройства генерации электрического заряда и движется вдоль ее оси. Под действием проходящего воздушного потока на заостренные выступы 10, набор цилиндрических тонкостенных втулок 8 вращается относительно опорной оси 7. Электрический заряд из ионов, движущихся от заостренных выступов 10 к заземленной цилиндрической обечайке 2, формируется во всем объеме поперечного сечения цилиндрического сечения между заостренными выступами 10 и внутренней поверхности цилиндрической обечайки 2. Ионы, движущиеся от заостренных выступов 10 к поверхности заземленной цилиндрической обечайки 2, сталкиваются на своем пути с содержащимися в воздухе молекулами воздуха и аэрозольными частицами. Так как в области генерации коронного разряда численная концентрация ионов достигает значений порядка 108-109 1/см3, то за короткое время ~0,01 сек., практически все аэрозольные частицы, и значительная часть молекул воздуха успевают получить практически 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. Молекулы воздуха и аэрозольные частицы 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. Коэффициентом 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 За время, в течение которого электрически заряженные аэрозольные частицы и значительная часть тяжелых ионов движутся внутри предлагаемого устройства, действующие на них силы электрического поля не успевают отклонить их от линий тока воздушного потока до такой степени, чтобы они подошли к поверхности заземленной цилиндрической обечайки 2. Электрическая цепь не замыкается, потому, что значительная часть электрического заряда, который генерируется коронным разрядом, собирается проходящими в области генерируемого коронного разряда аэрозольными частицами, молекулами воздуха, и выносятся с собой через отверстия 5 заднего фланца 4 предлагаемого устройства наружу, в окружающее пространство. Генерация электрических зарядов в атмосферу в предлагаемом устройстве осуществляется путем отбора электрических зарядов высоковольтным источником питания 1 от соединенной с контуром заземления цилиндрической обечайки 2. В случае установки данного устройства на летательном аппарате, контуром заземления будет являться корпус летательного аппарата. Компенсация сбрасываемого в атмосферу электрического заряда может осуществляться за счет аккумулирования электрического заряда на конденсаторе, как показано в известном устройстве по патенту №2793455 Ru. При использовании предлагаемого устройства в стационарных условиях компенсация электрического заряда осуществляется за счет ухода заряда в Землю, через контур заземления высоковольтного источника питания.When a corona discharge is generated in the space between the
В предлагаемом техническом решении заостренные выступы цилиндрических втулок используются не только для инициирования и генерации коронного разряда, но и для перемещения их с постоянным зазором относительно соединенной с контуром заземления цилиндрической обечайки 2. Упрощается конструкция устройства генерации электрических зарядов в атмосферу, обеспечивается достижение цели предлагаемого изобретения.In the proposed technical solution, pointed protrusions of cylindrical bushings are used not only to initiate and generate a corona discharge, but also to move them with a constant gap relative to the
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2807519C1 true RU2807519C1 (en) | 2023-11-15 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU29675A1 (en) * | 1931-08-22 | 1933-03-31 | К.К. Попов | Artificial sprinkling method |
EP1197138A1 (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-17 | Nikolaos Pissas | Process and system for influencing the atmospheric circulation |
CN102160509A (en) * | 2011-03-02 | 2011-08-24 | 仇锦明 | Electro-climatology ion trapping artificial rainfall fresh water producing universal machine group and control system |
RU2488266C2 (en) * | 2011-10-11 | 2013-07-27 | Алексей Алексеевич Палей | Method and device for electrophysical effect at atmosphere |
RU2616358C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-04-14 | Алексей Алексеевич Палей | Fog dissipator |
RU2763511C1 (en) * | 2021-07-30 | 2021-12-29 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова" | Device for generating electric charges in the atmosphere |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU29675A1 (en) * | 1931-08-22 | 1933-03-31 | К.К. Попов | Artificial sprinkling method |
EP1197138A1 (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-17 | Nikolaos Pissas | Process and system for influencing the atmospheric circulation |
CN102160509A (en) * | 2011-03-02 | 2011-08-24 | 仇锦明 | Electro-climatology ion trapping artificial rainfall fresh water producing universal machine group and control system |
RU2488266C2 (en) * | 2011-10-11 | 2013-07-27 | Алексей Алексеевич Палей | Method and device for electrophysical effect at atmosphere |
RU2616358C1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-04-14 | Алексей Алексеевич Палей | Fog dissipator |
RU2763511C1 (en) * | 2021-07-30 | 2021-12-29 | федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт прикладной геофизики имени академика Е.К. Федорова" | Device for generating electric charges in the atmosphere |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7031133B2 (en) | Aerosol charge altering device | |
JP3096986B2 (en) | Corona discharge ion source | |
US20070009361A1 (en) | Lightning protection of a pitch-controlied wind turbine blade | |
US7911146B2 (en) | High-velocity, multistage, nozzled, ion driven wind generator and method of operation of the same adaptable to mesoscale realization | |
PL110509B1 (en) | Electrostatic apparatus for spraying paint | |
WO2013079008A1 (en) | Corona discharging device and ion migration spectrometer having same | |
RU2807519C1 (en) | Device for generating electric charges into atmosphere | |
US3046716A (en) | Electrodes and shields | |
Zeng et al. | Negative corona discharge and flow characteristics of a two-stage needle-to-ring configuration ionic wind pump for temperature and relative humidity | |
Shlanta et al. | Ozone and point discharge measurements under thunderclouds | |
RU2516988C1 (en) | Mist dispersal device | |
AU8003282A (en) | Electrostatic precipitator having high strength discharge electrode | |
CN113539783A (en) | Radial periodic focusing ion migration tube | |
CN108189997A (en) | Stratospheric airship ion wind electric propulsion device | |
KR102675869B1 (en) | wind turbine | |
US6672825B1 (en) | Method and apparatus for increasing power generated by a steam turbine by controlling the electric charge in steam exiting the steam turbine | |
RU2807518C1 (en) | Device for generating unipolar electrical charges into the atmosphere | |
Carroz et al. | Electrostatic induction parameters to attain maximum spray charge | |
RU96111962A (en) | METHOD FOR CONTROL OF ATMOSPHERIC PROCESSES, TECHNICAL SYSTEM FOR MANAGEMENT OF ATMOSPHERIC PROCESSES, METHOD FOR CREATING A CONVECTION CURRENT IN THE ATMOSPHERE AND ION GENERATOR | |
Bailey et al. | Natural periodic electrostatic spraying of liquids | |
US3439197A (en) | Generation of ions in high pressure high velocity gas stream | |
CN106848843A (en) | A kind of high ferro drive thunder device | |
RU2794966C1 (en) | Device for generating electric charges into atmosphere | |
US3035445A (en) | Aerosol sampler | |
RU2136382C1 (en) | Method and device for separation of fine-dispersed powders |