SU1721849A1

SU1721849A1 - Lightning-discharge protector

Info

Publication number: SU1721849A1
Application number: SU904778890A
Authority: SU
Inventors: Георгий Николаевич Александров; Юрий Леонидович Воробьев; Станислав Иванович Жигач; Игорь Анатольевич Иванов; Георгий Долматович Кадзов; Владимир Евгеньевич Никольский; Игорь Валентинович Сенькин; Анатолий Михайлович Сизов; Сергей Николаевич Лосев; Евгений Николаевич Тонконогов
Original assignee: Ленинградский Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1990-01-04
Filing date: 1990-01-04
Publication date: 1992-03-23

Abstract

Изобретение относитс к технике защиты промышленных сооружений от поражени молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов. Целью изобретени вл етс повышение эффективности молниезащиты. Дл этого в устройстве молниезащиты, содержащем молниеприем- ник 2, соединенный с контуром заземлени , и установленный внутри молниеприемника источник зар женных частиц 1, выполненный в виде генератора аэрозольной струи 3 на основе сопла с системой подачи жидкости с примесью поверхностно-активных веществ , применено сопло в виде звезды с числом лучей не менее трех и не более восьми, а подвод щие трубки расположены между лучами. При этом плоскости среза сопла и трубок совпадают, а число трубок равно числу лучей. 2 ил.The invention relates to a technique for protecting industrial structures from lightning and can be used in the design of lightning conductors. The aim of the invention is to increase the effectiveness of lightning protection. For this purpose, a lightning source 2, connected to the ground loop, and a source of charged particles 1 installed inside the lightning receiver, made in the form of a generator of an aerosol jet 3 based on a nozzle with a system for supplying a liquid with an admixture of surface-active substances, used a nozzle in the form of a star with the number of rays of at least three and no more than eight, and the supply tubes are located between the rays. In this case, the cutoff plane of the nozzle and the tubes coincide, and the number of tubes is equal to the number of rays. 2 Il.

Description

1one

юYu

0000

J юJ you

Изобретение относитс к технике защиты промышленных сооружений от поражени молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов,This invention relates to a technique for protecting industrial structures from lightning and can be used in the design of lightning conductors.

Известен молниеотвод, состо щий из молниеприемника, токоотвод щих элементов , источника высокого напр жени и за- землител .A lightning conductor is known, consisting of an air terminal, current-carrying elements, a high voltage source and an earthquake.

Недостатком этого устройства вл етс трудоемкость изготовлени и, как следствие , значительное удорожание системы молниезащиты.The disadvantage of this device is the laboriousness of manufacturing and, as a result, a significant increase in the cost of the lightning protection system.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл управлени ориентировкой разр да молнии, содержащее молниеприемник, соединенный с контуром заземлени и установленный внутри молниеприемника генератор .аэрозольной струи, выполненный на основе сопла Лавал , создающий струю зар женных частиц.Closest to the present invention, there is a device for controlling the orientation of a lightning discharge, which contains an interception rod connected to a ground loop and a generator of an aerosol stream mounted inside the interception rod, made on the basis of a Laval nozzle, which creates a stream of charged particles.

Однако известное устройство обладает небольшой эффективностью управлени ориентировкой разр да молнии из-за ограничени по прот женности струи аэрозол .However, the known device has a small efficiency in controlling the orientation of the lightning discharge due to the limited length of the aerosol jet.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности управлени ориентировкой разр да длинной искры за счет создани более прот женной зар женной струи аэрозол .The aim of the invention is to increase the efficiency of controlling the orientation of the discharge of a long spark by creating a more charged aerosol stream.

Цель достигаетс тем, что в устройстве молниезащиты, содержащем молниеприемник , соединенный с контуром заземлени , и установленный внутри молниеприемника источник зар женных частиц в виде генератора аэрозольной струи на основе сопла и снабженного системой подачи воды с примесью поверхностно-активных веществ, указанное сопло выполнено звездчатым.The goal is achieved by the fact that in a lightning protection device containing an air-termination connected to a grounding circuit and a source of charged particles in the form of an aerosol jet generator based on a nozzle and equipped with a water supply system with an admixture of surface-active substances, the nozzle is star-shaped.

На фиг.1 изображена схема проведени экспериментальных исследований; на фиг.2 - генератор зар женных частиц, разрез А-А.Figure 1 shows the experimental design; Fig. 2 shows a charged particle generator, section A-A.

На фиг.1 и 2 введены обозначени : 1 - генератор зар женных частиц, 2 - молниеприемник , 3 - аэрозольна зар женна стру , 4 - высоковольтный электрод, из которого развиваетс длинна искра, имитирующа разр д молнии, 5 - звездчатое сопло.6 - трубки, подвод щие воду с примесью поверхностно-активных веществ, которые расположены между лучами звездочки (при этом выходные концы трубок установлены у среза сопла).In Figures 1 and 2, the following designations are introduced: 1 — a generator of charged particles, 2 — an air-termination box, 3 — an aerosol-charged jet, 4 — a high-voltage electrode from which a lightning spark develops, and 5 — a star nozzle. tubes that supply water with an admixture of surfactants that are located between the rays of the sprocket (the output ends of the tubes are installed at the nozzle exit).

Устройство работает следующим образом . .The device works as follows. .

Дл обеспечени управлени разр дом длинной искры (молнии) в генератор 1 подаетс воздух, и одновременно через другой канал - вода с примесью поверхностно-активных веществ (ПАВ). При распылении воды струей воздуха частички воды приобретают зар д, завис щий от вида ПАВ, а также от прот женности струи зар женных частиц 3. Эффективность управлени ориентировкой разр да повышаетс при увеличении прот женности струи 3.In order to control the discharge of a long spark (lightning), air is supplied to generator 1, and at the same time through another channel — water with an admixture of surface-active substances (surfactants). When spraying water with an air jet, water particles acquire a charge depending on the type of surfactant, as well as on the length of the jet of charged particles 3. The efficiency of controlling the orientation of the discharge increases with increasing jet length 3.

Увеличение длины аэрозольной струи можно достичь посредством использовани генератора на основе звездчатого сопла.Increasing the length of the spray can be achieved by using a star nozzle generator.

Воздух, поступающий в звездчатое сопло, истекает в атмосферу в виде сверхзвуковой струи, отличающейс большей длиной сверхзвукового участка струи. За счет образовани подковообразных вихрей на границеThe air entering the star nozzle flows into the atmosphere in the form of a supersonic jet, characterized by a greater length of the supersonic jet section. Due to the formation of horseshoe vortexes on the border

струи увеличиваетс и дозвуковой участок струи. Вода с примесью поверхностно-активных веществ поступает по трубкам 6 (фиг.2), расположенным между лучами звездочки , вдоль поверхности двухгранных участков , образованных лучами струи. Экспериментально установлено, что количество лучей звездочки N должно быть 3 N 8. Верхний предел объ сн етс сильным сжатием трубок, по которым постулает вода, и как следствие, понижением дисперсности аэрозол . Нижний предел св зан с перестройкой и размыканием струи, что вызывает уменьшение ее дальнобойности, Высоковольтные испытани (фиг.1) показали , что при прочих равных услови х эффект управлени ориентировкой разр да повышаетс пропорционально увеличению промежуточности струи 3.the jet increases the subsonic portion of the jet. Water with an admixture of surfactants flows through the tubes 6 (Fig. 2), located between the rays of the asterisk, along the surface of the dihedral sections formed by the jet rays. It was established experimentally that the number of rays of the asterisk N should be 3 N 8. The upper limit is explained by the strong compression of the tubes that the water carries, and as a result, by reducing the dispersion of the aerosol. The lower limit is associated with the restructuring and opening of the jet, which causes a decrease in its range, the High Voltage tests (Fig. 1) showed that, all other things being equal, the effect of controlling the orientation of the discharge increases in proportion to the increase in the intermediateness of the jet 3.

Исследовани показали, что струйки воды , которые истекают из трубок, отклон ютс в сторону газовых струй. Под действием эжектированного внешнего воздуха вода прит гиваетс в струе газа и происходит послойное срезание струй с образованиемStudies have shown that water streams that flow out of the pipes are deflected in the direction of the gas streams. Under the action of an ejected external air, water is attracted to the gas stream and layer-by-layer jet cutting occurs with the formation of

высокодисперсного аэрозол .highly dispersed aerosol.

Дальнейша диспергаци капель воды происходит вследствие возбуждени продольных высокочастотных колебаний волновой структуры струи, возникающихFurther dispersion of water droplets occurs due to the excitation of longitudinal high-frequency oscillations of the wave structure of the jet, which occur

вследствие нарушени условий динамической совместимости в точках интерференции газодинамических разрывов.due to violation of the conditions of dynamic compatibility at the points of interference of gas-dynamic discontinuities.

Сверхзвуковой участок струи в предлагаемом устройстве в 3-3,2 раза длиннее,The supersonic region of the jet in the proposed device is 3-3.2 times longer,

чем в известном (сопло Лавал ) при одинаковых услови х опыта: давление воздуха Ро.возд.0,6 МПа, давление жидкости Ро.ж.0,15МПа, критический (минимальный) диаметр сопла мм (число Маха ,2).than in the well-known (Laval nozzle) under the same experimental conditions: air pressure Ro.air.0.6 MPa, fluid pressure Ro.zh.0.0.15 MPa, critical (minimum) nozzle diameter mm (Mach number, 2).

Эквивалентные размеры звездчатого сопла (при сохранении расхода неизменным) были (фиг.2) мм, ,8 мм. Вода подавалась по трубкам мм (4 отверсти в 4-лучевом звездчатом сопле).Equivalent dimensions of the star nozzle (while maintaining the flow rate unchanged) were (Fig.2) mm, 8 mm. Water was supplied in mm tubes (4 holes in a 4-beam star nozzle).

Дальнобойность струи по сравнению со струей, истекакщей из известного устройства , в 5-5,2 раза выше, степень дисперсности увеличилась в 2,5-3 раза, при этом размеры капель дл основного участка струи значительно уменьшились.The jet range compared to the jet flowing out from a known device is 5-5.2 times higher, the degree of dispersion increased 2.5-3 times, while the size of the droplets for the main part of the jet has decreased significantly.

С увеличением прот женности струи пропорционально увеличиваетс и эффективность молниезащиты.With increasing jet length, the efficiency of lightning protection also increases proportionally.

Claims

Invention Formula

A lightning protection device containing an air terminal connected to the ground loop and installed inside

0

a lightning receiver, a source of charged particles, made in the form of a nozzle-based aerosol jet generator and equipped with a water supply system with admixture of surface-active substances, which is due to the fact that in order to increase the efficiency of lightning protection, the generator nozzle is made in the form of a star no less than three and no more than eight, the water supply tubes are located between the beams, and the cut planes of the tubes and the nozzles coincide, and the number of tubes is equal to the number of rays.

Aa

figure 1