WO2021091418A1 - Способ воздействия на атмосферу и устройство для его реализации - Google Patents

Способ воздействия на атмосферу и устройство для его реализации Download PDF

Info

Publication number
WO2021091418A1
WO2021091418A1 PCT/RU2020/000178 RU2020000178W WO2021091418A1 WO 2021091418 A1 WO2021091418 A1 WO 2021091418A1 RU 2020000178 W RU2020000178 W RU 2020000178W WO 2021091418 A1 WO2021091418 A1 WO 2021091418A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
atmosphere
electric field
corona discharge
corona
charged particles
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000178
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Алексей Алексеевич ПАЛЕЙ
Эбрахим Саид Альмуалла МАДЖИД
Альали ОМАР
Марина Алексеевна ВАСИЛЬЕВА
Юрий Владимирович ПИСАНКО
Original Assignee
Алексей Алексеевич ПАЛЕЙ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Алексеевич ПАЛЕЙ filed Critical Алексей Алексеевич ПАЛЕЙ
Publication of WO2021091418A1 publication Critical patent/WO2021091418A1/ru

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G15/00—Devices or methods for influencing weather conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H13/00—Dispersing or preventing fog in general, e.g. on roads, on airfields

Definitions

  • the invention relates to the field of technology, designed for active impact on the atmosphere in order to disperse fog and clouds in a controlled area (airfields, high-speed roads, open areas for various sports and entertainment events, etc.), causing additional precipitation, reducing the likelihood of falling precipitation.
  • a controlled area airfields, high-speed roads, open areas for various sports and entertainment events, etc.
  • the proposed method and device can be used for ventilation of air over a large area, including for ventilation of various quarries.
  • the main disadvantage of the described method and known devices is the need to raise the corona wires to the height of the cloud, which predetermines the high costs of fuel and energy resources and is not always feasible due to weather conditions.
  • the known method which consists in blowing an air flow formed by technical means, corona electrodes installed at the surface of the earth.
  • the described method promotes the propagation of ionized air, that is, electrically charged particles upward, thereby accelerating the process of precipitation from clouds or fog deposition.
  • the determining factor of the impact on the atmosphere in the known method is the space charge acting on the atmospheric formations.
  • the known method consists in creating a directed flow of electrically charged particles generated by a corona discharge.
  • a directional flow of electrically charged particles in the known technical solution is created by a device containing grounded conductive rods fixed with a certain pitch on the frame, in the intervals between which and with a gap relative to their surfaces, corona electrodes are installed electrically connected to the main high-voltage DC power source.
  • the known device is provided with a frame installed electrically isolated and with a gap relative to the surfaces of grounded conductive rods on the side opposite to the corona electrodes. Additional electrodes are installed on the frame, electrically connected to an additional high-voltage DC power source with polarity opposite to that of the main high-voltage power source.
  • the electric potential of the additional electrodes is a part of the electric field lines that came from the corona electrodes and closed on the grounded conductive rods, pulls them along the normal to the plane of the grounded conductive rods to the surface of the additional electrodes. Is increasing the number and length of the lines of force of the electric field coinciding with the direction of the normal to the plane of the grounded conductive rods.
  • the impulse of the electric field forces acting on the electrically charged particles generated by the corona discharge in the direction normal to the plane of the grounded electrically conductive rods also increases, the speed of their movement increases, which provides an increase in the flow rate of electrically charged particles that form the wind flow affecting the atmosphere.
  • the directed flow of electrically charged particles is formed mainly by an inhomogeneous electric field that generates a corona discharge.
  • An inhomogeneous electric field is characterized by an increased probability of transition of a corona discharge into a spark discharge.
  • the possibility of increasing the electric field strength is limited and, accordingly, the possibility of increasing the speed of the generated flow of electric charges, which is a key factor in the effectiveness of the effect on the atmosphere, is limited.
  • the purpose of the proposed invention is to improve the effectiveness of the impact on the atmosphere.
  • an additional electric field is formed in the process of generating a corona discharge, the lines of force of which pass through the area of action of an inhomogeneous electric field that generates a corona discharge, and are oriented in the direction of movement of the flow of electrically charged particles.
  • a device for influencing the atmosphere containing two flat structures installed with a gap between themselves and free for the passage of air flow, the first of which is electrically isolated and connected to a high-voltage direct current source, and in the space between the grounded elements of the second structure, electrically isolated installed corona electrodes connected to a source of high voltage direct current of opposite polarity, equipped with an additional structure free for the passage of air flow, connected to a source of high voltage direct current of polarity similar to the polarity of the electric power supply discharge electrodes and installed with a gap relative to the second structure on the side opposite to the first structure.
  • the formation of electrically charged particles is carried out by an inhomogeneous electric field, the parameters of which are set from the conditions for ensuring stable parameters of the corona discharge both in terms of the accuracy of the values of the discharge gap throughout the structure of the device, and in terms of the values of the high-voltage voltage applied to the corona electrodes.
  • the electric field which acts on electrically charged particles formed by the corona discharge, is formed independently of the inhomogeneous electric field that generates the corona discharge.
  • this additional field can be formed in space from the area of formation of electric charges along an arbitrarily large segment of the path of movement of electric charges in the direction of the planned impact of the generated flow on the atmosphere.
  • the value of the electric field strength can be as high as the dielectric strength of the air, the resistance of the insulators used and the voltage values of high-voltage power supplies allow.
  • This additional field can be formed with the greatest possible degree of homogeneity.
  • the stability of a uniform electric field against a probable electrical breakdown allows the formation of this additional electric field with a value of its intensity greater than in the known technical solution.
  • the speed of movement of the flow of electrically charged particles increases and thereby the effectiveness of the impact on the atmosphere increases.
  • the essence of the proposed method is as follows.
  • the process of influencing the atmosphere is preceded by the study of meteorological processes occurring in the atmosphere. Determine the direction and speed of air flow relative to the controlled area and determine the planned area of influence on the atmosphere. Planned the area of influence on the atmosphere is the area of the atmosphere, the direction of the flow of electrically charged particles into which, assumes the achievement of the planned effect of exposure. For example, dispersing fog, dispersing clouds, causing precipitation, the formation of an updraft.
  • electrically charged particles are generated from the windward side with the help of a corona discharge.
  • an additional electric field is formed in such a way that its lines of force pass through the area of action of the inhomogeneous electric field that generates the corona discharge and are oriented in the direction of the planned area of influence on atmosphere.
  • an additional electric field generated by a corona discharge electrically charged particles move along lines of force, which are determined by the superposition of electric fields, an electric field that generates a corona discharge, and an additional electric field.
  • a significant part of the lines of force of the total electric field coming out of the corona electrode will go beyond the area of grounded structural elements and close on the surface of the structure, which forms an additional electric field.
  • the particles receive a greater impulse directed towards the directional action, which increases their speed of movement and increases the effectiveness of the impact on the atmosphere.
  • a flow of electrically charged particles oriented in one direction particles in the course of their movement collide with molecules and aerosols of atmospheric air and transfer part of their energy to them.
  • the so-called ionic wind is created.
  • the effect of the ionic wind on the atmosphere is used in a number of known technical solutions (see, for example, the description to the RF patents Ru 2633775 Cl, Ru 2647278 Cl, Ru 2647276 Cl, Ru 2679681 Cl).
  • the formed masses of air streams allow either to carry aerosol particles out of the controlled space cloud, or to bring air masses into the controlled cloud from the surrounding space, the concentration of aerosols in which is less than in the controlled space.
  • drier air can be brought in by the ionic wind from the upper layers of the atmosphere, or from an adjacent fog-free area.
  • fog droplets formed by air currents initiated by the ionic wind, can be carried into the area of space with drier air, which facilitates their evaporation and dispersion of the fog.
  • drier air can be formed by separating water droplets contained in the fog, and carried by the ionic wind into the controlled area from the leeward side of the airspace.
  • FIG. 1 shows a diagram of a device for influencing the atmosphere, providing the implementation of the proposed method.
  • the device includes a corona discharge generating device containing grounded elements 1, in the space between which they are electrically isolated, on insulators 2 and with a gap relative to the surface of grounded structures 1, corona electrodes 3 are installed, connected to a source of high-voltage DC voltage.
  • the source of high-voltage DC voltage is not shown, and the connection to it is shown with a conventional sign (+).
  • Grounded elements can be made in the form of plates, pipes and other structures, which allow to install corona electrodes in the space between them and create favorable conditions for generating a corona discharge.
  • Favorable conditions for the formation of a corona discharge are described in sufficient detail in the literature.
  • Corona electrodes 3 can be made in the form of wires of small diameter, with weights 4 fixed at their ends and suspended on a beam 5 fixed on electrical insulators 2. You can also use corona electrodes of known designs widely used in electrostatic precipitators, for example, needle electrodes. See G.M.A. Aliev, A.E. Goic. Electrical equipment and power supply modes for electrostatic precipitators. Energy 1071. Page 43.
  • a structure 6 free for the passage of air flow is installed, electrically connected to the source high-voltage DC voltage polarity of the voltage supplied to the corona electrodes.
  • the source of high voltage direct current is not shown. Connection with it is shown with a conventional sign (+).
  • the structure 6, free for the passage of air flow can be made either in the form of a conventional building structure, consisting of rods fastened with a gap relative to each other by means of nodal connections, or in the form of a regular mesh, or in the form of a grating (see, for example, http: //www.zaosolid.rU/catalog/l/), etc.
  • the main requirement for the structure is to ensure the smooth passage of air through it.
  • a structure 7 free for the passage of air flow is installed, which is electrically connected to a source of high-voltage DC voltage with the polarity of the opposite polarity of the voltage supplied to the corona electrodes 3.
  • the source of high voltage direct current is not shown. Connection with it is shown with a symbol (-).
  • the structure 7, free for the passage of air flow can be made similarly to the structure 6, free for the passage of air, in order to ensure greater uniformity of the additional electric field, the structural elements of the structures 6 and 7 free for the passage of air flow, it is desirable to set opposite each other on the lines passing through the free space between the grounded elements 1 (plates, pipes and other structures) of the corona discharge device and the corona electrodes 3.
  • the proposed device works as follows.
  • the device is switched on by applying a high DC voltage to the corona electrodes 3, a structure 6 free for the passage of an air flow and a structure 7 free for an air flow.
  • a high constant voltage of one sign is applied to the corona electrodes 3 and a structure 6 free for the passage of an air flow, and
  • the structure 7, free for the passage of an air flow is supplied with a high voltage of opposite polarity from an additional high-voltage power source.
  • fig. 1 is conventionally indicated by signs (+) and (-).
  • the voltage value of the high-voltage power supply is selected based on the conditions for the formation of a stable corona discharge on the corona electrode 3 and the resistance of high-voltage insulators 2.
  • electrically charged particles formed in the discharge gap under the influence of a powerful additional electric field formed by a set of electric charges localized free for the passage of air flow in structures 6 and 7, are removed from the corona discharge generation area and move to the surface of a structure 7 free for the passage of air flow.
  • electrically charged particles collide with electrically neutral air particles and transfer their momentum to them.
  • a wind flow is formed from the corona electrodes 3 towards the structure 7, free for the air flow to pass.
  • the formation of the wind flow in the proposed technical solution is carried out by an additional electric field formed between the structures 6 and 7 free for the passage of the air flow, to which high voltage of opposite polarity is applied.
  • the additional electric field which ensures the movement of electrically charged particles, is more uniform, which reduces the likelihood of electrical breakdown due to gradients of electric fields.
  • the voltage value of the power supplies providing the formation of an additional field is limited only by the electrical strength of the airspace and the voltage of high-voltage power supplies. This allows us to ensure the performance of the proposed device at higher voltages than that of the known device. All other things being equal, the value of the electric field strength used to advance the electrically charged particles generated by the corona discharge in the proposed technical solution is higher than that of the known technical solution.
  • the impulse of forces on electrically charged particles increases, their speed of movement increases, which increases the speed of air movement, and, accordingly, the speed of the entire formed air stream increases.
  • the droplets of fog contained in the air flow enter the discharge gap, where the droplets of fog acquire an electric charge of the sign of the charge of the corona electrodes 3.
  • electrically charged droplets of fog are deposited on their surfaces by an electric field.
  • electrically charged drops pass to a structure 7 free for the passage of an air flow, having an electric charge of the opposite sign electrically charged mist droplets are deposited by an electric field on its surfaces.
  • the air stream cleared of droplets exits the mist diffuser and is directed into the protected area, expelling the fog from it.
  • Drops of fog are collected on the surfaces of a grounded structure 1 and surfaces free for the passage of an air flow of a structure 7, and, under the influence of their own weight, flow down, where they can be collected in special reservoirs (not shown in Fig. 1).
  • the corona discharge is formed between the corona electrodes 3 and the surface of the grounded structure 1.
  • An additional electric field between the structures 6 and 7 free for the passage of air flow acts on the electric charges formed by the corona electrodes and ensures their advance from the corona electrodes 3 to the structure 7 free for the passage of air flow.
  • This additional electric field is not shielded by the grounded structure 1 due to the presence of gaps in which the corona electrodes are located 3.
  • the influence of the additional electric field on the value of the inhomogeneous electric field at the surface of the corona discharge is insignificant.
  • the lines of force of the electric field forming the corona discharge are directed from the surface of the corona electrodes to the grounded surface, and in the immediate vicinity of the surface of the corona electrode, are practically perpendicular to the lines of force of the additional electric field.
  • An additional electric field acts on electrically charged particles formed by a corona discharge. This field is formed independently of the inhomogeneous electric field that generates the corona discharge.
  • the proposed method and design for its implementation make it possible to form an additional field in space from the area of formation of electric charges along an arbitrarily large segment of the path of movement of electric charges to a structure 7 free for the passage of the air flow in the direction of the planned impact of the generated flow on the atmosphere.
  • This additional field can be formed with the greatest possible degree of homogeneity.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)
  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к области техники, предназначенной для активного воздействия на атмосферу с целью рассеивания туманов и облаков на контролируемой территории, вызывания дополнительных осадков, снижения вероятности выпадения осадков. Способ воздействия на атмосферу предусматривает создание направленного потока генерируемых коронным разрядом электрически заряженных частиц. В процессе генерации коронного разряда формируют дополнительное электрическое поле, силовые линии которого проходят через область действия неоднородного электрического поля, генерирующего коронный разряд, и ориентированы в направлении движения потока электрически заряженных частиц. Устройство содержит установленные с зазором между собой и свободные для прохождения воздушного потока три плоские конструкции. Центральная конструкция заземлена. В пространстве между ее заземленными элементами электрически изолированно установлены коронирующие электроды, соединенные с источником высокого напряжения постоянного тока. Две другие конструкции соединены с источниками высокого напряжения постоянного тока различной полярности, и установлены электрически изолированно по обе стороны относительно центральной конструкции для повышения эффективности воздействия на атмосферу.

Description

Способ воздействия на атмосферу и устройство для его реализации
Изобретение относится к области техники, предназначенной для активного воздействия на атмосферу с целью рассеивания туманов и облаков на контролируемой территории (аэродромы, скоростные автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), вызывания дополнительных осадков, снижения вероятности выпадения осадков. Кроме того, предлагаемый способ и устройство может быть использованы для вентиляции воздуха на большой территории, в том числе, и для вентиляции различных карьеров.
Известны способы воздействия на облака и туманы, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ (реагентов). См., например, патент RU ·N°2357404, опубликованный 10.06.2009 г., патент RU N°2175185, опубликованный 27.10.2001 г., патент RU JSTe2061358, опубликованный 10.06.1996 г.
Доставка реагентов и их распространения в тумане или облачности осуществляется с самолетов (см., например, патент США N° 2815928, МПК А 01 G 15/00, опубликованный 10.12.1957 г.), с помощью ракет (см., например, авторское свидетельство СССР N° 576839, МПК А 01 G 15/00), снарядов (см., например, Российская Федерация, патент N°2034444, МПК 6А01 G 15/00, опубликованный 10.05.1995 г. ). Применение данных методов ограничивается переохлажденными туманами (туманами, образуемыми в условиях отрицательных температур окружающего воздуха). Теплые туманы являются устойчивыми, и с помощью реагентов не рассеиваются.
Несмотря на накопленный опыт практического использования реагентов, (см., например, Бибилашвили и др. “ Руководство по организации и проведению противоградовых работ “, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1981 г. ) их постоянное применение, в той или иной степени, приводит к ухудшению экологии окружающей среды и требует расхода значительных материальных ресурсов, обусловленного необходимостью производства реагентов в больших количествах, изготовлением и эксплуатацией средств доставки реагентов в атмосферные образования. Известны способы электрического воздействия на аэрозольное облако, основанные на доставке в аэрозольное облако коронирующих проводов, соединенных с источником высокого напряжения (см., например, авторское свидетельство СССР Л°71260, МПК A 01G 15/00, опубликованное 31.07.1948 г., патент США N° 3456880, МПК А01 G 15/00, опубликованный 22.07.1969 г.).
Основным недостатком описываемого способа и известных устройств является необходимость подъема коронирующих проводов на высоту расположения облака, что предопределяет большие затраты топливо-энергетических ресурсов и не всегда осуществимо по погодным условиям.
Известен способ, заключающийся в обдуве воздушным потоком, формируемым с помощью технических средств, коронирующих электродов, установленных у поверхности земли.
Технические решения, которые реализуют известный способ - это способ вызывания дождя (см. авторское свидетельство СССР JVs29675, МПК A01G 15/00, опубликованное в 1948 г.), а также устройство для разрушения тумана (см. опубликованную заявку ФРГ Л 4005304, МПК Е 01 Н 13/00 ).
Описываемый способ способствует распространению ионизированного воздуха, т. е. электрически заряженных частиц вверх, ускоряя тем самым процесс выпадения осадков из облачности или осаждение тумана.
Известен способ воздействия на атмосферу, заключающийся в генерации электрических зарядов в атмосферу путем подключения к источнику высокого напряжения коронирующих проводов, закрепленных через изоляторы на опорах у поверхности земли, ( см. “Журнал геофизических исследований “, Кембридж, Массачусета, март 1962 г. , т. 67, стр 1073-1082 ). Сведения об этом способе отражены и в отечественной технической литературе ( см. Л.Г.Качурин “ Физические основы воздействия на атмосферные образования”, Гидрометеоиздат, Ленинград, 1978 г. стр. 287-293 ).
Как следует из приведенных источников информации, определяющим фактором воздействия на атмосферу в известном способе является пространственный заряд, воздействующий на атмосферные образования.
Известны способы воздействия на атмосферу, техническое описание которого представлено в патентах Ru 2272 096 Cl, RU 2 422 584 Cl Известные способы заключаются в воздействии на атмосферу ориентированным в одном направлении потоком электрически заряженных частиц. Заряженные частицы в известном способе генерируются коронным разрядом в области, прилегающей к защищаемому объекту. Данные технические решения достаточно успешно решают задачу воздействия на атмосферу для рассеивания аэрозольных облаков, туманов. Однако, для повышения эффективности воздействия и обеспечения возможности воздействия на облака требуется повышение интенсивности формируемых потоков электрически заряженных частиц, что требует повышения напряжения на коронирующих электродах, и обеспечения устойчивой генерации коронного разряда на грани электрической прочности воздуха, что требует высокой точности изготовления конструкции (особенно в зазоре между коронирующими электродами и заземленной поверхность по всей площади устройства генерации коронных разрядов), стабильности напряжения, что ведет к удорожанию конструкции.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ для воздействия на атмосферу, описание которого представлено в устройстве для воздействии на атмосферу в патенте Ru 2681227 Cl
Известный способ заключается в создании направленного потока генерируемых коронным разрядом электрически заряженных частиц. Направленный поток электрически заряженных частиц в известном техническом решении создается устройством, содержащем закрепленные с определенным шагом на раме заземленные электропроводные стержни, в промежутках между которыми и с зазором относительно их поверхностей установлены электрически соединенные с основным высоковольтным источником питания постоянного напряжения, коронирующие электроды. Кроме того, известное устройство снабжено установленной электрически изолированно и с зазором относительно поверхностей заземленных электропроводных стержней с противоположной от коронирующих электродов стороны, рамой. На раме установлены дополнительные электроды, электрически соединенные с дополнительным источником высоковольтного источника питания постоянного напряжения с полярностью, противоположной полярности напряжению основного высоковольтного источника питания. В известном техническом решении в пространстве между заземленными электропроводными стержнями параметров изменяются параметры электрического поля. Электрический потенциал дополнительных электродов часть силовых линий электрического поля, которые шли от коронирующих электродов и замыкались на заземленных электропроводных стержнях, вытягивает их вдоль нормали к плоскости заземленных электропроводных стержней к поверхности дополнительных электродов. Увеличивается количество и длина силовых линий электрического поля совпадающих с направлением нормали к плоскости заземленных электропроводных стержней. Соответственно, увеличивается и импульс сил электрического поля, действующих на генерируемые коронным разрядом электрически заряженные частицы в направлении нормали к плоскости заземленных электропроводных стержней, увеличивается скорость их движения, что и обеспечивает увеличение скорости потока электрически заряженных частиц, формирующих воздействующий на атмосферу ветровой поток. Вместе с тем, в известном способе и устройстве направленный поток электрически заряженных частиц формируется в основном неоднородным электрическим полем, генерирующим коронный разряд. Неоднородное же электрическое поле характеризуется повышенной вероятностью перехода коронного разряда в искровой. Ограничивается в известном способе и устройстве возможность увеличения напряженности электрического поля и, соответственно, ограничивается возможность увеличения скорости создаваемого потока электрических зарядов, которая является ключевым фактором эффективности воздействия на атмосферу.
Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности воздействия на атмосферу.
Для достижения заявленной цели в известном способе воздействия на атмосферу, заключающемся в создании направленного потока генерируемых коронным разрядом электрически заряженных частиц, в процессе генерации коронного разряда формируют дополнительное электрическое поле, силовые линии которого проходят через область действия неоднородного электрического поля, генерирующего коронный разряд, и ориентированы в направлении движения потока электрически заряженных частиц.
Для реализации предлагаемого способа устройство для воздействия на атмосферу, содержащее две установленные с зазором между собой и свободные для прохождения воздушного потока плоские конструкции, первая из которых электрически изолирована и соединена с источником высокого напряжения постоянного тока, а в пространстве между заземленными элементами второй конструкции электрически изолированно установлены коронирующие электроды, соединенные с источником высокого напряжения постоянного тока противоположной полярности, снабжено дополнительной свободной для прохождения воздушного потока конструкцией, соединенной с источником высокого напряжения постоянного тока полярности, аналогичной полярности электрического питания коронирующих электродов и установленной с зазором относительно второй конструкции с противоположной от первой конструкции стороны.
Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе процесс создания направленного потока электрически заряженных частиц разделен на два независимых процесса:
- формирование с помощью коронного разряда электрически заряженных частиц;
- воздействие на сформированные электрически заряженные частицы более однородным дополнительным электрическим полем, силовые линии которого ориентированы в сторону планируемого перемещения частиц и формирования из них направленного потока.
Формирование электрически заряженных частиц осуществляется неоднородным электрическим полем, параметры которого задаются из условий обеспечения стабильных параметров коронного разряда как по величине точности значений разрядного промежутка по всей конструкции устройства, так и по значениям подаваемого на коронирующие электроды высоковольтного напряжения.
Электрическое поле, осуществляющее воздействие на сформированные коронным разрядом электрически заряженные частицы, формируется независимо от неоднородного электрического поля, генерирующего коронный разряд. И это дополнительное поле может быть сформировано в пространстве от области формирования электрических зарядов вдоль сколь угодно большого отрезка пути движения электрических зарядов в направлении планового воздействия сформированным потоком на атмосферу. При этом, значение напряженности электрического поля может быть столь велико, насколько позволяет электрическая прочность воздуха, стойкость применяемых изоляторов и значения напряжения высоковольтных источников питания. Данное дополнительное поле может быть сформировано с максимально возможной степенью однородности. Устойчивость однородного электрического поля от вероятного электрического пробоя позволяет сформировать данное дополнительное электрическое поле со значением его напряженности большей величины, чем в известном техническом решении. Увеличивается скорость движения потока электрически заряженных частиц и увеличивается тем самым эффективность воздействия на атмосферу.
Сущность заявляемого способа следующая. Процесс воздействия на атмосферу предваряют изучением метеорологических процессов, происходящих в атмосфере. Определяют направление и скорости движения воздушных потоков относительно контролируемой территории и определяют планируемую область воздействия на атмосферу. Планируемая область воздействия на атмосферу - это область атмосферы, направление потока электрически заряженных частиц в которую, предполагает достижение планируемого эффекта воздействия. Например, рассеивание тумана, рассеивание облачности, вызывание осадков, формирование восходящего воздушного потока. В прилегающем к контролируемой области воздействия на атмосферу пространстве, с наветренной стороны генерируют с помощью коронного разряда электрически заряженные частицы. В области генерации коронного разряда и в прилегающем к ней пространстве со стороны контролируемой области воздействия на атмосферу формируют дополнительное электрическое поле таким образом, чтобы его силовые линии проходили через область действия неоднородного электрического поля, генерирующего коронный разряд, и были ориентированы в направлении планируемой области воздействия на атмосферу. Под действием дополнительного электрического поля, генерируемые коронным разрядом, электрически заряженные частицы движутся вдоль силовых линий, которые определяются суперпозицией электрических полей, электрического поля, генерирующего коронный разряд и дополнительного электрического поля. При этом, значительная часть силовых линий суммарного электрического поля, выходящих из коронирующего электрода, будет выходить за область заземленных элементов конструкции, и замыкаться на поверхности конструкции, формирующий дополнительное электрическое поле. Снижается вероятность электрического пробоя между коронирующим электродом и заземленной поверхностью, увеличивается время воздействия и путь воздействия электрического поля на генерируемые электрически заряженные частицы. Частицы получают больший импульс, ориентированный в сторону направленного воздействия, что увеличивает скорость их движения и увеличивает эффективность воздействия на атмосферу. При ориентированном в одном направлении потоке электрически заряженных частиц, частицы в процессе своего движения сталкиваются с молекулами и аэрозолями атмосферного воздуха и передают им часть своей энергии. Создается так называемый ионный ветер. Эффект воздействия ионного ветра на атмосферу используется в целом ряде известных технических решений (см., например, описание к патентам РФ Ru 2633775 Cl, Ru 2647278 Cl, Ru 2647276 Cl, Ru 2679681 Cl). Повышение скорости воздушных потоков является одним из основных факторов повышения эффективности воздействия на аэрозольное облако. Предложенное решение позволяет решать поставленную задачу, без существенных мероприятий, связанных с удорожанием конструкции. Формируемые массы воздушных потоков позволяют либо выносить аэрозольные частицы из облака контролируемого пространства, либо вносить в контролируемое облако воздушные массы из окружающего пространства, концентрация аэрозолей в которых меньше, чем в контролируемом пространстве.
Так, например, для радиационного тумана более сухой воздух может вноситься ионным ветром с верхних слоев атмосферы, либо с прилегающей свободной от тумана территории. Кроме того, капли тумана формируемыми воздушными потоками, инициированными ионным ветром, могут выносятся в область пространства с более сухим воздухом, что способствует их испарению и рассеиванию тумана. Для адвективного, фронтального, склонового тумана и тумана испарения более сухой воздух может формироваться путем сепарации содержащихся в тумане капель воды, и вноситься ионным ветром на контролируемую территорию с подветренной стороны воздушного пространства.
На рис.1 представлена схема устройства для воздействия на атмосферу, обеспечивающего реализацию предлагаемого способа. Устройство включает в себя устройство генерации коронного разряда, содержащее заземленные элементы 1, в пространстве между которыми электрически изолированно, на изоляторах 2 и с зазором относительно поверхности заземленных конструкций 1 установлены коронирующие электроды 3, соединенные с источником высоковольтного напряжения постоянного тока. На рис.1 источник высоковольтного напряжения постоянного тока не показан, и соединение с ним показано условным знаком (+). Заземленные элементы могут быть выполнены в виде пластин, труб и прочих конструкций, позволяющих в пространстве между ними установить коронирующие электроды, и сформировать благоприятные условия для генерации коронного разряда. Благоприятные условия для формирования коронного разряда достаточно подробно освещены в литературных источниках. См., например Н.А. Капцов. Электроника. Государственное издательство технико-технической литературы. Москва. 1956 г.; Г.М.А. Алиев, А.Е. Гоник. Электрооборудование и режимы питания электрофильтров. Энергия. Москва. 1971. Стр.95-173. Коронирующие электроды 3 могут быть выполнены в виде проводов малого диаметра, с закрепленными на их концах грузами 4 и подвешенных на закрепленной на электрических изоляторах 2 балке 5. Можно использовать и коронирующие электроды известных конструкций, широко применяемых в электрофильтрах, например, игольчатые электроды. См. Г.М.А. Алиев, А.Е. Гоик. Электрооборудование и режимы питания электрофильтров. Энергия 1071. Стр.43. С одной из сторон от устройства генерации коронного разряда электрически изолированно, эквидистантно его торцевой поверхности установлена свободная для прохождения воздушного потока конструкция 6, электрически соединенная с источник высоковольтного напряжения постоянного тока полярности напряжения подаваемого на коронирующие электроды. На рис. 1 источник высоковольтного напряжения постоянного тока не показан. Соединение с ним показано условным знаком (+). Свободная для прохождения воздушного потока конструкция 6 может быть выполнена либо в виде обычной строительной конструкции, состоящей из стержней, скрепленных с зазором друг относительно друга посредством узловых соединений, либо в виде обычной сетки, либо в виде решетчатого настила (см., например, http://www.zaosolid.rU/catalog/l/ ) и пр. Основное требование к конструкции - это обеспечение беспрепятственного прохождения через нее воздушного потока. С противоположной от конструкции 6 стороны от устройства генерации коронного разряда, электрически изолированно, эквидистантно его торцевой поверхности установлена свободная для прохождения воздушного потока конструкция 7, которая электрически соединена с источник высоковольтного напряжения постоянного тока с полярностью противоположной полярности напряжения, подаваемого на коронирующие электроды 3. На рис. 1 источник высоковольтного напряжения постоянного тока не показан. Соединение с ним показано условным знаком (-). Свободная для прохождения воздушного потока конструкция 7 может быть выполнена аналогично свободной для прохождения воздушного потока конструкции 6. С целью обеспечения большей однородности дополнительного электрического поля конструктивные элементы свободных для прохождения воздушного потока конструкций 6 и 7 желательно устанавливать друг напротив друга на линиях, проходящих через свободное пространство между заземленными элементами 1 (пластин, труб и прочих конструкций) устройства генерации коронного разряда и коронирующими электродами 3.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Включение работы устройства осуществляется подачей высокого постоянного напряжения на коронирующие электроды 3, свободную для прохождения воздушного потока конструкцию 6 и свободную для прохождения воздушного потока конструкцию 7. На коронирующие электроды 3 и свободную для прохождения воздушного потока конструкцию 6 подается высокое постоянного напряжения одного знака, а на свободную для прохождения воздушного потока конструкцию 7 подается высокое напряжение противоположной полярности от дополнительного высоковольтного источника питания. На рис. 1 условно обозначено знаками (+) и (-). При подаче высокого напряжения на коронирующие электроды 3, между коронирующими электродами 3 и заземленными элементами 1 формируется мощное электрическое поле. Значение напряжения высоковольтного источника питания выбирают исходя из условий формирования устойчивого коронного разряда на коронирующем электроде 3 и стойкости высоковольтных изоляторов 2. При генерации коронного разряда, образуемые в разрядном промежутке электрически заряженные частицы под воздействием мощного дополнительного электрического поля, сформированного совокупностью электрических зарядов, локализованных свободных для прохождения воздушного потока конструкциях 6 и 7, выносятся из области генерации коронного разряда и продвигаются к поверхности свободной для прохождения воздушного потока конструкции 7. В процессе своего движения электрически заряженные частицы сталкиваются с электрически нейтральными частицами воздуха и передают им свой импульс движения. Формируется ветровой поток от коронирующих электродов 3 в направлении к свободной для прохождения воздушного потока конструкции 7. В отличие от известного технического решения формирование ветрового потока в предлагаемом техническом решении осуществляется дополнительным электрическим полем, формируемым между свободными для прохождения воздушного потока конструкциями 6 и 7, на которые подается высокое напряжение противоположной полярности. Дополнительное электрическое поле, обеспечивающее продвижение электрически заряженных частиц, более однородно, что снижает вероятность электрического пробоя вследствие градиентов электрических полей. Значение напряжения источников питания, обеспечивающих формирование дополнительного поля, ограничено лишь электрической прочностью воздушного пространства и напряжением высоковольтных источников питания. Что позволяет обеспечить работоспособность предлагаемого устройства на более высоких значениях напряжений, чем у известного устройства. При прочих равных условиях, значение напряженности электрического поля, используемого для продвижения генерируемых коронным разрядом электрически заряженных частиц, в предлагаемом техническом решении выше, чем у известного технического решения. Увеличивается импульс сил на электрически заряженные частицы, увеличивается их скорость движения, что увеличивает скорость движения воздуха, и, соответственно, увеличивается скорость всего сформированного воздушного потока. Содержащиеся в воздушном потоке капельки тумана попадает в разрядный промежуток, где капли тумана приобретают электрический заряд знака заряда коронирующих электродов 3. При прохождении воздушного потока мимо заземленной конструкции 1 электрически заряженные капли тумана электрическим полем осаждаются на их поверхностях. Аналогично и при прохождении электрически заряженных капель к свободной для прохождения воздушного потока конструкции 7, имеющей электрический заряд противоположного знака электрически заряженные капли тумана электрическим полем осаждаются на ее поверхностях. Очищенный от капель воздушный поток выходит из устройства рассеивания тумана и направляется в защищаемую область, вытесняя из нее туман. Капли тумана собираются на поверхностях заземленной конструкции 1 и поверхностях свободной для прохождения воздушного потока конструкции 7, и под действием собственного веса стекают вниз, где могут быть собраны в специальных резервуарах (на рис.1 не показаны).
Коронный разряд формируется между коронирующими электродами 3 и поверхностью заземленной конструкции 1. Дополнительное электрическое поле между свободными для прохождения воздушного потока конструкциями 6 и 7 воздействует на формируемые коронирующими электродами электрические заряды и обеспечивает их продвижение от коронирующих электродов 3 к свободной для прохождения воздушного потока конструкции 7. Данное дополнительное электрическое поле не экранируется заземленной конструкцией 1 ввиду наличия в ней зазоров, в которых расположены коронирующие электроды 3. Влияние дополнительного электрического поля на величину значения неоднородного электрического поля у поверхности коронирующих электродов, обеспечивающего коронный разряд, незначительно. Силовые линии электрического поля, формирующего коронный разряд, направлены от поверхности коронирующих электродов к заземленной поверхности, и в непосредственной близости от поверхности коронирующего электрода, практически перпендикулярны силовым линиям дополнительного электрического поля. Дополнительное электрическое поле, осуществляет воздействие на сформированные коронным разрядом электрически заряженные частицы. Данное поле формируется независимо от неоднородного электрического поля, генерирующего коронный разряд. Предлагаемый способ и конструкция для его реализации позволяют сформировать дополнительное поле в пространстве от области формирования электрических зарядов вдоль сколь угодно большого отрезка пути движения электрических зарядов к свободной для прохождения воздушного потока конструкции 7 в направлении планового воздействия сформированным потоком на атмосферу. Данное дополнительное поле может быть сформировано с максимально возможной степенью однородности. Устойчивость однородного электрического поля от вероятного электрического пробоя позволяет сформировать данное дополнительное электрическое поле со значением его напряженности большей величины, чем в известном техническом решении. Увеличивается скорость движения потока электрически заряженных частиц и увеличивается тем самым эффективность воздействия на атмосферу. Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации, благодаря новым, ранее неизвестным признакам позволяют повысить эффективность воздействия и обеспечивают достижение цели предполагаемого изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1 Способ воздействия на атмосферу, заключающийся в создании направленного потока генерируемых коронным разрядом электрически заряженных частиц, отличающийся тем, что в процессе генерации коронного разряда формируют дополнительное электрическое поле, силовые линии которого проходят через область действия неоднородного электрического поля, генерирующего коронный разряд, и ориентированы в направлении движения потока электрически заряженных частиц.
2 Устройство для воздействия на атмосферу, содержащее две установленные с зазором между собой и свободные для прохождения воздушного потока плоские конструкции, первая из которых электрически изолирована и соединена с источником высокого напряжения постоянного тока, а в пространстве между заземленными элементами второй конструкции электрически изолированно установлены коронирующие электроды, соединенные с источником высокого напряжения постоянного тока противоположной полярности, отличающееся тем, что снабжено дополнительной свободной для прохождения воздушного потока конструкцией, соединенной с источником высокого напряжения постоянного тока полярности, аналогичной полярности электрического питания коронирующих электродов и установленной с зазором относительно второй конструкции с противоположной от первой конструкции стороны.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2020/000178 2019-11-08 2020-04-20 Способ воздействия на атмосферу и устройство для его реализации WO2021091418A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019135876A RU2734550C1 (ru) 2019-11-08 2019-11-08 Способ рассеивания тумана и устройство для его реализации
RU2019135876 2019-11-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021091418A1 true WO2021091418A1 (ru) 2021-05-14

Family

ID=72940295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000178 WO2021091418A1 (ru) 2019-11-08 2020-04-20 Способ воздействия на атмосферу и устройство для его реализации

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2734550C1 (ru)
WO (1) WO2021091418A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746587C1 (ru) * 2020-08-24 2021-04-16 Алексей Алексеевич Палей Устройство для рассеивания тумана

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6432747U (ru) * 1987-08-19 1989-03-01
JPH08218340A (ja) * 1995-01-24 1996-08-27 Proster Plus 水理気象現象の改善方法及びその装置
JPH08311837A (ja) * 1995-05-18 1996-11-26 Yoshida Tekkosho:Kk 霧の除去方法及びその装置
RU2098943C1 (ru) * 1997-06-09 1997-12-20 Дмитрий Александрович Пестов Устройство для воздействия на атмосферные образования
JP3266393B2 (ja) * 1993-12-13 2002-03-18 ザハロフ・ヴラヂーミル・マトヴェーヴィッチ 水理気象現象の改善方法及びその装置
RU2681227C1 (ru) * 2018-09-21 2019-03-05 Алексей Алексеевич Палей Устройство для рассеивания тумана

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6432747U (ru) * 1987-08-19 1989-03-01
JP3266393B2 (ja) * 1993-12-13 2002-03-18 ザハロフ・ヴラヂーミル・マトヴェーヴィッチ 水理気象現象の改善方法及びその装置
JPH08218340A (ja) * 1995-01-24 1996-08-27 Proster Plus 水理気象現象の改善方法及びその装置
JPH08311837A (ja) * 1995-05-18 1996-11-26 Yoshida Tekkosho:Kk 霧の除去方法及びその装置
RU2098943C1 (ru) * 1997-06-09 1997-12-20 Дмитрий Александрович Пестов Устройство для воздействия на атмосферные образования
RU2681227C1 (ru) * 2018-09-21 2019-03-05 Алексей Алексеевич Палей Устройство для рассеивания тумана

Also Published As

Publication number Publication date
RU2734550C1 (ru) 2020-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI475774B (zh) 移除氣態流體中的液滴之方法、設備及此設備與道路的結合
RU2373693C1 (ru) Способ локального воздействия на атмосферу и устройство для его осуществления
AU2009275553B2 (en) Apparatus and related methods for weather modification by electrical processes in the atmosphere
US20110174892A1 (en) Apparatus and related methods for weather modification by electrical processes in the atmosphere
US20180272358A1 (en) Systems and methods for collecting a species
RU2422584C1 (ru) Способ рассеивания тумана
RU2414117C1 (ru) Устройство для электрофизического воздействия на атмосферу
RU2734550C1 (ru) Способ рассеивания тумана и устройство для его реализации
RU2616393C1 (ru) Устройство для рассеивания тумана
RU2124288C1 (ru) Устройство для рассеивания тумана и облаков
RU2534568C1 (ru) Способ и устройство для рассеивания тумана
RU2681227C1 (ru) Устройство для рассеивания тумана
JPH10131142A (ja) 霧の消散方法及びその設備
RU2675313C1 (ru) Устройство для рассеивания тумана
RU2560236C1 (ru) Устройство для рассеивания тумана
RU2661765C1 (ru) Способ рассеивания тумана и устройство для его реализации
RU2746587C1 (ru) Устройство для рассеивания тумана
RU2098943C1 (ru) Устройство для воздействия на атмосферные образования
RU2516223C2 (ru) Устройство коррекции погодных условий
RU2360068C1 (ru) Устройство для воздействия на атмосферу
RU2108026C1 (ru) Устройство для рассеивания туманов и облаков
RU2101922C1 (ru) Способ рассеивания туманов и облаков
RU2771179C1 (ru) Устройство для рассеивания тумана
RU2272096C1 (ru) Способ рассеивания тумана
RU2485763C1 (ru) Устройство для электрофизического воздействия на атмосферу

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20884235

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20884235

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1