Устройство для определения местоположения грозовых очагов

Саоз Советскик Сацизлистических Республик(32) ПриоритетОпубликовано 05.10,74, Бюллетень3Дата опубликования описания 31.07.75 1) М, Кл. б 01 в 9/02 Государственный комитет овета Министров СССРо делам изобретенийи открытий 53) УДК 621.396.67. Год Опытный завод М 408 гражданской авиа(54) УСТРОЙ ЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНГРОЗОВЫХ ОЧАГОВ можно прио грозовогму он дви Устройство может быть использовано как в комплексе с радиолокационной аппаратурой, так и автономно - в качестве оперативного средства определения местоположения грозовых очагов, находящихся не дальше 400 км от места нахождения устройства. Наиболее эффективен прибор как оперативное средство изучения грозовой обстановки в районе аэродромов.Для определения местоположения грозовых очагов в настоящее время применяют радиолокаторы, радиогониометры, радиотехнические приборы, измеряющие фазовые скорости радиоволн на разных частотах, грозорегистраторы, а также метод измерения отношения амплитуд в полосе поглощения полости волчовода земля - ионосфера и вне ее.В последнее время сделана попытка приближенного определения местоположения гроз приборами, являющимися комбинацией радиогониометров с амплитудным анализатором,Широко применяемый радиолокационный метод определения местоположения гроз при всех его положительных качествах не позволяет уверенно отличать ливни от гроз, практически не применим для наблюдения за грозовыми облаками во время обложных дождей и непригоден в местах, окруженных горами.Определение местоположения грозовых очагов при помощи радиогониометров требует создания сети трех-четырех пунктов пеленгации,отстоящих друг от друга на несколько сот километров. Поэтому моменты наблюдения ипередачи информации разделены значительны 5 ми временными интервалами, что исключаетвозможность оперативного использования радиогониометров,Определение расстояний до грозовых очаговпо разности фаз на кратных частотах даето ошибки измерений порядка 400 км, что не позволяет воспользоваться этим методом для регистрации близких гроз,При помощи грозорегистраторовближенно определить расстояние д о5 очага, но направление, по которожется, остается неизвестным.Сравнение амплитуд в полосе поглощенияволновода земля - ионосфера (частота около 2 кГц) и вне ее дает положительные ре 20 зультаты только на расстояниях более нескольких сот километров.В настоящее время известны устройствадля пеленгации гроз, в которых используютсяотдельно азимутальная и дальномерная части.25 Обе части функционируют отдельно, имеютразличные входы и работают на различныхпринципах,Когда дальномерное устройство построенона методе амплитудной анализации, применяЗО ются вертикальные открытые антенны или ди.поли, регистрирующие электрическую составляющую электромагнитного излучения грозового разряда,Величина приходящего от грозы сигнала зависит от высоты и места установки антенны; для сопоставления данных при измерениях в разных местах необходимо экспериментально определять пересчетные коэффициенты.Цель изобретения - повышение точности показаний устройства.Известно, что существуют два типа грозовых разрядов: наземные и внутриоблачные, Максимум электромагнитного излучения наземных разрядов приходится на частоту 7 - 10 кГц, и внутриоблачных - на час оту около 100 к 1 ц. На частоте 60 к 1 ц амплитуды наземных и внутриоблачных разрядов одинаковы. Таким образом, для того, чтобы дальномерное устройство одинаково хорошо регистрировало разряды обоих типов, его селективные элементы должны быть настроены иа частоту около 60 1 ц, что и примене 1 о в нас 1 ы 1 щем устроистве.Азимутальную часть прибора энергетически выгодно настраивать на частоту 3 - 10 кГц. для обеспечения достаточного послесвечения на экране электронно-лучевои труои в данном устройстве выбрана частота 3 к 1 ц,В настоящем устройстве впервые применен новый метод компоновки блоков азимутов и дальности: приемной частью как азимутальной, так и дальномернои схем являются одни и те же две неподвижные рамочные антенны, установленные во взаимно перпендикулярных плоскостях. Для помехоустоичивости антенны экранированы. Величина сигнала, принимаемая рамочными антеннами, не зависит от высоты и места установки антенн. По этой причине данные дальномерных устройств, полученные в различных местах, не нуждаются в дополнительном сравнении и корректировке.Предлагаемое устройство для определения местоположения грозовых очагов отличается тем, что входящие в его состав предварительный усилитель и дальномер связаны через дополнительно введенные два фазовращателя и сумматор.На чертеже изображена блок-схема устройства,Устройство состоит из двух одинаковых взаимно перпендикулярных рамочных антенн 1 и 2 с фидерами 3, 4 и согласующими трансформаторами 5 и 6, ненаправленной штыревой антенны 7 с фидером 8, предварительного усилителя 9 с резонансными контурами, настроенными на 3 и 60 кГц, соединенного через фазовращатели 10, 11 и сумматор 12 с блоком дальности 13, контрольного генератора 14, индикаторного блока 15, блока питания 16.Блок дальности имеет анализатор амплитуд 17. Предварительный усилитель 9 соединен с индикаторным блоком 14 через усилитель 18.Устройство работает следующим образом.Импульсы от грозовых разрядов наводят в рамочных антеннах электродвижущую сит 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 пропорциональную углу прихода сигнала. Рамочные антенны ориентированы на направления север - юг и запад - восток.Сигналы от антенн подаются через фидеры на вход предварительного усилителя 9. Со вто. ричных обмоток согласующих трансформато. ров импульсы грозовых разрядов поступают раздельно в каналы азимута и дальности.После приема информации и ее усиления на экране ЭЛ 1 индикаторного блока получается двунаправленный пеленг.Набором фазы сигнала о 1 штыревой антенны 7 достигается однонаправленность пеленга на грозу. .1 альность до грозового очага регистрируется следующим образом. Электромагнитное излучение грозового разряда, принятое рамочными антеннами, усиливается предвари 1 сльным усилителем 9. Затем из спектра грозового разряда выделяется составляющая с частотои 60 к 1 ц. Выбор частоты 60 к 1 ц обусловлен тем, что именно на этой частоте амплитуды внутриоблачных и наземных разрядов одинаковы. Таким образом, блок дальности Одинаково регистрирует разряды Оооих типов. Для получения руговои диаграммы направленности сигналы ог каждой из рамочных антенн (каждый по отдельному каналу) поступают на фазовращатели 10 и 11. В одном из них фаза поворачивается на - 45, в другом - на + 4 о . С фазовра цагелей оба сигнала поступаю 1 на сумматор 12,С выхода сумматора сигнал спектра 60 кГц, не зависящии ог направления прихода элект. ромагнитных волн, поступает через анализаамплитуд 17 иа кдущие мультивиора 1 О- ры 19, чувствительность каждого из которых соответствует определенному расстоянию до грозового очага.Наименее чувствительный мультивибратор выдает сигнал Запрет на более чувствительные, обеспечивая этим самым однозначность индикации дальности по определенным порогам.Необходимые чувствительности ждущих мультивибраторов выбраны в результате статистической обработки многочисленных экспериментальных данных, полученных средствами непосредственных метеорологических наблюдений за местоположением грозовых очагов.Такая обработка показала, что распределение амплитуд спектра электромагнитного излучения грозового разряда во всех климатических зонах подчиняется одному и тому же 110 рма 11110-логарифм 1 1 ескому закону и ие зависит от времени года, что и допускает привязку по статистическим соотношениям. Расстояние до грозового очага определяется по принципу оценки амплитуд по определенным порогам,Таким образом, применение фазовращателя и сумматора со сдвигом фаз на + 45" с последующим сложением сигналов позволяет получить в дальномерном устройстве круговую диаграмму направленности и использовать для446004 Составитель Т. БелкоРедактор Б. Федотов Техред А, Дроздова Корректор Е, Мохова ПодписноеСР аказ 2099/11ЦНИ ипография, пр. пунова определения как азимута, тай и дальности одни и те же рамочные неподвижные антенны. Предмет изобретенияУстройство для определения местоположения грозовых о;агов, содержащее антенную Изд.550 И Государственного ком по делам изобрет Москва, Ж-З 5, Раусистему, пеленгатор с предварительным усилителем и дальномер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности его работы, предварительный усилитель соединен с дальномером через дополнительно введенные два фазовращателя и сумматор,Тираж 679 тета Совета Министров ний и открытий ская наб., д. 475