Устройство для моделирования молнии

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТНРЫТИ"-"И 1 БмИЯЦт;,117 )пг,11 ОПИСА ВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ Ц Изобретение физического мо молнии, в част мирования плав ситс к области я разряда ессов форразряда, и при исслеолнии и в елирован ости про ади ожет бы спользовано довании главноиучебных целях,Целью изобре стадии тения являе делирования пов ние точности м ектрои разелироанала гнитного главнои стад ряда канала м Иа фиг, п ни к 3 на бл ст-схема выполервым выходом соедин ядного коммут 11 рую 1 цег роиства; на г2 - приме входом ра(56) Авторское свидетельство СССР 9 1390632, кл, С 09 В 23/18, 1 987, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МОЛНИИ(57) Изобретение относится к физичес кому моделированию разряда молнии, в частности к процессам формирования главной стадии разряда, и может быть использовано при исследованиях главной стадии молнии в учебных целях,елью изобретения является повьпдение точности моделирования электромаг.,ЯО 156851)4 С 09 В 23/8 нитного поля главной стадии разрядаканала молнии, Цель достигастся тем,что в качестве центрального топопровода коаксиальной линии блокамоделирования электромагнитного поляканала молнии использован блок имитации канала молнии, выполненный изпоследовательно соединенных элементо 11,имитирующих отдельные участки каналамолнии, причем вход первого элементаявляется входом блока нмитац 1:к аклеммы присоединения вторых выходовэлементов распределены последовательно вдоль цилиндрического токопроводаблока моделирования электромагнитного поля канала молнии. Параметры каж. - сдого элемента могут изменяться раздельно, что позволяет имитировать от -дельныеучастки канала молнии,2 э,п,ф-лы, 2 ил,кения элемента, имитирующего отдельные участки канала молнии,Устройство для моделирования молний содержит последовательно соеди-,ненные источникпитания, зарядныйкоммутирующий элемент 2, блок 3 имитации канала молнии, разрядный коммутирующий элемент 4 и сопротивлениенагрузки 5, а также блок б модвания электромагнитного поля кмолнии, 3 15082элемента 4, а вторым - через пороговый элемент 7, одновибратор 8 и интегрирующую цепочку 9 подключен куправляющему входу разрядного коммутирующего элемента 4Второй выхододновибратора 8 подключен к управляю.щему входу зарядного коммутирующего элемента 2,Блок 3 питания канала молнии, конструктивно выполнен из последовательно соединенных элементов 3 , имитирующих отдельные участки канала мол-,:нии и использован в качестве центрального токопровода коаксиальной лннии, представляющей собой блак 6 моделирования электромагнитного поляканала молнии, содержащей также внешний цилиндрический токопровод 6,слой 6 магнитного экранирования и 20слой бз электрической изоляции,Пример выполнения элемента 3 приведен на фиг,2. Он содержит конденсатор С моделирующий погонную емкость канала лидера молнии, резисторКмоделирующий погонное сопротивление канала в лидерной стадии разря-да молнии, с диодом Р, имитирующимпроцесс перестройки плсхопроводящегоканала лидера в хорошо проводящий канал главной стадии путем шунтированиярезистора К , резистор К, моделирующий погонное сопротивление канала вглавной стадии разряда, и катушкуиндуктивности Е моделирующую погонную индуктивность канала молнии,. Элементы 3;, соединены выходом 2 с цилиндрическим токопроводом блока 6,Устройство работает следующимобразом, 40 В исходном положении после включения напряжения источника 1 питания зарядный коммутирующий элемент 2 замкнут, а разрядный коммутирующий элемент 4 разомкнут, Происходит заряд конденсаторов С в элементах блока 3, и напряжение на выходе этого блока повышается, После достижения заданного уровня срабатывает пороговый элемент 7 и запускается одновибратор 8, Импульс с выхода одновибратора 8 закрывает зарядный элемент 2 и открывает разрядный коммутирующий элемент 4. Интегрирующаяцепочка 9 задерживает срабатывание элемента 4, что ,позволяет наблюдать форму фронта тока на экране осциллографа, запускаемого импульсом одновибратора,68 4С момента открытия разрядного коммутирующего элемента начинаетсяразрядный процесс блока 3 имитации канала молнии, Поскольку конденсаторы С всех элементов 3. заря 1 1жены до одинакового потенциала, после открытия элемента 4 основноенапряжение приложено к дибду П нижго (см,фиг,1) элемента 3;происдит его открытие и начинает раз"ряжаться конденсатор этого элемента .По мере его разрядки повышается напряжение на диоде следующего элемента 3; он открывается и процесс повторяется. Так как выводы кбнденсатораС элемента 3; распределены йоследовательно вдоль длины модели .канала молнии - внешнего токопроводаблока моделирования электромагнитного поля канала молнии, этим обеспечивается, во-первых, задержка по .времени процесса формирования тока вверхней части модели, во-вторых,снижение тока,протекающего о внешнему токопроводу по мере увеличениявысоты, а следовательно, и получение воспроизведения процесса формирования электромагнитного поля каналамолнии Величина моделирующего токаи его характеристики могут регулироваться параметрами схемы фиг,2 и напряжением питания.При изготовлении предлагаемых устройств крупных размеров, напримердля проведения исследований дистанционных методов регистрации электромагнитных полей канала молнии, иприсоединении вторых выходов элемен-.тов имитации отдельных участков канала молнии 3; смфиг,1,2) к вйеш=нему токопроводу блока б только водной точке возможно неравномерноерастекание тока по поверхности токопровода и соответственно. искажениекартины поля в ближней зоне, Дляустранения этого недостатка подсоединение вторых выходов элементов 3; и"токопроводу 6 может быть осуществлено в нескольких точках,равномернопо периметру в плоскости нормальногосечения,Устройство повышает точность моде-лирования электромагнитного поляканала молнии,Формула изобретения1. Устройство для моделирования молнии, содержащее последовательносоединенные источник питания, зарядный коммутирующий элемент, блок ими тации канаа молнии, разрядный коммутирующий элемент, а также нагрузка, блок моделирования электромагнитного поля канала молнии и пороговый элемент, вход которого соединен с первым выходом блока имитации канала молнии, а выход порогового элемента под ключен к входу одновибратора, первый выход которого соединен с управляющим входом зарядного коммутирующего элемента, второй выход,одновибратора через интегрирующую цепь соединен 15 с управляющим входом разрядного коммутирующего элемента, причем вторые выхоцы источника питания и нагрузка заземлены, а блок моделирования электромагнитного поля канала молнии 20 выполнен в ниде коаксиальной линии с центральным и внешним токопроводами, между которыми расположены слой электрической изоляции и слой магнит-,. ного экранирования, о т л и ч а ю - 25 щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования электро-, магнитного поля главкой стадии разряда канала молнии центральньгй токо- провод коаксиальной линии блока моде лирования электромагнитного поля канала молнии выполнен из М последовательно соединенных элементов имитации канала молнии,.причем вход первого элемента является входом блока имита- З 5 ции канала молнии, а выход каждого предыдущего элемента соединен с входом последующего элемента, второй выход каждого элемента соединен сг внешним токопроводом кааксиальнойлинии, а клеммы присоедшения вторых выходов элементов распределены после" довательно вдоль внешнего токопровода коаксиальной линии, причем второй вход первого элемента связан с начаР лом внешнего токопровода, конец кото,рого заземлен, первый и третий выходы 1 последнего элемента являются выходами блока последнего элемента пинта" ции канала молнии,2, Устройство по и,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью равномерного распределения тока по поверхности внешнего токопровада ко - аксиальной линии, вторые выходы элемЕнтов имитации канала молнии.подсоединены к внешнему токопроводу коаксиальной лицин в пеевкольких клеммах равномерно попсриметру в плоскост"и нормальногосеченгч,3, Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что элементытжитации канала молнии содержат конденсатор, диод, катушку индуктнвности и два резистора, причем вход элемента соединен с первым выводом конденсатора, с катодом диода и с первым выводом первого резистора. второй вывод первого резистора соединенс.анодом диода и первым выводом второго резистора, второй вывод которогосоединен с первым выводом катушки индуктивности, второй вывод которой является первым выходом элемента,а второй вывод конденсатора являетсявторым выходом элемента,Редакт ескид каз 5544/5 ВНИИПИ Госу и ГКНТ СС оизводственно-издательский комбинат ."Патен од, ул. Гагарина, 10 Тираж 469 . . Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж,. Раушская наб., д, 4/5