Способ воздействия на электрическое состояние облака

; 482170 итутвская,ещерявоз - Л,: ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Качурин Л.Гдействия на атмГидрометиоиздаАвторское свЬ 529728, кл, 6 л. %23энергетический инсагин, Т.В.Годзише.8)Физические осноосферные процессыт, 1978, с. 383 - 384,идетельство СССР01 К 1/08. 1975. Изобретение относится к активным воздействиям на атмосферные процессы и может быть использовано для .снижения электрической активности грозовых облаков,Известен способ воздействия на грозовые облака путем введения кристаллизующих реагентов, например твердой углекислоты.Внесение таких реагентов в мощные кучевые облака на различных стадиях их развития не всегда приводит к однозначным результатам: в одних случаях напряженность электрического поля в облаке резко возрастает, в других случаях засев приводит к исчезновению переохлажденной части облака и ослабляет его электрическую активйость.Наиболее близким к изобретениюявляется способ воздействия путем внесения в грозовое облако между двумя зонами; имеющими пространственные заряды разных(54) СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ОБЛАКА (57) Изобретение относится к области метеорологии и может быть использоеано для снижения электрической активности грозовых облаков путем внесения электропроводящих нитей в область между двумя зонами, имеющими пространственные заряды разных знаков, С целью уменьшения количества используемого материала электропроводящие нити образуют непосредственно в облаке путем введения капель волокнообраэующего состава. 2 з.п. ф-лы. знаков электропроводящих нитей из штапельного углеродного волокнаУсиление напряженности поля на кончиках таких волокон приводит к зажиганию коронного разряда. При возникновении в облаке множественных коронных разрядов образуется большое количество свободных зарядов и увеличивается проводимость облака, что препятствует росту найряженности поля.Недостатком данного способа является низкая эффективность воздействия из-за высокой слипаемости волокон. При диспер-. гировании заранее пакетированных волокон, вместо одиночного коронирующего волокна фактически образуются отделЪные пучки волокон, поэтому снижается ток коронирования в расчете на единицу массы реаге нта. Э то обстоятельство заста вл я ет сильно увеличивать практически реализуемый расход реагента, вплоть до экономически не приемлемых значений;30 Цель изобретения - уменьшение количества используемого материала без снижения эффективности воздействия;Цельдостигается тем, что между двумя зонами, имеющими пространственные за ряды разных знаков, вносят электропроводящие нити, причем электропроводящие йити образуются путем введения капель волокнообразующего состава размером более 100 мкм в зоны с напряженностью поля 10 . более 50 кВ/м.При этом в качестве волокнообразующего состава используют следующий состав: водный раствор поливинилового спирта и хлорида кальция в качестве гигро скопической добавки, при следующем соотношении компонентов, мас. :. Поливиниловыйспирт 9-31Хлорид20кальция 0,5-3Вода Остальное Возможно в качестве волокнообразую.щего. состава использовать также следующий состав: спиртовой раствор 25 полиаинилбутираля и хлорида кальция в качестве гигроскопической добавки при следующем соотношении компонентов, мас.%;Поливинилбутираль . 10-26Хлоридкальция 0,5 - 3Этиловыйспирт Остальное Состав вносят в виде капель диаметром 35не менее 100 мкм в области с.напряженностью поля более 50 кВ/м. При этом из отдельных капель волокнообразующего полимерного состава, содержащего гигроскопическую добавку, под действием растя гивающих их электростатических сил вйешнего поля формируются тонкие (диаметр 1-20 мкм) и длинные (длина 1 - ЗО см) волокна, обладающие высокой поверхностной проводимостью во влажной среде, до статочной для зажигания на их концах :коронного разряда в поле, характерном для типичного грозового облака. Ясно, что полное падение напряжения на длине волокна должно быть хотя бы в несколько раз мень ше падения напряжения в областях коронного разряда, возникающего на концах отдельного волокна, помещенного в сильное электрическое поле, При характерном токе коронирования (0,1 - 1 10 А) и напря . женности поля 0,5 - 4,0 кВ/см полное со. противление волокна длиной в несколькосантиметров В 0 л= 10 - 10 Ом уже являетЭ .1 Ося вполне малым для того, чтобы не ограничивать максимальный ток коронирования,Эксперименты показывают, что поверхно-. стной проводимости гидрофильных волокон во влажной среде, в особенности при нали-. чии добавок электролитов, совершенно достаточно для возбуждения коронного разряда с них не менее мощного, чем с аналогичных металлических волокон.. Верхнее и нижнее значение концентра: ций поливинилового спирта в воде соответствуют наилучшим экспериментально обнаруженным реологическим свойствам, а именно сочетанию вязкости и поверхностного натяжения, для формирования волокон из капель раствора во внишних электриче-. ских полях, характерных для электрического состояния типичного грозового облака, т.,е.0,5 - 4;0 кВ/смпои минимальном расходовании растворителя.Содержание хлорида кальция (гигроско.- пической.добавки) обусловлено экспериментально обнаруженным оптимальным повышением поверхностной проводимостИ. В условиях влажности 97 превышение концентрации хлорида кальция более 7 не приводит к дальнейшему увеличению тока коронного разряда с волокна, Содержание хлорида кальция 0;5 достаточно для коронирования с одиночного волокна диаметром 50 мкм и длиной 5 см в поле Е = 150 кВ/м при токе короны 10 А, использование меньших количеств хлорида.кальция приводит к существенно более низким токам, очевидно из-за процесов капсулирования поливиниловым спиртом островков обводненного, хлорида кальция на поверхности волокна.П р и м е р 1, Волокнообразующий реагент готовят на:основе воды. содержащей 9 мас. поливинилового спирта и 0,5 мас. хлорида кальция. Указанный состав распыляют в электрически активной части облака. где напряженность поля составляет 100 кВ/м. Состав распыляют выливным методом. При распылении образуются капли, средний диаметр которых составляет 100- 200 мкм, Во внешнем электрическом поле капли деформируются и вытягиваются в волокна. Средний диаметр волокон около 8 мкм, а длина.2 - 10 см, Вода испаряется и волокна отверждаются. На гигроскопичной поверхности волокна, вследствие модификации ее хлоридом кальция, образуется водяная пленка, которая дает основной аклад в электропроводность волокон. Удельное электрическое сопротивление в данном случае составляет при влажности окружающего воздуха 97 около 40 - 50 Ом м, При напряженности электрического поля Е1 ОР кВ/м в среднем с каждого одиночного во1741661 5 6локна стекает разрядный ток 0,2 10 А, 5-.20 см, Вода испаряется и волокна отверЧтобы обеспечить суммарный ток, сравни- ждаются, На гигроскопичной поверхности мый со средним током разделения зарядов волокна, вследствие модификации ее хлоривгрОэовыхоблаках(т,е.порядканескольких дом кальция, образуется водяная пленка, ампер), необходимо несколько десятков 5 которая дает основной вклад в электропромиллионов волокон (капель). Так как сред- водность волокон. Удельное электрическое няя масса одной капли 5 10 кг, то для сопротивление в данном случае составляет эффективного воздействия на типичную при влажности окружающего воздуха 97 грозовую ячейку потребуется с учетом по- около 10 Ом м, При напряженности электтерь ионов, рекомбинирующих на облачных 10 рического поля Е = 50 кВ/м в среднем с каплях,5 - 10 кгволокнообразующегососта- каждого одиночного волокна стекает разаа на одну грозовую ячейку, . рядный ток 0,35 10 А, Чтобы обеспечитьП р и м е р 2. Волокнообразующий со- суммарный ток, сравнимый со средним тостав готовят на основе воды, содержащей ком разделения зарядов вгрозовыхоблаках 31 мас. поливинилового спирта и 3 мас 15 (т,е, порядка несколькйх ампер), необходихлорида кальция. Указанный состав распы- мо несколько десятков миллионоа волокон ляют в электрически активной части облака, (капель. Так как средйяя масса одной капли где напряженность поля составляет 50 2 10 кг,тодляэффективноговоэдействиякВ/м. Состав распыляют выливным мето- натипичнуюгрозовуюячейкупотребуетсяс дом. При распылении образуются капли, 20 учетом потерь ионов, рекомбинирующих на средний диаметр которых 200 - 330 мкм. Во облачных каплях, 10 - 20 кг волокнообраэуювнешнем электрическом поле. а также под щего состава на одну грозовую ячейку.действием набегающего потока капли испы- П р и м е р 4, Волокнообраэующий реатыаают деформацию и вытягиваются в ао- гент готовят на основе этиловогоспирта, локна, Средний диаметр волокон. 25 содержащего 10 мас. полиаинилбутираля составляет около 10 мкм, а длина 7 - 25 см, и 0,5 мас,;(, хлорида кальция, Указанный На гигроскопичной поверхности отверж- состав распыляют в электрически активной денного волокна, вследствие модификации . части облака, где напряженность поля соее хлоридом кальция, образуется тонкая во- ставляет Е = 100 кВ/м, Состав распыляют дяная пленка, вымывающая СаС 2.:Эта 30 вылианым методом. При распылении обрапленка дает основной вклад в электропро- зуются капли, средний диаметр которых соаодность волокон, Удельное электрическое ставляет 100 - 200 мкм, Во внешнем сопротивление волокон в данном случае со- электрическом поле капли деформируются ставляет при влажности окружающего воз- и вытягиваются в волокна. Средний диаметр духа 977 О около 10 Ом м. При 35 волокон около 7 мкм, а длина 2 - 12 см, Зтинапряженности электрического поля, ука- ловый спирт испаряется и волокна отаержэанной выше, в среднем с каждого единич- даются, На гигроскопичной поверхности ного волокна стекает разрядный ток волокна,аследстаиемодификацииеехлори-б0,5 10 А. Чтобы обеспечить суммарный дом кальция, образуется водяная пленка, ток, сравнимый со средним током разделе которая дает основной вклад в электропрония зарядов в грозовом облаке, необходимо водность волоконнесколько десятков миллионов волокон (ка- Удельно электрическое сопротивлениепель), т,е. для эффективного воздействия наволокон, в данном случае, составляет при грозовую ячейку потребуется с учетом по- влажностиокружающеговоздуха 97 О/, около терь ионов, рекомбинирующих на облачных 45 70 Ом м. При напряженности электричекаплях, 8 - 15 кг волокнообразующего соста- ского поля Е = 100 кВ/м в среднем с каждого ва на один акт воздействия. одиночного волокна стекает разрядный токП р и м е р 3. Волокнообразующий реа,3 10 А. Чтобы обеспечить суммарныйгент готовят на основе воды. содержащей 26 ток, сравнимый со средним током разделемас.поливинилбутираля и 3 мас,хлори ния зарядов в грозовом облаке (т.е. порядка да кальция, Укаэанный состав распыляют в несокльких ампер), необходимо несколько электрически активной части облака, где на- десятков миллионов волокон (капел, Так пряженность поля составляет 50 кВ/м. Со-как средняя масса одной капли 5 10 кг, то став распыляют вылианым методом, При, для эффективного воздействия на типичную распылении образуются капли, среднийди грозовую ячейку потребуется с учетом пФ аметр которых составляет 180 - 300 мкм. Во терь ионов, рекомбинирующих наоблачный внешнем электрическом поле капли дефор- каплях,4 - 8 кг волокнообразующего состае 1 мируются и вытягиваются в волокна. Сред-. на 1 грозовую ячейку.ний диаметр волокон около 10 мкм, а длина1741661 8 10 - 26 Остальное Составитель И.Стырикович .Техред М,Моргентал Корректор Н,Король Редактс р Г,Гербер Заказ 2228 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Нет необходимости испольэовать металлиэацию или карбонизацию волокон для придания им электропроводности. Снижение расхода реагента, исключение наличия металла в его составе позволяет повысить экономичность воздействия. Срок хранения реагента в пригодном к употреблению состояния по результатам исследований составляет не менее года при условии соблюдения герметичности соответствующей жидкости,Формула изобретения 1. Способ воздействия на электрическое состояние облака, включающий внесение между двумя зонами, имеющими пространственные заряды разных знаков, электропроводящих нитей, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, целью уменьшения количества используемого материала, электропроводящие нити образуют путем введения капель волокнообраэующего состава размером более 100 мкм в эоны с напряженностью электрического поля, превышающей 50 кВ/м. 2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве волокнообраэующего состава используют водный раствор поливинилового спирта и хлорида кальция при 5 следующем соотношении компонентов,мас.:Поливиниловыйспирт 9-31Хлорид10 кальция 0,5 - 3,0Вода Остальное3. Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве волокнообраэующего состава используют спиртовой раствор пол ивинилбутираля и хлорида кальция приследующем соотношении компонентовмас.:Поливинилбутирал20 Хлоридкальция 0,5-3,0Этиловыйспирт