Способ создания искусственных облаков в верхних слоях атмосферы и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (И ВС И 1 08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО делАм изОБРетений и ОтнРытии ЗОБРЕТЕН ЕТ(72) В.И. Игнатенко, А.С. МА,Б. Степанов и А,А. Шидлов ев,й альное ко метеоролоГоскомги 09.6(088. 71) Центр юро гидро астроения 53) 551,5 структорское ического при дромета СССР(56) 1, Степан Особенности ра с жидкими реаг искусственных верхней атмосф вып. 5(2). М., 1976,с. 146.2. Патент С кл,. 222. - .3, 21. в А.Вработнтамиветящи и Трофимов Л.Еи контейнеровдля созданияхся облаков вуды ИЭМ,етеоиздат,Т дро(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХОБЛАКОВ.В ВЕРХНИХ СЛОЯХ АТМОСФЕРЫИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ создания искусственных облаков в верхних слоях атмосферы путем нагревания жидкого реагентаи выброса его с борта летательногоаппарата в окружающую среду, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения эффективности путемобеспечения стопроцентного использования реагента в реакции с окру"жающей средой в зоне его выброса,жидкий реагент нагревают в замкнутойобъеме до температуры кипейия, затемего в течение 1,5-200. с переводят внасыщенный пар и выбрасывают висследуемый слой атмосферы реагентв парообразнбм состоянии с давлением, изменяющимся по заданному закоИ1007062 у РУ)Д " адг -у, ар2 где Чр(у) Уа и У 2 1 а 2. Устройство для создания искусственных облаков в верхних слоях атмосферы, содержащее герметичную емкость для .реагента с,выпускными механизмами, пиротехнический заряд и воспламенитель, о т л и ча ющ е е с,я тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения стопроцентного использования реа гента в реакции с окружающей средой в зоне его выброса, оно снабжено расположенной внутри герметичной емкости с реагентом вдоль ее обра- . зующей герметичной емкостью для пиротехнического заряда с ребристой внешней поверхностью и с площадью поперечного сечения, изменяющейся по 1 зависимости 1Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и можетбыть использовано для получения искусственных образований,с борта летательного аппарата, 5Известен способ создания искусст"венных облаков в верхних слоях атмосферы, основанный на выбрОсе реагента в виде мелких капель в окружающую среду и устройство для егоосуществления, содержащее корпус,разделенный поршнем на две полости, - для газа и для жидкого реагента, а также выпускные отверстия изаправочный штуцер И15Недостатком этого способа и устройства создания искусственных обла;ков в верхних слоях атмосферы с помощью реагентов является невысокаяэффективность эксперимента нз-заисключения иэ процесса взаимодействия с окружающей средой. замерзшейчасти реагента,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ соз-25дания искусственных облаков в верхних слОях атмосферы путем нагрева-ния жидкого реагента и выброса его.с борта летательного аппарата вокружающую .среду 2 . ЗОНаиболее близким по техиическойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является устройство для создания искусственных облаков в верхних слоях атмосФеры, содержащее герметичную емкость дляреагента с выпускными механизмамипиротехннческий заряд и воспламенитель 2,Недостатками известных способа иустройства являются невысокая эффективность воздействия реагента,на Ч - вертикальная скоростьполета устройства ватмосфере в моментывремени Йизависимость плотнос-.ти компонента атмосферы от высоты у,высота полета устРойства в моменты времени С и Срдиаметры сечений пиротехнического заряда вмоменты времени с, и с 2 2компонент атмосферы, ввиду того, что реагент выбрасывается в атмосферу в виде капель, которые, несмотря.на предварительное нагревание реагента также замерзают из-за интенсивного испарения при оченьмалых давлениях окружающей среды. При этом скорость испарения резко падает. За счет аэродинамического нагрева реагент в этом случае испарится полностью при входе замерзших капель в плотные слои атмосферы, т. е. не в заданном районе создания искусственного облака. Кроме того, в известном способе и устройстве отсутствует регулйровка расхода реагента, что сни-. жает эффективность его применения. Целью изобретения является повышение эффективности путем обеспечения стопроцентного использования реагента в реакции с окружающей средой в зоне его выброса.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу создания искусственных облаков в верхних слояхатмосферы путем нагревания жидкого реагента и выброса его с борта летагельного аппарата в окружающую среду, жидкий реагент нагревают до температуры кипения, затем его в течение 1,5-200 с переводят в насыщенный пар .и выбрасывают в исследуемый слой атмосферы реагент в парообразном состоянии с давлением, изменяющимся по заданному закону.Устройство для создания искусственных облаков в верхних слоях атмосферы, содержащее герметичную емкость для реагента с выпускными механизмами, пиротехнический заряд и воспла" менитель, снабжено расположенной внутри герметичной емкости с реагентом вдоль ее образующей герметичнойЯ= СЬТ щ Ф ЬЯ, (2) 5где С - удельная теплоемкость реагента для Т С 11300 = 203кг градЬТ - разность между температу"рой кипения и начальнойтемпературой реагента (дляТ 1 С 14 Ь Т 4 117, 0 С);щ - масса реагента (щ = 20 кг): 5 Ь Я - теплота, необходимая на прогрев конструктивных элементов устройства, определимая для данной конструкции в интервале 0,1-0,159,При использовании реагента массой щ = 20 кг Т 1 С 14 с удельной теплоемеоотью Сп 203 в ,фее- и температурой кипения Т = 137 С потребляетсяколичество тепловой энергии 5 .Я= 203117"20 + 48 = 523 кка 4.При этом массу щз 0 пиротехническогозаряда б, необходимую для нагревания выбранного реагента до. температуры кипения можно определить из О соотношенияу а 0(уаУ где Ч и Ч - вертикальная скоростьУполета устройства ватмосфере в моменты .времени 11 и С 2 ,(у) - з.ависимость плотности компонента атмосферы от высоты уеу 3 и у - высота полета устройства в моменты времении0и 0 - диаметры сечений пиротехнического заряда в 2моменТы времени 1 и Ф,Выброс реагента в виде пара с регулируемым расходом при создании искусственных светящихся облаков позволяет полностью использовать реагент в химической реакции со средой,что приводит к повышению его эффек-,тивности и снижению материальныхзатрат.На чертеже схематично изображено 3устройство, осевой разрез.Устройство содержит герметичнуюемкость 1 для реагента 2; выпускной механизм 3 со срезной мембраной4, герметичную емкость 5 для пиро-технического заряда б с ребрами 7 ивоспламенитель 8.В момент старта исследовательскойракеты, например МР, включаютбортовые системы определения координат, временные устройства и систе Омы электроавтоматики, управляющиеполетом ракеты по траектории. Назаданной высоте начинают нагреваниереагента в замкнутом объеме до температуры кипения, для чего дают коман 45ду на срабатывание воспламенителя 8,от которого воспламеняется пиротехнический заряд б, генерирующийтепловую энергию, количество кото-.рой определяется выражением 50 где С - .удельная теплотворная сцоТсобность пиротехническогозаряда,щ - секундный расход массы пи 3ротехнического заряда.Реагент 2, расположенный в емкости 1 и изолированный от пиротехни ческого заряда б нагревают до темпе ф ратуры кипения за счет передачи генерируемой пиротехническим зарядом тепловой энергии к емкости 5 и ребрам 7; Необходимое количество тепловой эНергии для доведения реагента. 65 емкостью для пиротехнического зарядас ребристой внешней .поверхностью и сплощадью поперечного сечения, изменяющейся по зависимости Я= С щ, (1) до температуры кипения определяютсяиз соотношения щ; - С(3):Ячто составит 0.,654 кг, а форма его должна быть цилиндрической. При использовании двух пирозарядов для нагревания выбранного реагента до температуры кипения их,размеры сос" тавят - диаметр 102,0 мм, длина,-50 мм.Далее жидкий реагент переводят в насыщенные пары. Так как реагент находится в замкнутом объеме, то температура его кипения по мере испарения увеличивается пропорционально увеличению. давления паров.Поэтому для перевода реагента в насыщенные пары необходимо увеличение теплопередачи к реагенту 2, что достигается выполнением пиротехнического заряда в. виде усеченного конуса. Наиболее оптимальным для данной конструкции является увеличение диаметра заряда на 20 (соответствует увеличению температуры кипения). Исходя из этого размеры второй части:пиротехнических зарядов составят: диаметры оснований 102,0 мм и 122,4 мм, длина 50 мм.В описываемом эксперименте при Цостижении 1 ракетой:МРвысоты 11 км лавление паров реагента достигает заданного значения, йод его дейстзием происходит разрыв мембраны 40 После этого проводят выброс реа"гента в парообразном состоянии в7 1007062 Ъ+ =12 2 1Составитель В. АгаповаТехред Т,фанта Корректор Е. Рошко Редактор Г. Волкова Заказ 2133/70 Тираж 708 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретенийи открытий 113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП"Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 тории полета и значения 3 р/3 в точках у и у,соответствуюших моментомвремени й= 0 и й= 2, получим отношейие диаметров третьей части пироаряда Выбором прОФиля пиротехнического. заряда 6 по последней зависимости реализуется оптимальная величина давления паров реагента(Т 1 С 1) в устройстве, которая определяет расходреагента пропорционально плотностикомпонента атмосферы. Турбулентными диффузионным распределением паровреагента в пространстве заканчиваетсяпроцесс образования искусственногооблака,Использование изобретения при создании искусственных облаков в верхних слоях атмосферы позволяет увеличить эффективность эксперимента за счет увеличеиия объема облаКа с равномерной концентрацией реаген та в заданной области пространства без увеличения количества реагента и уменьшения количества запускаемых летательных аппаратов.КрОме того, использование изобретения позволит применять жидкие и твердые реагенты при создании искусственных облаков в атмосфере на любых высотах и увеличить скорость взаимодействия реагента с компонентами атмосферы и время существования искусственногО образования, что позволит увеличить точность измерений параметров атмосферы,