Детектор разрядов молнии

.Ф. Евтеев Главная геофизическая обсерватория им(7) Заявитеа 54) ДЕТЕКТОР РАЗРЯДОВ МОЛНИ являение относится от разрядов мо спользовано пр ля регистрации ких параметров Изобре ке защиты жет быть приборов злектриче и самолет ехн нии, и мо" разработк и контроля атмосферыв и 5 Наиболее б является дете содержащий по ные приемную а сигнала и рег изким к предлагаетор разрядов молн ледовательно соед нтенну, формирова стратор 2 . му енл а, олете. 5. Известно устройство для обнаружения молнии, представляющее собой са-. молетный газовый разрядник с использованием съемного защитного комбинированного промежутка и последовательного включенного конденсатора 3 ,Это устройство дозволяет регист" рировать попадание только первой молнии, что связано с оплавлением промежутков после отвода. разряда с антенны на корпус самолета. Недостатком этого детектора ется низкая точность определения . места разряда молнии.Цель изобретения - повышение точности определения расположения канала разряда молнии в пространстве при работе детектора на самолете.Поставленная цель достигается тем, что детектор разрядов молнии, содержащий последовательно соединенные приемную антенну, формирователи сиг" налов и регистратор, снабжен формирователем каналов прохождения сигналов, приемная антенна выполнена в виде нескольких пар плоских витков из электропроводящего материала, из которых две пары расположены в передней части Фюзеляжа, две пары - в, средней части Фюзеляжа, по одной паре - на каждой плоскости крыла, каждой плоскости стабилизатора и на плоскости киля, при этом витки одной пары, установленной в передней части,фюзеляжа, и одной пары, установленной3 9в средней части фюзеляжа, расположены в вертикальной плоскости симметрии фюзеляжа симметрично относительно горизонтальной плоскости, виткидвух остальных пар, установленныхна фюзеляже, расположены в горизонтальной плоскости симметрично относительно упомянутой вертикальной плоскости симметрии, витки пар, установленных на плоскостях крыла, стабилизатора и киля расположены симметрично относительно этих плоскостей, аформирователь сигналов выполнен ввиде группы блоков сигнализации совпадения и несовпадения полярностисигналов в витках каждой из упомянутых пар,На фиг, 1 представлена блок-схемаустройства; на фиг. 2 - схема расположения витков антенны на самолете;на фиг. 3 - схема выявления прост-.ранственного расположения канала разряда молнии по сигналам с различныхвитков антенны, установленных на фюзеляже; на Фиг. 4 и 5 - схемы генерации электродвижущей силы в витках.Детектор разрядов молнии состоитиз электропроводящих витков,На фиг.1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства, содержащего" витки 1-18, соединенные с формирователями 19-36 сигнала, часть которых соединена с соответствующимилогическими элементами И через инверторы 37-45, с другими логическимиэлементами И - непосредственно, адругая часть Формирователей сигналас соответствующими логическими элементами И соединена непосредственно.Выходы элементов И 46-53 соединенысо входами элементов И 54-57, выходыэтих элементов и выходы элементовИ 58-67 через согласующие устройства68-81 соединены с многоканальным регистратором 82.Устройство работает следующим образом.С каждой пары витков 1 и 3, 2 и 45 и 7, 6 и 8, 9 и 10, 11 и 12, 13и 14, 15 и 16, 17 и 18 поступают сигналы либо одинаковой полярности, либоразной. С каждого витка 1-18 сигналподается на соответствующие формирователи 19-36, вырабатывающие стандартный импульс той же полярности,что и входной сигнал.Блок-схема (фиг. 1) содержащаяформирователи 19-22, инверторы 37и 38, логические элементы И 46-49,93493 454 и 55, согласующие устройства 68и 69 и каналы А и В записи регистратора 82, работает совместно с витками(,1 и 3)и(2 и Ц установленными наносовой части фюзеляжа (фиг. 2),После формирователя 19 импульс поступает на вход предварительных элементов И 46 и 48, после формирователя 21 сигнал поступает на вход предварительного элемента И 48 и черезинвертор 37, меняющий полярность импульса на противоположную - на входпредварительного элемента И 46. После формирователя 20 импульс поступаетна вход предварительных элементовИ 47 и 49, после формирователя 22 на вход предварительного элементаИ 49 и через инвертор 38 - на входпредварительного элемента И 47.В случае прохождения импульсовчерез каждый из предварительных эле:ментов И 46-49, следующие элементыИ 54 и 55 вырабатывают импульсы, поступающие на согласующие устройства68 и 69 с бортовым регистратором 82.Каждый импульс поступает в свой канал записи регистратора. Если с парвитков 1 и 3 и 2 и 4 одновременнопоступают сигналы разной полярности,то импульс поступает на вход А регистратора 82, если же одновременнопоступают сигналы одной полярности,то импульс поступает на вход В регистратора 82. Во всех остальных случаях запись не производится,Аналогичная блок-схема (фиг. 1),содержащая Формирователи 23-26, инверторы 39 и 40, логические элементыИ 50-53 и 56 и 57 согласующие устройства 70 и 71 и каналы С и 0 записиаорегистратора 82, работает совместнос витками 5 и 7 и 6 и 8, установленными на средней части Фюзеляжа(фиг. 2). Работает .эта блок-схематочно так же, как и предыдущая,4Блок-схема (фиг. 1), содержащаяформирователи 27 и 28, инвертор 41,логические элементы И 58 и 59, согласующие устройства 72 и 73 и каналы Г и С записи регистратора 82, раО ботает совместно с витками 9 и 10,установленными на правом крыле(фиг. 2).После формирователя 27 импульспоступает на вход логических элементов И 58 и 59, после формирователя28 - на вход логического элементаИ 59 и через инвертор 41, меняющийполярность импульса на противополож5 993 чную.- на вход логического элементаИ 58. В случае прохождения импульсов:через логический элемент И 58, с выхода последнего импульс поступает насогласующее устройство 72 с бортовымрегистратором 82. В слуцае прохождения импульсов через логический элемент И 59, с выхода последнего им-пульс поступает на согласующее уст-.ройство 73 с бортовым регистратором 082. Каждый импульс поступает в свойканал записи регистратора 82. Если свитков 9 и 10 поступают сигналы разной полярности, то на вход Г регистратора 82 поступает импульс, если же зс витков 9 и 10 поступают сигналыодной полярности, то импульс посту".пает на вход С регистратора 82.Аналогичные блок-схемы работаютточно так же (фиг. 1), совместно с 2 овитками 11 и 12, 13 и 11, 15 и 16,17 и 18, установленными на левомкрыле, правом стабилизаторе, левомстабилизаторе и киле соответственно(фиг, 2) .25Предлагается установить не менеедевяти пар витков на .самолет, изних две пары - на носовую часть фюзеляжа, две пары - на среднюю частьфюзеляжа и по одной паре - на средних частях крыльев, правого и левогостабилизатора и киля (фиг. 2),Схема расположения витков 1-1, установленных на носовой части фюзеляжа, представлена на фиг. 3, на которой изображено поперечное сечение фюзеляжа плоскостью с началом координат в центре сечения в точке 0. Ось Хнаправлена вдоль фюзеляжа, оси У и 2лежат в плоскости сечения. В плоскос вти ХОУ лежат витки 2 и М, а в плосности ХОЕ в , витки 1 и 3. Если токмолнии, текущей вне обшивки самолета,аппроксимировать ломаной, то каждыйпрямолинейный участок последней может быть разбит на координатные составляющие. Разобьем условно пространство вокруг фюзеляжа на зоны. Определим зону 11 с 1, как часть пространства, заключенного между двумя50плоскостями, проходящими через центрывитков 2 ипараллельно плоскостиХО 2, а зону 11 в - как часть пространства, заключенного между двумяплоскостями, проходящими через центры витков 1 и 3 параллельно плоскости ХОУ. В зоне 11 а Х - составляющаятока молнии наводит на витках 2 и 4ЭДС. такую, что с них поступают сиг 93 6налы разной полярности, как и в случае протекания тока молнии по фюзе" ляжу, У-составляющая наводит ЭДС одного знака, а 2-составляющая ЭДС не наводит. Таким образом, зону 11 о для Х-составляющей тока молнии можно условно назвать зоной неоднозначности витков 2 и 4, Зона 116 является зонойнеоднозначности витков 1 и 3 для Х-составляющей тока молнии. Для от-. личия случая протекания тока молниипо фюзеляжу от всех тех случаев, когда молния самолета не поражает, служит соответствующим образом построенный логический формирователь кана" лов прохождения сигналов (фиг. 1), Только в том случае, если витки 1 и 3 выработают сигналы разной полярности одновременно с витками 2 и , (случай протекания тока молнии ло фюзеляжу), импульс поступит на вход А .регистратора 82 (фиг. 1). Если .жевитки 1 и 3 выработают сигнал одной полярности одновременно с витками 2 и 1, (разряд молнии произошел в стороне от самолета), импульс поступит на вход В регистратора 82 (фиг. 1). В том случае, когда витки 1 и 3 вырабатывают сигнал, например, разной по"лярности, а витки 2 и Й - одной полярности, то ни на вход А, ни на входВ регистратора 82 импульсы поступатьне буду, (случай протекания токамолнии в зоне 11 В параллельно оси Х).Таким образом, в случае протеканиятока молнии в зонах 11 б или 11 Ь, онрегистрируется витками, установленными на плоскостях. В случае протека"ния тока молнии в зонеон регистрируется всеми витками, установленными на обшивке самолета, запись,производится соответствующими каналами записи регрстратора 82, Случай про.текания тока молнии в зоне 1 не различается устройством от слуцая поражения самолета молнией.В двух одинаковых плоских витках, размещенных в магнитном поле прямолинейного тока по одну сторону отлинии тока (фиг. 1) возникает ЭДС индукции при изменении силы этого тока. На концах 1-1 и 1-2 первого витка и концах 2-1 и 2-2 второго витка воз- никают синфазные ЭДС. В тех же плоских витках, размещенных в магнитном поле прямолинейного тока. по разные стороны от пинии тока (фиг. 5), при изменении силы тока возникают противофаэные ЭДС. Указанное соотношениефаз ЗДС справедливо для любых полых или сплошных протяженных проводников с сечением произвольной формы в случае, когда витки расположены вне проводника,Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с достаточной для решения многих практических задач точностью определять место расположения каналов разряда молнии вдоль трассы полета самолета. 1 О формула изобретения15Детектор разрядов молнии содержащий последовательно соединенные приемную антенну, формирователи сигналов и регистратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше в ния точности определения расположения канала разряда молнии в пространстве при работе детектора на самолете, он снабжен формирователем каналов прохождения сигналов, прием З ная антенна выполнена в виде нескольких пар плоских витков из электро- проводящего материала, из которых две пары расположены в передней части фюзеляжа, две пары в средней час- Зо ти фюзеляжа, по одной паре - на каждой плоскости крыла, каждой плоскос-,ти стабилизатора и на Плоскости киля,при этом витки одной пары, установленной в передней части фюзеляжа, иодной парь, установленной в среднейчасти Фюзеляжа, расположены в вертикальной плоскости симметрии фюзеляжасимметрично относительно горизонтальной плоскости, витки двух остальныхпар, установленных на фюзеляже, рас-положены в горизонтальной плоскостисимметрично относительно указаннойвертикальной плоскости симметрии,витки пар, установленных на плоскостях крыла, стабилизатора и киля расположены симметрично относительноэтих плоскостей, а Формирователь сигналов выполнен в виде группы блоковсигнализации совпадения и несовпадения полярности сигналов в витках каждой из указанных пар. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Н 4023408,кл. С 01 Ы 1/00, опублик. 1977,2. Патент США И 4156122,кл. О 01 В 31/02, опублик. 1979 (прототип).