RU2616358C1

RU2616358C1 - Fog dissipator

Info

Publication number: RU2616358C1
Application number: RU2016122964A
Authority: RU
Inventors: Алексей Алексеевич Палей
Original assignee: Алексей Алексеевич Палей
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2017-04-14

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: device contains an electrode (6), which is installed with a gap with respect to the grounded surface and connected to the power supply (7), in the form of a smooth surface with a positive curvature of the shell. The grounded surface is made in the form of a mesh shell (4 surrounding electrode (6)).

EFFECT: increased efficiency of fog dissipation.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области техники, предназначенной для рассеивания тумана на контролируемой территории (аэродромы, скоростные автодороги, открытые площадки для проведения различных спортивных и зрелищных мероприятий и т.д.), где необходимо выполнение требований по прозрачности атмосферы и обеспечению выполнения требований по обеспечению дальности видимости.The invention relates to the field of technology designed to disperse fog in a controlled area (aerodromes, high-speed roads, open areas for various sports and entertainment events, etc.), where it is necessary to fulfill the requirements for transparency of the atmosphere and ensure the fulfillment of the requirements for ensuring the range of visibility .

В патентах на изобретения: RU №2357404, опубл. 10.06.2009 г., RU №2175185, опубл. 27.10.2001 г., RU №2061358, опубл. 10.06.1996 г., предлагаются способы рассеивания туманов, основанные на искусственной конденсации паров воды путем использования специальных веществ (реагентов). Доставку реагентов и их распространение в тумане или облачности предлагается осуществлять различными способами, например с самолетов (см., например, патент США №2815928, МПК A01G 15/00, опубл. 10.12.1957 г.), с помощью ракет (см., например, авторское свидетельство СССР №576839, МПК A01G 15/00), снарядов (см., например, Российская Федерация, патент №2034444, МПК 6 A01G 15/00, опубл. 10.05.1995 г.). Известные методы предполагаются для использования по рассеиванию переохлажденных туманов (туманов, образуемых в условиях отрицательных температур окружающего воздуха). Теплые же туманы являются устойчивыми, и данных по их применению для рассеивания теплых туманов в литературных источниках не обнаружено.In patents for inventions: RU No. 2357404, publ. 06/10/2009, RU No. 2175185, publ. October 27, 2001, RU No. 2061358, publ. 06/10/1996, methods of dispersing fogs are proposed, based on the artificial condensation of water vapor by using special substances (reagents). The delivery of reagents and their distribution in fog or clouds is proposed to be carried out in various ways, for example from aircraft (see, for example, US patent No. 2815928, IPC A01G 15/00, publ. 10.12.1957), using missiles (see, for example, USSR copyright certificate No. 576839, IPC A01G 15/00), shells (see, for example, Russian Federation Patent No. 2034444, IPC 6 A01G 15/00, publ. 05/10/1995). Known methods are intended for use in dispersion of supercooled mists (mists formed under conditions of negative ambient temperatures). Warm fogs are stable, and data on their use for dispersing warm fogs in literary sources has not been found.

Известны способы электрического воздействия, основанные на генерации в аэрозольном облаке коронного разряда (см., например, авторское свидетельство СССР №71260, МПК A01G 15/00, опубл. 31.07.1948 г., патент США №3456880, МПК A01G 15/00, опубл. 22.07.1969 г. Л.Г. Качурин "Физические основы воздействия на атмосферные образования", Гидрометеоиздат, Ленинград, 1978 г., стр. 287-293). Как следует из приведенных источников информации, определяющим фактором рассеивания тумана в известном способе является пространственный заряд, воздействующий на атмосферные образования.Known methods of electrical exposure based on the generation of a corona discharge in an aerosol cloud (see, for example, USSR copyright certificate No. 71260, IPC A01G 15/00, publ. July 31, 1948, US patent No. 3456880, IPC A01G 15/00, published on July 22, 1969 by L. G. Kachurin, “Physical Foundations of Impact on Atmospheric Formations,” Gidrometeoizdat, Leningrad, 1978, pp. 287-293). As follows from the above sources of information, the determining factor in the dispersion of fog in the known method is the space charge acting on atmospheric formations.

В патенте РФ на изобретение RU №2422584 описан способ рассеивания тумана, который предусматривает определение направления распространения тумана относительно защищаемого объекта. Генерацией коронного разряда с наветренной относительно защищаемого объекта стороны формируют поток заряженных частиц, ориентированный в сторону, направленную на защищаемый объект. Генерация коронного разряда осуществляется путем формирования неоднородного электрического поля на острых кромках поверхности коронирующего электрода. Реализация данного способа может быть осуществлена с помощью устройства, представленного в патенте РФ на изобретение RU №2124288 С1, кл. Е01Н 13/00, 19.12.1997 г., опубл. 10.01.1999 г., бюл. №1. Устройство содержит подсоединенные к источнику тока провода с малым радиусом кривизны поверхности, закрепленные на изоляторах опор параллельно электропроводной сетке, смонтированной в вертикальной плоскости, проходящей через оси симметрии смежных опор. Генерируемый коронирующими проводами коронный разряд создает ионный ветер, который направлен от коронирующих проводов к заземленной сетке. Облако тумана, проходя через область коронного разряда, получает электрический заряд и ионным ветром, а также внешним ветровым потоком направляется на заземленную сетку. Проходя через ячейки заземленной сетки, электрически заряженные капли тумана сепарируются от ветрового потока и очищенный от тумана ветровой поток направляется в область защищаемого от тумана пространства. Известное техническое решение обеспечивает сепарацию капель тумана из набегающего на защищаемый объект воздушного потока. Очищенный от капель тумана воздушный поток обладает хорошей оптической прозрачностью и обеспечивает необходимую дальность видимости. Сепарация капель тумана в известном техническом решении осуществляется в два этапа: на первом этапе в области горения коронного разряда производят электрическое заряжание капель тумана; на втором этапе электрически заряженные капли сепарируются на заземленной поверхности. Эффективность сепарации капель в известном техническом решении определяется устойчивостью горения коронного разряда, которая может быть обеспечена в условиях высокой точности зазора разрядного промежутка по всей площади устройства, что является сложной технологической задачей. Кроме того, генерация коронного разряда - достаточно энергоемкий энергетический процесс и требует значительных эксплуатационных затрат.The RF patent for invention RU No. 2422584 describes a method for dispersing fog, which involves determining the direction of propagation of fog relative to the protected object. By generating a corona discharge from the windward side of the relatively protected object, a stream of charged particles is formed, oriented in the direction directed towards the protected object. A corona discharge is generated by forming an inhomogeneous electric field on the sharp edges of the surface of the corona electrode. The implementation of this method can be carried out using the device presented in the patent of the Russian Federation for the invention RU No. 2124288 C1, cl. Е01Н 13/00, December 19, 1997, publ. 01/10/1999, bull. No. 1. The device comprises wires connected to a current source with a small radius of curvature of the surface, mounted on the insulators of the supports parallel to the electrical conductive grid mounted in a vertical plane passing through the axis of symmetry of the adjacent supports. The corona discharge generated by the corona wires creates an ionic wind, which is directed from the corona wires to a grounded grid. A cloud of fog passing through the corona discharge region receives an electric charge and is directed by an ionic wind, as well as by an external wind flow, to an earthed grid. Passing through the cells of the grounded grid, the electrically charged drops of fog are separated from the wind stream and the wind stream cleaned from fog is directed to the area of the space protected from fog. A well-known technical solution provides the separation of droplets of fog from the air flow running onto the protected object. The air stream cleared of drops of fog has good optical transparency and provides the necessary range of visibility. The separation of fog droplets in a known technical solution is carried out in two stages: at the first stage, in the field of corona discharge burning, electric droplets of fog are charged; In the second stage, electrically charged drops are separated on a grounded surface. The efficiency of droplet separation in a known technical solution is determined by the stability of corona discharge combustion, which can be ensured under conditions of high accuracy of the gap of the discharge gap over the entire area of the device, which is a complex technological task. In addition, corona discharge generation is a fairly energy-intensive energy process and requires significant operating costs.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство для рассеивания тумана, представленное в патенте РФ на изобретение RU №2534568 С1, МПК A01G 15/00.The closest technical solution to the claimed is a device for dispersing fog, presented in the patent of the Russian Federation for the invention RU No. 2534568 C1, IPC A01G 15/00.

Известное устройство для рассеивания тумана содержит установленный с зазором относительно заземленной поверхности, соединенный с источником электропитания ивыполненный в виде оболочки с гладкой поверхностью, радиус кривизны которой не менее нуля, электрод с зазором относительно внутренней поверхности которого, через диэлектрическую обкладку установлена заземленная обкладка.The known device for dispersing fog contains installed with a gap relative to the grounded surface, connected to the power supply and made in the form of a shell with a smooth surface, the radius of curvature of which is not less than zero, an electrode with a gap relative to the inner surface of which, through the dielectric lining, a grounded lining is installed.

В известном устройстве энергия формируемого устройством электрического поля используется напрямую для удаления капель тумана из контролируемого пространства. Энергия не тратится на генерацию коронного разряда и формирование в окружающем пространстве электрически заряженных частиц. Энергия электрического поля обеспечивает в окружающем пространстве поляризацию капель тумана, и вследствие его неоднородности осуществляет движение поляризованных капель в сторону увеличения градиента электрического поля. Эффективность рассеивания тумана, определяемая энергией электрического поля, формируемого электрически заряженным электродом в тумане, в известном устройстве ограничена значением подаваемого на электрод напряжения.In the known device, the energy generated by the device of the electric field is used directly to remove droplets of fog from the controlled space. Energy is not spent on the generation of a corona discharge and the formation of electrically charged particles in the surrounding space. The energy of the electric field ensures the polarization of the droplets of fog in the surrounding space, and due to its heterogeneity, the polarized droplets move in the direction of increasing the gradient of the electric field. The fog dispersion efficiency, determined by the energy of the electric field generated by the electrically charged electrode in the fog, in the known device is limited by the voltage supplied to the electrode.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности рассеивания тумана.The aim of the invention is to increase the efficiency of dispersion of the fog.

Для достижения заявленной цели в известном устройстве, содержащем установленный с зазором относительно заземленной поверхности и соединенный с источником электропитания электрод, выполненный в виде гладкой, с положительной кривизной поверхности оболочки, заземленная поверхность выполнена в виде окружающей электрод сетчатой оболочки.To achieve the stated goal in a known device containing an electrode installed with a gap relative to the ground plane and connected to a power source, made in the form of a smooth, with a positive curvature of the shell surface, the ground plane is made in the form of a mesh shell surrounding the electrode.

Технический результат достигается за счет того, что выполнение заземленной поверхности в виде окружающей электрод сетчатой оболочки не препятствует прохождению тумана в зазоре между электрически заряженным электродом и заземленной поверхностью и, с другой стороны, обеспечивает повышение электрической емкости электрода. Значение электрического заряда, накапливаемого на обращенной к туману поверхности электрода, вследствие повышения его электрической емкости повышается и, как следствие, повышается значение электрической энергии электрического поля, формируемого электрически заряженным электродом в тумане. Повышается мощность воздействия устройства на туман и повышается эффективность его рассеивания.The technical result is achieved due to the fact that the implementation of the grounded surface in the form of a mesh shell surrounding the electrode does not prevent the passage of fog in the gap between the electrically charged electrode and the grounded surface and, on the other hand, provides an increase in the electric capacity of the electrode. The value of the electric charge accumulated on the surface of the electrode facing the fog, due to the increase in its electric capacity, increases and, as a result, the value of the electric energy of the electric field generated by the electrically charged electrode in the fog increases. The power of the device’s effect on the fog increases and the efficiency of its dispersion increases.

На рис.1а и рис.1b представлена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство включает в себя смонтированные на опорах 1 соединенные между собой тросами 2 кольца 3. Тросы 2, натянутые между кольцами 3, выполняют роль каркаса, поверх которого закреплена электропроводная заземленная сетчатая оболочка 4. Внутри колец 3 через электрические изоляторы 5 смонтирован электрод 6, соединенный с источником электрического питания 7. Количество натянутых тросов 2 определяется жесткостью электропроводной сетчатой оболочки и выбирается из условия обеспечения равномерности зазора между электропроводной заземленной сетчатой оболочкой 4 и электродом 6. Между электродом 6 и натянутыми тросами 2 или непосредственно между электродом 6 и заземленной электропроводной сетчатой оболочкой 4 для обеспечения устойчивости заземленной электропроводной сетчатой оболочки 4 могут быть установлены дополнительные электрические изоляторы 5. Для свободного прохождения тумана через электропроводную сетчатую оболочку 4 площадь каждой ячейки сетки должна быть не менее 20 мм². Конструкция заземленной электропроводной сетчатой оболочки 4 должна быть выполнена из гладких элементов с минимальным радиусом их внешней поверхности не менее 1 мм. Например, она может быть выполнена в виде сетки из проволоки диаметром не менее 2 мм с ячейкой порядка 5 мм × 5 мм, без каких-либо повреждений в виде неровностей или царапин с радиусом выступающих поверхностей менее 1 мм.Fig.1a and Fig.1b presents a schematic diagram of the proposed device. The device includes rings 3 connected to each other by ropes 2 mounted on supports 1. The ropes 2, stretched between the rings 3, act as a frame over which an electrically conductive grounded mesh sheath is fixed 4. An electrode 6 is mounted inside the rings 3 through electrical insulators 5, connected to an electric power source 7. The number of tensioned cables 2 is determined by the rigidity of the electrically conductive mesh shell and is selected from the condition of ensuring a uniform gap between the electrically conductive grounded network additional sheath 4 and electrode 6. Between the electrode 6 and the tensioned cables 2 or directly between the electrode 6 and the grounded conductive mesh shell 4, additional electrical insulators 5 can be installed to ensure the stability of the grounded conductive mesh shell 4. For free passage of fog through the conductive mesh shell 4 the area of each mesh cell must be at least 20 mm ² . The design of the grounded electrically conductive mesh shell 4 should be made of smooth elements with a minimum radius of their outer surface of at least 1 mm. For example, it can be made in the form of a mesh of wire with a diameter of at least 2 mm with a cell of the order of 5 mm × 5 mm, without any damage in the form of irregularities or scratches with a radius of protruding surfaces of less than 1 mm.

На рис.2 представлен вариант схемы предлагаемого устройства, выполненного в виде аэростата, подвешиваемого над поверхностью земли. Для удобства представления описания позиции составных элементов конструкции, выполняющих одинаковые функции с устройством по схеме, представленной на рис.1а и рис.1b, обозначены одними и теми же цифрами.Figure 2 shows a variant of the circuit of the proposed device, made in the form of an aerostat suspended above the surface of the earth. For convenience, the description of the position of the composite structural elements that perform the same functions as the device according to the scheme shown in Fig. 1a and Fig. 1b are indicated by the same numbers.

Устройство представляет собой электрод 6, выполненный в виде накачанной избыточным давлением легче воздуха и покрытой электропроводным материалом оболочки. Оболочка 6 выполнена в виде гладкой регулярной поверхности с положительным радиусом кривизны поверхности. Гладкость и регулярность поверхности оболочки 6 с положительным радиусом кривизны поверхности может быть обеспечена за счет соответствующей выкройки материала, изготовления оболочки из упругих деформируемых тканей (типа прорезиненных материалов) и поддержания ее формы внутренним избыточным давлением газа легче воздуха. Электрически изолированно, например, на изоляторах 5 с зазором 5 относительно поверхности электрода 6 смонтирована электропроводная заземленная сетчатая оболочка 4, заземление которой может быть осуществлено через удерживающие тросы 8. Высоковольтный источник питания 7 соединен с электродом 6 и может быть смонтирован в зазоре между электродом 6 и электропроводной заземленной сетчатой оболочкой 4.The device is an electrode 6, made in the form of excess pressure pumped lighter than air and coated with an electrically conductive material shell. Shell 6 is made in the form of a smooth regular surface with a positive radius of curvature of the surface. The smoothness and regularity of the surface of the shell 6 with a positive radius of curvature of the surface can be achieved by appropriate patterning of the material, fabrication of the shell from elastic deformable fabrics (such as rubberized materials) and maintaining its shape by internal excess gas pressure lighter than air. Electrically insulated, for example, on insulators 5 with a gap 5 relative to the surface of the electrode 6, an electrically conductive grounded mesh shell 4 is mounted, the grounding of which can be carried out through the holding cables 8. The high-voltage power supply 7 is connected to the electrode 6 and can be mounted in the gap between the electrode 6 and electrically conductive grounded mesh sheath 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При подаче от источника питания 7 на электрод 6 высокого напряжения на его поверхности накопится электрически заряд. Величина накопленного электрического заряда будет определяться напряжением источника питания 7 и электрической емкостью электрода 6. Электрод 6, соединенный с высоковольтным источником питания 7, в предлагаемой конструкции окружен заземленной электропроводной сетчатой оболочкой 4 и является одним из электродов цилиндрического конденсатора. Электрическая емкость образованного конденсатора может быть увеличена путем уменьшения зазора между электродом 6 и заземленной электропроводной сетчатой оболочкой 4. Конструкция заземленной электропроводной сетчатой оболочки 4 выполнена из гладких элементов, поверхность электрода 6 выполнена в виде в виде гладкой оболочки. Исключается вероятность образования коронных разрядов. Уменьшение зазора может быть выполнено до минимальных значений, определяемых электрической прочностью влажного воздуха, что обеспечивает накопление на поверхности электрода 6 значительного электрического заряда. Электрический заряд в окружающем его пространстве формирует неоднородное электрическое поле, значение которого пропорционально величине заряда. Так как поверхность электрода гладкая, в окружающем электрод пространстве силовые линии, а, следовательно, и энергии формируемого электрического поля, будут распределены по всему окружающему электрод пространству между электродом и заземленной поверхностью. Капли тумана, находящиеся в электрическом поле, поляризуются и вследствие неоднородности электрического поля втягиваются в сторону увеличения его градиента. Таким образом, электрически нейтральные капли тумана притягиваются к электрически заряженному электроду. При соприкосновении с электрически заряженным электродом капли тумана получают электрический заряд того же знака, что и электрод, и электрическим полем выносятся по силовым линиям электрического поля в направлении к заземленной поверхности. Электрически заряженный электрод формирует направленное движение капель через ячейки в заземленной электропроводной сетчатой оболочке 4 в окружающее пространство. Таким образом, капли тумана вытесняются из окружающего заземленную электропроводную сетчатую оболочку 4 и на пути своего движения сталкиваются с другими каплями, сливаются с ними, укрупняются и под действием силы тяжести падают вниз, обеспечивая рассеивание тумана в проходящем в окрестности предлагаемого устройства рассеивания тумана воздушном потоке.When a high voltage electrode 6 is supplied from a power source 7, an electric charge will accumulate on its surface. The value of the accumulated electric charge will be determined by the voltage of the power source 7 and the electric capacity of the electrode 6. The electrode 6 connected to the high-voltage power supply 7, in the proposed design is surrounded by a grounded electrically conductive mesh shell 4 and is one of the electrodes of a cylindrical capacitor. The electric capacitance of the formed capacitor can be increased by reducing the gap between the electrode 6 and the grounded conductive mesh shell 4. The design of the grounded conductive mesh shell 4 is made of smooth elements, the surface of the electrode 6 is made in the form of a smooth shell. The possibility of corona discharges is excluded. Reducing the gap can be performed to the minimum values determined by the electric strength of moist air, which ensures the accumulation on the surface of the electrode 6 of a significant electric charge. An electric charge in the space surrounding it forms an inhomogeneous electric field, the value of which is proportional to the magnitude of the charge. Since the electrode surface is smooth, in the space surrounding the electrode, the lines of force, and, consequently, the energy of the generated electric field, will be distributed throughout the space surrounding the electrode between the electrode and the grounded surface. Drops of fog located in an electric field are polarized and, due to the inhomogeneity of the electric field, are drawn in the direction of increasing its gradient. Thus, electrically neutral droplets of fog are attracted to an electrically charged electrode. When in contact with an electrically charged electrode, droplets of fog receive an electric charge of the same sign as the electrode, and are carried along the electric field lines of the electric field in the direction of the grounded surface. An electrically charged electrode forms a directed movement of droplets through cells in a grounded electrically conductive mesh shell 4 into the surrounding space. Thus, the droplets of fog are squeezed out of the surrounding ground grounded conductive mesh shell 4 and collide with other drops in the path of their movement, merge with them, grow larger and fall down under the influence of gravity, providing dispersion of the fog in the air stream passing in the vicinity of the proposed fog dispersion device.

Таким образом, предложенное решение благодаря новым, ранее неизвестным признакам, позволяет решить задачу повышения электрической емкости электрода, объема накапливаемого на его поверхности электрического заряда, без увеличения напряжения на источнике питания. Повышается мощность действующего на туман электрического поля, что обеспечивает повышение эффективности рассеивания тумана и позволяет достичь цели предлагаемого изобретения.Thus, the proposed solution, thanks to new, previously unknown features, allows us to solve the problem of increasing the electric capacity of the electrode, the volume of electric charge accumulated on its surface, without increasing the voltage on the power source. The power of the electric field acting on the fog increases, which improves the fog dispersal efficiency and allows to achieve the goal of the invention.

Изобретение создано при поддержке РФФИ. Проекты NN14-08-00835, 15-08-04724.The invention was created with the support of the Russian Federal Property Fund. Projects NN14-08-00835, 15-08-04724.

Claims

Устройство для рассеивания тумана, содержащее установленный с зазором относительно заземленной поверхности и соединенный с источником электропитания электрод, выполненный в виде гладкой, с положительной кривизной поверхности оболочки, отличающееся тем, что заземленная поверхность выполнена в виде окружающей электрод сетчатой оболочки.A device for dispersing fog containing an electrode installed with a gap relative to the ground plane and connected to the power supply, made in the form of a smooth, with a positive curvature of the shell surface, characterized in that the ground plane is made in the form of a mesh shell surrounding the electrode.