Устройство для управления ориентировкой разряда

 

Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражения молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов. Целью изобретения является повышение эффективности управления ориентировкой разряда. Сущность изобретения: в устройстве для управления ориентировкой разряда молнии, содержащем молниеприемник, соединенный с контуром заземления, и установленный внутри молниеприемника источник заряженных частиц , выполненный в виде генератора с соплом, снабженный системой подачи воды с примесью поверхностно-активных веществ, предлагается сопло выполнить щелевым с клиновидными переменным поперечным сечением и постоя нным продольным профилем, при этом наружный двугранный угол сопла равен 60-70°, углы при вершинах лучей - 6-8°. 2 ил„2 табл. w fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s H 05 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4838484/21 (22) 12.06.90 (46) 07.07.92. Бюл, М 25 (71) Ленинградский политехнический институт им:М.И.Калинина (72) Г.Н,Александров, Ю,Л.Воробьев;

С.И.Жигач, И.А.Иванов; Г.Д.Кадэов, В.Е.Никольский, И.С,Сенькин, А.М.Сизов, Е.Н.Тонконогов и E.À.Óãðþìîâ (53} 621.387 (088.8) (56) Баэелян Э.М., Горин 6,Н., Литвинов В.И.

Физические и инженерные основы молниезащиты. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978.

Авторское свидетельство СССР

hL 898627, кл. Н 05 F, 3/02, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ОРИЕНТИРОВКОЙ РАЗРЯДА

Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражения молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов.

Цель изобретения — повышение эффективности управления ориентировкой разря. да длинной искры за счет создания более протяженной заряженной струи аэрозоли. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для управления ориентировкой разряда молнии, содержащем молниеприемник, соединенный с контуром . заземления, и установленный вблизи молниеприемника источник заряженных частиц, выполненный в виде генератора с (57) Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражения молнией и. может быть использовано при разработке молниеотводов. Целью изобретения является повышение эффективности управления ориентировкой разряда, Сущность изобретения: в устройстве для управления ориентировкой разряда молнии, содержащем молниеприемник, соединенный с контуром заземления, и установленный внутри молниеприемника источник заряженных частиц, выполненный в виде генератора с соплом, снабженный системой подачи воды с примесью поверхностно-активных веществ, предлагается сопло выполнить щелевым с клиновидными переменным поперечным сечением и постоянным продольным профилем, при этом наружный двугранный угол сопла равен 60-70, углы при вершинах лучей — 6 — 8 ; 2 ил., 2 табл.

Ф соплом и снабженный системой подачи жидко- 01 сти с примесью поверхностно-активных ве- Ц1 ществ, указанный генератор заряженных частиц ф, снабжен трубкой, соединенной с системой подачи жидкости, а сопло выполнено щелевым с клиновидным переменным поперечным сечением и постоянным продольным профилем, при ъ этом наружный двугранный угол сопла равен

60 — 700, углы при вершинах лучей — 6- 80.

На фиг.1 изображена схема проведения экспериментальных исследований по управлению ориентировкой разряда длинной искры, моделирующей процесс развития молнии; на фиг,2 изображен генератор заряженных частиц.

1746544

Схема содержит генератор 1 заряженных частиц, молниеприемник 2, аэрозольную заряженную струю 3, высоковольтный электрод 4, от которого развивается длинная искра, имитирующая разряд. молнии. Генератор имеет клиновидное сопло 5 переменного поперечного сечения и постоянным профилем, трубку 6, подводящую жидкость с примесью поверхностно-активных веществ.

Устройство работает следующим образом.

Для обеспечения управления разрядом длинной искры в генератор 1 подается воздух, а по другому каналу — жидкость (вода) с примесью поверхностно-активных веществ (ПАВ).

При распылении жидкости струей воздуха частички жидкости приобретают заряд, зависящий как от вида ПАВ, так и от протяженности заряженной струи 3. Эффективность управления ориентировкой разряда повышается при увеличении протяженности струи 3 заряженных частиц.

Увеличение длины аэрозольной струи можно достичь посредством использования генератора на основе фау-образного щелевого сопла (фиг.2). Воздух, поступающий в клиновидное сопло 5, истекает в атмосферу в виде клиновидной струи, которая на определенном расстоянии эа средом сопла за. мыкается своими тонкими кромками, образуя полость внутри струи. Эта полость заполняется зжектированным из окружающей среды

-воздухом, превращается в цилиндрическую струю, которая распространяется в атмосфере.

Жидкость с примесью ПАВ поступает по трубе 6 (фиг.2). Она эжектируется сверхзвуковым потоком воздуха, происходит дробление струи на мелкие частицы и придание им кинетической энергии эа счет отбивания струей. Отбитые капли летят внутри полости струи, многократно ударяются о поверхность струи, приобретая импульс движения, направленный вдоль оси струи и уменьшаются в размере. При этом практически отсутстует вынос частиц эа пределы струи и создается остронаправленный высокоскоростной поток распыления.

Высоковольтные испытания (воздушный промежуток между высоковольтным электродом 4 и молниеприемником 2 равен

10 м) показали, что при прочих равных условиях эффект управления ориентировкой разряда повышается пропорционально увеличению протяженности струи 3. На газодинамическом стенде было определено; что в сверхзвуковой части струи устройства с клиновидным соплом наблюдается только регулярное отражение скачков уплотнения, ление воздуха Р,>.в>зд=О, 6 МПа, давление

10 жидкости P o.>к д=0,15 МПа) опыта и крити15

20 Большая активная поверхность струи, по сравнению со струей из известного ус45

55

40 отсутствуют изгибо-крутильные колебания

"бочек", поэтому дальнобойность струи увеличивается.

Исследования показали (табл.1). что предлагаемое устройство позволяет увеличить дальнобойность струи в 3 раза по сравнению со струей, истекающей из известного устройства при одинаковых условиях (давческом (минимальном) эквивалентном диаметре сопла бкр=4 мм (число Маха М = 2,2), В прототипе угол a — это угол между трубкой 6, служащей для подачи жидкости через стенку сопла, и вектором скорости по ока у стенки (фиг.2), Углом наклона а в предлагаемой конструкции можно упра влять степенью дисперсности жидкости и дальнобойностью струи тройства, позволяет создать большую эжекционную способность струи, что способствует втягиванию окружающего воздуха и жидкости во внутреннюю полость струи, По периферии струи образуется сис- . тема подковообразных вихрей малого размера, способствующих. увеличению дальнобойности при слабом увеличении диаметра струи.

Струя воздуха принимает замкнутую форму на расстоянии 10 размахом сопла (размах- расстояние между концамилучей).

На это расстояние не влияет расположение трубкй над срезом сопла (подающей жидкость), поэтому место расположения трубки, подающей жидкость, менее значимо, чем основные параметры угла встречи струи. жидкости со струей газа. Как показали экспериментальные исследования, на расстоянии 20 размахов (калибров) частички приобретают скорость около (100 20) м/с.

За пределами данных, приведенных в табл.1, дальнобойность струи резко снижается.

Управление степенью дисперсности производится варьированием угла а и скоростью подачи жидкости. Влияние углов профиля фау-образного сопла переменного поперечного сечения представлено в табл.2 (угол а = 25, ас= 180 -ан — 2" ад, фиг,2).

Из табл,2 следует, что наибольший эффект по дальнобойности двухфазной струи достигается, когда наружный двугранный угол сопла равен а ; —.60-70, а углы при вершинах лучей an =6-8 (фиг.2). В связи с увеличением протяженности струи увеличивается пропорционально и эффективность управления ориентировкой молнии.

1746544

Таблица 1

Таблица 2

Формула изобретения

Устройство для управления ориентировкой разряда молнии, содержащее молниеприемник, соединенный с контуром заземления, и установленный вблизи молниеприемника источник заряженных частиц, выполненный в виде генератора аэрозольной струи и снабженный системой подачи в сопло генератора жидкости с примесью поверхностно-активных веществ, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности управления ориентировкой разряда, генератор заряженных частиц снабжен трубкой, соединенной с си5 стемой подачи жидкости, а сопло выполнено щелевым с клиновидным переменным поперечным сечением и постоянным про- . дольным профилем, при этом наружный двугранный угол сопла равен 60 — 70, углы

10 при вершинах лучей — 6 — 8 .

1746544

ЖиАэсть

Составитель С.Хартов

Техред М.Моргентал, Корректор O.Кундрик

Редактор E.Ïàïï

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2404 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5