Устройство для молниеотвода от привязного коптера
LIGHTNING ARRESTER DEVICE FOR TETHERED COPTER

Изобретение относится к средствам защиты объектов различного назначения при прямом или близком воздействии молниевых разрядов, электромагнитных импульсов (ЭМИ), коротких замыканий и коммутаций энергооборудования, в частности к средствам молниезащиты, беспилотных летательных аппаратов.
Известен способ молниезащиты и устройство для его реализации (см. RU 2456727 С1, 07.20.2012), в котором осуществляют стягивание и удержание зарядов восходящего тока в молниеприемнике, соединенном через токоотвод с заземлителем, который диффузно рассеивает токи через V-образные острия электродов, затем происходит индуцирование и равномерное растекание зарядов на внутренних и внешних поверхностях оболочки молниеприемника, выполненного в форме сферы купола или конуса, вокруг которых образуется объемный заряд противодействующего движущемуся сверху нисходящему лидеру электрического поля той же полярности, создающий отталкивающую силу, меняющую направление движения лидера в сторону инициирующего восходящий поток зарядов молниеотвода-ловушки, расположенного вне защищаемой площади.
Недостатком этого технического решения можно считать конструктивную сложность в исполнении молниеприемника и малую эффективность при образовании объемного заряда в поверхностях купола из-за температурных влияний на полное сопротивление купола, а также возникновение затухания отталкивающего поля для направляющегося сверху исходящего лидера ввиду соизмеримости активного и реактивного сопротивлений купола.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятое автором за прототип активная система молниезащиты (см. Интернет - ресурс «Активная система молниезащиты», mzke.ru), реагирующую на появление грозового разряда в зоне действия и захватывающую молнию, и отводящую ее в землю. Данная сама активизирующаяся система молниезащиты включает в себя штырь, снабженный на его конце молниепримником, формирующим высоковольтные импульсы. Во время грозы напряженность электрического поля поднимается до 10-20 кВ/м. Этого вполне достаточно для приведения в действие встроенного генератора высоковольтных импульсов. В результате этого генерируемые импульсы от внешнего электрического поля, распространяясь, захватывают молнию и направляют ее в землю.
К недостатку этой системы молниезащиты следует отнести наличие условия ее активизации, предусматривающее значение напряженности выше критического уровня внешнего электрического поля, способствующее генерированию высоковольтных импульсов в молниепримнике для захвата молнии.
Техническим результатом данного устройства является повышение эффективности процесса молниеотвода.
Технический результат достигается тем, что в устройство для молниеотвода от привязного коптера, включающее штырь, генератор высоковольтных импульсов, введены плоская прямоугольная пластина, блок питания, штырь закреплен к раме коптера, плоская прямоугольная пластина расположена на первом конце штыря, второй конец штыря через прикрепленный к раме коптера трос с питающим кабелем соединен с заземлителем, причем выход блока питания подключен к входу по питанию генератора высоковольтных импульсов, выход генератора высоковольтных импульсов соединен с плоской прямоугольной пластиной.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что взаимодействие высоковольтных отрицательных импульсов и грозовых отрицательных / или положительных импульсов, дает возможность произвести молниезащиту привязного коптера, выполняющего функцию высотной платформы.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу молниезащиты на основе взаимодействия высоковольтных отрицательных импульсов и грозовых отрицательных / или положительных импульсов с желаемым техническим результатом, т.е. повышением эффективности процесса молниеотвода.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройства содержит плоскую металлическую пластину 1, расположенную на первом конце штыря 2, трос с кабелем питания 3, генератор высоковольтных импульсов 4, блок питания 5 и заземлитель 6. На фигуре цифрой 7 обозначен привязной коптер.
В предлагаемом техническом решении электроснабжение привязного коптера не рассматривается.
Данное устройство, предназначенное для молниезащиты привязного коптера, используемого в качестве высотной платформы, работает следующим образом.
После запуска привязного коптера 7, электрическое питание генератора высоковольтных импульсов 4, расположенного на земле, производят выходным напряжением блока питания 5, расположенного также на земле. С выхода генератора высоковольтных импульсов, импульсный сигнал отрицательной полярности, с помощью троса с кабелем питания 3, подают на плоскую металлическую плоскую пластину 1, закрепленную на первом конце штыря 2. После этого второй конец штыря соединяют с верхом троса с кабелем питания, а вниз троса с кабелем питания - с заземлителем 6.
Как известно, при молниях образуются грозовые разряды в виде высоковольтных импульсов. При этом, как правило, эти грозовые импульсы, в большинстве случаев, имеют отрицательную полярность. В силу этого если к плоскую металлическую пластину приложить высоковольтные отрицательные по полярности импульсы, то эти импульсы будут отталкивать грозовые отрицательные импульсы. В этом случае противодействующая сила, направленная против движущейся сверху грозовых отрицательных импульсов, со стороны плоской металлической пластины, возникает из-за отсутствия напряженности электрического поля между приложенными отрицательными высоковольтными импульсами обкладками конденсатора, образованного нижней поверхностью облака и поверхностью плоской металлической пластины. В результате этого привязной коптер, выполняющий функцию высотной платформы после запуска, окажется в зоне молниезащиты. При этом геометрические размеры плоской металлической пластины следует выбирать с учетом габаритных размеров привязного коптера. Кроме того, при отводе молнию от коптера, штырь, удерживающий плоскую металлическую пластину, должен находиться над рамой коптера на высоте не менее 2 метров.
Как показывает практика, крайне редко, но возможно возникновение грозовых разрядов в виде высоковольтных импульсов положительной полярности. В таких случаях, так как плоская металлическая пластина соединена с помощью троса с кабелем питания с заземлителем 6, то отрицательные высоковольтные импульсы плоской металлической пластины, выполняющей улавливание (функцию уловителя) грозовых положительных разрядов в этом случае, будут захватывать положительные грозовые импульсы и направлять в землю через трос с кабелем, соединением с заземлителем. Другими словами, в данном случае в роль обкладок конденсатора выполняют нижняя поверхность облака с положительными импульсами и поверхность плоской пластины совместно с поверхностью земли через трос и заземлитель с отрицательными импульсами. В результате наличие напряженности электрического поля между указанными обкладками этого конденсатора, приведет к образованию токопроводящую, разрядную цепь, служащую для прохождения молнии в трос, и далее в стержень заземлителя, где она нейтрализуется.
Таким образом, в предлагаемом техническом решении на основе взаимодействия высоковольтных отрицательных импульсов плоской металлической пластины и грозовых отрицательных / или положительных импульсов, можно обеспечить повышение эффективности процесса молниеотвода.
Предлагаемое устройство успешно может быть использовано не только для молниезащиты привязного коптера, но и таких жизненно важных объектов, как магистральные нефтепроводы и газопроводы.