Система орошения
Полезная модель относится к системам орошения засушливых районов, в частности к установкам и системам дождевальных машин и воздушного орошения.
Техническим результатом изобретения является снижение расхода топлива, улучшение экологии окружающей среды, активизация циклонической деятельности в регионе, в частности в регионе с устойчивыми антициклоническими процессами.
Технический результат изобретения достигается тем, что каждая дождевальная машина выполнена в виде оросительной ячейки, увлажняющий и закручивающий струи от группы турбореактивных двигателей. Направляющий аппарат снабжен узлом для распыления воды или пара, и верхней опорой в виде кольца вытяжки. На кольце закреплены стойки и поворотные окна, соединенные с системой управления, при этом дождевальные машины расположены равномерно по периметру окружности диаметром не менее 150-200 км, а система подачи воды выполнена в виде управляемых летательных аппаратов для распыления воды на высоте 6-8 км над оросительной ячейкой.
Полезная модель относится к системам орошения засушливых районов, в частности к установкам и системам дождевальных машин и воздушного орошения.
Известна система воздушного орошения, включающая группу летательных аппаратов с емкостями для воды и устройствами для ее распыления.
Патент Российской Федерации №2044469, МПК: А 01 G 25/09, 1995 г.
Недостатком этой системы орошения является ограниченность объемов емкостей летательных аппаратов, их ограниченная подвижность и как следствие - сравнительно малая площадь орошения. Эта система пригодна лишь для плодородных земель небольшой площади в труднодоступных районах (гористая местность или сильно изрезанная оврагами местность).
Известна система орошения, состоящая из группы метеотронов, соединенных в одном ресивере, создающая вертикальную тепловую струю для подогрева воздушных влажных масс. Воздушные влажные массы поднимаются, охлаждаясь конденсируются, замерзают, а затем опускаются в виде ледяной пыли и града, увлекая вниз и воздушные массы.
Н.М.Вульфсон, Л.М.Левин, Метеотрон как средство воздействия на атмосферу, М. Гидрометеоиздат, 1987 г., с.73.
Максимальный подъем струй в системе метеотронов не превышает 1200 м и этого недостаточно для инициирования циклонных процессов. Эта система может лишь ускорить выпадение осадков, когда метеообстановка практически сложилась для дождей.
Известна система орошения, содержащая группу дождевальных машин кругового действия, рассредоточенных на поливной площади и систему подачи воды. Патент Российской Федерации №1773345, МПК: А 01 G 25/16, 1992 г., прототип.
Недостатком прототипа является ограниченность площадей из=за привязки дождевальных машин к трубопроводам.
И аналоги, и прототип не эффективны для засушливых районов, т.к., например, в Сахаре влага, достигающая поверхности либо впитывается сухим песком или испаряется, не достигая поверхности земли.
Данная полезная модель устраняет недостатки аналогов и прототипа.
Задачей полезной модели является: формирование обратимых атмосферных процессов по созданию туч, снижающих солнечное излучение, охлаждение приземного слоя воздуха, а также обильное орошение почвы.
Техническим результатом является снижение расхода топлива в оросительной ячейке, улучшение экологии окружающей среды, активизация циклонической деятельности в регионе, в частности в регионе с устойчивыми антициклоническими процессами.
Технический результат достигается тем, что в системе орошения, содержащей группу дождевальных машин, рассредоточенных на поливной площади и систему подачи воды, каждая дождевальная машина выполнена в виде оросительной ячейки, содержащей направляющий аппарат, увлажняющий и закручивающий струи от группы турбореактивных двигателей, направляющий аппарат снабжен узлом для распыления воды или пара, и верхней опорой в виде кольца вытяжки, на котором закреплены стойки и поворотные окна, соединенные с системой
управления, при этом дождевальные машины расположены равномерно по периметру окружности диаметром не менее 150-200 км, а система подачи воды выполнена в виде управляемых летательных аппаратов для распыления воды на высоте 6=8 км над оросительной ячейкой.
Сущность изобретения поясняется на фигурах 1÷5.
На фиг.1 представлен разрез оросительной ячейки, где: 1 - направляющий аппарат ячейки, 2 - ресивер, 3 - поворотные колена.
На фиг.2 представлен схематично вид сверху на оросительную ячейку из шести турбореактивных двигателей, где: 4 - двигатели.
На фиг.3а схематично представлено образование «перетяжки» на высоте 4-5 км, где вращающиеся потоки в облаке делятся на восходящий теплый вихрь и нисходящий в виде воронки.
На фиг.3б схематично показано появление воронки из облака.
На фиг.4 схематично представлен направляющий аппарат оросительной ячейки» где: 5 - поворотные окна для завихрения газовой струи, 6 - регулировочные кольца, 7 - бак с водой, 8 - нагреватели, 9 - решетка, 10 - верхняя опора в виде кольца, 11 - стойка.
На фиг.5 схематично представлена система орошения, где 12 - оросительные ячейки, 13 - летательные аппараты.
Устройство работает следующим образом.
Турбореактивные двигатели 4 через поворотные колена 3 направляют поток газа в ресивер 2, в котором расположена дополнительная форсажная камера (на фигуре не показана). Струи восходящего нагретого воздуха проходят через направляющий аппарат 1. В рабочую струю газов с температурой от 380°С до 950°С (в зависимости от режимов работы) впрыскивается через решетку 9
подогретая вода из бака 7. Вода практически мгновенно превращается в пар. Восходящая струя втягивает внешний воздух с брызгами через зазоры между поворотными окнами 5. В результате ее периферийный слой закручивается вокруг центральной оси оросительной ячейки, образуя воронку с вихревыми стенками из водо-воздушной (паро-воздушной) смеси.
Водо-воздушная (паро-воздушная) смесь достигает воздушной границы тропосферы с отрицательными температурами, конденсируется и вовлекает в образование облачности содержащуюся там влагу. Возникает циклонический процесс: потоки влажных воздушных масс поднимаются и охлаждаются, расширяясь по мере понижения атмосферного давления. Влага замерзает и опускается в виде ледяной пыли и града, увлекая вниз воздушные массы. При этом такое же количество воздуха поднимается вверх. Он приносит дополнительную влагу и процесс повторяется.
Другими вариантами подачи подогретой воды или перегретого пара является использование узла, имеющего распылительную форсунку, соединенного с автономным источником. В ряде случаев, когда необходимо инициировать локальные осадки, источником воды может быть и природный водоем. В этом случае вода через подогреватели или парогенераторы из такого водоема подается в направляющий аппарат. Узел для распыления воды или пара и система водоподготовки на фигурах не показана. Приведен лишь вариант бака.
Энергия турбореактивных двигателей необходима лишь на этапе формирования струи, а поддерживается поток в основном за счет источника фазового перехода пар-вода-лед. В этот период можно прекратить работу турбореактивных двигателей, т.к.
возникают мощные потоки, насыщенные влагой и способные вызывать осадки независимо от наличия естественных слоев облачности. При необходимости работа турбореактивных двигателей может быть задана в импульсном режиме.
Равномерно распределенная влага тропосферы конденсируется и собирается к вращающемуся облаку за счет перепада давлений. Образование в холодных слоях тропосферы вращающегося облака приводит к образованию над каждой Оросительной ячейкой двухслойного вихря на высоте 10-15 км и диаметром 3-5 км, так называемой мезоциклон. Более холодный и потому более плотный нисходящий поток, пропитанный дождем и градом, образует внешний слой, а восходящий теплый влажный поток размещается внутри него и вращается в ту же сторону, что и внешний слой (фиг.3а и фиг.3б). Когда у нижней кромки облака скапливается большое количество вращающегося дождя и града, то они выпадают из облака вниз в виде тонкой конической или цилиндрической воронки (фиг.3б). Такое вращающееся облако является центром, притягивающим влагу, находящуюся в прилегающих слоях тропосферы.
Аналогичные процессы, возникающие над единичной оросительной ячейкой, происходят и по всему периметру окружности, на которой расположены оросительные ячейки.
Летательные аппараты, инжектирующие распыленную воду по касательной линии к окружности расположения ячеек, вызывают вращательное движение гигантского облака уже по всей области орошения, на которой и создается умеренно увлажненная климатическая обстановка.
Система орошения, содержащая группу дождевальных машин, рассредоточенных на поливной площади, и систему подачи воды, отличающаяся тем, что каждая дождевальная машина выполнена в виде оросительной ячейки, содержащей направляющий аппарат, увлажняющий и закручивающий струи от группы турбореактивных двигателей, направляющий аппарат снабжен узлом для распыления воды или пара и верхней опорой в виде кольца вытяжки, на котором закреплены стойки и поворотные окна, соединенные с системой управления, при этом дождевальные машины расположены равномерно по периметру окружности диаметром не менее 150-200 км, а система подачи воды выполнена в виде управляемых летательных аппаратов для распыления воды на высоте 6-8 км над оросительной ячейкой.
