大長度,形成云水定向運移所需的 管道。壓縮彈簧由金屬絲(管)等節(jié)距盤繞,通常為圓柱形,也有中凹形、中凸形、正方形、 長方形、圓錐型、圓錐-直線組合型等。
[0087]浮空管道緊貼龍骨,需要不透水汽、重量輕、強度高。由其構建的管道完全不同于 現(xiàn)有的排水管道、油氣管道、電力管道、通風管道等,不是埋藏地下、架設于地面或者近地 表,而是懸浮于空中,用于云滴、冰晶等云水的定向迀移。
[0088] 作為支撐龍骨的壓縮彈簧可以有熱卷彈簧和冷卷彈簧兩種生產形式,彈簧材料也 有鋼絲與不銹鋼等大類。鋼絲,同樣線直徑生產出來的彈簧力度會比不銹鋼大,但很容易銹 蝕。需做后續(xù)防銹處理。壁體材料要求滿足不透水汽、重量輕、強度高、抗反復折疊、無毒環(huán) 保。待選材料包括耐磨耐撕扯拉伸的聚氨酯彈性體,缺點是硬度高,不利折疊;具有良好不 粘附性、溫度特征和耐候性的聚四氟乙烯;BOPA尼龍膜、CPE聚乙烯膜、CPP流延膜、PVC聚 氯乙烯膜等,各有特點。
[0089] 一體化浮空管道中的管道支撐龍骨優(yōu)選等節(jié)距、圓柱形、不銹鋼螺旋壓縮彈簧,彈 簧線徑4mm,外徑4. 008m,總圈數(shù)250,支撐圈數(shù)2圈,自由長3956m。壁體選用新材料共擠 膜,比重〈0. 9g/cm3,拉伸強度>30MPa,斷裂伸長度>300%,直角撕裂長度>1000N/cm,水汽 透過率<3G/m2. 24h。從技術效果分析:使用等節(jié)距、圓柱形、不銹鋼、螺旋壓縮彈簧龍骨,可 實現(xiàn)重量輕、強度高、可壓縮-展開、反復使用、無污染等要求。管道壁選用新材料共擠膜, 具有堅韌、耐磨、耐撕扯、防云水散失、價格低廉、安全環(huán)保無毒的特點。緊貼彈簧,便于折 疊,減少磨損,與壓縮彈簧龍骨共同構建輕質、大口徑、可壓縮云水輸送管道。
[0090] 云水收集速度、強度和距離要求浮空管道聯(lián)合使用。為實現(xiàn)管道之間快速、緊密聯(lián) 接,同時方便拆卸,在出入口內側適當位置安裝電磁條,利用管壁蒙皮上安裝的太陽能薄膜 電池提供電力,產生電磁力。出□呈圓臺狀,利于插進入□端。插入后,接通電源,產生磁力, 異極相吸即可快速而且緊密聯(lián)接。管道壓并與展開:管道貯存與運輸時,通過支承圈上焊接 的壓并搭扣鎖定管道,使管道保持最小體積。使用時,打開壓并搭扣,受彈力作用,管道自動 展開,在浮空器輔助下,升空、定位、聯(lián)接,形成云水輸送管道。
[0091] 在本發(fā)明的云水消減及增雨系統(tǒng)中,浮空平臺用于懸掛、牽引一體化浮空管道,通 過系留索定點懸浮在系留臺之上。浮空平臺由浮空器、系留索、系留臺等構成(參見附圖 4),有效載荷大于1000kg,在1000米以上高空可連續(xù)駐留24小時以上,抗10級以上大風和 雷暴天氣。本系統(tǒng)中的浮空平臺是基于浮空器技術建造的具有較大有效載荷、定點駐留的 空間載物平臺,由于采用系留氦氣球、氮氣/氫氣雙殼氣球作為浮空器,因此安全可靠。
[0092] 浮空平臺是云水人工迀移系統(tǒng)的重要組成和重要載體,主要由浮空器、系留索、懸 浮索、系留臺構成。浮空器是指比重輕于空氣、依靠大氣浮力升空的飛行器,用以懸載一體 化浮空管道。浮空器根據(jù)有無推進裝置分為氣球和飛艇。氣球按有無系留裝置分為自由氣 球和系留氣球兩類。按氣囊內所充氣體的種類分為熱氣球、氫氣球和氦氣球三種。本系統(tǒng) 使用系留氦氣球、內氫外氮雙層氣囊氣球,但主要應用前者。除了囊體,還有太陽能薄膜電 池和液壓伸縮滑套。系留臺有固定式和可移動式兩種,用于系留浮空器。固定式系留臺預 建于城區(qū)和交通干線路邊,間隔l〇〇〇m,以埋地水泥粧中間安裝鋼筋系留環(huán)形式預留。移動 式系留臺則以車載形式,機動運移至所需位置,在上開口鐵箱四周臨時加載重物,中間預置 系留環(huán)。系留索、懸浮索由于聯(lián)接浮空器與系留臺、浮空器與浮空管道,保證浮空器和浮空 管道長時間固定在高空不隨意晃動和飄走??捎酶邚姸让蘧]、丙綸、杜邦絲、聚乙烯等材料 制造。為減輕重量,系留索、懸浮索皆采用單繩,也可以根據(jù)情況換用雙繩。單繩參數(shù)為:細 軸數(shù)>48,每米重量<150g,首次沖擊力BEAL標準>80000kN,首次沖擊延展率:36%,靜力延 展率:8 %,能夠經受超強切割。
[0093] 優(yōu)選地,浮空器優(yōu)化設計可采用自調壓可變積型系留浮空器。由于高空氣壓遠低 于地面,傳統(tǒng)浮空器升空后,需要不斷釋放氦氣、降低內壓以保持內外氣壓平衡,避免浮空 器囊體破裂。下降時,又需要通過配備的氦氣筒向浮空器補充氦氣,增加內壓。氦氣的釋放、 補充等操作進一步增加了氦氣消耗,增大了浮空器作業(yè)成本。面對單艘數(shù)以千立方米計、一 次云迀移作業(yè)數(shù)以百艘計的巨量氦氣用量,使用自調壓可變積型系留浮空器能夠節(jié)省氣量 近三分之二。地面時,充氦氣氣壓lat,展開體積為最大體積的36%。初始載荷2450kg。升 限2000米時,浮空器內氣壓0. 36at,展開體積最大,最大載荷為7800Kg。
[0094]優(yōu)選地,系留臺采用固定式為主,移動式為輔。系留索、懸浮索采用單繩,聚乙烯加 金屬芯材質、直徑30-50mm、拉力100t,每100m加掛夜光指示環(huán),并能將氣球上掛載設備監(jiān) 控到的視頻信號和探測數(shù)據(jù)實時傳回地面指控中心,在雷電天氣條件下,還具備防雷電功 能、
[0095]在本發(fā)明的云水消減及增雨系統(tǒng)中,云水人工迀移系統(tǒng)遠程控制平臺用于浮空平 臺升降、管道連接、分離、降水催化劑播撒和作業(yè)環(huán)境觀察、監(jiān)測的地面控制,發(fā)揮提升云水 人工迀移作業(yè)效率、資料錄取和安全保障等作用。
[0096] 云水消減及增雨系統(tǒng)中的云水人工迀移系統(tǒng)遠程控制平臺由液壓伸縮桿控制器、 浮空管道出入端口電磁開關控制器、端口催化劑噴射控制器、PMS粒子測量等云粒子監(jiān)測、 可見光超視距鏡頭、紅外夜視鏡頭等觀察系統(tǒng)控制器及地面遠程控制軟件等構成,由浮空 器和浮空管道上的太陽能薄膜電池提供動力。用于浮空平臺升降、管道連接、分離、降水催 化劑播撒和作業(yè)環(huán)境觀察、監(jiān)測的地面控制,用于提升云水人工迀移作業(yè)效率、錄取資料和 提尚安全保障。
[0097]下面結合附圖對本發(fā)明云水消減及增雨系統(tǒng)中的云水迀移技術進一步做出說明。 云水迀移系統(tǒng)如圖1所示,由區(qū)域和設備兩大部分構成,區(qū)域包括消減降水區(qū)(1-7)和增雨 區(qū)(1-8),設備包括浮空管道(1-2)、浮空平臺(1-1)、遠程遙控平臺(分散分布于浮空平臺 和管道中,未在圖中單獨標示),以及依附和輔助浮空平臺的系留索(1-5)、系留臺(1-6)、 懸浮索(1-3)和安裝在浮空管道內的工業(yè)抽風機(1-4)等。浮空平臺(1-1)由多個氣艇 (球)組成,浮空平臺(1-1)通過懸浮平臺系留索(1-5)固定在系留臺(1-6)上,浮空平臺 (1-1)和浮空管道(1-2)通過管道懸浮索(1-3)連接,在浮空管道(1-2)內安裝有工業(yè)抽風 機(1-4)。浮空管道(1-2)由薄膜電池(3-1)、支撐龍骨(3-2)、管道壁(3-3)、懸掛鎖(3-4)、 入口內磁條(3-5)、壓并塔扣(公扣)(3-6)、壓并塔扣(母扣)(3-7)和出口邊磁條(3-8) 組成,浮空管道(1-2)的支撐龍骨(3-2)由可壓縮彈簧構成,浮空管道(1-2)的管壁(3-3) 由不透水汽和空氣、重量輕、強度高、抗反復折疊、無毒環(huán)保的材料構成。在浮空管道(1-2) 的出口噴射催化劑增加凝結核,產生降雨。消減降水區(qū)是通過氣象預報并經氣象雷達回波 測定,增雨區(qū)則選擇附近水庫、湖泊和干旱缺雨地區(qū)。云水迀移系統(tǒng)的設備中引導云水定向 移動的是浮空管道,懸掛管道、使之停留、懸浮在空中則依靠系留式浮空平臺。
[0098] 工業(yè)抽風機是云水迀移管道兩端大氣壓差不足以驅替云水向定向流動,或者流動 速度達不到要求時,人工增壓驅動的設備,安裝于浮空管道內。工業(yè)抽風機利用軸流抽風機 工作原理,通過浮空管道表面的太陽能薄膜電池向電機提供電力,帶動扇葉轉動產生負壓, 將管內一側空氣向前驅動,強制管內云水流動,在另外一側造成負壓,抽吸新云水進入管 道,從而產生管內云水氣流的定向、連續(xù)運動。風機風量>40萬方/h。為減輕重量,采用雙 葉片、葉片中空。
[0099] 為便于保存、搬運和適應山區(qū)等復雜地形作業(yè)要求,浮空管道、浮空平臺不但設計 為可壓縮、折疊,而且總體積、尺寸也進行了限制。消減降水和增雨作業(yè)中,根據(jù)單位時間 需要迀移的云水量(迀移強度),需要將多支管道并列組合在一起形成立體、大截面管道 (圖2中橫向示意性畫出3支并列管道)。同時,根據(jù)需要迀移的云水距離長短,也需要把 單支管道縱向上連接在一起(圖2縱向上示意性連接有4節(jié)管道)。管道縱向之間直接連 接(2-2),抽風機提供云水啟動和定向迀移的人工驅動力。橫向之間管道可以平行排列,圖 2就是這種形式,也可以成放射狀、階梯狀等針對云狀采取不同形式,發(fā)揮快速、有效迀移云 水的作用。
[0100] 更進一步地,本發(fā)明提出一種云水消減及增雨規(guī)模預測技術(主要指云水探測、 消減降水與增雨的基本原理、方法),云水消減及增雨規(guī)模預測技術主要基于云物理結構和 降水微物理認識,通過氣象雷達回波、飛機穿云檢測等方法探測降水云(積雨云、雨層云、 層云等)云頂、云底高度、云體大小、含水量大小及分布等,預測云水總規(guī)模和需要消減的 規(guī)模、效果。
[0101] 由于水汽的露點溫度下降較空氣溫度下降緩慢,因此達到一定高度后,濕空氣將 達到飽和,熱力、動力耦合將使水汽飽和在l〇〇〇m左右的中低空即可出現(xiàn),形成低云(雨層 云、層云、積雨云等)。這時云的水滴較小,在沉降中相互合并、凝結將產生降水。雨澇、洪澇 區(qū)上方云中的小水滴、小冰晶抽汲、轉移,可以減少降水,達到消減降水作用。云水人工迀移 到所選合適的地方和高度后,在適當時機以合理速度噴射干冰等催化劑人工增加凝結核, 產生降水,使云水不再返回原地,并發(fā)揮增雨效果。通過一體化浮空管道,定向迀移云水,在 雨澇區(qū)消減降水,同時增加水庫、湖泊或干旱地區(qū)的降水,此消彼長,聯(lián)合作用,這就是人工 云水迀移的基本原理。
[0102] 本發(fā)明的云水探測方法與原理基于人類對云的宏觀和微觀物理結構的認識,對各 屬云的云底高度、含水量、對云水人工迀移主要目標云類的積雨云、層狀云、積云的含水量 分布、雷達回波特征的系統(tǒng)認識,本發(fā)明能夠利用雷達等工具較準確探測云水分布,其中通 過雷達回波可以測定含水量,回波值越大,表示云的含水量或云粒越大。在冷鋒天氣中,積 雨云平面回波多數(shù)是排列成帶狀,氣團內部積雨云回波分散為單體。
[0103] 在本發(fā)明的云水消減及增雨規(guī)模預