Technology

Anti-hail Station

 
The operation of anti-hail station is based on the influence of vertically spreading high powered shockwaves on the atmosphere. The field of vertically aligned shockwaves has an effect on the thunderstorm cloud structure negating the possible conditions for hail formation. This method of affecting thunderstorm clouds was patented and presented in the beginning of the past century (USA Patent 684030, 1901)
From a technical standpoint, the abovementioned method is conducted in the following way. Generation of sound shockwaves of necessary power and up to 300 m/s speed takes place in “acoustic cannons” as a result of periodic explosions of a gas with high energetic properties. In case of a proper selection of the gas material and its quantity the acoustic cannon ensures the sufficient power to affect the structure of thunderstorm clouds at heights up to 10 km. “Shots” are performed once every 6-8 seconds. As a result the precipitation in the form of hail is prevented and substituted with rain, wet snow or safe small ice particles. The shockwaves from periodic explosions are aligned to the sky via a conic tube. The conic shape ensures the necessary power and alignment of the shockwaves. Acetylene, MAF gas, a special mix of propane and butane etc. 
The stations are placed at a certain distance from communication and power sources. For their autonomous and  long-range operation solar panel power system and remote control system (including modem of radio or mobile communication and using a special software) are used.
Zenith® anti-hail station utilizes a number of technical and technological original solutions, optimal diameter and geometric parameters of conic cannon were calculated, necessary operation modes (quantity of explosive material, refill time, periodicity of fuse operation) were developed, modified gas distribution system and highly effective and reliable remote control system were created (A. Vardanyan. RA Patent, N389U).


For autonomous operation (without on-site service personnel) of Zenith® anti-hail station solar panel power system and remote control GSM mobile communication system are used. Special software for station launch and operation was developed which allows activating station’s cannon with 6 second periodic shots via computer or GSM mobile communication system (via SMS messages).

Մթնոլորտային տեղումների արհեստական խթանման առաջին  հաջողված փորձերը իրականացվել են քիմիական ռեագենտների ցրման եղանակով Նիդեռլանդներում դեռևս նախորդ դարի 30-ական թվականներին` ինքնաթիռից ամպերում ցրելով պինդ ածխաթթվային մասնիկներ, դրանով իսկ արագացնելով ջրային գոլորշիների կոնդենսացման գործընթացը: Հետագայում նմանատիպ բազմաթիվ փորձարկումներ իրականացվեցին Ավստրալիայում (1947-1960 թթ), որտեղ անձրևային տեղումների խթանման համար օգտագործում էին չոր սառցեկտորներ: Քիմիական ռեագենտների ցրման եղանակի հիմնական թերությունը նրա մեծ արժեքն է և հսկայական ծախսատարությունը: Բացի այդ, հիշյալ տեխնոլոգիան էկոլոգիապես վնասարար է, քանի որ մթնոլորտի վրա ազդեցության ընթացքում օգտագործվում են քիմիական վտանգավոր ռեագենտներ (օրինակ, արծաթի յոդիդ):
 

Մթնոլորտի վրա ակտիվ ներգործության համար առավել ժամանակակից  է համարվում էլեկտրական մեթոդը, որը հաճախ անվանում են նաև բացասական իոնների եղանակ, քանի որ նրա հիմքում ընկած է երկրի մակերևույթից դեպի երկինք “մղվող” բացասական իոնների հոսքի ազդեցության երևույթը ամպերի կառուցվածքի վրա: Ենթադրվում է, որ վերընթացի ժամանակ իոնները բախվում և վերամիավորվում են նաև փոշեհատիկների և աերոզոլի հետ` կազմելով իոնային կոմպլեքսներ: Վերջիններս առանց ռեկոմբինացիայի կարող են պահպանվել մի քանի տասնյակ րոպե, իսկ նրանց վերընթացը կարող է կազմել մի քանի կիլոմետր: Այդ բարձրությունների վրա իոնային կոմպլեքսները դառնում են ջրի մոլեկուլների արագացված կոնդենսացման կենտրոններ: Ներազդման արդյունավետությունը կախված է էլեկտրականապես լիցքավորված մասնիկների խտությունից անհրաժեշտ բարձրությունների վրա:

Տեխնիկական տեսակետից վերը նշված մեթոդի իրականացումը կատարվում է հետևյալ կերպ: Էլեկտրականապես լիցքավորված մասնիկների հոսքի գեներացիան իրականացվում է պսակապարպվող հաղորդալարային էմիտերի միջոցով: Վերջինս բաղկացած է վերգետնյա մետաղական երկու շրջանակներից (1, 2) , որոնց վրա փաթաթվում է բարակ հաղորդալար (կատոդ և անոդ): Շրջանակները ամրացվում են հենասյուների (4) վրա և գետնից էլեկտրականապես մեկուսացվում են բարձրավոլտ մեկուսիչներով (6): Կատոդի և անոդի միջև հեռավորությունը կարգավորվում է կարգավորիչ կանգնակներով (3): Կատոդի և անոդի միջև տրանսֆորմատորից տրվում է բարձր լարում և պարպման արդյունքում տեղի է ունենում էլեկտրոնների գեներացիա (էմիսիա): Մթնոլորտային էլեկտրականության և կոնվեկտիվ հոսքերի շնորհիվ  էլեկտրոնները և նրանցով կազմված իոնային կոմպլեքսները բարձրանում են վեր` խթանելով անձրևի առաջացումը և ներազդելով եղանակային պայմանների վրա:


Նկարագրված մեթոդով հնարավոր չէ ապահովել էլեկտրականապես լիցքավորված մասնիկների մեծ խտություն անհրաժեշտ բարձրությունների վրա` պայմանավորված գեներացված էլեկտրոնների ցրմամբ մթնոլորտում քամիների և բնական էլեկտրական դաշտերի ազդեցության պատճառով: Բացի այդ, լիցքավորված մասնիկների մի մասը երկարատև վերընթացի ժամանակ ռեկոմբինացվում են` չհասնելով մթնոլորտի վրա ակտիվ ներգործության համար անհրաժեշտ բարձրություններ (մի քանի կիլոմետր): Արդյունքում նվազում է մթնոլորտի վրա ներազդման արդյունավետությունը, որից էլ բխում է լիցքավորված մասնիկների խտության կարգավորման անհրաժեշտությունը` մասնավորապես իրականացնելով դրանց վերընթաց ստիպողական մղումը դեպի անհրաժեշտ բարձրություններ:

ՌեյնՍթիմ® անձրևաբեր կայանում կիրառվել են մի շարք տեխնիկական և տեխնոլոգիական օրիգինալ լուծումներ, որոնք թույլ են տալիս շեշտակիորեն մեծացնել կայանի արդյունավետությունը: Մասնավորապես, բացասական իոնների վերընթաց ուղղորդված շարժումը ստիպողաբար կարգավորելու և ինտենսիվացնելու նպատակով ՌեյնՍթիմ® անձրևաբեր կայանում համատեղ կամ առանձին կիրառվում են հարվածային ալիքների գեներացման ակուստիկական թնդանոթներ, օդի հոսքի և ջրի շիթի օդամղիչներ (Ա. Վարդանյան: ՀՀ արտոնագիր, N2628A, 2012թ.):