Главная | Проекты | Техническое предложение черкесских ученых по предупреждению природных катаклизмов в Грузии

Техническое предложение черкесских ученых по предупреждению природных катаклизмов в Грузии

Автор
Размер шрифта: Decrease font Enlarge font

 

 

№ 017                                                                                  «25» Июня 2015 г.

 

СОПРОВОДИТЕЛЬНОЕ ПИСЬМО

К проекту: «Разработка способа дистанционного воздействия на атмосферные процессы…»

 

Обращение направлено на создание средств профилактики экстремальных метеоявлений в Грузии, в особенности для защиты города Тбилиси от последствий избыточных или несвоевременных осадков.

Для этого предполагается реализация нового способа активных воздействий на атмосферный процессы с целью принудительного освобождения опасных циклонов от части влаги в виде осадков на акватории до выхода дождевой облачности на сушу.

Резидентами АНО Технопарк «Телемеханика» - ООО Венчурная компания «Передовые технологии» и ООО «NArt robotics разработан новый способ управления погодными условиями посредством акустических воздействий на атмосферные процессы.

Новый способ существенно отличается от традиционных способов активных воздействий, основанных на внесении химических реактивов в самопроизвольно образовавшиеся активные облачные зоны в атмосфере и использующие для этого авиацию или артиллерийские и ракетные системы.

Важнейшие преимущества нового способа заключаются в универсальности, экономичности, экологичности и постоянной готовности к применению.

Устройство для осуществления нового способа может быть выполнено в виде наземного роботизированного комплекса, в безлюдном режиме анализирующего метеообстановку в регионе, разрабатывающего программы воздействий для обеспечения заданных погодных условий, и реализующего эти программы с санкции уполномоченных лиц.

В последующем система может использоваться для профилактики экстремальных метеоявлений и регулирования гидрологических режимов в различных регионах Российской Федерации.

Сущность нового способа и техническое решение его реализации приведены в приложении (прилагается).

 

 

Генеральный директор

АНО Технопарк «Телемеханика»                                            А.Ю. Битоков

 

ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕДОЖЕНИЕ

 

1.    Наименование проекта: СОЗДАНИЕ ОПЫТНОГО АППАРАТНО-ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОГОДНЫМИ УСЛОВИЯМИ .

 2.    Индекс критических технологий (в соответствии с Постановлением Правительства РФ от 4 мая 2005 года № 284 «О государственном учете результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ гражданского назначения») - 12.9

 3.    Ключевые слова: кинетический, когерентный, стратификация, инверсный, зародыш, климат, субмолекулярный, наноразмерный.

 4.    Предложение направлено на внедрение универсального способа активного воздействия на метеопроцессы и явления, предназначенного для управления режимами выпадения осадков в засушливых и/или переувлажненных районах, для защиты городов от выпадения избыточных и/или несвоевременных осадков, рассеяния туманов в районах аэропортов, на морских и речных акваториях и на автострадах, регулирования образования снежного покрова на склонах гор и схода лавин, тушения крупных пожаров и т.п., и включает разработку технологий воздействия на атмосферные процессы для решения конкретных задач и создание конструкций соответствующих робототехнических комплексов.

 5.    Разрабатываемый способ воздействия основан на когерентации индуцированных отклонений динамических режимов каплеобразования в облачной среде. Способ реализует известный эффект изменения кинетических процессов в объекте в результате периодических  воздействий любой физической природы на объект. Объектом воздействия в данном случае является среда вблизи поверхности зародышей и капель влаги в атмосфере. Притом, что характерные размеры отдельных объемов, занимаемых этой средой, исчисляются в нанометрах, масса содержащейся в них влаги составляет несколько процентов общей массы влаги в единице объема облачной среды. И именно поведение влаги в этих объемах, т.е., кинетика на молекулярном и субмолекулярном уровнях, определяет вид и характер метеоявлений.

 

6.    Предложение основано на результатах моделирования кинетики фазовых превращений влаги в облачной среде и проведенных инициативно сотрудниками Института информатики и проблем регионального управления КБНЦ РАН совместно с ГУ «Высокогорный геофизический институт» и при поддержке АНО Технопарк «Телемеханика» исследований когерентных эффектов волнового воздействия на облачную среду.

В настоящее время имеются:

6.1.   Результаты экспериментов в туманной камере Высокогорного геофизического института (ВГИ), в ходе которых определены режимы воздействия на среду с конденсирующейся влагой, вызывающих существенные изменения дисперсии капель влаги при различных влажностях и температурах среды.

6.2.   Алгоритм работы системы управления устройством улучшения видимости в тумане в районе аэропортов.

6.3.   Концепция конструкции комплекса для улучшения видимости в тумане на ВПП и подлетных участках аэропортов.

6.4.   Общая архитектура и структурно-функциональная схема системы управления на основе иерархических рекуррентных сетей.

6.5.   Формальное описание системы управления устройством, осуществляющей  целенаправленное поисковое поведение с целью идентификации режимов воздействия на облачную среду и идентификации вида тумана, и включающей в себя подсистему коммуникации для согласования целенаправленных действий совместно с лицами, уполномоченными на принятие решений.

6.6.   Виртуальная модель системы управления с двойным контуром обучения (на основе BPTT и с помощью адаптивного критика), с индикацией времени замера и времени обдумывания, и схемой обучения, использующей различные гипотезы о доверии на разных этапах обучения.

 Стоимость работ по реализации первого этапа Проекта (опытно-конструкторские и экспериментальные работы в лабораторных условиях) составили 7,3 млн рублей (с апрель 2002 г. по апрель 2010 г.).

 7.    Задачей второго этапа Проекта является отработка методик активного воздействия на метеоявления в натурных экспериментах, а также разработка опытно-демонстрационных и предсерийных образцов аппаратно-программных комплексов по воздействию на атмосферные явления для решения конкретных задач.

 8.    Результат разработки будет представлять собой коммерциализируемый продукт в виде предсерийных образцов устройства и комплектов расчётно-конструкторской документации комлпексов для активного воздействия на метеопроцессы, с соответствующими интеллектуальными системами управления воздействиями на основе проактивной нейросетевой архитектуры, ориентированной для решения конкретных задач в режиме самообучения.

 9.    Дополнительная информация:

Способ предполагает снижение интенсивности дополнительных воздействий на окружающую среду и на селитебные территории на уровне интенсивности природных и промышленных акустических шумов и не оказывающих негативное влияние.

 

Дальнейшие исследования выявленных эффектов, в частности, явления дополнительной перегонки влаги из паровой фазы в жидкую и твердую при разных температурах, позволят поставить задачу создания устройств для дистанционного – на удалении до 15-18 км - управления погодными условиями на участках местности мезомасштабных размеров. В том числе -  режимами выпадения осадков в засушливых и переувлажненных районах, режимами образования снежного покрова на склонах гор и схода лавин, защитой городов от выпадения избыточного количества осадков, тушения крупных пожаров, осаждения дымовых газов и т.п.

 В проекте представлены фотографии капель тумана без воздействия и после воздействия на среду в туманной камере, и виды распределения капель по размерам. Обращает на себя внимание появление нескольких максимумов в распределении при воздействии на переохлажденный туман.

 Важнейшее обстоятельство, определяющее техническую выполнимость и эффективность способа – в способе реализован принцип накопления эффектов низкоэнергетического воздействия до достижения порога запуска процессов самопроизвольной реструктуризации облачной массы.

 Аннотация способа. В упрощенном виде физическая сущность разработанного способа управления метеоявлениями, в частности, видимостью в тумане заключается в том, что при определенных параметрах волнового воздействия на фрактальную структуру облачной среды последняя переводится из стандартного метастабильного состояния в нестабильное, характеризующееся избыточным содержанием капель с размерами более 10-15 мкм. С облаком при этом происходят следующие явления: в экспонированной области облачной массы происходит когерентация циклических фазовых превращений влаги в конвективных ячейках с характеристическими периодами, равными и кратными периоду баро-волнового воздействия. При этом часть влаги из маленьких капель переходит в большие, вследствие чего в облачной среде выделяется добавочная теплота, возрастают параметры конвективных процессов и, соответственно, перестраивается ячеистая структура облака. В конечном счете, возрастает скорость коагуляционного роста крупных капель с размерами порядка 20 мкм, и, соответственно, часть влаги облака выпадает в виде осадков и экспонированная часть облака будет просветленной до «замывания».

Регулированием параметров воздействия осуществляется управление характером реструктуризации облачной массы с целью приведения просветленной зоны в заданный район к определенному времени.

 Подобные или более сложные теплофизические процессы и фазовые превращения влаги инспирируются в ходе управления режимами выпадения осадков, снеголавинными процессами, созданием кучевой облачности в засушливом (пустынном) регионе и т.п.

 Коммерческая эффективность выполнения разработки должна быть оценена с учетом наблюдающегося роста частоты и интенсивности погодных аномалий, обострения проблемы обеспечения населения пресной водой, ужесточения экологических нормативов, интенсификации авиаперевозок и т.п. глобальных природных и антропогенных феноменов.

Разрабатываемый способ позволит решить самую острую из грядущих проблем - проблему пресной воды. Управление местом и временем выпадения осадков позволит обеспечивать население питьевой водой, а также своевременно орошать сельхозугодия за счет локального перераспределения массы влаги в гидрологических циклах.

В частности, из 119·103 км3  влаги, выпадающей на земную сушу в год в виде атмосферных осадков, 9653 км3 влаги выпадает на территорию России. Она могла бы покрыть сушу слоем в 571 мм. Засухи или затопления из-за чрезмерной интенсивности осадков происходят не из-за изменений количества влаги в атмосфере, а из-за температурных аномалий локального, регионального или континентального масштабов. Перераспределение осадков по территории с целью обеспечения своевременного орошения сельхозугодий, заполнения водоемов или тушения лесных и торфяных пожаров не приведет к климатическим изменениям.

 Искусственное образование кучевой облачности осуществляется за счет всегда существующего избытка ядер конденсации. Для этого, исходя из создавшихся атмосферных условий и характера стратификации атмосферы, определяют высоту и мощность инверсного слоя, в верхних слоях которого представляемый способ позволяет усилить гомогенную нуклеацию влаги, что приводит к образованию конвективного течения и интенсификации гетерогенной нуклеации с дальнейшим прогрессивным развитием конвективной ячейки. Задача управления воздействием заключается в поддержании режима конденсационного роста зародышей и развития конвекции до достижения ею параметров, необходимых для образования капель или кристаллов с размерами более 10-15 мкм. Далее развитие искусственного облака в полноценное кучевое происходит самопроизвольно за счет роста энерговыделения при коагуляционом росте капель.

 10.               Стоимость работ по созданию коммерциализируемого продукта составляется из стоимости создания аппаратно-программных и роботизированных комплексов по воздействию для решения различных целевых задач, и стоимости выполнения программ обучения комплекса с определением связанных с геоклиматическими условиями конкретной местности особенностей режимов воздействия.

 Так, стоимость создания полноценного опытно-демонстрационного аппаратно-программного комплекса (с генератором акустического излучения со 100 автономными акустическими модулями) и выполнения этапа натурных экспериментов и определения режимов воздействия в различных метеоусловиях составит, ориентировочно, 32-36 млн рублей.

Стоимость работ по созданию предсерийного комплекса и технического проекта комплекса для управления видимостью в тумане в аэропортах, на акваториях и на автострадах составит 18-20 млн рублей.

Стоимость создания предсерийного комплекса и технического проекта для управления интенсивностью летних осадков составит 18-20 млн рублей

Стоимость создания предсерийного комплекса управления интенсивностью зимних осадков и характером снеголавинных процессов составит 20-24 млн рублей

Стоимость создания предсерийного комплекса и технического проекта для управления осадками в засушливых районах составит 23-25 млн рублей.

 Работы могут быть выполнены поэтапно, с принятием соответствующих решений по результатам выполнения очередного этапа.

 Для достижения полной автономности при реализации проекта, а также мобильности и уменьшения зависимости от прочих внешних факторов рекомендуется по каждому направлению проекта приобретение мобильного раскладного ангара для ведения полевых работ в рамках проекта, хранения и обслуживания установок комплексов, а также приобретение грузового автотранспорта для транспортировки оборудования, инвентаря и мобильного ангара (в стоимость проекта не включено).

 Работы могут быть выполнены в условиях г. Нальчика (Кабардино-Балкарская Республика) либо г. Минеральные Воды (Ставропольский край) силами Института информатики и проблем регионального управления КБНЦ РАН при поддержке АНО Технопарк «Телемеханика» с привлечением квалифицированного персонала из числа сотрудников ГУ «Высокогорный геофизический институт».

В случае реализации проекта вне указанных территорий необходимо предусмотреть соответствующие производственные помещения для проведения работ в рамках проекта.

 

Генеральный директор

 

АНО Технопарк «Телемеханика»                                                            А.Ю. Битоков

 

 

  • Отправить другу Отправить другу
  • Версия для печати Версия для печати
  • Текст Текст

Tagged as:

Черкесские ученые, Техническое предложение

Оцените статью

5.00