[发明专利]一种于龙卷风生成初期化解龙卷风的装置

说明书

技术领域

本发明涉及龙卷风灾害的防御领域，尤其是一种于龙卷风生成初期化解龙卷风的装置。

背景技术

龙卷风多发生在高温高湿的不稳定气团中，地面和高空悬殊的温度差使冷空气急剧下降，热空气迅速上升，上下层空气强烈对流产生一种伴随着高速旋转的漏斗状云柱的强风涡旋。

龙卷风的形成可以分为四个阶段：

(1)大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。

(2)由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。

(3)随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心。

(4)龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成强烈气旋的龙卷风。

美国是龙卷风的多发地。美国亚利桑那州立大学地理学教授兰迪·切尔韦尼表示，全球有80％至90％的龙卷风发生在美国。美国平均每天有5个龙卷风发生，每年就有1000至2000个龙卷风，尤其是集中在俄克拉荷马州、堪萨斯州、内布拉斯加州、依阿华州。美国的龙卷风不仅数量多，而且强度大。美国是名副其实的“龙卷之乡”。

龙卷风属于一种灾难性气候，其中蕴含巨大的能量。当龙卷风的漏斗状旋涡直径为200米时，其旋流功率可达3万兆瓦，相当于10座大型水电站的总电量。目前的认识和技术水平,对龙卷风灾害的防御主要是加强对龙卷风的监测预报和服务，迄今为止，人为地干扰或减弱龙卷风的方法与措施还不多见。

发明内容

本发明的目的在于提供一种于龙卷风生成初期减弱甚至化解部分龙卷风的装置，为实现此目的采用如下技术方案：

一种于龙卷风生成初期化解龙卷风的装置，设置于龙卷风频发地带。包括置于存储箱内的众多重心不在几何中心的轻质扰流子，所述的部分轻质扰流子用绳索挂绕成组，所述的扰流子为轻质柔软的材料制成的形状、大小、质量不一，且表面粗糙不平的实体、空心体和/或可充气的气囊体。

其中，所述的扰流子的重心偏离其几何中心。所述的扰流子的形状包括多边不规则棱柱、圆锥、棱锥体、及其他形体的多面体的实体或空心体、风叶轮状，仿滑翔翼状，螺旋状、仿风筝状或碗状的外形不一的轻质气囊体。

其中，轻质柔软的材料包括尼龙、涤纶、棉涤、橡塑面料及发泡塑胶。所述的发泡塑胶包括PE、PP、PET、PVC、PS、ABS。

优选地，所述的存储箱设有自动打开的箱盖或被动打开的箱盖。

优选地，还包括若干风速、风力、风向传感器，其设于存储箱四周。

优选地，所述的存储箱壁上还设有大量对流通气孔。

在龙卷风频发的地区，包括城市的郊区、田野、草原、湖面等区域密集放置所述的存储箱。当传感器检测到龙卷风时自动打开存储箱盖，使挂绕成组的扰流子被卷入龙卷风中，风力作用下气囊体扰流子会充气膨胀。根据空气动力学原理，大量表面粗糙不平的扰流子大大增加了风阻，减弱龙卷风的风力，同时耗散其能量。形状各异、重心处于偏心位置的扰流子在风力作用下进行不规则的运动，破坏龙卷风形成的规则自旋运动，使其无法形成稳定的气旋。将多个扰流子挂绕成组，扰流子之间相互拉拔，使其更进一步增加风阻，提高其对龙卷风气旋的破坏效能。当所述的扰流子在风力过后，气囊体扰流子迅速收缩落地，实体、空心体则直接落地，可回收再利用。

该装置安全易行且成本低廉，可弱化部分龙卷风。同时，在龙卷风生成初期可有效地扰乱其进一步的生成，减少龙卷风造成的巨大灾害。

附图说明

图1为龙卷风中质点的受力分析示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

龙卷风的轨迹一般为螺旋线，做如下假定：

假定龙卷风为一粒子流，把它的整体运动看成动系，龙卷风吸卷的物体A(可以是本发明中所述的轻质的扰流子)等效为质点，看成动点。动点未脱离龙卷风时，做螺旋运动和自旋运动。龙卷风在坐标系中为螺旋运动，把物体A等效质点的螺旋运动分解为XY面的圆周运动和沿Z向的直线运动，以等效质点为研究对象，做简单的受力分析见图1，具体分析如下：