Brevet 3608810 – Méthodes de traitement des conditions atmosphériques – 1971

1. Procédé pour traiter des parties de l’atmosphère non-confinée, non -vacieuse, comprenant la distribution dans celle-ci d’au moins une matière choisie dans le groupe constitué par les tensioactifs et les polyélectrolytes solubles dans l’eau.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit matériau est distribué dans l’atmosphère à partir d’un aéronef volant.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit matériau est sous forme de poudre et est distribué dans l’atmosphère à partir d’un venturi fixé sur la face inférieure de l’aéronef.

4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit matériau est sous forme liquide et est distribué dans l’atmosphère à partir d’une buse fixée à la face inférieure de l’aéronef.

5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau est un tensioactif.

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel le tensioactif est choisi dans le groupe constitué par l’alkylphényléther de polyéthylèneglycol, l’éther triméthylnonylique de polyéthylèneglycol, l’éther alkylique de polyalkylèneglycols, C4H9CH (C2H5) C2H4CH ( SO4 Na) C2H4CH (C2H5) 2, [C4H9CH (C2H5) CH2] 2NaPO4, C4H9CH (C2H5) C2H4CH (SO4Na) CH2CH (CH3) 2 1, C4H9CH (C2H5) CH2SO4Na, et C3H7CH2C (C2H5): CHS02 ONa.

7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau est un polyélectrolyte soluble dans l’eau.

8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le polyélectrolyte hydrosoluble est un polymère ayant des motifs récurrents choisis dans le groupe constitué par les radicaux sulfonium, les radicaux phosphonium et les radicaux ammonium.

9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le matériau contient au moins un tensioactif et au moins un polyélectrolyte soluble dans l’eau.

CONTEXTE DE L’INVENTION

La présente invention concerne des procédés de traitement de conditions atmosphériques et plus particulièrement des procédés de traitement de conditions atmosphériques par la distribution de matériaux pour provoquer la coalescence de gouttelettes d’eau.

Le traitement des conditions atmosphériques a longtemps été tenté pour augmenter la pluie, prévenir ou supprimer la grêle, et disperser le brouillard; cependant, jusqu’à présent, aucune méthode de traitement de l’atmosphère n’a été efficace pour fournir régulièrement les objectifs ci-dessus. Les méthodes conventionnelles d’augmentation de la pluie, de suppression de la grêle et de dispersion du brouillard, telles que la distribution de sel dans l’atmosphère, sont totalement imprévisibles et ne fournissent donc pas la fiabilité voulue lors du traitement de conditions désastreuses pour l’homme, les cultures et / ou les structures.

Une partie de la raison du manque de succès des méthodes de traitement des conditions atmosphériques de l’art antérieur est que les conditions atmosphériques que l’on cherche à contrôler ne sont pas entièrement comprises, c’est-à-dire les conditions des nuages ​​à partir desquels on cherche à les nuages ​​de grêle et les caractéristiques des bancs de brouillard n’ont pas été suffisamment compris par ceux qui tentent de traiter ces conditions.

Cela est particulièrement vrai en ce qui concerne les bancs de brouillard, et la dispersion du brouillard est un problème pressant en raison de l’effet étouffant du brouillard sur l’air et les déplacements de surface. Il n’est pas rare que le brouillard ferme les aéroports et les ports maritimes pendant des jours et limite les déplacements sur les routes, et que l’arrêt de l’air et des voyages à la surface entraîne chaque année des pertes de plusieurs millions de dollars. De plus, les brouillards peuvent être mortels en ce qu’ils augmentent la pollution de l’air et étouffent les mouvements d’air.

Les procédés de traitement atmosphérique de l’art antérieur ont souffert des inconvénients d’une dépense élevée en raison de la quantité de matériaux utilisés et du temps de réaction long ainsi que de l’imprévisibilité et de l’inefficacité générale.

Résumé de l’invention

En conséquence, un objet de la présente invention est de traiter les conditions atmosphériques en y déposant des matériaux pour provoquer la coalescence de gouttelettes d’eau.

Un autre but de la présente invention est de traiter l’atmosphère avec des tensioactifs pour diminuer la tension superficielle et provoquer la coalescence des gouttelettes d’eau.

La présente invention a un autre objet en ce que les conditions atmosphériques sont traitées avec des polyélectrolytes solubles dans l’eau pour éliminer des charges analogues sur des gouttelettes d’eau pour permettre une coalescence.

Un autre but de la présente invention est de disperser le brouillard en traitant le brouillard avec des polyélectrolytes et des tensioactifs solubles dans l’eau.

Un autre but de la présente invention est de disperser le brouillard en distribuant des matériaux coalescents de brouillard dans un trajet transversal à la direction du vent.

La présente invention a un autre objet en ce que le brouillard est dispersé en distribuant des matériaux coalescents de brouillard à un point faible ou instable dans un banc de brouillard et en travaillant vers la zone à dégager.

Un autre objet de la présente invention est de disperser le brouillard sur une zone spécifiée en distribuant des produits chimiques coalescents de brouillard dans un trajet au centre de la zone et de distribuer ensuite des matériaux coalescents de brouillard selon un motif sur la surface après le début de la coalescence. .

Les procédés de la présente invention sont avantageux par rapport aux procédés de l’art antérieur en ce que les conditions atmosphériques peuvent être traitées avec des résultats prévisibles en un temps court avec un minimum de matériaux.

La présente invention est généralement caractérisée par des procédés de traitement de parties de l’atmosphère non-confinée non-confinée par la distribution de tensio-actifs, de polyélectrolytes hydrosolubles ou de mélanges de ceux-ci. La présente invention comprend en outre des procédés de dispersion de brouillard comprenant la détection de points faibles ou instables dans le brouillard et la distribution de matériaux coalescents de brouillard, et la distribution de matériaux coalescents de brouillard dans une trajectoire sensiblement rectiligne à travers une zone spécifique à décaper. cheminement et distribution de matériaux de brouillard-coalescence dans un motif sur la zone spécifiée.

D’autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description des modes de réalisation préférés.

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES

L’objectif principal de l’augmentation des précipitations, de la suppression de la grêle et de la dispersion du brouillard est le même; c’est-à-dire, puisque les nuages ​​et les brouillards sont composés de masses de gouttelettes d’eau qui provoquent la coalescence et la chute des gouttelettes d’eau dans le nuage ou le brouillard. On pense que ces gouttelettes d’eau ont une charge similaire et forment une surface sous tension pour fournir ainsi un état d’équilibre hautement stable. Cependant, on pense que la stabilité et l’équilibre à travers un nuage ou un banc de brouillard varient, et l’un des concepts de la présente invention consiste à attaquer un nuage ou une bande de brouillard à son point le plus faible ou le plus instable.

La présente invention envisage de distribuer des tensioactifs et des polyélectrolytes solubles dans l’eau soit seuls, soit en mélange les uns avec les autres dans l’atmosphère afin de provoquer la coalescence de gouttelettes d’eau dans ceux-ci.

N’importe quel tensioactif peut être distribué dans l’atmosphère conformément à la présente invention puisque les tensioactifs sont définis comme des agents tensioactifs qui comprennent tous les composés qui affectent la tension superficielle lorsqu’ils sont dissous dans l’eau ou des solutions aqueuses telles que les sels de sodium des alkylsulfates de poids moléculaire élevé; les sulfonates. Il est clair que bien que tous les agents tensioactifs donnent les résultats désirés, le tensioactif le plus souhaitable est choisi par son effet minimal sur la vie au sol.

Des exemples de tensioactifs utiles dans la pratique de la présente invention comprennent des tensioactifs non ioniques tels que l’alkylphényléther de polyéthylèneglycol; l’éther de triméthyl nonyle de polyéthylèneglycol; et un éther d’alkyle de polyalkylène glycols et de tensioactifs ioniques tels que C4H9CH (C2H5) C2H4CH (S04Na) C2H4CH (C2H5) 2; [C4H9CH (C2H5) CH2] 2NaPO4; C4H9CH (C2H5) C2H4CH (S04Na) CH2CH (CH3) 2; C4H9CH (C2H5) CH2SO4Na et C3H7CH2C (C2H5): CHSO2 ONa. Les tensioactifs peuvent également être incorporés en tant que composants de détergents synthétiques qui comprennent des mélanges d’agents tensioactifs avec des sels inorganiques, tels que: les tripolyphosphates de sodium, les pyrophosphates et les sulfates de sodium. Un détergent synthétique commercial utile dans la pratique de la présente invention comprend un mélange de tripolyphosphate de sodium et de laurylsulfate de sodium.

On pense que les agents tensio-actifs opèrent sur un nuage ou sur une bande de brouillard en permettant aux gouttelettes d’eau de passer d’une forme sphérique à une forme allongée et de se réunir pour former de grandes gouttes d’eau qui tombent au sol. Cette coalescence de gouttelettes d’eau peut être l’objectif réel d’un projet tel que l’augmentation de la pluviosité ou la nécessité d’arrêter la croissance d’un éventuel nuage de grêle ou de disperser un banc de brouillard.

De manière similaire, tout polyélectrolyte soluble dans l’eau peut être distribué dans l’atmosphère conformément à la présente invention avec le choix pratique en considération de l’effet de sol mentionné ci-dessus en ce qui concerne les agents tensioactifs. Les polyélectrolytes sont des polymères de haut poids moléculaire d’origine naturelle ou de nature synthétique qui présentent des propriétés similaires à celles des électrolytes classiques. Cependant, les polyélectrolytes en solution ne se dissocient pas pour donner une distribution uniforme des ions positifs et négatifs car les ions d’une polarité sont liés dans la chaîne polymère et seuls les ions de la polarité opposée peuvent diffuser librement.

Les polyélectrolytes sont disponibles dans le commerce et des exemples de ceux-ci appropriés pour la mise en pratique de la présente invention comprennent des polymères contenant des groupes sulfonium récurrents tels que ceux enseignés par le brevet U.S. No. 3.401.152; des polymères contenant des groupes phosphonium récurrents tels que des polymères d’halogénures de trivinylphosponium enseignés par le brevet U.S. NON. 3 294 764 et des polymères contenant des groupes ammonium récurrents tels que des groupes ammonium quaternaires tels que ceux enseignés par le brevet U.S. N ° 3 265 734.

RETEN 210, un polyélectrolyte fabriqué par Hercules Powder Company et un polyélectrolyte fabriqué par Calgon Catalogé sous la référence 823-C, se sont révélés appropriés pour mettre en pratique la présente invention.

Comme mentionné précédemment, on pense qu’avec la tension de surface des gouttelettes d’eau, un nuage ou un banc de brouillard est également maintenu dans un état d’équilibre par des charges similaires sur les gouttelettes d’eau qui provoquent un état suspendu de gouttelettes d’eau répulsives. Ainsi, en distribuant un polyélectrolyte soluble dans l’eau dans le nuage ou le banc de brouillard, certaines des charges seront modifiées pour provoquer l’attraction des gouttelettes d’eau pour former de plus grosses gouttes et tomber au sol pour ainsi causer une augmentation des précipitations. ou disperser le brouillard.

Les mélanges de tensioactifs et de polyélectrolytes hydrosolubles sont évidemment très efficaces pour provoquer la coalescence de gouttelettes d’eau en raison de la diminution combinée de la tension superficielle et de l’élimination de charges similaires, et les proportions utilisées dans ces mélanges ne sont pas critiques et peuvent dépendre de l’atmosphère traité. Normalement, un mélange de 50 parties de tensioactif pour 50 parties de polyélectrolyte soluble dans l’eau est très efficace; cependant, lorsqu’un mince brouillard doit être dispersé, par exemple, il est souhaitable d’utiliser un pourcentage plus élevé de tensioactif. Un exemple d’un mélange disponible dans le commerce de polyélectrolytes et de tensioactifs hydrosolubles utiles avec la présente invention est l’Ultra-Blend 100 fabriqué par The Witco Company.

Un procédé pour augmenter la pluviométrie selon la présente invention comprend le passage sous un nuage et la vérification de la précipitation. Ceci peut être accompli visuellement par un pilote ou un passager dans un avion, et il a été constaté qu’un grand pourcentage de nuages ​​ont de petites quantités de précipitations émises à partir de celui-ci bien qu’il n’y ait aucune indication de précipitation au niveau du sol. La présence de précipitations indique un point instable ou faible dans le nuage; c’est-à-dire, un endroit où les gouttelettes d’eau commencent à coalescer.

Une fois que la précipitation a été détectée, l’avion fait un passage sur l’ensemencement de nuage à l’endroit instable; c’est-à-dire, l’endroit où la coalescence a commencé comme en témoigne la précipitation. Soit les tensioactifs, les polyélectrolytes solubles dans l’eau ou leurs mélanges sont utilisés pour ensemencer le nuage, et ces matériaux provoquent la coalescence des gouttelettes d’eau dans le nuage qui provoque la formation de grosses gouttes d’eau qui tombent au sol. L’instabilité causée par l’ensemencement du nuage se propagera en provoquant une coalescence et par conséquent de la pluie dans tout le nuage; cependant, cet effet est amélioré en ensemençant le nuage entier avec les matériaux. Si aucun point instable ne peut être détecté dans le nuage, le nuage doit être ensemencé avec les matériaux dans un modèle de manière à couvrir l’ensemble du nuage.

Essentiellement, la même méthode que celle expliquée ci-dessus peut être utilisée avec la suppression de la grêle; Cependant, le résultat final souhaité n’est pas la précipitation mais l’arrêt du développement vertical d’un nuage cumulatif en provoquant la chute de gouttelettes d’eau vers le sol en raison de la coalescence causée par les surfactants, les polyélectrolytes ou leurs mélanges. en cycles verticaux pour construire le nuage en couches et empêcher la grêle.

Dans la dispersion du brouillard, le procédé de distribution des matériaux est plus important que dans les procédés mentionnés ci-dessus car normalement une zone spécifiée est désirée pour être dégagée pour permettre un déplacement d’air et / ou de surface. Ainsi, il faut lutter contre les vents qui, autrement, déplaceraient le nouveau brouillard dans la zone défrichée, et de plus la zone à dégager est normalement grande et la dispersion doit être complète.

Une application particulière et la plus importante des techniques de dispersion de brouillard sera discutée ci-après en ce qui concerne les aéroports; cependant, l’application aux aéroports est illustrative et les mesures prises peuvent être utilisées avec toute zone spécifiée à effacer. Dans la dispersion du brouillard, il existe deux situations: la dispersion des bancs de brouillard développés et la prévention du développement des bancs de brouillard.

La meilleure façon de maintenir un aéroport ouvert à tout moment est de semer le brouillard dès qu’il commence à se développer avec des matériaux coalescents de brouillard tels que des tensioactifs, des polyélectrolytes hydrosolubles ou des mélanges de ceux-ci; Cependant, en raison de la circulation de l’aéroport, ce n’est pas toujours pratique. De plus, la plupart des brouillards broyés se développent la nuit à cause des radiations et, par conséquent, doivent être dispersés après le développement complet. Lors du traitement d’une banque de brouillard semi-développée, la méthode est directe; c’est-à-dire qu’un aéronef est transporté par le plus de brouillard possible tout en distribuant des matériaux de coalescence de brouillard; et, puisque pendant le développement, un banc de brouillard n’a pas l’équilibre établi dans un brouillard complètement développé, l’instabilité du brouillard couplée à l’instabilité supplémentaire causée par les matériaux coalescents de brouillard permet la dispersion rapide du brouillard.

Avec un brouillard complètement développé, la dispersion n’est pas aussi facile et même si la distribution de matériaux coalescents de brouillard tels que des tensioactifs, des polyélectrolytes solubles dans l’eau et leurs mélanges est efficace, il existe d’autres procédés utiles pour augmenter leur l’efficacité selon la présente invention. Lorsqu’il y a un vent substantiel présent, un procédé de dispersion de brouillard selon la présente invention consiste à distribuer des matériaux coalescents de brouillard d’un avion dans un trajet transversal à la direction du vent et au vent de la zone à déblayer et à travailler ensuite dans le vent. la distribution de matériaux coagulants de brouillard pour fournir un type d’effet de barrage.

Lorsqu’il n’y a pas de vent présent, pour disperser le brouillard conformément à un procédé de la présente invention, la première étape consiste à faire un vol d’observation au-dessus du banc de brouillard pour détecter des points instables ou faibles. Des points faibles, ou des points d’instabilité et de coalescence, sont détectables en raison de leur obscurité qui est causée par la moindre quantité de lumière réfléchie par de plus grandes gouttes d’eau que les gouttelettes d’eau normales dans un banc de brouillard. Si un point faible est détecté, l’ensemencement est commencé à cet endroit et de préférence des matériaux coalescents de brouillard sont distribués tout en volant dans des cercles de diamètre toujours croissant autour de la tache faible. Plusieurs fois la dispersion du brouillard dans un tel endroit agira de la manière de tirer un bouchon d’une cuve d’eau; c’est-à-dire que le reste de la banque de brouillard s’écoulera vers la zone traitée, deviendra instable et fusionnera. Si cela n’est pas efficace en soi, l’étape suivante consiste à distribuer des matériaux coalescents de brouillard dans un chemin menant à la zone à déblayer pour permettre un écoulement plus facile. Les résultats obtenus en travaillant sur un point faible dans un banc de brouillard sont si bons que tout point faible détecté dans un rayon de 5 miles autour de la zone à dégager doit être travaillé avant d’attaquer le brouillard sur la zone à déblayer.

Si aucun point faible n’est détecté, la première étape consiste à effectuer un parcours avant du système d’atterrissage aux instruments (ILS) de l’aéroport, de préférence sur une piste centrale, tout en distribuant des matériaux coalescent-brouillard. Il faut savoir qu’une situation de visibilité nulle existera probablement, ce qui nécessitera l’ILS; et, en conséquence, un parcours arrière est ensuite effectué à peu près à la même altitude. Après un ou plusieurs de ces passages d’ensemencement ILS, l’avion est ensuite transporté par-dessus le brouillard pour observation. Comme mentionné précédemment, les points d’instabilité sont facilement détectés en raison de leur obscurité, et si les passages ILS sont efficaces, une dépression sombre ayant l’apparence d’une vallée sera vu. Après un certain temps, des vallées similaires, appelées andains, apparaîtront en parallèle avec la vallée de l’ILS et se propageront à partir du sentier ILS jusqu’à ce que le sol soit visible. Une fois que le sol est visible, toute la zone à dégager est recouverte de matériaux coalescents de brouillard dans un modèle de suivi conçu pour disperser complètement tout le brouillard sur la zone à déblayer. A cette fin, le motif peut être un diamètre croissant de chemins circulaires, des chemins entrecroisés ou des chemins parallèles, l’utilisation d’un motif qui couvrira complètement la zone étant primordiale. Il est à noter que pendant le suivi, le pilote aura une vue du sol pour permettre un guidage visuel pour contrôler le modèle.

Selon la présente invention, les matériaux peuvent être distribués dans l’atmosphère depuis l’air en utilisant un aéronef équipé de buses et un venturi fixé sur sa face inférieure. Les buses sont utilisées pour distribuer des matériaux sous forme liquide et sont reliées à des réservoirs dans le plan de sorte que les matériaux distribués et leur quantité puissent être commandés par le pilote ou un passager dans l’avion. Ainsi, divers matériaux peuvent être distribués simultanément à partir de buses séparées ou peuvent être mélangés dans les réservoirs et distribués à partir de la même buse. De même, des tambours sont disposés à l’intérieur du plan et des matériaux sous forme de poudre peuvent y être chargés pour être distribués à travers le venturi soit individuellement, soit sous forme de mélanges.

Les matériaux selon la présente invention peuvent être distribués dans l’atmosphère à partir du sol en utilisant une unité appelée brouillard-balai fabriquée par la division John Bean de FMC Corporation. Cette unité comprend un grand ventilateur d’air et un long tube flexible monté sur une remorque et est capable de distribuer des liquides et des matériaux en poudre à plus de 200 pieds dans l’air. L’unité peut tourner sur la remorque lorsque la remorque est remorquée à travers une zone spécifiée pour offrir une bonne plage de fonctionnement.

En raison du poids moléculaire élevé des polyélectrolytes solubles dans l’eau à utiliser dans la présente invention, il est souhaitable de diluer les polyélectrolytes liquides avec de l’eau, les proportions n’étant pas critiques, afin de faciliter leur distribution. Le taux de distribution de tensioactifs, de polyélectrolytes ou de mélanges de ceux-ci selon la présente invention n’est pas critique, et ces matériaux doivent seulement être distribués en petites quantités en raison de leur efficacité et des méthodes précises de distribution. Par exemple, sous forme liquide, une demi-pinte à 1 gallon des matières par mille est suffisante et sous forme de poudre, les matières peuvent être distribuées dans la gamme d’une demi-livre à 10 livres par mille avec la quantité maximum de matière généralement déterminé par un facteur économique.

Il n’est pas prévu que la présente invention soit limitée par les théories exposées ci-dessus concernant la manière dont les matériaux dispersent le brouillard et agissent sur les conditions atmosphériques, les tensioactifs, polyélectrolytes et leurs mélanges étant très efficaces pour disperser le brouillard, l’augmentation des précipitations et la suppression de la formation de nuages ​​de grêle.