Brevet 3608820 – Traitement des conditions atmosphériques par la distribution intermittente de matériaux dans celui-ci – 1971

1. Procédé de traitement des conditions atmosphériques consistant à distribuer par intermittence un matériau déséquilibrant, ledit matériau étant choisi dans le groupe constitué par les tensioactifs et les polyélectrolytes solubles dans l’eau, dans l’atmosphère non confinée et non caverneuse pour y former une pluralité de poches d’instabilité discrètes.

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

3. Procédé selon la revendication 3, 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 ( S04Na) C2H4CH (C2H5) 2, [C4H9CH (C2H5) CH2] 2NaPO4, C4H9CH (C2H5) C2H4CH (S04Na) CH2CH (CH3) 2, C4H9CH ( C2H5) CH2SO4Na, et C3H7CH2C (C2H5): CHSO2 ONa.

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

5. Procédé selon la revendication 4, 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.

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

7. Procédé de dispersion de brouillard comprenant un matériau de distribution capable de provoquer la coalescence de gouttelettes d’eau, ledit matériau étant choisi dans le groupe constitué par les tensioactifs et les polyélectrolytes hydrosolubles, à des endroits espacés dans un brouillard pour provoquer des poches d’instabilité dans tout le brouillard.

CONTEXTE DE L’INVENTION

La présente invention concerne des procédés de traitement des conditions atmosphériques et plus particulièrement des procédés de traitement des conditions atmosphériques par distribution intermittente de matériaux à l’intérieur.

Le traitement des conditions atmosphériques a longtemps été tenté pour augmenter la pluie, prévenir ou supprimer la grêle et disperser le brouillard; cependant, aucune méthode conventionnelle de traitement de l’atmosphère n’a été trouvée efficace pour fournir systématiquement les objectifs ci-dessus. Des procédés antérieurs consistant à augmenter la pluie, à supprimer la grêle et à disperser le brouillard, par exemple en y déposant du sel, ont été totalement imprévisibles et n’ont donc pas fourni la fiabilité désirée pour le traitement de ces conditions.

Une partie de la raison du manque de succès des procédés 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 que les conditions des nuages ​​à partir desquels on cherche à augmenter la pluie, les cumulus grêle des nuages ​​et les caractéristiques des bancs de brouillard n’ont pas été suffisamment compris par ceux qui tentaient 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 les déplacements à la surface de l’air. 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 des conditions atmosphériques de l’art antérieur enseignent la distribution de divers matériaux de manière continue sur un brouillard ou un nuage de manière à couvrir complètement l’état d’équilibre stable du brouillard ou du nuage pour provoquer la coalescence des gouttelettes d’eau. la bride. Ces méthodes sont désavantageuses, en dehors de leur imprévisibilité et de leur inefficacité générale, en raison de la grande quantité de matériaux dépensés.

Résumé de l’invention

En conséquence, un objet de la présente invention est de traiter les conditions atmosphériques en distribuant par intermittence un matériau déséquilibrant dans celles-ci.

Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé de traitement des conditions atmosphériques pour obtenir des résultats cohérents avec de petites quantités de matériaux déséquilibrés.

Un autre but de la présente invention est de disperser le brouillard en y déposant des matériaux pour provoquer la coalescence de gouttelettes d’eau à des emplacements espacés pour former des poches d’instabilité.

La présente invention a un autre objet en ce que le brouillard est dispersé en distribuant par intermittence des tensioactifs, des polyélectrolytes solubles dans l’eau ou des mélanges de ceux-ci dans le brouillard.

Certains des avantages des procédés de la présente invention par rapport aux procédés de l’art antérieur sont que les conditions atmosphériques sont traitées avec des résultats toujours bons, que seules de petites quantités de matériaux sont requises et que le brouillard est dispersé rapidement et simplement en créant des poches d’instabilité.

La présente invention est généralement caractérisée par un procédé de traitement de conditions atmosphériques comprenant la distribution intermittente de matériaux de déséquilibrage dans l’atmosphère non-confinée et non-caverneuse.

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

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES

La présente invention va être décrite par rapport aux brouillards; cependant, les procédés de la présente invention sont applicables au traitement de toutes les conditions atmosphériques ayant les mêmes caractéristiques basiques. Ainsi, les procédés de la présente invention sont utiles pour augmenter les précipitations et supprimer la grêle ainsi que disperser le brouillard puisque l’objet primaire est le même; c’est-à-dire, puisque les nuages ​​et les brouillards sont composés de masses de gouttelettes d’eau, pour faire coalescer les gouttelettes d’eau dans le nuage ou le brouillard et les faire tomber au sol.

Il existe de nombreuses théories sur la composition et les caractéristiques des brouillards; cependant, la caractéristique des brouillards qui est d’importance primordiale est que les brouillards sont dans un état d’équilibre stable.

Le choix des matériaux à distribuer dans l’atmosphère pour disperser le brouillard repose normalement sur une théorie de la composition du brouillard. Par exemple, des tensioactifs sont distribués dans l’atmosphère conformément à la présente invention selon la théorie selon laquelle la tension superficielle entre gouttelettes d’eau agit pour maintenir les brouillards dans un état stable d’équilibre et le tensioactif réduit la tension pour permettre aux gouttelettes d’eau de changer de sphérique à une forme allongée et se rejoignent ou coalescent pour former de grandes gouttes d’eau qui tombent sur le sol, dispersant ainsi le brouillard.

La théorie qui sous-tend la distribution de polyélectrolytes hydrosolubles dans l’atmosphère pour disperser le brouillard conformément à la présente invention est que les gouttelettes d’eau dans le brouillard ont des charges similaires associées pour amener les gouttelettes à prendre un état suspendu dû à la nature mutuellement répulsive. des charges similaires et le polyélectrolyte soluble dans l’eau ajoute des charges opposées pour amener les gouttelettes d’eau à se réunir les unes aux autres pour former une coalescence et former de grandes gouttes d’eau qui tombent sur le sol, dispersant ainsi le brouillard.

U.S. Pat. Le brevet US 2 756 097 de Brandau et Kooser décrit la distribution d’eau et de divers sels ioniques dans l’atmosphère sur la base de la théorie selon laquelle ceci déséquilibre l’état d’équilibre électrique du brouillard.

La présente invention ne concerne pas la contravention des théories de la composition du brouillard mais plutôt l’utilisation plus complète de ces théories pour disperser les brouillards. Comme mentionné précédemment, dans le passé, un brouillard à traiter était soumis à une couverture complète avec des matériaux déséquilibrés, et de tels matériaux étaient normalement distribués dans un trajet continu à partir d’un aéronef. La présente invention est basée sur la reconnaissance que, puisque tout le brouillard à traiter est dans un état d’équilibre, il vaut mieux ne traiter que les parties isolées du brouillard avec des matériaux déséquilibrés pour fournir des poches d’instabilité qui dissiperont efficacement la stabilité et l’équilibre. de tout le brouillard.

On pense que l’effet parfois provoqué par les procédés de traitement des conditions atmosphériques de l’art antérieur est qu’au lieu de bouleverser ou de déséquilibrer l’état d’équilibre d’un brouillard, un nouvel état d’équilibre est établi. Par exemple, lorsqu’un matériau chargé est distribué dans l’atmosphère, on pense que l’ensemencement continu du matériau peut provoquer une inversion complète des charges sur les gouttelettes d’eau pour les maintenir en suspension en raison des charges mutuellement répulsives de la polarité opposée.

On a constaté qu’en distribuant par intermittence des matières déséquilibrées dans un brouillard, la coalescence des gouttelettes d’eau se produit constamment et que l’instabilité et le déséquilibre causés aux endroits où les matériaux sont distribués se répandent dans tout le brouillard pour permettre une coalescence maximale et une dispersion complète des brouillards.

Le concept de base des procédés de la présente invention peut être utilisé avec tous les matériaux de déséquilibre utilisés pour traiter les conditions atmosphériques puisque ces matériaux cherchent à perturber un état d’équilibre et ceci est mieux accompli par une distribution intermittente des matériaux. Cependant, les procédés de la présente invention se sont révélés être extrêmement efficaces lors de la distribution de tensioactifs et de polyélectrolytes solubles dans l’eau soit individuellement, soit en mélange les uns avec les autres dans l’atmosphère.

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 des solutions aqueuses ou aqueuses telles que des sels de sodium d’alkylsulfates ou de sulfonates de haut poids moléculaire. . 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.

Comme indiqué précédemment, on pense que les tensioactifs opèrent sur un nuage de banc 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 tenant compte 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 trivinylphosponum enseignés par U.S. Pat. US 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, catalogué 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 grandes gouttes et tomber au sol pour ainsi provoquer une augmentation des précipitations, 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 solubles dans l’eau et de tensioactifs utiles avec la présente invention est l’Ultra-blend 100 fabriqué par The Witco Company.

Afin d’augmenter les précipitations, un procédé selon la présente invention comprend la distribution intermittente de matériaux déséquilibrés dans un nuage à partir d’un aéronef. L’aéronef circule sur le nuage et le matériau est distribué sous forme de giclées ou d’impulsions intermittentes, créant ainsi des poches d’instabilité causées par la coalescence des gouttelettes d’eau. Ces poches vont se répandre pour causer de la pluie dans tout le nuage; cependant, cette procédure peut être accélérée en couvrant le nuage entier avec le matériau une fois que les poches d’instabilité sont établies puisque le danger de créer plus loin un état d’équilibre a été évité.

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 elle-même, mais l’effet d’arrêter le développement vertical d’un cumulus en faisant tomber des gouttelettes d’eau dans le sol en raison de la coalescence causée par le matériau. le nuage en couches et en empêchant 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.

Il a été constaté que la hauteur et la densité d’un brouillard sont inversement proportionnelles dans une certaine mesure à la quantité de matières déséquilibrantes nécessaires pour disperser le brouillard. Autrement dit, un petit brouillard ou un brouillard non développé doit être traité avec une grande quantité de matériaux parce que le brouillard n’est pas stable, et donc un ensemencement minutieux des matériaux dispersera le brouillard sans risquer de créer un état d’équilibre supplémentaire. Il est préférable de disperser un grand brouillard stable, entièrement développé, avec une plus petite quantité de matériau distribué par intermittence pour provoquer des poches d’instabilité à travers le brouillard.

La manière optimale de maintenir un aéroport ouvert à tout moment est d’ensemencer le brouillard dès qu’il commence à se développer avec des matières déséquilibrantes telles que des sels, des tensioactifs, des polyélectrolytes solubles dans l’eau 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’un banc de brouillard semi-développé, la méthode est directe comme mentionné ci-dessus; c’est-à-dire qu’un aéronef est transporté par le plus de brouillard possible tout en distribuant des matériaux déséquilibrés; 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 permet une dispersion rapide du brouillard.

Avec un brouillard complètement développé, la dispersion n’est pas aussi facile et même si la distribution intermittente de substances déséquilibrantes telles que des sels, des tensioactifs, des polyélectrolytes hydrosolubles et leurs mélanges selon la présente invention est efficace, il existe d’autres méthodes leur efficacité selon la présente invention. Lorsqu’il y a un vent substantiel présent, un procédé de dispersion de brouillard selon la présente invention comprend la distribution intermittente du matériau d’un aéronef dans un trajet transversal à la direction du vent et au vent de la zone à dégager et ensuite travailler dans le vent tout en distribuant matériaux 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 déséquilibrés sont distribués en volant dans des cercles de diamètre toujours croissant autour du point faible. Plusieurs fois la dispersion du brouillard dans un tel endroit agira de la manière de tirer un bouchon d’un tube 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 les matériaux par intermittence 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 par intermittence des matériaux déséquilibrés. 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 série de dépressions sombres seront observées qui se propageront pour former une vallée. 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 couverte avec le matériau dans un modèle de suivi qui est conçu pour disperser complètement tout le brouillard sur la zone à effacer. A cette fin, le motif peut être un diamètre croissant de chemins circulaires, des trajets entrecroisés ou des trajets parallèles, l’utilisation d’un motif qui recouvrira complètement la zone étant primordiale étant donné que l’instabilité a déjà été établie. 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 et à des pompes dans l’aéronef de sorte que les matériaux distribués et leur quantité peuvent 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 et les jets intermittents ou les impulsions de matériaux sont fournis en commandant les pompes. De même, des tambours sont disposés à l’intérieur du plan et des matériaux sous forme de poudre peuvent y être chargés pour distribuer à travers le venturi soit individuellement, soit sous forme de mélanges sous la commande d’une soupape pour fournir des impulsions intermittentes.

Les matériaux selon la présente invention peuvent être distribués dans l’atmosphère à partir du sol en utilisant une unité appelée Fog-Sweep fabriquée par la John Bean Division de FMC Corporation. Ainsi, l’unité comprend un grand ventilateur d’air et un long tube flexible monté sur une remorque et est capable de distribuer du liquide et des matériaux pulvérulents 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 fournir une bonne plage de fonctionnement et des impulsions intermittentes.

Une autre manière de mettre en oeuvre la présente invention à partir du sol consiste à faire tomber des matériaux déséquilibrés dans l’atmosphère par des ballons ou des missiles qui distribuent les matériaux à une hauteur prédéterminée pour fournir une série de poches d’instabilité.

En raison du poids moléculaire élevé des polyélectrolytes solubles dans l’eau à utiliser avec 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 des matières déséquilibrantes selon la présente invention dépend du caractère des conditions atmosphériques, et ces matières doivent seulement être distribuées en petites quantités en raison de leur distribution intermittente. 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, ce qui est important uniquement pour que les matières déséquilibrantes soient efficaces. formation de nuages ​​de grêle lorsqu’ils sont distribués par intermittence dans l’atmosphère.