Молниеприемник

 

Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражений молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов. Целью изобретения является повышение эффективности молниезащитных высоких объектов. Для этого в устройстве молниезащиты, содержащем горизонтально установленный заземленный электропроводящий элемент, вписанный в окружность, радиус последней выбирают из условия R 0,1h(0,5+ Ф(г)), где R - минимальный внешний радиус молниеприемника , м; молниеотвода, м; ф(г) h I г -JL /2Я и2 2 высота /е - функция Лапласа, определяемая по таблице при z (h - 187)- 2,66 . При этом электропроводящий элемент может быть выполнен в виде тора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 05 F 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ВЯ,® >, .1 -.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I ",",: -

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4661307/21 (22) 23.01.89 (46) 07.09.91.Бюл. М 33 (71) Ленинградский политехнический институт им. M.È,.Êàëèíèíà (72) Г.Н:Александров, Ю.fl,Âîðîáüåâ, А.В.Железнов, И.А.Иванов, О.П.Иванов, Г.Д.Кадзов, С.Н.Лосев, И.Б,Распопов и

И.В.Сенькин (53) 621.387(088.8) (56) Базелян Э.М., Горин Б.Н„Левитов В.И.

Физические и инженерные основы молниезащиты. — Л,: Гидрометеоиздат, 1978.

Патент США М 4605814, кл. Н 02 6

13/00, 1986, (54) МОЛНИЕПРИЕМНИК (57) Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражений молнией и может быть использовано

Изобретение относится к технике защиты промышленных сооружений от поражения молнией и может быть использовано при разработке молниеотводов.

Целью изобретения является повышение эффективности молниезащитных высоких объектов. . На фиг.1 представлена схема экспериментальных исследований; на фиг.2 — зависимость поражаемости объекта ниже вершины фНВ от высоты молниеотвода h; на фиг.3 — зависимость относительного радиуса молниеприемника R/h от высоты молниеотвода h, В устройстве молниезащиты, содержащем горизонтально установленный заземленный электропроводящий элемент, .. Ж,„, 1676117 А1 при разработке молниеотводов, Целью.изобретения является повышение эффективности молниезащитных высоких обьектов. Для этого в устройстве молниезащиты, содержащем горизонтально установленный заземленный электропроводящий элемент, вписанный в окружность, радиус последней выбирают из условия, и = О, 1 h(0, 5+ Ф(г)), где R — минимальный внешний радиус молниеприем ни ка, м; h — высота молниеотвода, м; ц2 ф<г1= — / е ay (Тл — функция Лапласа, определяемая по таблице при z = (h - 187) ° 2,66 ° 10 . При этом электропроводящий элемент может быть выполнен в виде тора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. вписанный в окружность, радиус последней выбирает из условия

R 0,1h(0,5+ Ф(г) 1, ° где R — минимальный внешний радиус молниеприемника,м;

h — высота молниеотвода, м;

Ф(г) = f e У dy -функция 2т

Лапласа, определяемая по таблицам при

z =(h-187) 2,66 t0

При этом электропроводящий элемент выполнен в виде тора, Макетный разрядный промежуток Н равный 10 м (фиг.1 и 2), Кривая 1 (фиг.2) соответствует изменению поражаемости фнВ мол ниеотвода с торообразным молниеприемником радиуса R=0,28 м, кривая 2 — молниеотвода с молниеприемником

1676117

1 радиуса R=0,17 м, кривая 3 — молниеотводу стержневого типа.

Исследование основнь:х закономерностей поражаемости высоких объектов ниже вершины в длинных воздушных промажут- 5 ках и возможность полного предотвращения поражений молниеотводов ниже вершины проводят при расположении высоковольтного электрода и макета молниеотвода в воздушном промежутке длиной 10

Н = 10 м, В качестве высоковольтного алек-рода используют металлический стержень диаметром 4 см и длиной 3 м, к которому при испытаниях подводят пологий положитель- 15 ный импульс напряжения (typ = 3500 мкс), Амплитуда приклады ваемого напряжения обеспечивает развитие завершенного разряда в воздушном промежутке с вероятностью порядка 0,95. Макет молниео;вода 20 выполняется в вид» металлического с гержня диаметром 2 см изменяемой высот l h, Форма Молниеотвода изменяется установкой на его вершине тороидальных молниеприемников радиуса 0,1„ О,17; 0,28 м иэ 25 проволоки диаметром 0,5 см. 1раектария разряда при испытаниях фиксируется методом статического фотографирован .я, Точка поражения разрядом определяется по фотографии, Поражаемость макета мол- 30 ниеотвода 1/л> определяется как число завершившихся на молниеотводе разрядов пс, к общему числу разрядов в опыте (np=50200) и, соответственно, поражаемость макеTB ниже вершины 1pl-let — K3K 0THQUJBKMB 35 числа разрядов, завершившихся на молниеотводе ниже вершины n ;, к общему числу поражений молниеотвода п0, Результаты испытаний свидетельствуют о том, что в промежутке длиной 10 м и 40 при высоте объекта в пределах п=3-4 м отмечено большое число разрядов (до фнв =0,2), поражающих макеты молниеотводов значительно ниже вершин, на уровне (0,6-0,7) h. Установленная вероятность пора- 45 жения макетов ниже вершины на высоте порядка h=1,5 м соответствует поражаемости молнией высоких объектов в естествен" ных условиях. Это позволяет сделать вывод о подобии процессов ориентировки длин- 50 ной искры в лабораторных и натурных условиях и создает возмо>кность разработки на основании лабораторных исследований принципов ограничения поражаемости объектов ниже вершины.

Построенные на основании экспериментальных данных зависимости поражае мости макета ниже вершины @на о ; высоты h (фиг.2) отражают общую эакономерность изменения поражаемости молниеотвода ниже вершины фарп от высоты макета h в промежутке длиной 10 м, Как видно йз зависимости (фиг,2), вероятность поражения ниже вершины фри исследованных молниеотводов возрастает с увеличением их высоты, достигая максимального значения при h 3-3,5 м.

Зависимости (фиг,2) показывают, что поражаемость ниже вершины исследован. ных молниеотводов весьма незначительна при некоторой минимальной высоте макета, зависящей от размеров его молниеприемника, Так одиночный стержневой молниеотвод при h-- ;,5 м поражается ниже вершины с вероятностью ф е =0,045,молниеотвод с молниеприемником радиуса 0,17 м при h =

2,2 м — с вероятностью фар =-0,033. а молниеотвод с молниеприемником радиуса 0,28 м при п=3,0 м — c вероятностью дня = ОЛ13.

Экстраполяция зависимостей (фиг,2) в область малых значений вероятности поражения фнв нв позволяет получить зависимость относительного радиуса молниеприемника молниеотводов R/К обеспечивающего отсутствие поражений молниеотвода ниже вершины, от высоты молниеотвода в реальных схемах молниезащиты (фиг.3). При построении зависимости

R/h = f (h) учитывается масштаб макетирования, который определяется исходя из соотношения высоты ориентировки лидерного разряда при испытаниях к высоте ориентировки молнии.

На фиг,3 область, ограниченная справа кривой зависимости R/h=f(h), задает диапазон допустимого изменения относительно- го радиуса молниеприемника R/h, обеспечивающего отсутствие поражений молниеотвода ниже вершины при заданной высоте его h, Зависимость фиг.3 может быть выражена аналитически и преобразована к виду

R = 0,1Ц0,5+Ф (z}), где R — внешний радиус тороидального молниеприемника,м;

h — высота молниеотвода,м;

®(zj — функция Лапласа при z=(h-187) 2,6610 .

Формула (1), определяющая радиус молниеприемника молниеотвода, обеспечивающего отсутствие поражений конструкций молниеотвода молнией ниже вершины, может быть рекомендована для использования в практике проектирования систем молниеэащиты высоких объектов.

Таким образом, эффективность управления ориентировкой разряда молнии при использовании предлагаемого изобретения может быть существенно повышена, 1676117

Формула. изобретения

1. Молниеприемник,выполненный в виде горизонтально расположенного заземленного электропроводящего элемента, вписанного в окружность, о т л и ч а ю щ и й- 5 с я тем, что, с целью повышения эффективности молниезащиты высоких объектов, радиус описывающей молниеприемник окружности выбран из условия

R «0,1h(0,5+ Ф (z)j, 10 где R — минимальный внешний радиус молниеприемника, м;

h — высота молниеотводэ, м;

cb(z) = -2 — — J е " dy — функция

Лапласа, определяемая по таблицам, при z== (h-187) 2,66 10

2, Молниеприемник по п.1, о т л и ч а юш и и с я тем, что злектропроводящий элемент выполнен в виде тора.

1676117 аь

005 а,аг.7® ЮО лт Риг,7

Заказ 3015 Тираж 458 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

"ив

Редактор М. Янкович

Составитель С,Хартов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Э, Лончакова