Молниеприемник Советский патент 1991 года по МПК H05F3/02 

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 I/VIB от высоты молниеотвода h; на фиг.З - зависимость относительного радиуса молниеприемника R/h от высоты молниеотвода h.

В устройстве молниезащиты, содержащем горизонтально установленный заземленный электропроводящий элемент,

вписанный в окружность, радиус последней выбирают из условия

R Ј0,,5+ O(z) ,

где R - минимальный внешний радиус молниеприемника, м;

h - высота молниеотвода, м;

Os VI О

Ф(г)

1

ЬV2

dy -функция

У2лг ° Лапласа, определяемая по таблицам при

z (h-187)-2,66-10 2,

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 нв молниеотвода с торообразным молниеприемником радиуса ,28 м, кривая 2 - молниеотвода с молниеприемником

VI

радиуса ,17 м, кривая 3 - молниеотводу стержневого типа.

Исследование основных закономерностей поражаемое™ высоких объектов ниже вершины в длинных воздушных промежутках и возможность полного предотвращения поражений молниеотводов ниже вершины проводят при расположении высоковольтного электрода и макета молниеотвода в воздушном промежутке длиной Н 10 м.

В качестве высоковольтного электрода используют металлический стержень диаметром 4 см и длиной 3 м, к которому при испытаниях подводят пологий положительный импульс напряжения (хфр 3500 мкс). Амплитуда прикладываемого напряжения обеспечивает развитие завершенного разряда в воздушном промежутке с вероятностью порядка 0,95. Макет молниеотвода выполняется в виде металлического стержня диаметром 2 см изменяемой высоты h. Форма молниеотвода изменяется установкой на его вершине тороидальных молниеп- риемников радиуса 0,1; 0,17; 0,28 м из проволоки диаметром 0,5 см. Траектория разряда при испытаниях фиксируется методом статического фотографирований. Точка поражения разрядом определяется по фотографии. Поражаемость макета молниеотвода чро определяется как число завершившихся на молниеотводе разрядов п0 к общему числу разрядов в опыте ( 200) и, соответственно, поражаемость макета ниже вершины как отношение числа разрядов, завершившихся на молниеотводе ниже вершины п ив, к общему числу поражений молниеотвода п0.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что в промежутке длиной 10 м и при высоте объекта в пределах м отмечено большое число разрядов (до VHB 0,2), поражающих макеты молниеотводов значительно ниже вершин, на уровне (0,6-0,7) h. Установленная вероятность поражения макетов ниже вершины на высоте порядка ,5 м соответствует поражаемо- сти молнией высоких объектов в естественных условиях. Это позволяет сделать вывод о подобии процессов ориентировки длинной искры в лабораторных и натурных условиях и создает возможность разработки на основании лабораторных исследований принципов ограничения поражаемости объектов ниже вершины.

Построенные на основании экспериментальных данных зависимости поражае- мости макета ниже вершины нв от высоты h (фиг.2) отражают общую закономерность изменения поражаемости молниеотвода ниже вершины от высоты макета h в промежутке длиной 10м.

Как видно из зависимости (фиг 2), вероятность поражения ниже вершины т/vm исследованных молниеотводов возрастает с увеличением их высоты, достигая максимального значения при h 3-3,5 м

Зависимости (фиг.2) показывают, что

0 поражаемость ниже вершины исследован ных молниеотводов весьма незначительна при некоторой минимальной высоте макета, зависящей от размеров его молниеприем- ника. Так одиночный стержневой молниеот5 вод при ,5 м поражается ниже вершины с вероятностью t/ш 0,045, молниеотвод с молниеприемником радиуса 0,17 м при h 2,2 м - с вероятностью трнв 0,033, а молниеотвод с молниеприемником радиуса 0,28 м

0 при ,0 м - с вероятностью нв 0,013. Экстраполяция зависимостей (фиг.2) в область малых значений вероятности поражения 1/ш нв позволяет получить зависимость относительного радиуса мол5 ниеприемника молниеотводов R/h, обеспечивающего отсутствие поражений молниеотвода ниже вершины, от высоты молниеотвода в реальных схемах молниеза- щиты (фиг.З). 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.

5 На фиг.З область, ограниченная справа кривой зависимости (h), задает диапазон допустимого изменения относительного радиуса молниеприемника R/h, обеспечивающего отсутствие поражений молниеотвода ниже вершины при заданной высоте его h.

Зависимость фиг.З может быть выражена аналитически и преобразована к виду R 0,,5+0(z),

где R - внешний радиус тороидального молниеприемника, м;

h - высота молниеотвода, м; Ф(г)-функцияЛапласаприг(Ь-187)-2,66-10 2. Формула (1), определяющая радиус

0 молниеприемника молниеотвода, обеспечивающего отсутствие поражений конструкций молниеотвода молнией ниже вершины, может быть рекомендована для использования в практике проектирования систем мол5 ниезащиты высоких объектов.

Таким образом, эффективность управления ориентировкой разряда мо/.ими при использовании предлагаемого изобретения может быть существенно повышена,

0

Формула изобретения 1. Молниеприемник,выполненный в виде горизонтально расположенного заземленного электропроводящего элемента, вписанного в окружность, отличающий- с я тем, что, с целью повышения эффективности молниезащиты высоких объектов, радиус описывающей молниеприемник окружности выбран из условия R 0,,5 + Ф(г),

0

где R - минимальный внешний радиус мол- ниеприемника, м;

h - высота молниеотвода, м;

Ф(г) frjT / е dy Функция

Лапласа, определяемая по таблицам, при z (п-187)-2,661(Г2.

2. Молниеприбмник по п.1, отличающийся тем, что электропроводящий элемент выполнен в виде тора.

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

/SS /// V/S s/S /7S

Фиг. 1

1,0 1,5 ф 2,5 -ДО 3,5 W М

Чиг.2.

100 ZOO JOO WO ФигЗ

м