Устройство для защиты объектов от поражения молнией Советский патент 1982 года по МПК H05F3/02 

(k) УСТРОЙСТВО для ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ от ПОРАЖЕНИЯ

.1

Изобретение относится к технике защиты от опасных проявлений молнии и может быть использовано при разра-ботке устройств, предотвращающих поражение особо пожаро- и взрывоопасных промышленных зданий от шаровой молнии.

Известен молниеотвод, широко применяемый для защиты от обычных, линейных молний, представляющий собой заземленный металлический стержень, возвышающийся над защищаемым сооружением 1 ,

Однако для шаровых молний применение молниеотводов совершенно неэффективно, так как при рассмотрении около двух тысяч наблюдений шаровь х молний на промышленных предприятиях практически ни в одном случае молниеотвод не сработал.

Таким образом, молниеотвод не может быть использован для предотвращения проникновения в здания шаровых молний. В связи с этим в дальнеймолнией

шем, по мере усовершенствования технологических процессов и техники безопасности, шаровые молнии могут оказаться главным источником пожарр- и взрывропасности на промышленных предприятиях.

Наиболее близким к предложенному является устройство для защиты объектов от Поражения молнией, содержащее молниеприемник и контур заземле0 ния 2.

Однакб это устройство обладает невысокой эффективностью защиты объектов от шаровой, молнии.

Целью изобретения является сни жение вероятности поражения объекта шаровой.молнией путем снижения веро. ятности разряда ее в виде взрыва.

Эта цель достигается тем, что в устройство для защиты объектов от по20ражения молнией, содержащем молниеприемник и контур заземления, молниеприемник выполнен из последовательно установленных от атмосферной ереды к объекту металлической рещетки сотовой конструкции из тугоплавкого материала, металлической сетки из легкоплавкого материала и решетки из полимерного материала. На фиг. 1 представлена схема уст ройства на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Устройство состоит из трех секций 1-3, присоединенных к контуру k заземления и помещенных в корпус 5, ограничивающий канал, по/которому возможно попадание шаровой молнии к объекту, и защищающий окружающее п;ространство в случае взрыва. Устройство устанавливается на воздушны магистралях. Для этого оно снабжено входным 6 и выходным 7 патрубками. Секция 1 предназначена для разде ления одной шаровой молнии на Неско лько более мелких, ибо чем мейьше размер молнии, тем ниже вероятность ее взрыва. Секция 2дпредназначена для .введения паров металлов, секция 3 - для разрушения ионов и молекул озона и поглощения атомов кислорода. Устройство устанавливается в ме тах возможного проникновения шаровых молний в производственные помещения, например в воздуховод и от водящих отходящие газы трубах. Секция 1 представляет собой ме таллическую сотовую конструкцию, вы полненную из тугоплавких металлов или сплавов (вольфрама с температурой плавления , молибдена с температурой плавления 2б22С и др. Основное назначение секции 1 - разделение одной молнии на несколько более мелких. Наиболее вероятный диаметр первичной шаровой молнии около 20 см. Ширина элемента сотовой конструкции 5 см. Тогда попавшая в воздуховод молния после прохождения секции 1 распадается на 10-15.; более мелких молний. В соответствии с имеющимися наблюдениями, распад ш ровых молний происходит, в основном, лишь в случае, когда глубина о верстий составляет- не менее 0 от диаметра молнии. Для этого длина секции 1 рекомендуется 13-15 см. Кроме того, распад не произойдет, если ребра секции полностью проплавятся. Поэтому толщина ребра должна составлять не менее 1 см. Общие раз меры сотовой конструкции определяют мощностью вентиляции (или 94 ходящего газа) и следовательно, поперечным сечением воздуховода. Минимальные размеры - 20x20 см, число ячеек - 16. Секция 2 представляет собой металлическую решетку из легкоплавкого металла с низким потенциалом .ионизации с шириной ячейки 1-2 см. Основное назначение этой секции - создание в образовавшихся после деления боле% мелких шаровых молниях достаточно высокой концентрации паров металлов (для этого толщина проволоки решетки должна быть не менее см),что приводит к резкому снижению содержащейся в ионах энергии в результате их перезарядки. При энергии ионов менеее 9,25 эВ (потенциал ионизации окиси азота) шаровые молнии уже не обладают способностью взрываться. Так, для свинца (температура плавления 327 С. потенциал ионизации 7, эВ) снижение энергии ионов (по сравнению с молекулярным ёзотом, потенциал ионизации 15,58эВ) составляет 52,5%, для олова (температура плавления 323° С, потенциал ионизации 7, зВ)- 53,0%, для алюминия (температура плавления , потенциал ионизации 5,98 эВ)-61,5%. Секция 2 непосредственно примыкает к сотовой конструкции. Секция 3 представляет собой эластомерную решетку (из полиизопрена или прорезиненной ткани) с шириной ячейки 2-3 см. Основное назначение этой секции - разрушение озона и поглощение атомов кислорода, что приводит к рассасыванию оболочки и окончательному распаду 1чаровой молнии. Расстояние между секциями 2 и 3 15-20 см. Устройство имеет контур заземления и стальную защиту (корпус 5) на случай взрыва шаровых молний, рассчитанную на взрыв нескольких килограмм тринитротолуола. Все устройство устанавливается в воздуховодах в местах, где рабочие места отсутствуют. Поскольку направление движения воздуха практически не влияет на перемещение шаровых молний, обладающих автономным источником энергии, устройство следует устанавливать не только в приточных, но ив вытяжных воздуховодах (или в отводных трубах). В последнем случае поток воздуха противоположен по отношению к устройству по сравнению с воздухозаборным воздуховодом. Прямоугольное

поперечное сечение устройства может существенно превышать поперечное сечение воздуховода, составляя не менее 0, м.Поэтому его установка в воздуховоде не вызовет дополнительного сопротивления воздушному потоку. При эксплуатации устройство проверяется раз в квартал, при этом секция 3 заменяется 2 раза в год. Диаметр 50 40 30 25 20 молний, см Вероятность взрыва после 55 35 18 12 8 оплавления ,1 Если материалы предметов, с кото рыми взаимодействуют шаровые молнии неметаллические, шаровые молнии в большей степени отталкиваются от ни нередко как бы просачиваются через небольшие отверстия, резко меняя свою форму (иногда отверстия проплавля,ются или прожигаются самой шаровой молнией). К металлическим предметам шаровые молнии могут не только притягиваться, но и прилипать, образуя так называ1емые осе шие молнии. Из статисти ческих исследований следует, что в непосредственной близости к металлическим предметам (на расстояниях менее 0,2-0,3 м) шаровые молнии практически во всех случаях, в той или ино степени реагируют на металлы. При наличии металлических сеток шаровые молнии обычно, не просачиваются, а обволакивают ячейки, испаряя проволоку. При наличии отверстий в металлах шаровые молнии как бы втягиваются в них, что часто наблюдается для дымоходов, водосточных труб и т.д. (если же рядом имеется не одно отверстие, то шаровые молнии втягиваются одновременно в разные). При наличии жепротяженных металлических отверстий шаровые молнии обычно разделяются на соответствующее количество более мелких. При толщине отверстий не меньше радиуса первичной шаровой молнии образующиеся при делении новые молнии в основном остаются разделенными. Для среднего размера шаровых молний в 20см толщина отверстий должна быть не меньше 8-10 см. Таким образом, дроблени первичных шаровых молний в предложе

688996

Признаки изобретения разработаны с учетом статических данных о влн янии различных факторов на вероятность взрыва и распада шаровой мол НИИ, в частности с учетом зависимости вероятности взрыва шаровых молний от их диаметра в условиях оплавления и поглощения шаровыми молниями паров металлов (см. таблицу). 15 10.53 6 i 1,5 0,8 0,3 НОМ устройстве с последующим поглощением ими паров металлов препятствует их проникновению в особо пожарои взрывоопасные здания, снижает возможные разрушения и, тем самым, способствует защите помещений от шаровых молний. Поэтому секция 1 взаимосвязана с секцией 2. Третьим существенным признаком предлагаемого устройства является разрушение наружной оболочки у шаровых молний, содержащих пары металлов. Роль этого фактора может быть оценена по способности шаровых молний к делению. При делении естественных шаровых молний у вновь образующихся оболочки восстанавливаются, они также преобретагот шаровидные формы. Описаны наблюдения 7б2 случаев деления шаровых молний. После же поглощения паров металлов в 68 случаях не зарегистрировано ни одного разделения шаровой молнии. Поэтому уничтожению металлизированной молнии может способствовать разрушение ее оболочки. При исследовании шаровых мОлний установлено, что их наружная оболочка выделяет значительные количества озона. Поэтому для разрушения оболочки шаровых молний можно использовать хч мически активные эластомерные материалы. Одно лишь разрушение оболочки у естественных шаровых молний неэффективно, поскольку вновь образующиеся молнии с восстановленными оболочками могут проникать дальше в пожаро- и взрывоопасные зоны. Поэтог му разрушение оболочек целесообразно осуществлять лишь для молний, предварительно оплавивших металлы. Следовательно, секция 3 взаимосвяз на с секцией 2. Таким образом, в совокупности вс три секции представляют одно .устрой ство, в котором на молнию оказывает ся совокупность воздействий, предотвращающая ее поступление во взры воопасные и пожароопасные здания. Формула изобретения Устройство для защиты объектов от поражения молнией, содержащее мрлниеприемник и контур заземления, отличающееся тем, что, с целью снижения вероятности поражения объекта шаровой молнией путем снижения вероятности разряда ее в виде взрыва, молниеприемник выполнен из установленных последовательно от атмосферной среды к объекту металлической решетки сотовой конструкции из тугоплавкого материала, металлической сетки из легкоплавкого материала и решетки из полимерного материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.КапЦов Н. А. Электрические явления в газах и в вакууме. М.-Л., 19А7, с. 567. 2.Авторское свидетельство СССР № 5399, кл. Н 05 F 3/02, 1928 (прототип).

Л,

Фиг,.1