Явление молнии

ГЛАВА 1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

    

Явление молнии

1.1.1 Молнии 

Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом.

Атмосферное электричество — совокупность электрических явлений в атмосфере, а также раздел физики атмосферы, изучающий эти явления. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, её ионизацию и электрическая проводимость, электрические токи в ней, объёмные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое другое. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой и на их развитие сильно влияют локальные метеорологические факторы. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере .

Для развития грозы необходимо возникновение в атмосфере особых условий, приводящих к образованию характерной грозовой облачности. Атмосфера нашей планеты насыщена водяными парами, скапливающимися в ней в результате испарения воды с поверхности морей, озер, рек, земли, растущих на ней деревьев и т.п. Чем теплее поверхность, с которой испаряется вода, тем сильнее испарение и тем больше водяных паров попадает в атмосферу. Поднимаясь на большую высоту и охлаждаясь в более низкой температуре верхних слоев атмосферы, водяные пары превращаются в капельки воды или кристаллы льда, образующие облака. Облака растут приобретая форму кучевых облаков и постепенно удаляясь от земли попадают в более холодные слои атмосферы, где под воздействием холода капли воды укрупняются и выпадают из облаков на землю в виде дождя. Очень бурное каплеобразование превращает дождь в ливень .

Падая на землю, капли дождя соприкасаются с поднимающимся потоком воздуха, что приводит к появлению на них электрического заряда.



Кроме того, одной из важнейших причин образования электрического заряда в облаках является разбрызгивание больших капель на мелкие. Разрушаясь под воздействием ветра, большая часть капли сохраняет положительный заряд, а мелкие брызги заряжаются отрицательно. Чем сильнее ветер, тем быстрее облако заряжается. Часть его получает положительный заряд, другая часть - отрицательный.

          Электрические заряды противоположных знаков стремятся соединиться друг с другом. При этом отдельные части облака, а также облако и земля начинают взаимодействовать друг с другом. Создается электрическое поле, под воздействием которого свободные электроны, находящиеся в воздухе, приобретают значительную скорость и устремляются к земле . Сталкиваясь на своем пути с атомами воздуха, электроны, в свою очередь, разбивают их на положительные ионы и электроны

          Освободившиеся электроны устремляются также по направлению к земле и, снова сталкиваясь с атомами воздуха, расщепляют их. Возникает электронная лавина. За ней следует другая, третья. Их движение создает электрический ток, который, нагревая воздух, увеличивает его проводимость. Через сотые доли секунды электронные лавины достигают земли и образуется канал для разряда молнии, по которому начинает интенсивно протекать электрический ток. Происходит соединение отрицательного электрического заряда, скопившегося в облаке, через канал молнии, с положительным электрическим зарядом земной поверхности.

            Возникает электрический разряд огромной мощности - молния. Такая молния именуется линейной. Путь молнии не всегда прямолинейный, а чаще ветвистый. Это объясняется различными свойствами участков воздуха на пути молнии и она выбирает более легкий путь. Когда разряд приближается к земной поверхности, на его дальнейший путь начинает оказывать влияние заряд земли. Чаще всего разряд устремляется к возвышенным местам земной поверхности или к высоким предметам, где заряды особенно велики (трубы, мачты, холмы, деревья, дома и т.д.).



Предпочтительным объектом для разряда молнии всегда является тот, который хорошо проводит электричество. В этом случае даже более высокий объект (предмет) с плохой проводимостью может оказаться нетронутым. На избирательность разряда оказывает влияние также проводимость почвы.

Наблюдаются случаи прямого разряда молнии в дно глубокого оврага, где почва влажная, хорошо проводящая электричество, или в растущие в долине деревья, хотя высокие песчаные откосы оврага или возвышения вокруг долины остаются непораженными .

Всякий электрический разряд, как правило, сопровождается треском. Линейная молния, представляющая собой электрический разряд огромной мощности, сопровождается сильным раскатистым треском - громом. Таким образом, гром - это озвученная молния.

При развитии молнии канал ее заполнен одноименно заряженными частицами, которые, отталкиваясь одна от другой, сильно расширяют стенки канала. В момент разряда молнии, под воздействием возникающей высокой температуры в несколько тысяч градусов, воздух в канале стремится расшириться еще больше. В результате этого внутри канала молнии создается давление в несколько тысяч атмосфер, мгновенно пропадающее после исчезновения молнии. Образуются взрывные волны, подобные обыкновенной звуковой волне, воспринимаемые нами как гром.

Характер и сила грома зависят от расстояния до места разряда молнии. Молния и гром возникают одновременно, но мы слышим раскаты грома позднее, чем видим светящийся разряд. Это объясняется тем, что свет молнии распространяется в атмосфере почти мгновенно, а звук - лишь со скоростью 330 м/сек . Чем ближе разряд к нам, тем раньше мы услышим раскат грома.

Непосредственный разряд молнии на дом или сельхозпостройку считается прямым ударом молнии. Он производит сильные механические разрушения и пожары. В связи с тем, что в городах молниезащита зданий и сооружений производится довольно часто, а местами, в зависимости от защищаемых зданий и сооружений, их ценности, высоты, материала и т.п. - обязательно, разрушительное влияние молнии значительно снижено.



В сельской местности - наоборот, разряды молнии приносят огромные убытки, особенно связанные с последующими пожарами .

Нормативная база по молниезащите ориентирована на сохранение важных государственных объектов. О молниезащите десятков миллионов индивидуальных жилых домов говорится лишь вскользь, в то время как поражение молнией индивидуального дома для большинства сельского населения страны во все времена даже без человеческих жертв являлось огромной трагедией. Прямыми ударами молнии люди и животные поражаются сравнительно редко. Чаще всего люди и животные при грозовых разрядах подвергаются шаговому напряжению и напряжению прикосновения, возникающими в момент прямого разряда молнии.

Если человек во время разряда молнии проходит вблизи дерева, опоры линии электропередачи, молниеотвода или другого предмета, через который был прямой разряд молнии, то электрический ток молнии, растекаясь по земле, проходит и через ноги человека и замыкается снова на землю. Чем шире шаг человека, тем больше разность напряжений между точками соприкосновения каждой ноги с землей, тем больше ток, проходящий через тело человека .

Напряжение, образуемое на поверхности почвы током, который растекается от места разряда молнии, называется шаговым . Оно определяется длиной шага человека или животного. Если ж ступни ног плотно сдвинуты, то шаговое напряжение и его воздействие на тело практически отсутствует, так как ток через тело человека не проходит.

Животные более чувствительны к воздействию электрического тока (особенно крупный рогатый скот, лошади, козы и др.), так как их шаг имеет большую длину, и поэтому они могут оказаться под большим шаговым напряжением, а следовательно и большим т оком.

        Опасность шагового напряжения становится незначительной на расстоянии 8 - 10 м от места разряда молнии. Воздействию шагового напряжения подвергаются также люди и животные, находящиеся вблизи заземленного молниеотвода, в момент разряда молнии. Еще более опасно прикосновение человека к токоотводу при разряде молнии. В этом случае человек попадает под разность потенциалов, вызванных током молнии и сопротивлением токоотвода на участке от места прикосновения до земли. Разность потенциалов в этот момент может достигать десятков и даже сотен тысяч вольт.

Мощность, развиваемая в момент молнии, очень велика - она может достигать нескольких сотен миллионов киловатт. Однако из-за чрезвычайно малой длительности разряда работа, полученная при разряде молнии средней интенсивности, сравнительно невелика.

Расчеты показывают, что если бы всю энергию, выделенную при разряде молнии, использовать на подогрев 1 т воды, то удалось бы повысить ее температуру лишь на 10 - 15 °.

Кроме линейных, можно иногда наблюдать и другие виды молний. Наиболее часто из них встречается шаровая молния . Этот вид молнии изучен недостаточно и поэтому она представляет значительную опасность, несмотря на редкое проявление.

Появляется она в месте разряда линейной молнии и имеет вид светящегося (огненного) шара, иногда вытянутого в форме капли, груши и т.п. диаметром 10 - 20 см (наблюдались шары от 1 до 100 см ). Цвет может быть разный: красный, оранжевый, желтый и белый, свечение не очень яркое, однако четко различимое при дневном свете.

          Длительность шаровой молнии от доли секунды до нескольких минут. Затем она либо тихо исчезает, либо издает слабый треск, а иногда оглушительный звук, подобный взрыву. Шаровая молния способна перемещаться под действием ветра, сквозняка, обычно по извилистому пути. При этом слышен свистящий или шипящий звук, сопровождающий ее до исчезновения или разряда. Наблюдаются случаи, когда шаровая молния как бы катится вблизи поверхности земли, подпрыгивая на неровностях, иногда притягивается к проводам или проволочным ограждениям и катится вдоль них.











1.1.2 Виды молнии 

По виду молнии различаются на: линейные, внутриоблачные, наземные молнии,  жемчужные,  Шаровые.Жемчужные и шаровые молнии довольно редкое явление.

       Линейные  молнии :  Форма линейной молнии обычно похожа на разветвленные корни разросшегося в поднебесье дерева. Длина линейной молнии составляет несколько километров, но может достигать 20 км и более. Основной канал молнии имеет несколько ответвлений длиной 2-3 км. Диаметр канала молнии составляет от 10 до 45 см. Длительность существования молнии составляет десятые доли секунды. Средняя скорость движения молнии 150 км/с. Сила тока внутри канала молнии доходит до 200000 А. Температура плазмы в молнии превышает 10000°С.  Как показано на рис линейные молнии



рис. Линейные молнии

       Наземные молнии: Процесс развития наземной молнии состоит из несколько стадий. На первой стадии в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными электронами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их. Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов — стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии.  Как показано на рис наземные молнии.



                                 Рис         Наземные молнии

          Внутриоблачные  молнии: длина внутриоблачной молнии колеблется от 1 до 150 км. Доля внутриоблачных молний растет по мере смещения к экватору, меняясь от 0,5 в умеренных широтах до 0,9 в экваториальной полосе.    Прохождение молнии сопровождается изменениями электрических и магнитных полей и радиоизлучением, так называемыми атмосфериками. Вероятность поражения молнией наземного объекта растет по мере увеличения его высоты и с увеличением электропроводности почвы на поверхности или на некоторой глубине (на этих факторах основано действие громоотвода). Если в облаке существует электрическое поле, достаточное для поддержания разряда, но недостаточное для его возникновения, роль инициатора молнии может выполнить длинный металлический трос или самолёт — особенно, если он сильно электрически заряжен. Как показано на рис  внутриоблачные  молнии

                          Рис   Внутриоблачные  молнии

          Жемчужная (четочная) молния очень редкое и красивое явление. Появляется сразу после линейной молнии и исчезает постепенно. Преимущественно разряд жемчужной молнии следует по пути линейной. Молния имеет вид светящихся шаров, расположенных на расстоянии 7-12 м друг от друга, напоминая собой жемчуг, нанизанный на нитку. 

Жемчужная молния может сопровождаться значительными звуковыми эффектами. В противоположность обычной длительности разряда молнии, измеряемой миллисекундами, свечение в этом случае длилось несколько десятых секунды, причем по одному и тому же каналу прошли три отдельных разряда, каждый из которых распался на ясные, отделенные друг от друга гранулы. 

                        Рис уникальные кадры жемчужная молния 

            Шаровая молния — феномен природного электричества, молния, имеющая шарообразную форму и непредсказуемую траекторию. По сей день феномен остаётся малоизученным и представляет почву для спекуляций. На данный момент  существует около 200 теорий происхождения. 

                                 Рис. Шаровая молния

          Появление : шаровая молния обычно появляется в грозовую, штормовую погоду; зачастую, но не обязательно, наряду с обычными молниями. Но имеется множество свидетельств её наблюдения в солнечную погоду. Чаще всего она как бы «выходит» из проводников или порождается обычными молниями, иногда спускается с облаков, в редких случаях — неожиданно появляется в воздухе или, как сообщают очевидцы, может выйти из какого-либо предмета (дерево, столб). 

            Поведение; чаще всего шаровая молния движется горизонтально, приблизительно в метре над землёй, довольно хаотично. Имеет тенденцию «заходить» в помещения, протискиваясь при этом сквозь маленькие отверстия. Часто шаровая молния сопровождается звуковыми эффектами — треском, писком, шумами. Наводит радиопомехи. Нередки случаи, когда наблюдаемая шаровая молния аккуратно облетает находящиеся на пути предметы, так как, по одной из теорий, шаровая молния свободно перемещается по эквипотенциальным поверхностям

    Исчезновение;  шаровая молния в среднем живёт от 10 секунд до нескольких часов, после чего обычно взрывается. Изредка она медленно гаснет или распадается на отдельные части. Если в спокойном состоянии от шаровой молнии исходит необычно мало тепла, то во время взрыва высвободившаяся энергия иногда разрушает или оплавляет предметы, испаряет воду.

    Размер и форма; размер (диаметр) шаровых молний варьируется от нескольких сантиметров до метра. Форма в подавляющем большинстве случаев сферическая, однако были сообщения о наблюдении вытянутых, дискообразных шаровых молний.



1.1.3. Грозовые условия

Определенные атмосферные условия, например, высокая температура или влажность, способствуют образованию грозовых облаков.

            Эти огромные, имеющие форму наковальни массы облаков, обычно являются разновидностью кучево-дождевых облаков, нижняя часть которых состоит из капелек воды, а верхняя - из кристаллов льда.

Сильные восходящие потоки в таком облаке приводят к тому, что электрические заряды водных капелек разделяются, в результате чего на верхних концентрируются положительные заряды, а в основании облака - отрицательные заряды .

Иногда "карман" положительно заряженных электронов оказывается в нижней части облака, в окружении отрицательных зарядов. Верхняя часть грозового облака образует гигантский диполь с землей и под влиянием отрицательно заряженного основания облака постоянно существующее в атмосфере у земли электрическое поле внезапно меняет своё направление и быстро нарастает до 10 - 15 киловольт на метр. В результате электрический разряд между облаком и землей становится неизбежным как показано на рисунке 



1.1.4Образование молнии

Первый этап образования молнии включает в себя первоначальный разряд низкой яркости, известный как нисходящий лидер. Он формируется в центре облака и двигается вниз к земле ступенями в нескольких десятков метров (рисунок 1.2)



Рисунок – Распределение электрического заряда в облаке и величина электрического поля у земли



Одновременно, по мере снижения нисходящего лидера, электрический заряд в атмосфере на уровне земли увеличивается. В любой расположенной поблизости возвышенной точке, типа опоры электропередач или молниеотвода, немедленно начинается естественная ионизация в виде электрических разрядов голубого цвета.

















                Рисунок 1 – Появление нисходящих лидера 



          Это явление объясняется эффектом истечения заряда с острия или эффектом короны, наблюдаемым, например, моряками в грозу (известным как огонь Святого Элмо), или альпинистами, сообщавшими о том, что перед грозой они слышали характерный звук, похожий на жужжание пчел . Как только нисходящий лидер окажется достаточно близко к земле, ионизация вследствие эффекта короны усиливается, особенно около любой возвышенной точки, и в конечном счете превращается в направленный вверх разряд, восходящий лидер, поднимающийся к облаку ( рисунок ).



               Рисунок  – Образование восходящих лидеров

       Когда один из этих направленных вверх разрядов встречается с нисходящим лидером, образуется проводящая дорожка, по которой пробегает мощный ток. Это и есть молния, характеризующаяся яркой вспышкой и оглушительным звуком грома (рисунок 1.4). Удар молнии может состоять из множества последовательных обратных молний, разделенных несколькими сотыми долями секунды, следующих по тому же высокоионизированному пути.















Рисунок 1.4 – Соединение восходящего лидера с нисходя.



        Различные типы молний В условиях умеренного климата большинство (около 90%) молний являются молниями отрицательного нисходящего типа, где разряд происходит от отрицательно заряженного основания облака вниз к земле (рисунок 1.5,а).

         Иногда (обычно зимой) нисходящий лидер может зародиться внутри положительно заряженного "кармана" в основании облака и разрядиться вниз к земле. Этот тип молнии известен как положительный нисходящий (рисунок 1.5,б). При определенных электрических условиях атмосферы у высокорасположенной точки (например, вершины горы, телекоммуника-ционной башни или высокого здания) может спонтанно возникнуть восходящий лидер. В результате, в зависимости от электрического заряда облака, образуется положительно восходящая молния или, реже, отрицательно восходящая молния (рисунок 1.5,в;г) .











а- молния отрицательного нисходящего типа, б-положительно нисходящий тип, в-положительно восходящая молния, г – отрицательно восходящая молния.  Рисунок 1.5 – Типы образования молний



1.2 Молниезащита

1.2.1.История создания молниеотводов





Считается,

что

молниеотвод

Был

изобретён Бенджамином

Франклином в 1752

году,

хотя   есть

свидетельства   о   существовании



конструкций с молниеотводами и до этой даты Описание первого способа 

защиты от молний появляется в ежегоднике

          «Альманах Бедного Ричарда». «Способ этот таков, — писал Франклин. — Возьмите тонкий железный стержень (каким, например, пользуются гвоздильщики) длиною достаточною для того, чтобы три-четыре фута одного конца опустить во влажную землю, а шесть-семь другого поднять над самой высокою частью здания. К верхнему концу стержня прикрепите медную проволоку длиной в фут и толщиной с вязальную спицу, заостренную как игла. Стержень можно прикрепить к стене дома бечевой (шнуром). На высоком доме или амбаре можно поставить два стержня, по одному на каждом конце, и соединить их протянутой под коньками крыши проволокой. Дому, защищенному таким устройством, молния не страшна, так как острие будет притягивать ее к себе и отводить по металлическому стержню в землю, и она уже никому не причинит вреда. Точно так же и суда, на верхушке мачты которых будет прикреплено острие с проволокой, спускающейся вниз на палубу, а затем по одному из вантов и обшивке в воду, будут предохранены от молнии»

Жак де Рома также пришел к такому же выводу на основе опыта с воздушным змеем, несколько отличавшемся от змея Франклина: медный провод шел вокруг веревки к земле. Это открытие быстро привело к чрезвычайной популярности молниеотводов. Сначала их начали устанавливать на церковных шпилях, а затем и на других зданиях.

Это увлечение молниеотводами привело к разработке множества оригинальных изобретений, например, такому, как зонт с молниеотводом:

1880г. Бельгийский физик Меллсанс рекомендует защищать здания, покрывая их металлическими проводами, связанными с несколькими установленными на крыше стержнями и надежно заземленными. Это была самая первая “пространственная клетка”.

В начале XX века в Англии (Прис) и Германии (Гольц) считали защитный радиус равным только высоте стержня. Но молния при ударе может иметь форму не струи, а полости (Колладон, 1872) с одним или несколькими  главными центрами напряжения, так что может воспоследовать разряд одновременно через различные точки здания. Именно поэтому рекомендовалось устанавливать громоотводы на всех самых высоких точках здания .

         Устройство громоотводов было с давних времён описано в множестве книг. Во многих из них указывалось на то, что в качестве молниеприёмника используются башенные шпили и коньковые решетки, которые за счёт своей отличной электропроводности выполняют эту задачу как нельзя лучше. Ярким доказательством тому является устройство первого громоотвода в России на Петропавловском шпиле. После устройства которого не было случаев пожара в крепости от ударов молнии.

1986г. После нескольких лет исследований, позволивших лучше понять физические свойства молнии, был разработан новый тип молниеотвода, создающего более сильную ионизацию вокруг наконечника за счет использования электрооборудования, независимого от внешнего источника энергии. Появились первые активные молниеотводы 



1..2.2.Основные понятие 

Молниезащита — это комплекс технических решений и специальных приспособлений для обеспечения безопасности здания, а также имущества и людей, находящихся в нем. Опасность для зданий (сооружений) в результате прямого удара молнии может привести к: повреждению здания (сооружения) и его частей, отказу находящихся внутри электрических и электронных частей,

гибели и травмированию живых существ, находящихся непосредственно в здании (сооружении) или вблизи него.

Прямой удар молнии (поражение молнией) — непосредственный контакт канала молнии с зданием или сооружением, сопровождающийся протеканием через него тока молнии .

Вторичное проявление молнии — наведение потенциалов на металлических элементах конструкции, оборудования, в незамкнутых металлических контурах, вызванное близкими разрядами молнии и создающее опасность искрения внутри защищаемого объекта.

Занос высокого потенциала — перенесение в защищаемое здание или сооружение по протяженным металлическим коммуникациям (подземным, наземным и надземным трубопроводам, кабелям и т.п.) электрических потенциалов, возникающих при прямых и близких ударах молнии и создающих опасность искрения внутри защищаемого объекта 



1.2.2 Классическая молниезащита 

Молниезащита зданий разделяется на внешнюю и внутреннюю.

Внешняя молниезащита представляет собой систему, обеспечивающую перехват молнии и отвод её в землю, тем самым, защищая здание (сооружение) от повреждения и пожара. В момент прямого удара молнии в строительный объект правильно спроектированное и сооруженное молниезащитное устройство должно принять на себя ток молнии и отвести его по токоотводам в систему заземления, где энергия разряда должна безопасно рассеяться .



Прохождение тока молнии должно произойти без ущерба для защищаемого объекта и быть безопасным для людей, находящихся как внутри, так и снаружи этого объекта.

Молниеприёмник — устройство, воспринимающее удар молнии.

Молниеотвод (молниеприёмник, громоотвод) — устройство, перехватывающее разряд молнии. Выполняется из металла (нержавеющая либо оцинкованная сталь, алюминий, медь)

Токоотводы (спуски) — часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю.

Существуют следующие виды : 

-молниеприемная сеть;

 -тросовая молниезащита; 

-молниеприемный стержень.



        - Молниеприменая сетка это один из видов молниеприемников для защиты зданий и сооружений от разрядов молнии. В качестве молниеприемной сетки может использоваться катанка или полоса с площадью сечения не менее 50 мм2 для стали и 35 мм2 для меди. Материалом сетки может служить как сталь (холоднокатаная или горячекатаная, первая лучше поддается обработке), так и медь. При монтаже часто встречается проблема выпрямления катанки, для её выпрямления существует специальное устройство.

Сетка чаще используется на плоской кровле и монтируется на ней при помощи специальных держателей. Держатели устанавливаются на крыше с шагом 1 – 2 метра, чем меньше шаг, тем больше устойчивость конструкции.

           Для всех выступающих над кровлей металлических частей (трубы вентиляционных шахт, системы кондиционирования, антенны и др.) необходимо смонтировать отдельный стержневой молниеприемник и соединить его с молниеприемной сеткой. Все соединения выполняются сваркой или специальными болтовыми зажимами.





Далее молниеприемная сетка соединяется с токоотводами. Токоотводы располагают с шагом 10 – 25 метров, в зависимости от уровня защиты сооружения. В качестве токоотводов допускается использовать несущие металлические конструкции здания (швеллер, двутавр) сечением не менее 50 мм2. Данный вариант незаменим, если фасад здания остеклен, что делает практически невозможным (по эстетическим соображениям) крепление токоотвода к стене. Токоотводы и молниеприемник между собой должны крепиться жёстко, чтобы риск ослабления или разрыва крепления был минимален. Количество соединений от молниеприемника до заземлителя должно быть минимальным.

 

         Токоотводы соединяются с заземляющим устройством, выполненным по соответствующим нормативным требованиям. Все места сварки токоотводов с заземлителем необходимо покрыть битумом или аналогичным веществом.

После выполнения монтажных работ необходимо проверить электрическую непрерывность (металлосвязь) всех элементов молниезащиты (молниеприемники - токоотводы - заземление). На рисунке 1.6 изображен пример сетчатой молниезащиты для административного здан 

Рисунок 1.2. – Молниеприемная сеть с заземлением



Достоинства молниеприемной сетки: сокращение электромагнитных излучений, распространение тока молнии через нескольких проводников, выравнивание потенциалов всего здания (металлические компоненты, заземления).



Недостатки: Трудный монтаж, не эстетично, очень дорого в связи с увеличением металлических компонентов (медных проводников).

         - Тросовая молниезащита – представляет собой стальной трос, натянутый над защищаемым объектом, закрепленный на опорах или мачтах. В качестве молниериёмника используют обычный стальной оцинкованный канат сечением не менее 35 мм2. В принципе тросовые молниеотводы применяются для защиты протяженных сооружений (воздушные линии, здания большой длины и т.п.), однако в некоторых случаях применение тросового молниеотвода может оказаться эффективным и для защиты коттеджа. Как правило, абсолютное большинство из построенных в последние годы десятков тысяч коттеджей, не имеют устройств молниезащиты. И одним из возможных способов для их защиты могут быть тросовые молниеотводы, выполненные после ввода домов в эксплуатацию, на отдельно стоящих от дома опорах.– это стальной трос, подвешенный над защищаемым домом, или сооружением. закрепленный на несущих конструкциях (опорах, мачтах). В качестве троса используют обычный стальной оцинкованный канат марки ТК сечением не менее 35 мм2. В принципе тросовые молниеотводы применяются для защиты протяженных сооружений (воздушные линии, здания большой длины и т.п.), однако в некоторых случаях применение тросового молниеотвода может оказаться эффективным и для защиты коттеджа. Как правило, абсолютное большинство из построенных в последние годы десятков тысяч коттеджей, не имеют устройств молниезащиты . И одним из возможных способов для их защиты могут быть тросовые молниеотводы, выполненные после ввода домов в эксплуатацию, на отдельно стоящих от дома опорах.

Рисунок Тросовая молниезащита



          Зона защиты одиночного тросового молниеотвода высотой h?150 м приведена на рисунке 1.8, где h — высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35—50 мм2 при известной высоте опор hоп и длине пролета а высота троса (в метрах) определяется:

       h = hоп — 2 при а < 120 м;

       h = hоп — 3 при 120 < а < 150 м.



Зоны защиты одиночного тросового молниеотвода рассчитываются по формулам:





	                     ho = 0.92h , 

	          ro=1.7h

	          rx= 1.7(h-hx/0.92)

	где	h – высота молниеприемника, м;

                    ro– радиус защиты на уровне земли, м;

	          hx-наибольшая высота защищаемого сооружения, м.

Для одиночного тросового молниеотвода при известных значениях hx и rx определяется по формуле:

      h ? ?rx  ?1,85hx ?/1,7.

(1.4)







1 - вид спереди, 2- вид с боку, 3 – вид сверху

      Рисунок 1.8 - Зона защиты одиночного тросового молниеотвод

Двойной тросовый молниеотвод.

Зона защиты двойного тросового молниеотвода высотой h?150 м приведена на рисунке 1.9. Размеры r0, h0, rx определяются по тем же формулам что и для одиночного тросового молниеотвода.























                                1 - вид спереди, 2- вид с боку, 3 – вид сверху

                                           Рисунок 1. - Зона защиты двойного тросового молниеотвода



        Достоинства: сокращение электромагнитных излучений, распространение тока молнии через нескольких проводников, выравнивание потенциалов всего здания (металлические компоненты, заземления), защита открытых зон.

         Недостатки: Трудный монтаж, не эстетично, дорого в связи с увеличением металлических компонентов (медных проводников), растянутые провода могут быть опасными где используется подъёмное оборудование.

Молниеприемный стержень - это металлический проводник что установлен на крыше и принимает разряд молнии. Может иметь различную конструкцию и различные виды монтажа. Обычно это металлический штырь 0,5 -2,5 м, который вертикально устанавливают на наивысшую точку дома - конек дома, дымоход, телевизионную антенну.

Металл такого приемника должен быть устойчив к окислению: нержавеющая сталь, оцинкованная сталь, медь. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус (рисунок ), вершина которого находится на высоте h0