Jdi na obsah Jdi na menu
 


Ochrana lodi před nebezpečnými účinky atmosférické elektřiny s ohledem na ochranu před bludnými proudy

23. 2. 2008

Atmosférická elektřina, princip strategie ochrany laminátové lodě.

Účel tohoto článku je malinko odkrýt problematiku ochrany lodi a posádky před atmosférickou elektřinou. V ČR se k této problematice autoritativně vyjadřují různé závazné normy a předpisy. Nezbývá než doporučit, aby se s nimi každý provozovatel lodi seznámil a dodržel jejich závazná ustanovení.

 

Opravdu nám hrozí nebezpečí? Jedná se o statisticky pravděpodobnou událost?

-před  pár roky proběhla tiskem zpráva o umrtí českého jachtaře u pobřeží Jadranu.

- v USA připadá na jeden rok cca 95 úmrtí v důsledku úderu blesku, z toho 13 se přihodí na palube lodi.

- když jsme se plavili na Štíru 2 v Norském moři, dostal kapitán pořádnou "pecku" když se dotkl anténího svodu.

- já mám dodnes v živé paměti, jak jsem na 5,5m Micronu v Chorvatsku seděl shrbený na podlaze kokpitu a závodil s velmi pomalu postupující silnou oblačností. Chvílemi mě hradba deště doběhla, chvílemi mě na straně cca 100m předběhla, třeba že já byl v části bez deště. Občas šeredně udeřil hrom. Počítal jsem prodlení zvuku od záblesku. Taky to byla jedna vteřina.

 

Jaké fyzikální parametry má atmosférický výboj (blesk)?

Elektrické napětí před vlastním výbojem může dosáhnout 100 000 000 Voltů. Výboj může dosáhnout proudu 20 - 50 000 Ampér. Teplota výboje může být 55 000 stupňů Celsia. Jsou to značné hodnoty. Naštěstí další rozměr tohoto jevu - čas trvání je velice krátký. Jedná se o zlomky sekundy. Bohužel uvnitř tohoto časového okna může blesk mít destruktivní, nebo i smrtelné účinky.

To co nás a materiál ohrožuje je přímý zásah blesku, sekundární výboje, indukované napětí a elektromagnetický pulz .

Dále škody na majetku vznikají korozí podporované bludnými proudy - což jak bude uvedeno dále souvisí s ochranou před atmosférickou elektřinou.

 

Úder blesku.

Princip ochrany při přímém úderu blesku si lze představit tak, že vrchol ochranné soustavy vyšle vzhůru výboj, který se potká s přicházejícím bleskem, čímž je blesk naveden na jímač a vedením svodu sveden do vody. Ochranná soustava toto umožňující se skládá z jímače, svodu a uzemňovací desky. Má dvojí účel. Za prvé jako prevence před nahromaděním náboje (vzniku potenciálu v okolí lodi ), tím že trvale odvádí náboj do vody. A za druhé, když už dojde k výboji, tak ochranná soustava má bezpečně svést výboj do vody.

Ochranné pásmo ochranné soustavy, má tvar kužele, s vrcholovým úhlem 90 stupňů. Nakreslete si od svislice jímače na každou stranu čáru až na úroveň hladiny (každou pod 45 stupňů) a máte chráněné území. Loď by měla být kompletně uvnitř tohoto pásma.

 

 

Sekundární výboje :

Úder blesku může způsobit přeskoky na další kovové předměty, tedy zapříčinit další sekundární výboje. Toho hrozí při nekvalitním svodovém vedení, nebo nedostatečném zemniči. Více hrozí na sladké vodě, kde odpor vody je větší. Sekundární výboj se může zřetězit - přeskok může být přes více samostatných kovových objektů.

Pro snížení nebezpečí sekundárních výbojů je nutné pospojit s uzemněním všechny kovové předměty na lodi, které jsou v jakémkoliv směru větší jak 30 cm. Platí pravidlo uzemňovat přímo na zemnič, ne na svod. Ochranou elektroniky je např. uložení notebooku, GPS, ruční vysílačky apod. do trouby uzemněného sporáku.

 

Indukované napětí :

Vznik indukovaného napětí si můžeme vysvětlit tak, že ohromná velikost proudu při výboji a hlavně vysoká rychlost změny elektrického proudu vytvoří silné elektromagnetické pole a to způsobí, že kovové předměty v okolí výboje  začnou fungovat jako cívky a indukují napětí. Cívky jsou to tvarem i "počtem" závitů nedokonalé ale ty tisíce ampér zajistí i tak vysoké indukované napětí.Velmi zjednodušeně, velikost tohoto napětí je přímo úměrná proudu výboje, velikosti kovového předmětu, a rychlosti změny elektrických hodnot. Dále závisí na geometrickému tvaru kovového objektu.

Napětí indukované v elektroinstalaci naší lodě může zničit veškerou elektrotechniku na palubě. I např. úder do sousední lodě může způsobit naindukování vysokého napětí v našich palubních rozvodech. Zde pomůže při atmosférických výbojích odpojit zařízení od rozvodů. Dále je vhodné důležité spotřebiče vybavit na přívodu přepěťovou ochranou.

 

Elektromagnetický puls (EMP) :

Úder blesku doprovází extrémně rychlá změna elektrického proudu, která generuje krátkodobé, ale velice silné magnetické pole. Může dojít k rekalibraci kompasu, vymazaní magnetických médií - datových karet a hardisku navigačního počítače. Jedna rána a závidíme Kolumbovi jeho navigační vybavení. Ochranou je opět uložení notebooku, záložní GPS, ruční vysílačky apod. do trouby uzemněného sporáku.

 

Faradayova klec :

Princip funkce Faradayovi klece je ve vlastnosti výboje, který upřednostňuje cestu po vnějším povrchu kovových objektů.

Vzhledem k různorodosti lodí a k neočekávanému chování blesku, neexistují univerzální pravidla. Nejbezpečnější je zůstat uvnitř lodi, vzdáleni od všech kovových částí, jako např. je stěžeň, motory, kovový tank, sporák, elektronická výbava, náhradní kotva, vnitřní balast, řetězy a pod. Zásadně by nikdo neměl setrvávat mezi velkými kovovými částmi.

 

 

Bludné proudy :

Z elektroinstalace naší lodě, nebo z silnoproudých el. instalací v přístavu (kolejová trakce, distribuce elektřiny ) unikají bludné proudy . Podvodní části lodě jsou vystaveny zvýšeným korozivním účinkům díky průchodu bludných proudů .

Připojte na 12 V baterii dva šrouby a ponořte je do sklenice se slanou vodou. Za chvíli uvidíte výsledek. Na lodi si můžeme představit, že nám např. kýlem vstoupí proud, přes uzemnění dojde k motoru a hřídelí proud loď opustí. Výsledek bude stejný jako při našem pokusu s 12 V baterií, jenom to bude trvat déle. Ochranou před korozivními účinky bludných proudů je nepropojovat objekty v podponorové části lodi, což je úplný opak požadavku na ochranu před škodlivými účinky atmosférické elektřiny.

Další možností je galvanická ochrana pomocí zinkové anody. Elektroda, na které dochází k oxidaci se nazývá anoda. Elektroda, na které dochází k redukci se nazývá katoda.V galvanickém článku je anoda záporným pólem, elektrony odtud vystupují do vody, katoda je kladným pólem, k tomuto místu elektrony putují. Zinkový díl se v galvanickém prostředí vody stává anodou. Principem je obětovaní anody, která koroduje přednostně na úkor koroze lodě. Pozor ochrana jedné anody působí pouze v omezené vzdálenosti.

Ještě odpověď na otázku proč se zinkový díl stal anodou - protože zinek má standardně záporné elektrochemické napětí.

 

A dostali jsme se k dilematu : jak splnit požadavek na ochranu před nebezpečnými účinky blesku s požadavky na ochranu před bludnými proudy.

 

20.02.08 Vít Bartek .

Pokračování příště .

Ochrana posádky během elektrické bouře :

 

Komentáře

Přidat komentář

Přehled komentářů

Zatím nebyl vložen žádný komentář