Устройство для защиты объектов от поражения молнией

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к апт. спид-ву (22)Заявлено 05. 02. 81 (g1) 3244! 60/18-21 (5l)M. Кл. с присоелинением заявки М

Н 05 F 3/02

Гооударотоеиыб квинтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 23 10 82 Бюллетень Ме 39

Дата опубликования описания 23. 10. 82 по делам изобретений н открытий (53) УДК 621. .319.74 (088.8) (72) Автор изобретения

М. Т. Дмит риев

TEXT l!J" "! . Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сь1сий4 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ ОТ ПОРАЖЕНИЯ молнией!

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

Известен молниеотвод, широко при-. меняемый для защиты от обычных, линейных молний, представляющий собой заземленный металлический стержень, возвышающийся над защищаемым сооружением (1 ).

Однако для шаровых молний применение молниеотводов совершенно неэф фективно, так как при рассмотрении около двух тысяч наблюдений шаровых 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. 8 связи с этим в дальней. 2 шем, по мере усовершенствования технологических процессов и техники безопасности, шаровые молнии могут оказаться главным источником пожаро- и взрывоопасности на промышлено ных предприятиях. Наиболее близким к предложенному является устройство для защиты объектов от поражения молнией, содержащее молниеприемник и контур заземления f 2).

Однако это устройство обладает не" высокой эффективностью защиты объектов от шаровой. молнии.

Целью изобретения является снижение 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 по ражения молнией, содержащем молниеприемник и контур заземления, молниеприемник выполнен из последовательно установленных от атмосферной сре9 4 ходящего газа) и следовательно, поперечным сечением аоэдуховода, Иинимальные размеры - 20х20 см, число ячеек - 16.

Секция 2 представляет собой металлическую решетку из легкоплавкого металла с низким потенциалом ионизации с шириной ячейки 1-2 см. Основноа назначение этой секции - создание в образовавшихся после .деления болеЪ мелких шаровых молниях достаточно высокой концентрации паров металлов (для этого толщина провое локи решетки должна быть не менее

3-5 см),что приводит к резкому снижению содержащейся s ионах энергии в результате их перезарядки. При энергии ионов менеее 9,25 эВ (потен" циал ионизации окиси азота) шаровые молнии уже не обладают способностью взрываться. Так, для свинца (температура плавления 327 С; потенциал ионизации 7,42 эВ) снижение энергии ионов (по сравнению с молекулярным азотом, потенциал ионизации 15,58 эВ) составляет 52,54, для олова (температура плавления. 323 С потенциал ионизации 7,34 эВ)- 53,04, для алюминия (температура плавления 660 С, потенциал ионизации 5,98 эВ) -61,53.

Секция 2 непосредственно примыкает к сотовой конструкции.

Секция 3 представляет собой элас" томерную 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 шаровой молнии. Расстояние между секциями 2 и 3 15-20 см, Устройство имеет контур 4 заземления и стальную защиту (корпус 5) на случай взрыва шаровых молний, рассчитанную на взрыв нескольких килограмм тринитротолуола. Все устройство устанавливается в воздухоаодах 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 и в вытяжных воздуховодах (или в отводных трубах). В последнем случае поток воздуха противоположен по отношению к устройству по сравнению с воздухозаборным воздуховодом. Прямоугольное

96889 ды к объекту металлической решетки сотовой конструкции из тугоплаакого материала, металлической сетки из легкоплавкого материала и решетки из полимерного материала. 5

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство состоит из трех секций 1-3, присоединенных к контуру 4 10 заземления и помещенных а корпус 5, ограничивающий канал, по:.которому возможно попадание шаровой молнии к объекту, и защищающий окружающее пространство в случае взрыва. Уст- 15 ройство устанавливается на воздушных магистралях. Для этого оно снабжено входным 6 и выходным 7 патрубками.

Секция l предназначена для разде-. 20 ления одной шаровой молнии на несколько более мелких, ибо чем меньше размер молнии, тем ниже вероятность ее взрыва. Секция 2 предназначена для .введения паров металлов, секция

3 - для разрушения ионов и молекул озона и поглощения атомов кислорода.. Устройство устанавливается в мес-. тах возможного проникновения шаровых молний в производственные помещения, например в воздуховоддх и отводящих отходящие газы трубах.

Секция 1 представляет собой металлическую сотовую конструкцию,. выполненную из тугоплавких металлов . или сплавов (аольфрама с температу35 рой плавления 3387 С, молибдена с температурой плавления 2622 С и др.).

Основное назначение секции 1 - разделение одной молнии на несколько

49 более мелких. Наиболее вероятный диаметр первичной шаровой молнии около 20 см. Ширина элемента сотовой конструкции 5 см. Тогда попавшая в воздуховод молния после прохожде45 ния секции 1 распадается на 10-15., более мелких молний. В соответствии с имеющимися наблюдениями, распад ша:ровых молний происходит, а основном, лишь а случае, когда глубина отверстий составляет. не менее 40/ от ь о, я 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 55 составлять не менее 1 см. Общие размеры сотовой конструкции определяются мощностью вентиляции (или удаления от968899

Диаметр

«юлний см

50 40 30 25 20 15 10. 5 3

Вероятность взрыва после оплавления, 55 35 18 12 8 6 4 1,5 0,8 0,3

5 поперечное сечение устройства может существенно превышать поперечное сечение воздуховода, составляя не менее 0,04 м .Поэтому его. установка в воздуховоде не вызовет дополнительного сопротивления воздушному потоку. При эксплуатации устройство проверяется раз в квартал, при этомсекция 3 заменяется 2 раза в год.

Если материалы предметов, с которыми взаимодействуют шаровые молнии, 2в неметаллические, шаровые молнии в большей степени отталкиваются от них, нередко как бы просачиваются через небольшие отверстия, резко меняя свою форму (иногда отверстия проп- 23 лавляются или прожигаются самой шаровой молнией). !(металлическим предметам шаровые молнии могут не только притягиваться, но и прилипать, образуя так называемые "осев- 3в шие молнии". Из статистических исследований следует, что в непосредственной близости к металлическим предметам (на расстояниях менее

0,2-0,3 м) шаровые молнии практи35 чески во всех случаях в той или иной степени реагируют на металлы. При наличии металлических сеток шаровые молнии обычно. не "просачиваются", а обволакивают ячейки, испаряя проао волоку. При наличии отверстий в ме" таллах шаровые молнии как бы втягиваются в них, что часто наблюдается для дымоходов, водосточных труб и т.д. (если же рядом имеется не одно

g$ отверстие, то шаровые молнии втягиваются одновременно в разные). При наличии же протяженных металличес-. ких 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 20 см толщина отверстий должна быть не меньше 8-10 см. Таким образом, дробление первичных шаровых молний в предложен6

Признаки изобретения разработаны с учетом статических данных о вли янии различных факторов на вероятность взрыва и распада шаровой молнии, в частности с учетом зависимос" ти вероятности взрыва шаровых молний от их диаметра в условиях оплавления и поглощения шаровыми молниями паров металлов (см. таблицу). ном устройстве с последующим поглощением ими паров металлов препятствует их проникновению в особо пожарои взрывоопасные здания, снижает возможные разрушения и, тем самым, способствуег 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 преобретают шаровидные формы, Описаны наблюдения 762 случаев деления шаровых молний. После- же поглощения паров металлов в 687 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 химически 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. Поэто-. му разрушение оболочек целесообразно осуществлять лишь для молний, предварительно оплавивших металлы.

3 вэаимосвяэа10

Следовательно, секция на с секцией 2.

Таким образом, в совокупности все три секции представляют одно устройство; в котором на молнию оказывается совокупность воздействий, предотвращающая ее поступление во взрывоопасные и пожароопасные здания..

Формула изобретения

Устройство для защиты объектов от поражения молнией, содержащее молниеприемник и контур заземления, отличающееся тем, что, с целью снижения вероятности поражения объекта шаровой молнией

968899 8 путем снижения вероятности разряда ее в виде взрыва, молниеприемник выполнен иэ 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., 13 1947, с. 567.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 5399, кл. H 05 F 3/02, 1928 .(прототип).

968899

Л-А фигХ

Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8194/81 е

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Ким

Редактор С. Лыжова Техред Ж.Кастелевич Корректор Н. Буряк