Осторожно - молния.

Автор. Дон Кэйси (Don Casey)

Оригинал. Lightning Precautions находится на сайте Sailnet.com

Перевод С.Б.

Вот и наступило лето. а вместе с ним и летние грозы. А когда на вас надвигаются тучи. из которых во все стороны брызжут разряды. трудно удержаться от мрачных мыслей. И хотя все мы знаем. что во время грозы не стоит прятаться под деревьями. но. будучи яхтсменами. нам приходится встречать грозу у основания алюминиевого "дерева". которое своей вершиной упирается в самые тучи. Казалось бы. чем выше мачта. тем выше вероятность стать жертвой электрического разряда. но на практике мачта выступает как раз в роли нашей защиты. а на электрическом стуле чаще всего оказываются владельцы катеров .

Конус защиты. Чтобы не быть поджаренным. однако. необходимо одно условие – мачта должна быть заземлена. Устройство под названием громоотвод ( в который превращается мачта при ее заземлении) было впервые придумано Б.Франклином для защиты деревянных строений от пожаров. Заземленный металлический стержень. возвышающийся над рядом стоящей постройкой. имеет меньшее сопротивление. чем деревянная крыша и три метра воздуха под ней и именно этот путь и выбирает разряд. Деревянным же мачтам необходим настоящий заземленный громоотвод. Не имея его. при прохождении разряда сквозь имеющую высокое сопротивление древесину образуется большое количество теплоты. моментально превращающее влагу в пар. в результате чего мачту рвет в щепки .

Тот факт. что заземленная мачта притягивает к себе молнии. останавливает некоторых яхтсменов. Хотя в случае алюминиевой мачты за их страхами нет никакой логики – все равно у алюминия сопротивление меньше воздуха. И если мачта заземлена. то такой разряд спокойно уйдет. Или не заземляйте. и тогда разряд (через воздух) уйдет в ближайший от степса заземленный металлический элемент или же просто пробьет корпус и уйдет в воду. Нет никаких свидетельств. подтверждающих. что заземление мачты повышает вероятность поражения. зато есть неоспоримые данные. говорящие о том. что в случае заземления риск для яхты и экипажа куда меньше .

Всегда. когда топ мачты оказывается для молнии ближе земной поверхности. она выбирает мачту. При этом защищенной оказывается область в виде конуса с вершиной на топе и радиусом. приблизительно равным высоте мачты. Он и называется конусом защиты. а поскольку корпус яхты находится в его пределах. то и для экипажа отсутствует вероятность прямого поражения разрядом. Однако. риск все же имеется. если вы каким-то образом станете элементом цепи. взявшись. к примеру. одной рукой за металлический штурвал. а другой – за леерную стойку. И если мачта не заземлена (или плохо заземлена). то вы можете пострадать от разряда. возникающего между мачтой и каким-либо заземленным элементом внутри яхты. И тем не менее. даже в случае хорошо заземленной мачты. во время грозы лучше держаться от нее подальше .


Рассеиватели статики. На стоянке обратите внимание на мачты соседних яхт. и вы сможете обнаружить на некоторых из них что-то вроде остро заточенных стержней или ершиков для чистки бутылок. Их владельцы установили это с целью отвести от себя удары молнии. Это опирается на теорию. что острые кончики этих устройств способствуют стеканию статического заряда с заземленной мачты. таким образом понижая разность потенциалов ниже того значения. которое необходимо для возникновения электрического пробоя .Возможно. они и способствуют рассеиванию статики. но при этом получается. что вы пытаетесь понизить потенциал океана при помощи ершика на конце мачты. что равносильно осушению его через соломинку .

Смысл заземления на яхте должен быть уяснен каждым яхтсменом. На яхте "землей" является практически любой металлический элемент. находящийся в контакте с водой. но в случае грозозащиты эти требования более жесткие и нельзя для этих целей использовать ближайший штуцер. Дело в том. что его проводимость мала и в случае мощного разряда почти наверняка выделившегося тепла хватит. чтобы этот элемент просто расплавился в корпусе. Последствия можете себе представить.

Если у вашей яхты наружный киль. тогда все отлично. За краску можете не беспокоиться - для разряда. который в поисках воды добрался досюда. она проблемы не представляет. Если же металлический киль у вас скрыт под слоем стеклопластика. вам потребуется снаружи установить медную заземляющую пластину. Заряд молнии уходит в воду через края пластины. поэтому при плавании в соленой воде ее периметр должен быть не менее 120 см. Для ее крепления к корпусу и кабелю используется бронзовый крепеж.

Пластины с бронзовым покрытием. используемые для заземления бортовых радиостанций. для целей грозозащиты не годятся. Они менее эффективны по сравнению с цельномедными и при ударе молнии водяные пары под пластиной рвут ее на части .

Также не советую использовать в качестве заземления двигательную установку. Хоть гребной винт и обладает достаточным периметром боковых кромок (при плавании в морских водах). но при этом могут сильно пострадать подшипники.

Проведенное во Флориде исследование показало. что только одна яхта из 10. на которых мачта была заземлена (в морской воде). имела повреждения (не считая электроники). в то время как 6 яхт из 10 в пресной воде имели те или иные разрушения корпуса. С учетом того. что пресная вода обладает более низкой проводимостью. это говорит только о том. что заземление было недостаточным. В пресной воде периметр пластины должен составлять не менее 7 метров и этого обычно достигают креплением к корпусу медной полосы шириной примерно 25 мм и длиной 3 м. Ее эффективность рассеивания разряда в шесть раз выше. чем у квадратной пластины той же площади .

Поскольку заряд молнии распространяется по поверхности проводника. лучшим вариантом для соединения мачты с "землей" будет медная шина. Я для этих целей воспользовался сплющенной медной полудюймовой трубкой. Если вы решили воспользоваться кабелем. это должен быть не менее AWG №4 .

При прокладке соединения имейте в виду. что молния не любит менять направление. поэтому проводник должен быть по возможности прямым. В случае неизбежных поворотов радиусы должны быть не менее 30 см. И даже если у вас мачта опирается непосредственно на киль. не помешает продублировать контакт. бросив шину от мачты к одному из килевых болтов.

Алюминиевая мачта имеет более низкое сопротивление. чем стоячий такелаж. но мощный разряд может создать прохождение тока даже в штагах и вантах. Чтобы обезопасить себя от таких последствий. необходимо соединить вантпутенсы с точкой заземления кабелем AWG №6. Опять же. по максимально прямой траектории.

Советую всем применять при монтаже только механические соединения. поскольку пайка при ударе расплавится. По концам медной шины сверлятся отверстия. для увеличения площади контакта применяются шайбы (на мачте – нержавеющие. для снижения коррозии. в прочих местах - медные). Места соединений должны быть очищены. крепко затянуты и покрыты антикоррозионной смазкой. Регулярно следует омметром замерять сопротивление между мачтой и точкой заземления.

При ударе молнии на мачте окажется потенциал порядка 30 киловольт и более. в то время как прочие металлические элементы внутри яхты будут иметь ноль. Чтобы исключить возможность поражения боковым разрядом. необходимо все значительные металлические предметы (емкости для топлива и воды. камбуз) в радиусе двух метров от мачты заземлить кабелем AWG №6 .

Электроника. Суровая правда жизни состоит в том. что все вышеописанные меры сводят практически к нулю риск поражения экипажа и повреждения яхты. оставляя бортовую электронику абсолютно беззащитной. В половине случаев при ударе молнии происходит повреждение электроники в масштабах от отдельных устройств до полного. При этом даже не обязательно прямого попадания. Разряд молнии возбуждает электрические токи в проводниках. рядом с которыми она проходит ("рядом" – весьма обширное понятие. когда речь идет о молнии). И чем ближе она к проводнику и мощнее разряд. тем сильнее будут токи. Электронные микрокомпоненты. находящиеся внутри современных устройств. далеко не рассчитаны на токи таких значений. Причем отсоединение устройства от всех внешних цепей не может предотвратить его выход из строя. Но это вовсе не означает. что в отношении дорогостоящей бортовой электроники мы должны стать фаталистами. Все металлические корпуса следует заземлить – это снизит степень прямых наводок токов. По той же причине всю портативную электронику следует держать в заземленном металлическом шкафу. В крайнем случае для таких целей может сгодиться и духовка печи. Скрутите все подсоединенные кабеля питания. чтобы наведенные токи самоуничтожались. Все кабеля. пересекающие шину заземления. должны иметь с ней угол 90 градусов. чтобы наведенный при прохождении разряда ток был минимален.

И даже при всем при этом имейте в виду. что в случае попадания молнии ваша электроника имеет всего один шанс из двух остаться в живых. Поэтому в данной ситуации единственной защитной мерой будет всю ее застраховать.

Отсюда следует один - единственный урок. Не обольщайте себя. что теперь вы можете играть со стихией. Молнии нет до вас ровно никакого дела и единственный верный способ отношений с ней – не стоять у нее на пути. А на яхте это означает помочь ей беспрепятственно найти путь до земли.

По материалам сайта: http://t22.nm.ru