船舶雷电防护技术研究.pdf

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1、2015年第1期第35卷山东气象2015年3月总第141期船舶雷电防护技术研究123411王鹏，高金阁，王蕙莹，王浩，梁倩，封雅琼(1．潍坊市气象局，山东潍坊261011；2．北京市气象局，北京100089；3．国家气象信息中心，北京100081；4．北京市避雷装置安全监测中心，北京100089)摘要：为了能够科学合理地为大型复杂的船体进行雷电防护设计，文章依据雷电形成的过程及特点，分析总结船舶遭受雷电危害可能存在两方面的原因：一种是船舶直接接闪雷电流；另一方面是雷电没有直接击中船舶，而是雷击电磁脉冲对船舶造成的间接影响。最后文章从船舶

2、本身的特殊性出发，提出安装接闪器、引下线和泄流装置的方法防止雷电对船舶造成的直接危害，提出采取等电位连接、屏蔽、接地和安装电涌保护器的方法减少船舶遭受雷电的间接影响，并考虑船舶所处工作大环境提出防护建议。只有合理地采用各种防护措施才能最大限度地避免船舶遭受雷电干扰。关键词：船舶；雷电防护；电磁脉冲；接闪器中图分类号：S429文献标识码：B文章编号：1005–0582（2015）01–0032–04[6]的损坏，67%出现明显的船体损坏。以上事例表引言明，由于船舶本身的特点以及所处的特殊环境导致雷电灾害已经被联合国列为最严重的十种自船舶仍

3、然很容易遭到雷电袭击。因此，进一步认识然灾害之一，随着经济社会的发展和现代化水平的雷击事故对船舶造成的危害并做好预防是保障航提高，雷电灾害的威胁程度及其造成的损失及社会行安全的重要工作。[1-2][3]影响越来越大。目前，建筑行业、电力行业[4]1船舶遭受雷电危害的原因以及通信行业等都对雷电的防护非常重视，然而，对于船舶的雷电防护资料及措施却很少。有观点认为海上的船舶与海水有充分的接触，相对于平坦的海面而言，航行在水面上的船舶海水会将击中船舶的雷电流泄放入海，所以即使海无疑成为海面上的突出物，因此船舶受到雷击的可上航行的船舶被雷电击中，

4、也不会对人身财产造成能性非常大。1988年6月，某海运局的一艘游轮在危害。其实，如果只考虑直击雷击中船体的情况，大连码头被雷电击中，装在船尾的一个全方位有源上述观点尚且可以认为是对的，但是，雷电对船舶电视天线被击落在甲板上，天线上八根金属振子全造成的威胁不单只有击中船体的情况，一旦雷电击部被击散。同时，装在室内的电视信号放大器和卫中船上的电视天线、导航系统、通信系统或电气控[5]星导航仪中的线路板也被雷电损坏。1991年制系统等设备，或是雷电感应对抗干扰能力较低的Thomson对71起船舶遭雷击事件进行分析，结果设备产生电磁干扰，都会对

5、船舶的安全航行构成严表明，遭受雷击的所有船舶中有96%出现电子设备重威胁。所以，文中讲述的船舶雷电防护不单是针收稿日期：2014-07-01作者简介：王鹏（1987—），男，陕西大荔人，本科，助理工程师，主要从事雷电防护科学与技术工作。·32·对船体本身的保护，还包括船上所有电子设备、通信系统等的全方位保护。1.1直击雷的危害直击雷是指带电雷云与地表面上某一点之间发生猛烈的放电现象。航行在海面上的船舶是海上的尖端，根据尖端放电理论可以知道，在雷电放电发生过程中这些船舶会起到引雷的作用。直击雷的电流峰值可以高达几万～几十万安培，如此强大的

6、雷电流通过被击中的物体时会产生大量的热量。根据[7]图1电磁感应原理图焦耳定律可以得到一次闪击的雷电流产热量为：t2Q=Ridt∫（1）0由于雷电流有极大的峰值和陡度，在它周围的其中Q是一次雷电的产热量（J）；R是雷电流空间会产生强大的变化电磁场，变化的电磁场会对通道的电阻（Ω）；i是雷电流的大小（A），t是一处在其中的导体产生较大的电动势，这个电势足以次雷电持续的时间（s）。在忽略散热的影响时，可使存在开口的金属环气隙（a，b间）放电，放电产以计算得到雷电流通路上由雷电流引起的温升生的火花可能引起易燃物品起火或爆炸。当雷电没（∆T）：

7、有直接击中船体而是击打在附近海面时，强大的电∆=TQmc（2）磁场可能耦合到船上的电缆线上，感应产生的电动其中∆T是温度升高量（K）；m是雷电流通道势或电流可能击穿船上的配电箱或电子设备，造成物体的质量（kg）；c是形成通道物质的比热容-1-1电线短路起火。据统计，雷电对微电子设备和计算（J·kg·K）。通过公式（1）和（2）可以证明机网络造成的破坏有80%左右是由于闪电感应引在一次雷电过程中，通道温度能提升至6000～起的。10000℃，甚至更高。如果船舶上的金属体截面积不够大，那么就有可能导致金属熔化；如果雷电流2船舶雷电防护措施遇

8、到易燃物质就可能引起火灾。雷电流沿导体传播时有可能出现反击现象，即随着电子技术的发展，现代船舶的通信、导航遭受雷击的金属物体与其附近的其他物体发生闪和电气控制等自控系统中大量使用电子信息设备和络现象，这也会