Молниезащита судна

Молниезащита судна — совокупность технических средств и мероприятий, обеспечивающих защиту судна от прямого поражения разрядами молнии. Если при этом гарантирована защита от вторичных воздействий разрядов молнии, связанных вследствие электромагнитной индукции с возникновением электрических перенапряжений в металлических конструкциях, не подвергшихся прямому удару, то говорят, что выполнена грозозащита судна.

В качестве средств защиты используют как судовые вертикальные конструкции, так и молниеотводы. В схемах электроснабжения промышленных предприятий используют ограничители напряжения (длинно-искровые разрядники) для защиты от индуктированных грозовых перенапряжений, а также прямого удара молнии.

Молниезащита судна обеспечена в том случае, когда зоны защиты, создаваемые судовыми конструкциями и молниеотводами, перекрывают зоны судна, подлежащие защите (рис. 1).

Рис.1. Расположение зон молниезащиты на судне: 1 — защищаемая зона; 2 — зона защиты собственными элементами конструкции судна; 3 — зона пересечения зон защиты 2 и 4; 4 — зона защиты тросовым молниеотводом

h_х — высота защищаемой зоны; h₀₁ — расчетная высота грот-мачты; h_с — высота зоны защиты в середине между мачтами; h₀₂ — расчетная высота грузовой полумачты; h — расстояние (высота) до точки наибольшего провисания троса; h_оп — высота опор; h₃ - высота фок-мачты; L1, L2 — расстояние между мачтами

Молниеотвод — устройство, которое отводит ток молнии по безопасному для защищаемого объекта направлению. Молниеотвод обычно состоит из опоры, молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Распространены стержневой (рис. 2) и тросовый молниеотвод (см. на рис. 1).

Рис.2. Молниеотвод на судах с неметаллическим корпусом: 1 - мониеприемник; 2 - токоотвод; 3 - заземлитель; 4 - корпус судна

Молниеприемник (по-другому, молниеуловитель) стержневого молниеотвода должен возвышаться над топом мачты или устройства, размещённого на мачте, не менее чем на 0,3 м, и представлять собой пруток диаметром не менее 12 мм, изготовленный из меди, медных сплавов или коррозионно-стойкого стального сплава. На алюминиевых мачтах устанавливают алюминиевые молниеприемники. С корпусом металлического судна молниеотвод соединяют сваркой.

На судах с неметаллическим корпусами молниеотвод устанавливают на каждой мачте или стеньге из неэлектропроводимого материала. Площадь сечения токоотвода, выполненного из меди или ее сплавов, не менее 70 мм², из стальных сплавов — не менее 100 мм². Токоотвод выполняют из прутка, шины электрической или провода многопроволочного. Токоотвод прокладывают на наружной стороне мачты и надстроек, обеспечивая наименьшее число изгибов с максимально возможным радиусом. На судах с неметаллическим корпусом токоотвод не должен соединяться с магистралью заземления и другими заземлителями.

Для судов с токонепроводящим корпусом заземлитель площадью не менее 0,5 м изготавливают из медного или латунного листа толщиной не менее 2 мм. Для аналогичных речных судов допускается заземлитель выполнять из стального листа площадью не менее 1,5 м² и толщиной 5...6 мм. При любой осадке и наибольшем допустимом крене судна заземлитель должен быть всегда погружен в воду. К этому заземлителю подсоединяют все токоотводы, имеющиеся на судне.

На судах с композитным корпусом в качестве заземлителя используют металлический форштевень или другие металлические конструкции, погруженные при всех условиях в воду. Поверхность таких заземлителей должна быть окрашена токопроводящей композицией.

Токопроводящая композиция — токопроводящий лакокрасочный материал на основе порошка карбонильного никеля, спиртового раствора поливинилбутироля, изобутилового спирта и специальных добавок. Способность токопроводящей композиции образовывать на поверхности любых изделий участок с объемным сопротивлением от 4×10^-3 до 6,5×10^-3 Ом×см позволяет использовать ее для заземления судового электрооборудования, металлических оплеток (оболочек) и экранов низкочастотных кабелей. Токопроводящая композиция технологична (наносят на поверхность кистью или пульверизатором), обладает высокой адгезией к металлам и их сплавам, высыхает за время не более 1 ч. Использование токопроводящей композиции позволяет исключить пайку, не требует изготовления перемычек заземления, стоек и других деталей заземления.

Рис.3. Заземление электрооборудования с помощью токопроводящей композиции: а - подготовка деталей; б - готовый узел заземления: 1 - стойка; 2 - корпус электрооборудования; 3 - лапа; 4 - зачищенные и покрытые токопроводящей композицией поверхности; 5 - токопроводящая плёнка; 6 - болт

Для заземления корпуса электрооборудования зачищают контактные поверхности 4 корпусной конструкции судна 1 (рис. 3,а) и лапы 3. Зачищают поверхности, с помощью кисточки покрывают токопроводящей композицией. После установки электрооборудования, крепления его винтом 6 и высыхания токопроводящей композиции между деталями 3 и 1 образуется связывающее звено из плёнки 5, выполняющей одновременно клеющие, герметизирующие и токопроводящие функции.

Токопроводящее покрытие (ТПП) — эпоксидно-тиоколовый компаунд, в который добавлен латунный порошок.

Рис. 4. Заземление экранных оплеток под скобой с помощью токопроводящего покрытия: 1 — место зачистки; 2 — токопроводящее покрытие (компаунд); 3 — скоба; 4 — мост; 5 — оболочка; 6 — экранная оплетка

Способность ТПП образовывать на поверхности любых изделий участок с токопроводящими свойствами позволяет использовать его для заземления металлических оплеток низкочастотных кабелей и экранных оплеток жил токопроводящих. ТПП обеспечивает необходимое значение переходного сопротивления (не более 0,02 Ом) и надежный контакт только при плотном сжатии (скобой, замком в подвеске, бандажом из проволоки и т. п.) и исключении осевого перемещения кабеля (жилы). ТПП достаточно технологично (наносят на поверхность шпателем), обладает высокой адгезией к металлам и их сплавам, высыхает за время не более 24 ч. Использование ТПП позволяет исключить пайку, не требует изготовления перемычек заземления, стоек и других деталей заземления. Для заземления оплетки (оболочки) кабеля контактную поверхность 1 моста 4 (рис. 4) зачищают, а внутреннюю поверхность скобы 3 и оплетку кабеля 6 в месте их контактирования протирают материалом, смоченным в спиртобензиновой смеси.

Рис. 5. Заземление экранных оплеток в кассете с помощью токопроводящего покрытия: а — заземление ряда кабелей; б — готовое заземление: 1 — токопроводящее покрытие; 2 — латунная луженая лента; 3 — кассета; 4 — замок

Зачищенный участок моста и оплетку кабеля покрывают с помощью шпателя ТПП и прижимают скобой 3. Скобу крепят к мосту винтами. После высыхания ТПП между оплеткой кабеля 6 и мостом 4 образуется связующее звено из компаунда 2, выполняющего одновременно клеющие, герметизирующие и токопроводящие функции. При наличии поверх экранов защитных покровов кабеля, последние необходимо снять на длине 8...10 мм.

При заземлении с помощью ТПП пучка кабелей в кассете (рис. 5) для обеспечения надежного контакта применяют латунную ленту.