Преимущества применения активных молниеприемников по сравнению с другими методами Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Постановление Правительства РФ от 25.04.2012 N 390 «О противопожарном режиме»;

2. Приказ МЧС РФ от 18.06.2003 N 313 "Об утверждении Правил пожарной безопасности в Российской Федерации (ППБ 01-03)";

3. Официальным сайт МЧС России www.mchs.gov;

4. Горбунов C.B., Федорук B.C. и др. «Безопасность спасательных работ», Учебник книга 2, Новогорск - 2005.

УДК 537.3

К.В. Соколов, C.B. Ефимов

Воронежский институт - филиал ФГБОУ ВО «Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России»

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРИМЕНЕНИЯ АКТИВНЫХ МОЛНИЕПРИЕМНИКОВ ПО СРАВНЕНИЮ С ДРУГИМИ МЕТОДАМИ

Рассмотрены вопросы связанные с обеспечением молниезащиты зданий. Ключевые слова: атмосферное электричество, защита, строения, безопасность.

К. V. Sokolov, S. V. Efimov

ADVANTAGES OF THE APPLICATION OF ACTIVE MULTIMENSIONAL RECEIVERS IN COMPARISON WITH OTHER METHODS

Issues related to the provision of lightning protection of buildings are considered. Keywords: atmospheric electricity, protection, buildings, safety.

Молниеприемники и их виды

Устройство молниеотвод можно относиться к средствам обеспечения защиты от электрического элемента воздействия атмосферного электричества для зданий, строений сельскохозяйственного, образовательного, транспортного, промышленного, коммунального предназначения. Конструкцию молниеотводов можно подразделить на тонкий и заострённый на конце металлический стержень - электрод, который устанавливают выше уровня верней точки объекта защиты, такая конструкция обозначается как стержневой молниеотвод. Также возможна конструкция представляющая собой провод (трос) располагающийся на опоре в системе проводом линий электропередач, конструктивно представляет собой тросовой молниеотвод или грозозащитный трос. Общим для этих двух вариаций будет эффективное заземлений с общим сопротивлением не более 10-20 Ом.

Защитное действие молниеотвода в значительной степени зависит от размеров защитной зоны, границей которой является геометрическое место точек, ограничивающее пространство. Молниеотвод может перехватывать более 99 % молний. Защитная зона одиночного стержневого молниеотвода близка по форме к конусу с углом при вершине 45 градусов, у одиночного тросового молниеотвода защитная зона имеет форму трёхгранной призмы, ребром которой служит трос.

Для защиты помещений, в которых возможно образование взрывоопасных смесей, пыли, паров, газов, применяют изолированные от здания, отдельно стоящие стержневые

молниеотводы, расположенные так, что все части здания оказываются в зонах их защиты. При этом каждый молниеотвод должен иметь свой отдельный заземлитель [2].

1. Одиночный стержневой молниеотвод (пассивная защита)

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой /? представляет собой круговой конус (рис. 1.1), вершина которого находится на высоте Ид < /?. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом г о. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения Их представляет собой круг радиусом гх.

1.1 Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой /?< 150 м имеют следующие габаритные размеры.

Зона А:

И о = 0,85/?,

/■о = (1,1 -0,002/?)/?,

гх = (1,1 - 0,002/?)(/? - /?х/0,85).

Зона Б:

И0 = 0,92/?;

го = 1,5 А;

гх =1,5(И - /?х/0,92).

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях /? и может быть определена по формуле

И = (гх+ 1,63/?,)/1,5. (1)

Рис. 1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода: 1 - граница зоны защиты на уровне hx, 2 - то же на уровне земли

2. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой 150 < Н < 600 метров имеют следующие габаритные размеры

Зона А:

г0 = [о,8-1,8-Ю"3(/? —150)]/? го=[0,8-1,8-10"3(/7-150)]/7

гх = [0,85 -1,7-10"3(А - 150)]/? 1 -

[0,85 - 1,7 -Ю"3(Л - 150)]/i

(2)

(3)

(4)

Зона Б

/То = [0,92 - 0,8 ■ 10 3(/г -150)]/г

(5)

г0 = 225м I

(6)

3. Двойной стержневой молниеотвод

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой /?<150 м представлена на рисунке 2.

-Шк-

ЩГ ЛГ / «Г Л/ ЛГ Г Г г/

Рис. 2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода: 1 - граница зоны защиты на уровне Ихи 2 -то же на уровне 3 - то же на уровне земли

Внутренние области зон защиты двойного стержневого молниеотвода имеют следующие габаритные размеры. Зона А:

при Ь<И

/гс = - (ОД 7 + 3-10 4/?)(/. - /г)

гс = г0

•{к-к) !К

гсХ =П\п-'

при 2И<Ь<АИ

/гс =/?„ - (о,17 + 3-10 4 /?)(/. - к) 0,2(1 -2 к)

гс = гй

к

(V)

(8) (9)

(10) (П)

(12)

При расстоянии между стержневыми молниеотводами Ь > 4И для построения зоны А молниеотводы следует рассматривать как одиночные. Зона Б: при Ь<И

К=К/

Гс=Г0

Г =г

СХ X

при И < Ь <> 6И

Ис = И0-0,Ы (Ь-И)

гс = г0

(13)

(14)

(15)

(16) (17)

rœ =n{h-h)ih (18)

При расстоянии между стрежневыми молниеотводами L > 6h для построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При известных значениях hc и L (при гсх = 0) высота молниеотвода для зоны Б определяется по формуле

h = (hc + 0,14Z) / 1,06 (19)

Зона защиты двух стержневых молниеотводов разной высоты hj, и h 2 й 150 м приведена на рис. 3.

Габаритные размеры торцевых областей зон защиты h0u Ы2, Гои l'en, rxi, >'х2 определяются по формулам как для зон защиты обоих типов одиночного стержневого молниеотвода.

Габаритные размеры внутренней области зоны защиты определяются по формулам.

hc = (hcl+hc2)/ 2 (20)

rc=(r0+r02)/2 (21)

rac=rc(hc-hx)/hc (22)

где значения hc\ и /?с2 вычисляются по формулам для hc п. 1.1 настоящего приложения.

Для двух молниеотводов разной высоты построение зоны А двойного стержневого молниеотвода выполняется при L < 4/?„„■„, а зоны Б - при Л < 6 /?„„■„. При соответствующих больших расстояниях между молниеотводами они рассматриваются как одиночные.

Рис. 3. Зона зашиты двух стержневых молниеотводов разной высоты (Обозначения те же, что и на Рисунке 1)

Активная защита - активного типа молниеприемник

В последнее время всё большую популярность завоевывают так называемые активные молниеприемники, которые не просто принимают удар молнии на себя, но отводят ее от защищаемого объекта. Молниезащита такой молниеотвод представляет собой устройство, постоянно создающее серию коротких электрических импульсов между грозовой тучей и аппаратом за счет напряженности электромагнитного поля. Разряд молнии в защищаемой зоне попадет обязательно в эту систему, который после попадания в неё молнии не выходит из строя. Это устройство полностью автономно (не требует внешнего источника электропитания) и не требует технического обслуживания

Радиусы защиты одностержневого молниеприемника, тросового молниеприемника и методом сетки (рис. 4) определяются в соответствии с моделью катящегося шара, и как выше было представлено, эти радиусы гораздо меньше, чем активных молниеприемников (АМП) вследствие использования предупредительных разрядов.

Зоны защиты этих методов по сравнению с АМП имеют менее удачную форму, зона защиты АМП позволяет более надежно закрыть большую площадь.

Если необходимо защитить здание большой площади, то в случае применения АМП (рис. 5), можно использовать 2-3 молниеприемника и устройства заземления к ним. Если не используем АМП, то необходимо приметать метод сетки, т.е. укладывать металлическую сетку через расстояние 10 мм, и делать спуски заземлителями, что во много раз увеличивать расход металла, усложнять конструкцию, снижается надежность системы.

Рис. 4. Защита зданий с помощью тросовых молниеприемников (слева) и методом сетки

(справа)

Рис. 5. Защита здания большой площади с помощью АМП

Установка одного АМП и контура заземления из нескольких заземлителей гораздо экономичнее по использованию металла по сравнению с методом сетки, тросовых и одиночных молниеотводов. Контур заземления для АМП прост в изготовлении, не надо рыть траншей по периметру здания и укладывать туда заземлители, как в случае пассивных молниеприемников. Кроме того, в методе сетки, например, сетка, может оборваться и нарушится контур заземления.

АМП прост в установке, защищен от атмосферного воздействия, не требует обслуживания в процессе эксплуатации [ 1 ].

Целью применения устройств молниезащиты зданий по сути является исключение условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания. И так как по закону «Об образовании» образовательное учреждение несет ответственность за жизнь и здоровье обучающихся, работников. Основываясь на данных пунктах можно рекомендовать оборудования здания школы молниезащитой в целях предотвращения пожаров, травм людей, а также повреждения электрического и электронного оборудования от случаев возникновения пожара при попадании молнии.

На основе информации, можно сделать вывод, что защита зданий и сооружений образовательных учреждений, является комплексной проблемой. Следовательно, для

обеспечения реальной безопасности необходимо:

- защитить все компоненты зданий и сооружений образовательных учреждений от внешних природных влияний;

- организовать молниезащиту здания и сооружений образовательного учреждения, или других объектов, на его крыше.

Только при наличии всех вышеперечисленных компонентов можно говорить о действительно надежной и безопасной эксплуатации зданий и сооружений образовательных учреждений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений РД 34.21.122-87

2. Базелян Э.М. Искровой разряд в воздухе / отв. ред. Ю.Д.Королев. - Новосибирск.: Наука, 1988.-92 с.

УДК 551.578.46

А. С. Соловьев1, А. В. Калач1, Е.В. Калач2

1 Федеральное казённое образовательное учреждение высшего образования «Воронежский институт Федеральной службы исполнения наказаний»

2 Воронежский институт - филиал Ивановской пожарно-спасательной академии ГПС МЧС России

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕЛЬЕФА ГОРНОГО СКЛОНА НА РАЗРУШИТЕЛЬНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СНЕЖНЫХ ЛАВИН С ПРИМЕНЕНИЕМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Движущаяся по склону горы снежная лавина встречает на своем пути различные естественные препятствия и объекты инфраструктуры человека. Препятствия воспринимают воздействие лавины, при этом испытывая нагрузки, смещаясь или разрушаясь. В рамках данной работы рассмотрены препятствия в виде зданий и построек. Подробные экспериментальные исследования того, как препятствия того или иного типа, формы и физических характеристик взаимодействуют с лавиной, сильно затруднены.

Ключевые слова: снежная лавина, горный склон, имитационное компьютерное моделирование, рельеф.

A.S. Solov ev', А. V. Kalach1, Е. V. Kalach2

RESEARCH OF FEATURES OF THE RELIEF OF THE HILLSIDE ON DESTRUCTIVE IMPACT OF AVALANCHES WITH APPLICATION OF IMITATING MODELLING

The avalanche moving on a slope of Mount snezhnaya meets various natural obstacles and infrastructure facilities of the person on the way. Obstacles perceive impact of an avalanche, at the same time experiencing strain, being displaced or collapsing. Within this work obstacles in the form of buildings and constructions are considered. Detailed pilot studies of how obstacles of this or that type, a form and physical characteristics interact with an avalanche, are strongly complicated.

Keywords: avalanche, hillside, imitating computer modeling, relief.

Движение лавины и взаимодействие ее с препятствием охватывают широкий класс физических явлений, что требует разработки универсальной математической модели.