Молния и гром

Стекольников И. С.

IV. Защита от молнии

1. Молниеотвод

О том, как защищаться от опасных действий молнии, много думали уже с давних времён, но настоящее научное изучение этого вопроса началось лишь с середины 18 века, после того как Франклин своими опытами доказал, что молния представляет собой электрический разряд. Сам Франклин немедленно сделал практическое применение из своих опытов, предложив устройство громоотвода, или, как его правильнее называть — молниеотвода. Вот как он описывает его.

«Если грозовые облака действительно наэлектризованы,

то нельзя ли в таком случае защитить от удара молнии дома, церкви, корабли и т. д. устройством высоких заострённых железных шестов? От основания такого железного шеста должна была бы идти по наружной стене дома в землю или по борту корабля в воду металлическая проволока. Эти заострённые железные шесты, вероятно, бесшумно отводили бы электричество из облака прежде, чем последние приблизились бы настолько, чтобы можно было опасаться удара молнии. Этим способом можно было бы защититься от ужасного несчастья».

Наш великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов установил, что молниеотвод отклоняет уже развивающуюся молнию от защищаемого сооружения. Ломоносов так говорит о молниеотводах:

«Такие стрелы на местах, от обращения человеческого по мере удалённых, ставить за небесполезное дело почитаю, дабы ударяющая молния больше на них, нежели на головах человеческих и на храминах силы свои изнуряла».

В настоящее время на практике применяются именно такие системы защиты от молнии, которые перехватывают молнии и не допускают их к сооружениям.

2. Различные виды молниеотводов

Существуют различные способы защиты от молнии. Мы уже кратко говорили о тех защитных мероприятиях, которые применяются на линиях передач электрической энергии. Теперь посмотрим, как защищать от грозовых разрядов здания и различные другие постройки.

Наиболее распространёнными являются молниеотводы, представляющие собой металлический стержень (называемый молниеприёмником), возвышающийся над защищаемым сооружением и соединённый с землёй металлическим проводником. Этот проводник служит для отвода тока молнии в землю и называется токоотводом. Для лучшего соединения с землёй токоотвод в земле имеет разветвления, состоящие из нескольких металлических стержней или проволоки, располагающихся наподобие корней дерева. Вся эта подземная металлическая система называется заземлением. Мы уже видели, что чем лучше связь токоотвода с землёй, тем с меньшей опасностью для окружающих может быть отведён разряд.

На рис. 18 показан молниеотвод, установленный на крыше дома. Такого вида молниеотводы называются стержневыми. Стержневые молниеотводы часто устанавливаются на отдельно стоящих деревянных столбах или металлических мачтах.

Рис. 18. Дом, защищенный от поражения молнией.

Другим видом молниеотводов являются антенны и сетки, натягиваемые над сооружениями. Все эти молниеотводы служат одной цели: предохранить сооружение от попадания в него молнии, отвести молнию в землю с наименьшим ущербом для хозяйства и жизни людей и животных.

При устройстве молниеотводов любого типа основным является вопрос — какое пространство этот молниеотвод может защитить? Чем выше молниеотвод, тем с большего пространства вокруг себя он может как бы собрать

молнии. Стержневой молниеотвод защищает во все стороны от себя одинаково. Вокруг него образуется «защищённое пространство», имеющее форму конуса (такую форму имеет шалаш, составленный из палок — см. рис. 19). Расстояние от окружности, на которую опирается этот шалаш, до её центра, где стоит молниеотвод, такое же, как высота молниеотвода. Всё, что находится внутри этого конуса, будет защищено от молнии.

Рис. 19. Пространство, заключённое в этом конусе, защищено от грозовых разрядов.

Если нужно защитить от молнии какое-либо небольшое сооружение, то ставят на него или около него стержневой молниеотвод такой высоты, чтобы всё сооружение попало в защищаемое пространство внутри изображённого здесь конуса.

3. Примеры устройства молниеотводов

Основные требования, которые предъявляют к сооружению молниеотвода, защищающего от грозы колхозные и сельские постройки, — это дешевизна и простота самого устройства.

Наилучшей защитой является стержневой молниеотвод, который устанавливают на самой постройке.

Для примера рассмотрим защиту от молнии небольшого жилого дома, изображённого на рис. 20.

Рис. 20. Защита от молнии небольшого дома.

Здесь молниеотвод длиною в 5 метров установлен в середине конька крыши. Пунктирные линии на рисунке ограничивают то пространство, куда не может попасть молния.

Как видно из рисунка, все части дома оказываются защищёнными.

Молниеотвод может быть и в виде деревянного шеста, укреплённого к стропилам крыши. Тогда токоотводным проводником будет железная проволока толщиной в 8–9 миллиметров, которую следует проложить вдоль шеста. Проволока может быть и не круглой, но её поперечник должен быть не меньше 50 квадратных миллиметров. Проволока должна быть укреплена на шесте железными бандажами и выступать над верхним концом шеста не менее, чем на 100–150 миллиметров. Токоотвод следует опустить по крыше и затем по стене дома вниз, в землю, в которой вырывается канава глубиной в 1 метр. На дне канавы располагают токоотвод. Длина канавы и токоотвода может быть различной, в зависимости от характера почвы: в глине она равна 3 метрам, в суглинке — 5 метрам, в чернозёме — 10 метрам, в супеске — 15–25 метрам. Чем меньше проводимость грунта, тем длиннее проволока.

В песчаных грунтах заземление молниеотвода следует делать в местах с одинаковой влажностью и выполнять его в виде двух-трёх лучей, направленных в разные стороны, каждый длиной 20 метров.

Если токоотвод прокладывается по кровле, сделанной из воспламеняющегося материала (например, солома, щепа и т. п.), то нельзя допускать, чтобы он касался крыши. В этих случаях токоотвод прокладывается на деревянных или металлических штырях, укреплённых на решётке кровли таким образом, чтобы между проволокой и поверхностью крыши оставался промежуток в 5–10 сантиметров.