Berechnen Sie die Dauer des Blitzes, wenn. Wir zählen die Häufigkeit von Blitzeinschlägen in ein Gebäude. Strommessung und -einsparung

Gebäude und Bauwerke oder Teile davon müssen je nach Zweck, Intensität der Blitzeinwirkung im Standortbereich und erwarteter Anzahl von Blitzeinschlägen pro Jahr entsprechend den Kategorien der Blitzschutzgeräte und der Art geschützt werden der Schutzzone. Der Schutz vor direkten Blitzeinschlägen erfolgt mit Blitzableitern verschiedener Art: Stab, Kabel, Netz, kombiniert (z. B. Kabelstab). Stabblitzableiter werden am häufigsten verwendet; Kabelblitzableiter werden hauptsächlich zum Schutz langer und schmaler Bauwerke verwendet. Die Schutzwirkung eines Blitzableiters in Form eines Netzes, der auf das zu schützende Bauwerk aufgebracht wird, ähnelt der Wirkung eines herkömmlichen Blitzableiters.

Die Schutzwirkung eines Blitzableiters beruht auf der Fähigkeit des Blitzes, in die höchsten und gut geerdeten Metallstrukturen einzuschlagen. Dadurch wird das geschützte Gebäude, das im Vergleich zum Blitzableiter eine geringere Höhe aufweist, praktisch nicht vom Blitz getroffen, wenn alle seine Teile in den Schutzbereich des Blitzableiters einbezogen sind. Als Schutzzone eines Blitzableiters gilt der Teil des Raumes um den Blitzableiter, der Gebäude und Bauwerke bis zu einem gewissen Grad vor direkten Blitzeinschlägen schützt

Zuverlässigkeit. Die Oberfläche der Schutzzone weist den geringsten und konstanten Grad an Zuverlässigkeit auf; Je tiefer man in die Zone vordringt, desto zuverlässiger wird der Schutz. Die Schutzzone vom Typ A hat einen Zuverlässigkeitsgrad von 99,5 % oder höher und Typ B einen Zuverlässigkeitsgrad von 95 % oder höher.

Allgemeines Schema zur Lösung des Problems: Es wird eine quantitative Bewertung der Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags in ein geschütztes Objekt vorgenommen, das sich auf einer ebenen Fläche mit ziemlich gleichmäßigen Bodenverhältnissen auf dem von dem Objekt belegten Standort befindet, d. h. die erwartete Anzahl von Blitzeinschlägen pro Es wird das Jahr des Schutzobjektes ermittelt. Abhängig von der Kategorie des Blitzschutzgeräts und dem erhaltenen Wert der erwarteten Anzahl von Blitzeinschlägen pro Jahr des Schutzobjekts wird die Art der Schutzzone bestimmt. Es werden die gegenseitigen Abstände zwischen paarweise aufgenommenen Blitzableitern berechnet und die Parameter der Schutzzonen in einer bestimmten Höhe über dem Boden berechnet.

Je nach Art, Anzahl und relativer Lage der Blitzableiter können Schutzzonen unterschiedlichste geometrische Formen aufweisen. Die Zuverlässigkeit des Blitzschutzes in verschiedenen Höhen wird vom Planer beurteilt, der bei Bedarf die Parameter des Blitzschutzgeräts klärt und über die Notwendigkeit weiterer Berechnungen entscheidet.

Industrie-, Wohn- und öffentliche Gebäude und Bauwerke werden je nach Gestaltungsmerkmalen, Zweck und Bedeutung, Explosions- oder Brandwahrscheinlichkeit, technologischen Merkmalen sowie der Intensität der Blitzaktivität im Bereich ihres Standortes unterteilt drei Kategorien nach Blitzschutz: I – Industriegebäude und Bauwerke mit explosionsgefährdeten Räumen der Klassen B-1 und B-2 nach PUE; es umfasst auch Gebäude von Kraftwerken und Umspannwerken; II – andere Gebäude und Bauwerke mit explosionsgefährdeten Räumen, die nicht der Kategorie I zugeordnet sind; III – alle anderen Gebäude und Bauwerke, einschließlich feuergefährdeter Räumlichkeiten.

Zur Beurteilung der Gewitteraktivität in verschiedenen Gebieten des Landes wird eine Karte der Verteilung der durchschnittlichen Anzahl von Gewitterstunden pro Jahr verwendet, auf der Linien gleicher Gewitterdauer oder Daten der entsprechenden örtlichen Wetterstation eingezeichnet sind.

Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Objekt vom Blitz getroffen wird, hängt von der Intensität der Gewitteraktivität im Bereich seines Standorts, der Höhe und Fläche des Objekts sowie einigen anderen Faktoren ab und wird durch die erwartete Anzahl von Blitzeinschlägen pro Jahr quantifiziert . Bei Gebäuden und Bauwerken ohne Blitzschutz wird die Schadenszahl nach der Formel ermittelt

Wo S Und L - jeweils die Breite und Länge des geschützten Gebäudes (Bauwerks), das im Grundriss eine rechteckige Form hat, m; H - Größte

Höhe des geschützten Objekts, m; P- durchschnittliche jährliche Anzahl von Blitzeinschlägen pro 1 km 2 Erdoberfläche am Standort des Objekts, Werte P bei gleicher Intensität der Gewitteraktivität werden aus Tabellen ermittelt. Für Gebäude mit komplexer Konfiguration bei der Berechnung als S Und L Berücksichtigt werden Breite und Länge des kleinsten Rechtecks, in das das Gebäude im Plan eingeschrieben werden kann.

Die Kategorie der Blitzschutzeinrichtung und die erwartete Anzahl der Blitzeinschläge pro Jahr im Schutzobjekt bestimmen die Art der Schutzzone: Gebäude und Bauwerke der Kategorie I unterliegen der Blitzschutzpflicht. Die Schutzzone muss einen Zuverlässigkeitsgrad von 99,5 % oder höher aufweisen (Schutzzone Typ A); Schutzzonen für Gebäude und Bauwerke der Kategorie II werden nach Typ A berechnet, wenn N> 1, andernfalls geben Sie B ein; Zonen der Kategorie III werden nach Typ A berechnet, wenn N > Geben Sie andernfalls B ein. Dies gilt nur für Gebäude und Bauwerke, die als explosiv und feuergefährlich eingestuft sind. Für alle anderen Objekte dieser Kategorie, unabhängig vom Wert N Es wird der Schutzzonentyp B akzeptiert.

Die Berechnung des Blitzschutzes von Gebäuden und Bauwerken umfasst die Bestimmung der Grenzen der Blitzschutzzone, also des Raums, der vor direkten Blitzeinschlägen geschützt ist. Schutzzone mit einer Blitzableiterhöhe H  150 m ist ein Kreiskegel, der sich je nach Art der Schutzzone durch folgende Abmessungen auszeichnet:

H
sie

H
sie

(12.16)

Wo H 0 - Spitze des Schutzzonenkegels, m; R 0 - Radius der Kegelbasis in Bodennähe, m; R x - Radius des horizontalen Abschnitts der Schutzzone in der Höhe H X vom Boden aus, m; H X - Höhe der geschützten Struktur, m.

Der Schutzbereich eines Einstab-Blitzableiters wird im Grundriss durch einen Kreis mit entsprechendem Radius grafisch dargestellt. Der Mittelpunkt des Kreises liegt an der Stelle, an der der Blitzableiter angebracht ist.

Schutzzone eines Doppelstab-Blitzableiters bis zu einer Höhe von 150 m mit einem Abstand zwischen den Blitzableitern gleich L, in Abb. dargestellt. 12.1. Die Abbildung zeigt, dass die Schutzzone zwischen zwei Blitzableitern deutlich größer ist als die Summe der Schutzzonen zweier einzelner Blitzableiter. Teil der Schutzzone

Zwischen den Stabblitzableitern befindet sich in dem durch die Achsen der Blitzableiter verlaufenden Abschnitt eine Verbindung (Abb. 12.1), und die übrigen Teile werden Endteile genannt.

Die Bestimmung der Umrisse der Endteile der Schutzzone erfolgt nach den Berechnungsformeln, die für den Aufbau der Schutzzone einzelner Blitzableiter verwendet werden, d. h. nach Abmessungen H 0 , R 0 , R x 1, R x2, werden je nach Art der Schutzzone mit den Formeln (12.15) oder (12.16) ermittelt. Im Grundriss sind die Endteile Halbkreise mit einem Radius R 0 oder R x, die durch Ebenen begrenzt werden, die durch die Achsen der Blitzableiter senkrecht zur Verbindungslinie ihrer Basen verlaufen.

Der gemeinsame Teil der Schutzzone wird von oben durch eine gestrichelte Linie begrenzt, die aus drei Punkten konstruiert werden kann: Zwei davon liegen auf Blitzableitern in der Höhe H 0, und der dritte befindet sich in der Mitte dazwischen auf einer Höhe H C. Querschnittsskizze der Schutzzone A-A(Abb. 12.1) werden nach den Regeln und Formeln ermittelt, die für Einstab-Blitzableiter gelten.

Die Schutzzonen des Doppelstab-Blitzableiters haben folgende Abmessungen:

(12.17)

Zone A existiert, wenn L  3 H , andernfalls gelten Blitzableiter als einzeln;

(12.18)

Zone B existiert, wenn L  5H, andernfalls gelten Blitzableiter als einzeln. In den Formeln (12.17), (12.18) L - Abstand zwischen Blitzableitern, m; H c – Höhe der Schutzzone in der Mitte zwischen Blitzableitern, m; R Mit - Breite der Fugenschutzzone im Schnitt A-A(Abb. 12.1) in Bodennähe, m; d - Breite des horizontalen Abschnitts der Gelenkschutzzone im Abschnitt A-A in der Höhe H X vom Boden aus, m.

Die Hauptbedingung für das Vorhandensein einer gemeinsamen Schutzzone eines Doppelstab-Blitzableiters ist die Erfüllung der Ungleichung R cx > 0. In diesem Fall besteht die Konfiguration der Gelenkschutzzone im Grundriss aus zwei gleichschenkligen Trapezen mit einer gemeinsamen Basis der Länge 2 R cx, der in der Mitte zwischen den Blitzableitern liegt. Die andere Basis des Trapezes hat die Länge 2 R X. Die Linie, die die Installationspunkte der Blitzableiter verbindet, verläuft senkrecht zu den Grundflächen des Trapezes und teilt diese in zwei Hälften. Wenn R cx = 0 stellt die gemeinsame Schutzzone im Grundriss zwei gleichschenklige Dreiecke dar, deren Grundflächen parallel zueinander sind und deren Eckpunkte an einem Punkt liegen, der sich in der Mitte zwischen den Blitzableitern befindet. Wenn der Bau einer Schutzzone nicht durchgeführt wird.

Objekte, die sich über eine größere Fläche erstrecken, werden durch mehrere Blitzableiter (Mehrfachblitzableiter) geschützt. Um die äußeren Grenzen der Schutzzone mehrerer Blitzableiter zu bestimmen, werden die gleichen Techniken wie bei einfachen oder doppelten Blitzableitern verwendet. In diesem Fall werden zur Berechnung und Konstruktion der äußeren Umrisse der Zone Blitzableiter paarweise in einer bestimmten Reihenfolge verwendet. Die Hauptbedingung für den Schutz eines oder einer Gruppe von Bauwerken mit einer Höhe H X mit einer den Schutzzonen entsprechenden Zuverlässigkeit A Und B ist die Erfüllung der Ungleichung R cx > 0 für alle paarweise aufgenommenen Blitzableiter.

Zum Schutz langer und schmaler Bauwerke sowie in einigen anderen Fällen werden Einzelkabel-Blitzableiter verwendet.

Die Schutzzone, die durch das Zusammenwirken von Kabel- und Stabblitzableitern (Einzel- oder Doppelblitzableiter) gebildet wird, wird auf die gleiche Weise bestimmt wie die Schutzzone eines Mehrstab-Blitzableiters. Bei

In diesem Fall entsprechen die Stützen des Oberleitungs-Blitzableiters den Stab-Blitzableitern der Höhe A und dem Radius der Basis der Schutzzone R, abhängig von der Art der Schutzzone.

Fragen zum Selbsttest

1. Geben Sie eine Klassifizierung elektrischer Anlagen hinsichtlich elektrischer Sicherheitsmaßnahmen an.

Listen Sie die verwendeten Erdungsarten auf.

Beschreiben Sie die Erdungsanordnung und die Ausführung der Erdungsleiter.

4. Listen Sie die Merkmale von Erdungsgeräten in Installationen bis und über 1 kV auf.

5. Wie werden einfache Erdungsleiter berechnet?

6. Berechnen Sie den spezifischen äquivalenten elektrischen Widerstand der Erde.

Beschreiben Sie die Schutzwirkung eines Blitzableiters und kategorisieren Sie Ihnen bekannte Gebäude und Bauwerke.

Berechnen Sie die Schutzzone eines einzelnen Blitzableiters.

Berechnen Sie den Schutzbereich eines Doppelstab-Blitzableiters und stellen Sie den Schutzbereich für verschiedene Höhen des zu schützenden Gebäudes dar.

KAPITEL DREIZEHN

BUCHHALTUNG UND ENERGIEEINSPARUNG

Blitz- eine riesige elektrische Funkenentladung in der Atmosphäre, wie üblich begleitet von einem Lichtblitz und Donner. Zwischen dem Blitz und dem hörbaren Donnerschlag gibt es eine kleine Verzögerung, aus deren Dauer sich die Entfernung zum Blitzeinschlag berechnen lässt.

Du wirst brauchen

• Stoppuhr, Taschenrechner

Anweisungen

1. Es stellt sich heraus, dass Sie mit einer Stoppuhr in der Hand auf den Blitz warten müssen. Starten Sie im Moment des Blitzes die Stoppuhr. Wenn Sie Donner hören, schalten Sie die Stoppuhr aus. Als Ergebnis erhalten Sie die Verzögerungszeit des Donners – also die Zeit, die die Luftvibration benötigte, um von der Entladungsstelle zu Ihnen zu gelangen.

2. Darüber hinaus ist die Entfernung nach der berühmten Formel das Produkt aus Geschwindigkeit und Zeit. Du hast Zeit. Was die Schallgeschwindigkeit in der Atmosphäre betrifft, reicht es für gewagte Berechnungen aus, sich den Wert von 343 Metern pro Sekunde zu merken. Wenn Sie die Entfernung mehr oder weniger korrekt berechnen möchten, sollten Sie bedenken, dass sich Schall in feuchter Luft schneller ausbreitet als in trockener Luft und in heißer Luft schneller als in kalter Luft. Nehmen wir an, in einem kalten Herbst mit einem heftigen Regenguss beträgt die Schallgeschwindigkeit in der Luft 338 m/s und in einem heißen und trockenen Sommer 350 m/s.

3. Jetzt zählen. Nehmen wir an, dass vom Blitz bis zum Donnerschlag 8 Sekunden vergangen sind. Nehmen wir die Schallgeschwindigkeit – 343 m/s, dann beträgt die Entfernung zum Blitz 8 * 343 = 2744 Meter oder (gerundet) 2,7 Kilometer. Bei einer Lufttemperatur von 15 Grad Celsius und einer Luftfeuchtigkeit von 80 % (mäßiger Niederschlag) beträgt die Schallgeschwindigkeit 341,2 m/s und die Entfernung 2729,6 m (kann auf 2,73 km gerundet werden).

4. Sie können eine Toleranz für die Windrichtung eingeben. Wenn der Wind in Richtung des Blitzes zu Ihnen weht, wird der Schall diese Distanz etwas schneller zurücklegen, und wenn der Wind von Ihnen zum Blitz gerichtet ist, wird er etwas gemächlicher wandern. Für gewagte Berechnungen genügt es, sich daran zu erinnern, dass im ersten Fall (Wind zum Blitz) der Abstand um 5 % verringert und im zweiten Fall (Wind zum Blitz) um 5 % vergrößert werden muss. Bei einer Donnerverzögerung von 8 Sekunden und einer Schallgeschwindigkeit von 343 m/sec und der Windrichtung des Blitzes auf Sie muss also die Entfernung von 2744 Metern um 137,2 m vergrößert werden.

Es gibt Sportarten, die direkt von der Richtung abhängen Wind. Zum Beispiel Kitesurfen. Ein Sportler, der sich dafür interessiert, muss sich positiv bestimmen können Richtung Wind bevor es aufs Wasser geht.

Du wirst brauchen

• – eine Fahne, ein Schal oder ein Taschentuch.

Anweisungen

1. Schauen Sie genauer hin, ob ich eine Flagge habe. Wenn Sie es betrachten, können Sie nicht nur leicht feststellen Richtung, aber auch ungefähre Stärke Wind. Wenn Sie keine Flagge in der Nähe finden, versuchen Sie es mit anderen Methoden, zum Glück gibt es viele davon.

2. Schauen Sie sich auch den Rauch an. Es ist möglich, dass irgendwo in der Nähe eine Fabrik mit Schornsteinen steht oder jemand auf dem Grill Schaschlik grillt.

3. Nehmen Sie eine Fahne, einen Schal oder einen langen Schal mit. Gehen Sie auf eine ebene Fläche. Heben Sie Ihre Hand mit dem Gegenstand nach oben. Wenn an den Seiten keine Hindernisse vorhanden sind, können Sie dies leicht feststellen Richtung Wind .

4. Drehen Sie Ihren Kopf von einer Seite zur anderen. Sobald es direkt im Wind positioniert ist, hören Sie auf beiden Ohren ein identisches Geräusch.

5. Schauen Sie auf das Wasser, oder besser gesagt auf die Wellen. Sie bewegen sich immer in Windrichtung.

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Beachten Sie!
Wenn der Wind senkrecht zu einem hohen Hügel, Wald usw. weht, kann er die Richtung ändern. Dies ist aufgrund der Reflexion an diesen Originalwänden zulässig. Dann weht der Wind nicht nur in die entgegengesetzte Richtung, sondern kann auch an Stärke verlieren oder sogar ganz nachlassen. Beim Wassersport reicht es nicht aus, nur die Richtung des Windes zu bestimmen, man muss auch seine Stärke berechnen können. Ohne spezielle Ausrüstung können Sie dies visuell tun.

Hilfreicher Rat
Bei der Bestimmung der Windrichtung lohnt es sich, ein Konzept wie Turbulenz zu berücksichtigen. Am einfachsten lässt es sich am Beispiel von Wasser erklären. Wenn sein Fluss auf ein Hindernis trifft, kann er dieses aufgrund der Trägheit nicht ohne Unterbrechung umfließen. Daher bildet es beim Drehen brodelnd, Schaum und sogar Trichter. Das Gleiche passiert mit dem Wind, der auf seinem Weg auf ein Hindernis, beispielsweise ein Gebäude, trifft. Deshalb ist es manchmal schwierig, die Windrichtung zu bestimmen, wenn man sich im Innenhof eines Gebäudes befindet. Diese chaotische Bewegung der Windströmungen wird Turbulenz genannt. Und die Wirbel, die sie hinter dem Hindernis erzeugen, sind Rotoren.

Blitz- Dies ist eine starke elektrische Entladung, die auftritt, wenn Wolken stark elektrisiert sind. Blitzentladungen können sowohl innerhalb einer Wolke als auch zwischen benachbarten Wolken, die stark elektrifiziert sind, fließen. Gelegentlich kommt es zu einer Entladung zwischen dem Boden und einer elektrifizierten Wolke. Vor einem Blitz treten elektrische Potentialunterschiede zwischen der Wolke und dem Boden oder zwischen benachbarten Wolken auf.

Einer der ersten, der die Wechselwirkung elektrischer Entladungen am Himmel feststellte, war ein ausländischer Wissenschaftler, der auch den wichtigsten Regierungsposten innehatte – Benjamin Franklin. Im Jahr 1752 vollbrachte er eine faszinierende Kunstfertigkeit mit einem Papierdrachen. Der Tester befestigte einen Metallschlüssel an der Schnur und startete den Drachen rechtzeitig vor einem Gewitter. Nach einer Weile schlug ein Blitz in den Schlüssel ein und sprühte Funken hervor. Seitdem wird der Blitz von Wissenschaftlern eingehend untersucht. Dieses erstaunliche Naturphänomen kann äußerst gefährlich sein und erhebliche Schäden an Stromleitungen und anderen hohen Gebäuden verursachen. Der Hauptgrund für die Entstehung von Blitzen liegt in der Kollision von Ionen (Stoßionisation). Das elektrische Feld einer Wolke hat eine sehr hohe Intensität. In einem solchen Feld erfahren freie Elektronen eine große Beschleunigung. Wenn sie mit Atomen kollidieren, ionisieren sie diese. Der Endausstoß erzeugt einen Strom rauschender Elektronen. Durch die Stoßionisation entsteht ein Plasmakanal, durch den ein Stabstromimpuls fließt. Es entsteht eine elektrische Entladung, die wir in Form eines Blitzes verfolgen. Die Länge einer solchen Entladung kann mehrere Kilometer betragen und bis zu mehreren Sekunden dauern. Blitz stets begleitet von einem strahlenden Licht- und Donnerblitz. Während eines Gewitters treten häufig Blitze auf, es gibt jedoch Ausnahmen. Eines der von Wissenschaftlern am wenigsten erforschten Naturphänomene im Zusammenhang mit elektrischen Entladungen ist der Kugelblitz. Wir wissen nur, dass es unerwartet auftritt und erheblichen Schaden anrichten kann. Warum ist ein Blitz so brillant? Die Stärke des elektrischen Stroms kann bei einem Blitzeinschlag 100.000 Ampere erreichen. Dabei wird eine große Energiemenge freigesetzt (etwa eine Milliarde Joule). Die Temperatur des Hauptkanals erreicht etwa 10.000 Grad. Durch diese Kollisionen entsteht ein brillantes Licht, das bei einem Blitzeinschlag sichtbar ist. Nach einer so starken elektrischen Entladung entsteht eine Pause, die 10 bis 50 Sekunden dauern kann. Während dieser Zeit erlischt der Stäbchenkanal nahezu, die Temperatur darin sinkt auf 700 Grad. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich das helle Leuchten und die Erwärmung des Plasmakanals von unten nach oben ausbreiten und die Pausen zwischen den Leuchten jeweils mehrere zehn Sekundenbruchteile betragen. Daher nimmt ein Mensch mehrere starke Erschütterungen als einen einzigen hellen Blitz wahr.

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Blitze erscheinen wie üblich als strahlender Zickzackblitz in Gewitterwolken und werden von Donner begleitet. Seine elektrische Entladung erreicht 100.000 Ampere und seine Spannung erreicht mehrere hundert Millionen Volt. Um festzustellen Distanz Vor Blitz, ist es notwendig, die Zeit in Sekunden vom Blitz bis zum ersten Donnergrollen zu berechnen.

Du wirst brauchen

• – Stoppuhr oder Uhr$
• - Taschenrechner.

Anweisungen

1. Blitze sind ein Naturphänomen, das für das menschliche Leben gefährlich ist. Doch ironischerweise ist es gerade den Menschen zu verdanken, dass sie immer zahlreicher werden. Dies geschieht aufgrund eines sehr verantwortungslosen Umgangs mit der Umwelt: Die Verschmutzung der Umgebungsluft in Megastädten erhöht die Erwärmung der Luft und den Aufstieg von Dampfkondensat in die Atmosphäre. Dies erhöht die elektrische Intensität in den Wolken und provoziert Blitzeinschläge.

2. Die Notwendigkeit zu bestimmen Distanz Vor Blitz entsteht nicht nur durch das Bedürfnis, den eigenen Horizont zu erweitern, sondern auch durch den elementaren Selbsterhaltungstrieb. Wenn es zu nah ist und Sie sich in einem offenen Raum befinden, ist es besser, so schnell wie möglich von dort wegzulaufen. Elektrischer Strom wählt den kürzesten Weg zur Erde und der Hautvorhang ist dafür ein guter Leiter.

3. Beginnen Sie mit dem Zählen der Sekunden, sobald Sie ein Licht am Himmel aufblitzen sehen. Verwenden Sie dazu eine Uhr oder eine Stoppuhr. Sobald der erste Donnerschlag zu hören ist, hören Sie auf zu zählen, das verschafft Ihnen Zeit.

4. Um es zu entdecken Distanz, müssen Sie Zeit mit Geschwindigkeit multiplizieren. Wenn Ihnen die Genauigkeit nicht sehr wichtig ist, kann sie mit 0,33 km/s angenommen werden, d. h. Multiplizieren Sie die Anzahl der Sekunden mit 1/3. Nehmen wir an, nach Ihren Berechnungen die Zeit bis Blitz war 12 Sekunden, nach Division durch 3 erhält man 4 km.

5. Um festzustellen Distanz Vor Blitz Richtig ist, dass die durchschnittliche Schallgeschwindigkeit in der Luft 0,344 km/s beträgt. Sein wahrer Wert hängt von vielen Faktoren ab: Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Geländeart (Freifläche, Wald, städtische Hochhäuser, Wasseroberfläche), Windgeschwindigkeit usw. Nehmen wir an, bei regnerischem Herbstwetter beträgt die Schallgeschwindigkeit etwa 0,338 km/s, bei trockener Sommerhitze etwa 0,35 km/s.

6. Dichte Wälder und hohe Gebäude verlangsamen die Schallgeschwindigkeit noch deutlich mehr. Es wird durch die Notwendigkeit, unzählige Hindernisse zu umgehen, und durch Beugung reduziert. Eine genaue Berechnung ist in diesem Fall ziemlich schwierig und vor allem unpraktisch: Obwohl der Blitz nicht in den Boden einschlägt, kann er einen hohen Baum neben Ihnen treffen. Warten Sie also zwischen niedrig wachsenden Bäumen mit dichter Krone ab, das Beste von jedem ist das Hocken, und wenn Sie sich auf einer Stadtstraße befinden, dann gehen Sie in einem nahegelegenen Gebäude in Deckung.

7. Achten Sie auf den Wind. Wenn es ziemlich kräftig ist und in die Richtung von Ihnen bläst Blitz, was bedeutet, dass der Ton schneller kommt. Dann kann man von einer Durchschnittsgeschwindigkeit von ca. 0,36 km/h ausgehen. Wenn die Windrichtung von Ihnen weg ist Blitz Die Schallbewegung hingegen verlangsamt sich und die Geschwindigkeit beträgt etwa 0,325 km/h.

8. Durchschnittliche Länge Blitz erreicht 2,5 km und die Entladung erstreckt sich auf Distanz bis zu 20 km. Daher sollten Sie sich so schnell wie möglich von der Freifläche zum nächstgelegenen Gebäude oder Bauwerk bewegen. Denken Sie daran, wenn Sie sich nähern Blitz Sie müssen alle Fenster und Türen schließen und Elektrogeräte ausschalten, da es sonst zu Schäden durch die Antenne und Schäden an Ihren Geräten über das Netzwerk kommen kann.

9. Blitze sind nicht nur bodengebunden, sondern auch cloudbasiert. Sie stellen für die Menschen am Boden keine Gefahr dar, können jedoch Flugobjekte beschädigen: Flugzeuge, Hubschrauber und andere Fahrzeuge. Darüber hinaus kann ein in einer Wolke gefangener Metallgegenstand mit einem starken elektrischen Feld, das eine Ladung unterstützen, aber keine Ladung erzeugen kann, zum Anlasser werden Blitz und ihr Auftreten provozieren.

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Faszinierende Tatsache: Bei einigen indianischen Völkern gilt ein Blitzeinschlag sozusagen als notwendige Einweihung, damit ein Schamane das höchste Niveau an Fähigkeiten erreichen kann.

Durchschnittliche jährliche Dauer von Gewittern. Spezifische Dichte von Blitzeinschlägenn M.. Kontraktionsradius Rst.. Anzahl der direkten Blitzeinschläge in ein Objekt.. Grad der Blitzgefahr.

Die Aufgabe des Planers besteht darin, im Projekt ein zuverlässiges und geeignetes Blitzschutzsystem für die Anlage bereitzustellen. Um die ausreichende Menge an Schutzmaßnahmen zu bestimmen, die einen wirksamen Blitzschutz bieten, ist es notwendig, die vorhergesagte Anzahl direkter Blitzeinschläge in das geschützte Bauwerk zu kennen. INDie Häufigkeit direkter Blitzeinschläge hängt zunächst von der Häufigkeit von Gewittern am Standort des Objekts ab.

So gibt es jenseits des Polarkreises fast keine Gewitter, aber in den südlichen Regionen des Nordkaukasus, der Region Krasnodar, in den Subtropen oder in einigen Gebieten Sibiriens und des Fernen Ostens kommt es häufig zu Gewittern. Zur Beurteilung der Gewitteraktivität gibt es regionale Karten zur Intensität der Gewitteraktivität, die die durchschnittliche Gewitterdauer in Stunden pro Jahr angeben. Natürlich sind diese Karten alles andere als perfekt. Sie eignen sich jedoch für grobe Schätzungen. Für den zentralen Teil Russlands können wir beispielsweise von 30–60 Gewitterstunden pro Jahr sprechen, was 2–4 Blitzeinschlägen pro Jahr pro 1 km entspricht 2 Erdoberfläche.

Spezifische Dichte von Blitzentladungen

Durchschnittliche jährliche Anzahl von Blitzeinschlägen pro 1 km 2 Erdoberfläche oder die spezifische Dichte von Blitzentladungen ( n M) wird anhand meteorologischer Beobachtungen am Standort des Objekts ermittelt. Wenn es unbekannt ist, kann es mit der folgenden Formel berechnet werden:

n M = 6,7*T d /100 (1/km 2 Jahr)

Schätzung der Häufigkeit von Blitzeinschlägen über den Kontraktionsradius

Nachdem die spezifische Dichte der Blitzentladungen ermittelt wurde, muss der Planer abschätzen, welcher Anteil dieser Blitzeinschläge das geschützte Objekt treffen wird.
Eine Beurteilung kann über den Kontraktionsradius (Rst) erfolgen. Die Erfahrung zeigt, dass ein Objekt mit der Höhe h im Durchschnitt alle Blitze aus einer Entfernung von bis zu anzieht: Rst ≈ 3h.

Dies ist der Kontraktionsradius. Im Plan müssen Sie eine Linie zeichnen, die im Abstand Rst vom Außenumfang des Objekts entfernt ist. Die Linie begrenzt den Kontraktionsbereich (Sst). Sie kann mit allen verfügbaren Methoden berechnet werden (sogar mit Zellen auf Millimeterpapier).

Diese Beurteilung eignet sich auch für Objekte mit komplexer Form, deren einzelne Fragmente grundsätzlich unterschiedliche Höhen aufweisen. In der Nähe jedes der Fragmente wird, basierend auf ihrer spezifischen Höhe, eine Kurve konstruiert, die ihren eigenen Kontraktionsbereich begrenzt. Natürlich werden sie sich teilweise überlappen. Es sollte nur die von der Außenhülle umschlossene Fläche berücksichtigt werden, wie in Abb. 1. Dieser Bereich bestimmt die erwartete Anzahl von Blitzeinschlägen.
Abb.1

Die Anzahl direkter Blitzeinschläge in ein geschütztes Objekt wird einfach ermittelt: Der Wert der Kontraktionsfläche, ausgedrückt in Quadratkilometern, wird mit der spezifischen Dichte der Blitzentladungen multipliziert:

N M = n M*St.

Praktische Schlussfolgerungen

Aus dieser Methodik ergeben sich mehrere offensichtliche Schlussfolgerungen.
Erstens ist die Anzahl der Blitzeinschläge in ein einzelnes konzentriertes Objekt wie einen Turm oder eine Stütze, dessen Höhe viel größer ist als andere Gesamtabmessungen, proportional zum Quadrat seiner Höhe (Sst=π(3h)) 2 ) und für ausgedehnte Objekte (z. B. eine Stromleitung) – proportional zur Höhe zur ersten Potenz. Andere Objekte nehmen in der Konfiguration eine Zwischenposition ein.

Zweitens wird bei der Anhäufung vieler Objekte auf einem begrenzten Gebiet, wenn sich ihre Kontraktionsbereiche teilweise überlappen (Stadtentwicklung), die Anzahl der Blitzeinschläge in jedes der Objekte deutlich geringer sein als in dasselbe Objekt in einem offenen Gebiet.
Bei dichten Gebäuden, wenn der Freiraum zwischen Objekten deutlich geringer ist als ihre Höhe, sammelt jedes Objekt praktisch nur Blitze aus dem Bereich seines Daches und seine Höhe spielt keine nennenswerte Rolle mehr. All dies wird durch die Betriebserfahrung überzeugend bestätigt.

Blitzgefahrenstufe

Bei der Beurteilung des Gefährdungsgrades durch Blitze gibt es eine Nuance, die sich anhand eines Beispiels besser erklären lässt. Angenommen, wir schätzen die Anzahl der Stöße auf einen 30 m hohen Antennenmast. Mit guter Genauigkeit können wir annehmen, dass seine Kontraktionsfläche ein Kreis mit einem Radius Rst ≈ 3h = 90 m ist und Sst = 3,14*(90) beträgt. 2 ≈25.000 m 2 = 0,025 km 2 .

Wenn am Standort des Mastes die spezifische Dichte der Blitzentladungen vorliegt n M= 2, dann müsste der Mast jährlich durchschnittlich Nm = 0,025 x 2 = 0,05 Blitzeinschläge aushalten. Das bedeutet, dass im Durchschnitt alle 1/Nm = 20 Betriebsjahre ein Blitz einschlägt. Natürlich ist es unmöglich zu wissen, wann dies tatsächlich der Fall sein wird: Es kann mit gleicher Wahrscheinlichkeit jederzeit passieren, sowohl im ersten als auch im zwanzigsten Betriebsjahr.

Wenn wir den Grad der Blitzgefahr für einen bestimmten Antennenmast aus der Sicht von Mobiltelefonbesitzern einschätzen, können wir wahrscheinlich eine Kommunikationsunterbrechung in Kauf nehmen, die einmal in 20 Betriebsjahren auftreten kann. Die Telefongesellschaft selbst kann einen völlig anderen Ansatz verfolgen. Wenn das Unternehmen nicht nur eine, sondern 100 Antennenanlagen betreibt, wird sich das Unternehmen wahrscheinlich nicht mit der Aussicht auf jährliche Reparaturen von durchschnittlich 100/20 = 5 Antenneneinheiten zufrieden geben.

Es sollte auch gesagt werden, dass die Beurteilung der Häufigkeit direkter Blitzeinschläge allein wenig aussagekräftig ist. Tatsächlich kommt es nicht auf die Häufigkeit von Blitzeinschlägen an, sondern auf die Einschätzung der Wahrscheinlichkeit möglicher zerstörerischer Folgen, die es uns ermöglicht, die Durchführbarkeit bestimmter Blitzschutzmaßnahmen zu bestimmen. Lesen Sie auch Blogartikel dazu: