Πώς να προστατευθείτε από την αστραπή

Η αστραπή πάντα ξύπνησε τη φαντασία ενός ατόμου και την επιθυμία να γνωρίσει τον κόσμο. Έφερε φωτιά στη γη, έχοντας εξημερώσει αυτό, οι άνθρωποι έγιναν πιο ισχυροί. Δεν υπολογίζουμε ακόμα την κατάκτηση αυτού του τρομερού φυσικού φαινομένου, αλλά θα θέλαμε "ειρηνική συνύπαρξη". Μετά από όλα, όσο πιο τέλεια είναι ο εξοπλισμός που δημιουργούμε, τόσο πιο επικίνδυνο ατμοσφαιρικό ηλεκτρικό ρεύμα είναι γι 'αυτό. Μία από τις μεθόδους προστασίας είναι η προκαταρκτική χρήση, χρησιμοποιώντας ένα ειδικό προσομοιωτή, της ευπάθειας των βιομηχανικών εγκαταστάσεων για το ρεύμα και το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο της κεραυνοβόλησης.

Η αγάπη για την καταιγίδα στις αρχές Μαΐου είναι εύκολη για ποιητές και καλλιτέχνες. Ο μηχανικός ενέργειας, ο κυβερνήτης ή ο αστροναύτης δεν θα είναι ευχαριστημένοι από την αρχή της εποχής της καταιγίδας: υποσχόμαστε πολύ κόπο. Κατά μέσο όρο, κάθε τετραγωνικό χιλιόμετρο της Ρωσίας αντιπροσωπεύει ετησίως περίπου τρεις απεργίες αστραπής. Το ηλεκτρικό τους ρεύμα φθάνει τα 30.000 Α και για τις πιο ισχυρές εκφορτίσεις μπορεί να υπερβαίνει τις 200.000 Α. Η θερμοκρασία σε ένα καλά ιονισμένο κανάλι πλάσματος, ακόμη και μέτριας αστραπής, μπορεί να φτάσει τους 30.000 ° C, αρκετές φορές υψηλότερες από το ηλεκτρικό τόξο της μηχανής συγκόλλησης. Και φυσικά, αυτό δεν αποτελεί καλό σημείο για πολλές τεχνικές εγκαταστάσεις. Οι πυρκαγιές και οι εκρήξεις από απευθείας κεραυνούς είναι γνωστές στους ειδικούς. Αλλά οι απλοί άνθρωποι σαφώς υπερβάλλουν τον κίνδυνο ενός τέτοιου γεγονότος.

Η άκρη της σημαίας του τηλεοπτικού πύργου Ostankino. Στην πραγματικότητα, ο "ουρανός ηλεκτρικός αναπτήρας" δεν είναι τόσο αποτελεσματικός. Φανταστείτε: προσπαθείτε να κάνετε μια πυρκαγιά κατά τη διάρκεια ενός τυφώνα, όταν λόγω του ισχυρού ανέμου είναι δύσκολο να ανάψει ακόμη και ξηρό άχυρο. Το ρεύμα αέρα από το κανάλι κεραυνού είναι ακόμη πιο ισχυρό: η εκφόρτωσή του προκαλεί ένα κύμα κλονισμού, το βροντερό θόρυβο του οποίου σπάει και σβήνει τη φλόγα. Ένα παράδοξο, αλλά ένας αδύναμος αστραπής είναι κίνδυνος πυρκαγιάς, ειδικά εάν ρεύμα περίπου 100 Α ρέει μέσω του καναλιού του για δέκατα του δευτερολέπτου (για αιώνες στον κόσμο των εκτοξεύσεων σπιν)! Το τελευταίο δεν είναι πολύ διαφορετικό από ένα τόξο και ένα ηλεκτρικό τόξο θα ανάψει ό, τι μπορεί να καεί.

Ωστόσο, για ένα κτίριο κανονικού ύψους, οι απεργίες αστραπής δεν είναι συχνό φαινόμενο. Η εμπειρία και η θεωρία δείχνουν: είναι "προσέλκυσε" σε μια δομή εδάφους από απόσταση κοντά στα τρία ύψη. Ο δεκαπεντάγωνος πύργος θα συλλέγει περίπου 0,08 αστραπές ετησίως, δηλ. κατά μέσο όρο 1 επιτυχία σε 12,5 χρόνια λειτουργίας. Ένα εξοχικό σπίτι με σοφίτα είναι περίπου 25 φορές μικρότερο: κατά μέσο όρο, ο ιδιοκτήτης θα πρέπει να "περιμένει" για περίπου 300 χρόνια.

Αλλά δεν θα μειώσουμε τον κίνδυνο. Πράγματι, αν ένας αστραπής χτυπά τουλάχιστον ένα από τα 300-400 σπίτια του χωριού, οι ντόπιοι είναι απίθανο να θεωρούν αυτό το γεγονός ασήμαντο. Αλλά υπάρχουν αντικείμενα με πολύ μεγαλύτερο μήκος - ας πούμε, γραμμές μεταφοράς ενέργειας (NEP). Το μήκος τους μπορεί να υπερβαίνει τα 100 χιλιόμετρα, το ύψος τους είναι 30 μ. Αυτό σημαίνει ότι κάθε ένα από αυτά θα συλλέγει τα χτυπήματα από τα δεξιά και τα αριστερά, με λωρίδες πλάτους 90 μ. Η συνολική έκταση του κεραυνού "τράβηγμα" θα υπερβεί τα 18 km2, ο αριθμός τους είναι 50 ανά έτος. Φυσικά, τα χαλύβδινα στηρίγματα της γραμμής δεν θα καούν, τα σύρματα δεν θα λιώσουν. Ο αέρας χτυπά περίπου 30 φορές το χρόνο στην άκρη της σημαίας του τηλεοπτικού πύργου Ostankino (Μόσχα), αλλά δεν συμβαίνει τίποτα τρομερό. Και για να καταλάβετε γιατί είναι επικίνδυνες για γραμμές μεταφοράς ενέργειας, πρέπει να γνωρίζετε τη φύση των ηλεκτρικών, όχι θερμικών, επιδράσεων.

Η ΚΥΡΙΑ ΔΥΝΑΜΗ ΤΗΣ ΦΩΤΙΣΜΟΥ

Όταν χτυπηθεί στην υποστήριξη της ηλεκτρικής γραμμής, το ρεύμα ρέει στο έδαφος μέσω της αντίστασης εδάφους, η οποία, κατά κανόνα, είναι 10-30 Ohms. Την ίδια στιγμή Ο νόμος του Ομμ ακόμη και ο "μεσαίος" αστραπής, με ρεύμα 30.000 Α, δημιουργεί μια τάση 300-900 kV, και ισχυρή - αρκετές φορές περισσότερο. Έτσι, υπάρχουν υπερβολές καταιγίδας. Αν φθάσουν στο επίπεδο megavolt, η μόνωση της γραμμής ρεύματος δεν σηκώνεται και σπάει. Παρουσιάζεται βραχυκύκλωμα. Η γραμμή είναι αποσυνδεδεμένη. Ακόμη χειρότερα, όταν ένα κανάλι κεραυνού σπάσει απευθείας στα καλώδια.Στη συνέχεια, η υπέρταση είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη από ό, τι με βλάβη στο στήριγμα. Η καταπολέμηση του φαινομένου αυτού σήμερα παραμένει ένα δύσκολο έργο για τη βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας. Επιπλέον, με τη βελτίωση της τεχνολογίας, η πολυπλοκότητά της αυξάνεται μόνο.

Ο τηλεοπτικός πύργος Ostankino ενήργησε ως κεραυνός, έχοντας χάσει μια κεραυνοβόληση 200 μέτρα κάτω από την κορυφή. Για να ικανοποιήσει τις ταχέως αναπτυσσόμενες ενεργειακές ανάγκες της ανθρωπότητας, τα σύγχρονα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας πρέπει να συνδυαστούν σε ισχυρά συστήματα. Ένα ενοποιημένο ενεργειακό σύστημα λειτουργεί τώρα στη Ρωσία: όλες οι εγκαταστάσεις του λειτουργούν διασυνδεδεμένες. Επομένως, η τυχαία αποτυχία ακόμη και μιας γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας ή ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές συνέπειες παρόμοιες με αυτές που συνέβησαν στη Μόσχα τον Μάιο του 2005. Πολλά ατυχήματα του συστήματος που προκλήθηκαν από κεραυνούς έχουν παρατηρηθεί στον κόσμο. Ένας από αυτούς - στις ΗΠΑ το 1968, προκάλεσε ζημιές πολλών εκατομμυρίων δολαρίων. Στη συνέχεια, μια απαλλαγή από κεραυνούς απενεργοποίησε μια γραμμή ισχύος και το σύστημα τροφοδοσίας δεν μπόρεσε να αντιμετωπίσει το έλλειμμα ενέργειας που προέκυψε.

Δεν προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι οι ειδικοί δίνουν τη δέουσα προσοχή στην προστασία των γραμμών μεταφοράς από κεραυνό. Σε όλο το μήκος των εναέριων γραμμών με τάση 110 kV ή περισσότερο, αναστέλλονται ειδικά μεταλλικά καλώδια, προσπαθώντας να προστατέψουν τα καλώδια από άμεση επαφή από πάνω. Η μόνωση τους μεγιστοποιείται, η αντίσταση γείωσης των υποστηριγμάτων είναι εξαιρετικά μειωμένη και οι συσκευές ημιαγωγών, όπως αυτές που προστατεύουν τα κυκλώματα εισόδου των υπολογιστών ή οι τηλεοράσεις υψηλής ποιότητας, χρησιμοποιούνται για τον περιορισμό των υπερτάσεων. Είναι αλήθεια ότι η ομοιότητά τους είναι μόνο στην αρχή της λειτουργίας, αλλά η τάση λειτουργίας για γραμμικούς περιορισμούς εκτιμάται σε εκατομμύρια βολτ - αξιολογεί την κλίμακα του κόστους προστασίας από κεραυνό!

Οι άνθρωποι συχνά ρωτούν αν είναι εφικτό να σχεδιάσουμε μια γραμμή απόλυτα ανθεκτική στις αστραπές; Η απάντηση είναι ναι. Αλλά εδώ δύο αναπόφευκτες ερωτήσεις είναι αναπόφευκτες: ποιος το χρειάζεται και πόσο θα κοστίσει; Πράγματι, αν είναι αδύνατο να καταστραφεί μια αξιόπιστα προστατευμένη γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, τότε είναι δυνατόν, για παράδειγμα, να σχηματιστεί μια ψευδή εντολή για να αποσυνδεθεί η γραμμή ή απλά να καταστραφούν τα κυκλώματα αυτοματισμού χαμηλής τάσης, τα οποία στο σύγχρονο σχεδιασμό βασίζονται στην τεχνολογία μικροεπεξεργαστών. Η τάση λειτουργίας των μαρκών μειώνεται κάθε χρόνο. Σήμερα υπολογίζεται σε μονάδες βολτ. Αυτό είναι όπου υπάρχει χώρος για αστραπή! Και δεν υπάρχει ανάγκη για άμεση απεργία, επειδή είναι σε θέση να δράσει εξ αποστάσεως και αμέσως σε μεγάλες περιοχές. Το κύριο όπλο του είναι το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αναφέρθηκε παραπάνω για το ρεύμα κεραυνού, αν και τόσο το ρεύμα όσο και ο ρυθμός ανάπτυξης είναι σημαντικοί για την εκτίμηση της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης της μαγνητικής επαγωγής. Στην αστραπή, η τελευταία μπορεί να υπερβαίνει τα 2 • 1011 A / s. Σε οποιοδήποτε κύκλωμα με χώρο 1 m2 σε απόσταση 100 m από το κανάλι κεραυνού, ένα τέτοιο ρεύμα θα προκαλέσει μια τάση περίπου διπλάσια από την τάση που υπάρχει στις εξόδους ενός κτιρίου κατοικιών. Δεν χρειάζεται πολλή φαντασία για να φανταστεί κανείς τη μοίρα των μικροτσίπ σχεδιασμένων για τάση της τάξης ενός volt.

Στην παγκόσμια πρακτική, υπάρχουν πολλά σοβαρά ατυχήματα λόγω της καταστροφής κυκλωμάτων ελέγχου κεραυνού. Αυτός ο κατάλογος περιλαμβάνει ζημιές στον εξοπλισμό των αεροσκαφών και διαστημόπλοια επί του σκάφους, ψευδείς τερματισμούς ολόκληρων "πακέτων" ηλεκτρικών γραμμών υψηλής τάσης και αποτυχία του εξοπλισμού των συστημάτων κινητής επικοινωνίας κεραίας. Δυστυχώς, ένας αξιοσημείωτος τόπος εδώ καταλαμβάνεται και από τη «ζημιά» στους απλούς πολίτες, που μπορεί να υποστεί βλάβη από τις οικιακές συσκευές, που γεμίζει όλο και περισσότερο τα σπίτια μας.

ΤΡΟΠΟΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ

Είμαστε συνηθισμένοι να βασιζόμαστε στην προστασία από κεραυνούς. Θυμηθείτε την οδό στον σπουδαίο επιστήμονα του XVIII αιώνα, τον ακαδημαϊκό Mikhail Lomonosov για την εφεύρεσή τους; Ο διάσημος συμπατριώτης μας ενθουσιάστηκε με τη νίκη και είπε ότι η ουράνια φωτιά έχει πάψει να είναι επικίνδυνη. Φυσικά, αυτή η συσκευή στην οροφή ενός κτιρίου κατοικιών δεν θα επιτρέψει στην αστραπή να πυρπολήσει σε ξύλινο δάπεδο ή άλλα εύφλεκτα οικοδομικά υλικά. Όσον αφορά τα ηλεκτρομαγνητικά αποτελέσματα, είναι ανίσχυρος. Δεν έχει σημασία αν το ρεύμα κεραυνού ρέει στο κανάλι του ή μέσω της μεταλλικής ράβδου της ράβδου αστραπής, εντούτοις διεγείρει ένα μαγνητικό πεδίο και προκαλεί επικίνδυνη τάση λόγω μαγνητικής επαγωγής στα εσωτερικά ηλεκτρικά κυκλώματα. Για να καταπολεμηθεί αποτελεσματικά, απαιτείται μια ράβδος αστραπής για να παρεμποδίζει το κανάλι εκκένωσης σε απομακρυσμένες προσεγγίσεις στο προστατευόμενο αντικείμενο, δηλ. γίνονται πολύ υψηλές, επειδή η επαγόμενη τάση είναι αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση από τον αγωγό ρεύματος.

Σήμερα, έχει αποκτηθεί μεγάλη εμπειρία στη χρήση τέτοιων δομών διαφορετικού ύψους.Ωστόσο, τα στατιστικά στοιχεία δεν είναι πολύ παρήγορα. Η ζώνη προστασίας μιας ράβδου αστραπής παρουσιάζεται συνήθως με τη μορφή ενός κώνου, του οποίου ο άξονας είναι, αλλά με μια κορυφή που βρίσκεται ελαφρώς χαμηλότερη από το ανώτερο άκρο του. Συνήθως ένας "πυρήνας" 30 μέτρων παρέχει 99% αξιοπιστία της προστασίας του κτιρίου εάν ανυψωθεί περίπου 6 μέτρα πάνω από αυτό. Για να επιτευχθεί αυτό δεν είναι πρόβλημα. Αλλά με την αύξηση του ύψους του κεραυνού, η απόσταση από την κορυφή του στο "καλυμμένο" αντικείμενο, το ελάχιστο απαραίτητο για ικανοποιητική προστασία, αυξάνεται ραγδαία. Για δομή 200 μέτρων με τον ίδιο βαθμό αξιοπιστίας, η παράμετρος αυτή υπερβαίνει ήδη τα 60 μέτρα και για δομή 500 μέτρων - 200 μέτρα.

Ο προαναφερόμενος τηλεοπτικός πύργος Ostankino διαδραματίζει επίσης έναν παρόμοιο ρόλο: δεν είναι σε θέση να προστατευθεί, χάσει τις αστραπές σε απόσταση 200 μέτρων κάτω από την κορυφή. Η ακτίνα της ζώνης προστασίας στο επίπεδο του εδάφους για τις υψηλές κεραυνοβόλες αυξάνεται επίσης έντονα: για ένα 30-μέτρο ένα, είναι συγκρίσιμο με το ύψος του, για τον ίδιο τηλεοπτικό πύργο - το 1/5 του ύψους του.

Με άλλα λόγια, δεν μπορεί κανείς να ελπίζει ότι οι αστραπές ενός παραδοσιακού σχεδίου θα είναι σε θέση να παρεμποδίζουν την αστραπή σε απομακρυσμένες προσεγγίσεις του αντικειμένου, ειδικά αν το τελευταίο καταλαμβάνει μια μεγάλη επιφάνεια στην επιφάνεια της γης. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπολογίσουμε την πραγματική πιθανότητα απόρριψης κεραυνών στο έδαφος των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και των υποσταθμών, των αεροδρομίων, των αποθηκών υγρών και αερίων καυσίμων και των πεδίων εκτεταμένης κεραίας. Διασπορώντας στο έδαφος, το ρεύμα κεραυνού εισέρχεται εν μέρει στις πολυάριθμες υπόγειες επικοινωνίες σύγχρονων τεχνικών εγκαταστάσεων. Κατά κανόνα, υπάρχουν ηλεκτρικά κυκλώματα συστημάτων αυτοματισμού, ελέγχου και επεξεργασίας πληροφοριών - των πολύ μικροηλεκτρονικών συσκευών που αναφέρθηκαν παραπάνω. Παρεμπιπτόντως, ο υπολογισμός των ρευμάτων στη γη είναι περίπλοκος ακόμη και στην απλούστερη διατύπωση. Οι δυσκολίες επιδεινώνονται λόγω ισχυρών μεταβολών στην αντίσταση των περισσότερων εδαφών, ανάλογα με τη δύναμη των ρευμάτων κιλομερπής που εξαπλώνονται σε αυτά, τα οποία είναι χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά των εκφορτίσεων ατμοσφαιρικής ηλεκτρικής ενέργειας. Ο νόμος του Ohm δεν ισχύει για τον υπολογισμό κυκλωμάτων με τέτοιες μη γραμμικές αντιστάσεις.

Στην "μη γραμμικότητα" του εδάφους προστίθεται η πιθανότητα σχηματισμού εκτεταμένων καναλιών σπινθήρων σε αυτό. Τα συνεργεία επισκευής καλωδιακών γραμμών είναι καλά εξοικειωμένα με μια τέτοια εικόνα. Μια αυλάκωση εκτείνεται κατά μήκος του εδάφους από ένα ψηλό δέντρο σε άκρη του δάσους, σαν από ένα άροτρο ή ένα παλιό άροτρο και ξεσπά πάνω από το κομμάτι ενός υπόγειου τηλεφωνικού καλωδίου που είναι κατεστραμμένο σε αυτό το σημείο - το μεταλλικό περίβλημα είναι τσαλακωμένο, η μόνωση των πυρήνων καταστρέφεται. Έτσι η επίδραση του κεραυνού εκδηλώθηκε. Έχει χτυπήσει ένα δέντρο και το ρεύμα του, που απλώνεται κατά μήκος των ριζών, δημιούργησε ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο στο έδαφος, σχηματίζοντας ένα κανάλι σπινθήρων πλάσματος μέσα του. Στην πραγματικότητα, ο αστραπής συνέχισε την ανάπτυξή του, όπως ήταν, όχι μόνο μέσα από τον αέρα, αλλά στο έδαφος. Και έτσι μπορεί να περάσει δεκάδες, και σε ιδιαίτερα κακώς διελεύοντας ρεύματα εδάφη (βραχώδη ή περμανάντ) και εκατοντάδες μέτρα. Η ανακάλυψη στο αντικείμενο δεν πραγματοποιείται με τον παραδοσιακό τρόπο - από πάνω, αλλά παρακάμπτοντας τυχόν κεραυνό από κάτω. Οι συρόμενες εκφορτίσεις κατά μήκος της επιφάνειας του εδάφους αναπαράγονται καλά στο εργαστήριο. Όλα αυτά τα σύνθετα και ιδιαίτερα μη γραμμικά φαινόμενα χρειάζονται πειραματική έρευνα, μοντελοποίηση.

Το ρεύμα για τη δημιουργία απαλλαγής μπορεί να παραχθεί από μια τεχνητή παλμική πηγή. Η ενέργεια συσσωρεύεται για περίπου ένα λεπτό σε τράπεζα πυκνωτών και στη συνέχεια "χύνεται" στην πισίνα με χώμα σε δώδεκα μικροδευτερόλεπτα. Τέτοιες χωρητικές κινήσεις βρίσκονται σε πολλά ερευνητικά κέντρα υψηλής τάσης. Οι διαστάσεις τους φτάνουν δεκάδες μέτρα, βάρος - δεκάδες τόνους. Δεν μπορείτε να τα παραδώσετε στο έδαφος ενός ηλεκτρικού υποσταθμού ή άλλης βιομηχανικής εγκατάστασης προκειμένου να αναπαραχθούν πλήρως οι συνθήκες για τη διάδοση των ρευμάτων κεραυνού. Αυτό είναι δυνατό μόνο τυχαία, όταν το αντικείμενο είναι δίπλα σε μια βάση υψηλής τάσης - για παράδειγμα, σε μια ανοιχτή εγκατάσταση του Ινστιτούτου Ενέργειας της Σιβηρίας, μια παλμική γεννήτρια υψηλής τάσης τοποθετείται δίπλα σε μια γραμμή μεταφοράς 110 kV. Αλλά αυτό, φυσικά, είναι μια εξαίρεση.

Προσομοιωτής αστραπών

Στην πραγματικότητα, αυτό δεν πρέπει να είναι ένα μοναδικό πείραμα, αλλά μια συνηθισμένη κατάσταση.Οι ειδικοί χρειάζονται μια πλήρης προσομοίωση του ρεύματος κεραυνού, καθώς αυτός είναι ο μόνος τρόπος για να αποκτήσετε μια αξιόπιστη εικόνα της κατανομής των ρευμάτων σε υπόγεια βοηθητικά προγράμματα, να μετρήσετε τις επιδράσεις του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στις συσκευές μικροεπεξεργαστών και να καθορίσετε τη φύση της διάδοσης των ολισθαίνων καναλιών σπινθηρισμού. Οι αντίστοιχες δοκιμές θα πρέπει να γίνουν ευρέως διαδεδομένες και να πραγματοποιηθούν πριν από την ανάθεση κάθε ουσιαστικά νέας υπεύθυνης τεχνικής εγκατάστασης, όπως έχει γίνει από καιρό στην αεροπορία και την αστροναυτική. Σήμερα δεν υπάρχει άλλη εναλλακτική λύση παρά να δημιουργηθεί μια ισχυρή, αλλά μικρού μεγέθους και κινητή πηγή παλμικού ρεύματος με παραμέτρους ρεύματος κεραυνού. Το μοντέλο του υπάρχει ήδη και δοκιμάστηκε επιτυχώς στον υποσταθμό Donino (110 kV) τον Σεπτέμβριο του 2005. Όλος ο εξοπλισμός ήταν στεγασμένος σε ένα ρυμουλκούμενο εργοστάσιο από το σειριακό Volga.

Το κινητό συγκρότημα δοκιμής βασίζεται σε μια γεννήτρια που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια μιας έκρηξης σε ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή η διαδικασία είναι γενικά γνωστή: λαμβάνει χώρα σε οποιαδήποτε ηλεκτρική μηχανή, όπου η μηχανική δύναμη κινεί τον ρότορα, εξουδετερώνοντας τη δύναμη της αλληλεπίδρασής της με το μαγνητικό πεδίο στάτη. Η θεμελιώδης διαφορά είναι ο εξαιρετικά υψηλός ρυθμός απελευθέρωσης ενέργειας κατά τη διάρκεια της έκρηξης, που επιταχύνει γρήγορα το μεταλλικό έμβολο (επένδυση) μέσα στο πηνίο. Μετατοπίζει το μαγνητικό πεδίο σε μικροδευτερόλεπτα, παρέχοντας διέγερση υψηλής τάσης σε παλμικό μετασχηματιστή. Μετά από πρόσθετη ενίσχυση με παλμικό μετασχηματιστή, η τάση δημιουργεί ρεύμα στο αντικείμενο δοκιμής. Η ιδέα αυτής της συσκευής ανήκει στον εξαιρετικό συμπατριώτη μας, τον «πατέρα» της βόμβας υδρογόνου, τον Ακαδημαϊκό Α.Δ. Ζαχάρωφ.

Μια έκρηξη σε ένα ειδικό θάλαμο υψηλής αντοχής καταστρέφει μόνο ένα πηνίο μήκους 0,5 μ. Και μια εσωτερική επένδυση. Τα υπόλοιπα στοιχεία της γεννήτριας χρησιμοποιούνται επανειλημμένα. Το κύκλωμα μπορεί να ρυθμιστεί έτσι ώστε ο ρυθμός ανάπτυξης και η διάρκεια του παραγόμενου παλμού να αντιστοιχούν σε παρόμοιες παραμέτρους ρεύματος κεραυνού. Επιπλέον, είναι δυνατόν να "οδηγήσει" σε ένα αντικείμενο μεγάλου μήκους, για παράδειγμα, σε ένα καλώδιο μεταξύ υποστηρίξεων γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, στο βρόχο γείωσης ενός σύγχρονου υποσταθμού ή στην άτρακτο ενός αεροσκάφους.

Κατά τη δοκιμή ενός δείγματος πρωτότυπου γεννήτριας, τοποθετήθηκαν μόνο 250 g εκρηκτικών στο θάλαμο. Αυτό αρκεί για να σχηματίσει έναν παλμό ρεύματος με πλάτος έως 20.000 Α. Ωστόσο, για πρώτη φορά δεν πήγαν για ένα τόσο ριζοσπαστικό αποτέλεσμα - το ρεύμα περιορίστηκε τεχνητά. Στην αρχή της εγκατάστασης, υπήρχε μόνο ένα ελαφρύ κτύπημα της φωτογραφικής μηχανής. Στη συνέχεια, οι καταγραφές των ψηφιακών παλμογράφων που ελέγχθηκαν στη συνέχεια έδειξαν: ένας παλμός ρεύματος με τις δεδομένες παραμέτρους εισήχθη με επιτυχία στον αγωγό αστραπή του υποσταθμού. Οι αισθητήρες σημείωσαν αύξηση ισχύος σε διάφορα σημεία του βρόχου γείωσης.

Τώρα το σύμπλεγμα πλήρους απασχόλησης βρίσκεται στη διαδικασία προετοιμασίας. Θα συντονιστεί σε πλήρη προσομοίωση των ρευμάτων κεραυνών και ταυτόχρονα θα τοποθετηθεί στο πίσω μέρος ενός σειριακού φορτηγού. Ο εκρηκτικός θάλαμος της γεννήτριας έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με 2 κιλά εκρηκτικών. Υπάρχουν όλοι λόγοι να πιστεύουμε ότι το συγκρότημα θα είναι καθολικό. Με τη βοήθειά του θα είναι δυνατή η δοκιμή όχι μόνο ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και άλλων μεγάλων αντικειμένων νέου εξοπλισμού για αντοχή στις επιδράσεις του ρεύματος και του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου κεραυνού: πυρηνικοί σταθμοί, τηλεπικοινωνιακές συσκευές, πυραυλικά συστήματα κλπ.

Θα ήθελα να ολοκληρώσω το άρθρο σε μια σημαντική σημείωση, ειδικά επειδή υπάρχουν λόγοι για αυτό. Η θέση σε λειτουργία μιας μονάδας δοκιμών πλήρους χρόνου θα επιτρέψει την αντικειμενική αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του πλέον προηγμένου εξοπλισμού προστασίας. Ωστόσο, εξακολουθεί να υπάρχει κάποια δυσαρέσκεια. Στην πραγματικότητα, το άτομο ακολουθεί και πάλι το προβάδισμα της κεραυνό και αναγκάζεται να βάλει μαζί της τη θέλησή της, ενώ χάνει πολλά χρήματα. Η χρήση των μέσων προστασίας από κεραυνούς οδηγεί σε αύξηση του μεγέθους και του βάρους του αντικειμένου, ενώ το κόστος των σπάνιων υλικών αυξάνεται.Οι παράδοξες καταστάσεις είναι εντελώς πραγματικές όταν οι διαστάσεις του προστατευτικού εξοπλισμού υπερβαίνουν τις διαστάσεις του προστατευμένου δομικού στοιχείου. Η τεχνολογική λαογραφία αποθηκεύει την απάντηση ενός γνωστού σχεδιαστή αεροσκάφους στην πρόταση να σχεδιάσει ένα απολύτως αξιόπιστο αεροσκάφος: αυτή η εργασία μπορεί να γίνει αν ο πελάτης συμφιλιωθεί με το μοναδικό μειονέκτημα του έργου - το αεροσκάφος δεν θα βγει ποτέ από το έδαφος. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει σήμερα στην προστασία από κεραυνούς. Αντί για μια επίθεση, οι εμπειρογνώμονες κρατούν μια κυκλική υπεράσπιση. Για να ξεφύγετε από τον φαύλο κύκλο, πρέπει να καταλάβετε τον μηχανισμό σχηματισμού της τροχιάς αστραπής και να βρείτε μέσα για τον έλεγχο αυτής της διαδικασίας εξαιτίας των ασθενών εξωτερικών επιρροών. Το έργο είναι δύσκολο, αλλά μακριά από την απελπισία. Σήμερα είναι σαφές ότι ο κεραυνός που μετακινείται από ένα σύννεφο στη γη δεν χτυπά ποτέ ένα γήινο αντικείμενο: από την κορυφή του προς μια πλησιάζουσα αστραπή ένα κανάλι σπινθήρων μεγαλώνει, ο αποκαλούμενος επικεφαλής ηγέτης. Ανάλογα με το ύψος του αντικειμένου, εκτείνεται δεκάδες μέτρα, μερικές φορές αρκετές εκατοντάδες και συναντά αστραπές. Φυσικά, αυτή η «ημερομηνία» δεν συμβαίνει πάντα - η αστραπή μπορεί να χάσει.

Αλλά είναι προφανές: όσο πιο γρήγορα θα εμφανιστεί ο επικεφαλής ηγέτης, τόσο περισσότερο θα προχωρήσει στην αστραπή και, συνεπώς, τις περισσότερες πιθανότητες να συναντηθούν. Επομένως, πρέπει να μάθετε πώς να "επιβραδύνετε" τα κανάλια σπινθήρων από προστατευμένα αντικείμενα και, αντίθετα, να τονώνετε από αλεξικέραυνους. Ο λόγος για αισιοδοξία εμπνέεται από τα πολύ αδύναμα εξωτερικά ηλεκτρικά πεδία στα οποία σχηματίζεται αστραπή. Σε καταιγίδες, ένα πεδίο κοντά στη γη είναι περίπου 100-200 V / cm - περίπου το ίδιο όπως στην επιφάνεια ενός ηλεκτρικού καλωδίου μιας σιδερένιας ή ηλεκτρικής ξυριστικής μηχανής. Δεδομένου ότι ο αστραπής είναι ικανοποιημένος με τόσο μικρό ποσό, αυτό σημαίνει ότι τα αποτελέσματα που τον ελέγχουν μπορεί να είναι εξίσου αδύναμα. Είναι σημαντικό μόνο να καταλάβουμε σε ποιο σημείο και με ποια μορφή θα πρέπει να εξυπηρετούνται. Πρόκειται για ένα δύσκολο αλλά ενδιαφέρον ερευνητικό έργο.

Ακαδημαϊκός Βλαντιμίρ FORTOV, Κοινό Ινστιτούτο Φυσικής Υψηλής Θερμοκρασίας RAS, Διδάκτωρ Τεχνικών Επιστημών Eduard BAZELYAN, Ινστιτούτο Ενέργειας με το όνομα G.M. Krzhizhanovsky.