Συμβολή Στη Μελέτη Της Αντικεραυνικής Προστασίας Πλοίου

Abstract

Με τον εκτεταμένο εξηλεκτρισμό και τη χρήση ζωτικής σημασίας ηλεκτρονικού εξοπλισμού στα συστήματα ενός πλοίου το φαινόμενο του κεραυνού αναδεικνύεται σε σοβαρό παράγοντα κινδύνου. Στην παρούσα διατριβή γίνεται αρχικά ανάλυση των φυσικών μηχανισμών αλληλεπίδρασης του κεραυνικού πλήγματος με τη δομή ενός πλοίου και καταγραφή της διεξαχθείσας έρευνας και των απαιτήσεων των σχετικών κανονισμών. Η σύγκριση μετρήσεων της ακτίνας σύλληψης και της απόστασης πρόσκρουσης από επιβολές κρουστικής τάσης σε υπό κλίμακα δοκίμιο πλοίου με τα αποτελέσματα εμπειρικών μοντέλων ανέδειξε την υπερεκτίμηση της παρεχόμενης ζώνης προστασίας στη σύνθετη δομή ενός πλοίου από τις θεωρητικές μεθόδους. Επιπλέον, η στατιστική φύση του κεραυνού και τα φαινόμενα γειτνίασης είναι παράγοντες που θα πρέπει να συνεκτιμώνται. Οι απαιτήσεις ενός πειράματος έγχυσης κρουστικού ρεύματος σε υπό κλίμακα μοντέλα πλοίου μελετήθηκαν με προκαταρκτικές μετρήσεις σε δοκίμια εντός ηλεκτρολυτικής δεξαμενής με εφαρμογή της Θεωρίας της Ομοιότητας και της Διαστατικής Ανάλυσης. Ακολούθως, υπολογισμοί των αναμενόμενων κεραυνικών πληγμάτων σε πλοία έδειξαν ότι σε παράκτιες περιοχές με έντονη κεραυνική δραστηριότητα η συχνότητα κεραυνοπληξίας είναι 1 κάθε 2-3 χρόνια. Παράλληλα, αναπτύχθηκε μία μεθοδολογία για την εφαρμογή ανάλυσης θωράκισης στους ιστούς ενός πλοίου ενσωματώνοντας την πιθανότητα σύλληψης και τα φαινόμενα γειτνίασης για τον υπολογισμό του κατάλληλου ύψους και της θέσης αλεξικεραύνου. Ηλεκτρομαγνητικές προσομοιώσεις διαφόρων σημείων και κυματομορφών κεραυνικού πλήγματος στην τρισδιάστατη δομή πλοίου που εμπεριέχει βασικές οδεύσεις της καλωδίωσής του έδειξαν την ανάγκη εσωτερικής αντικεραυνικής προστασίας με χρήση διατάξεων προστασίας έναντι υπερτάσεων. Οι προκύπτουσες υπερτάσεις διαδίδονται σε μεγάλες αποστάσεις στο εσωτερικό της γάστρας και στην περίπτωση επακόλουθου πλήγματος μπορεί να φτάνουν τα 2kV για εσωτερικά καλώδια και τα 5kV για εξωτερικά καλώδια. Προτείνεται έτσι η περαιτέρω διερεύνηση των απαιτήσεων ηλεκτρομαγνητικής ατρωσίας έναντι υπερτάσεων των σχετικών προτύπων IEC 60945 και IEC 60533 με πιθανή αύξηση των επιπέδων ελέγχου.