Jakiś czas temu zgłosiła się do mojej jednostki pani z krakowskiej ASP z pytaniem o możliwość skonsultowania jej projektu namiotu. Sprawa o tyle była powiązana z naszą działalnością, że pani była zainteresowana rozważeniem jego konstrukcji w charakterze ochrony odgromowej. Temat osobistej ochrony odgromowej nie jest czymś nowym, już dawno temu niektórzy naukowcy rozważali tę kwestię, a obecnie od czasu do czasu pojawia się w publikacjach.
Pytanie trafiło też do mnie, a że dawno żadnego odjechanego projektu nie robiłem stąd szybko udało się sformalizować nie tylko konsultację teoretyczną, ale również zaprosić panią do przyjazdu do naszego laboratorium wysokonapięciowego celem przeprowadzenia prób udarowych. Przyjechał również promotor owej pani. Namiot ten prezentował się następująco.
Namiot poddany został dwóch testom: wysokonapięciowym oraz wysokoprądowym. Pierwszy z nich polegał na przyłożeniu wysokiego napięcia rzędu 1 MV przy kształcie zbliżonym do 1.2/50 us i obserwacji co się stanie z konstrukcją namiotu, w szczególności poszyciem. Jako, że nie było chętnych do przebywania wewnątrz namiotu w czasie testu, stąd należało zaimprowizować turystę. W tym celu wykorzystana została metalowa kula, izolator, odcinek taśmy miedzianej. Kula, jako głowa turysty, lekko dotykała poszycia namiotu i stanowiła cel wyładowania.
Źródłem wysokiego napięcia był 12 stopniowy generator udarów napięciowych (zaznaczony kolorem zielonym na zdjęciu poniżej; namiot na czerwono; nad namiotem, około 1 metra powyżej, znajdował się koniec elektrody ostrzowej, z której generowany był przeskok). Maksymalna wartość napięcia jakie można z niego osiągnąć to napięcie około 2.4 MV.
W celach rejestracji efektów wyładowań, w końcu nie wiadomo czy będzie możliwość kiedyś jeszcze strzelania do namiotu, wykorzystaliśmy szybką kamerę z prędkością rejestracji rzędu 100.000 fps (w sumie można więcej ale kosztem rozdzielczości). Dzięki niej udało się złapać moment trafienia w głowę turysty.
W wyniku trafienia wyładowania w model głowy turysty nie zaobserwowano żadnych spektakularnych zjawisk, a jedynym śladem był niewielki otworek wypalony przez przepływający prąd. W przypadku wyładowania prądowego wykorzystany został generator udarów prądowym o maksymalnym prądzie 100 kA dla kształtu udaru 10/350 us. Była to próba o większym prawdopodobieństwie, że coś spektakularnego się wydarzy. Zakładając poprawny montaż namiotu, solidnie go skręcając i doprowadzając udar do najwyższego punktu konstrukcji w zasadzie nic się nie działo. Zatem padła decyzja o lekkim poluzowaniu mocowań i wtedy udało się uzyskać spektakularny efekt.
Można to też zobaczyć na nagraniu szybką kamerą. Nagranie przedstawia wyładowanie o szczytowej wartości prądu rzędu 60 kA.
Niektórzy spodziewali się pożaru czy rozerwania konstrukcji, a tu nic, tylko iskry. Niezupełnie. Jak zapewne wiecie namiot mocuje się do podłoża szpilkami oraz śledziami. W przypadku laboratorium trudno było je wbić w stalową podłogę, stąd zostały one po prostu na niej położone. Na skutek przepływającego prądu i dużej ilości wydzielającej się energii, która zamieniana jest w dużym stopniu na ciepło, szpilki te przyspawały się do wspomnianej podłogi laboratorium.
Jaki wnioski zatem po przeprowadzeniu tego eksperymentu. Przede wszystkim to, że użyte do konstrukcji namiotu materiały przeżyły testy, czyli wcześniejsze konsultacje w kierunku doboru ich parametrów były słuszne. Ciekawie by było przeprowadzić te testy w warunkach padającego deszczu, zmierzyć poziom hałasu i natężenie pola elektromagnetycznego wewnątrz w czasie wyładowania. Interesujący by był też pomiar rozkładu napięcia po wewnętrznej stronie podłogi biorąc pod uwagę jej bardzo dobre własności izolacyjne (użyto w jej konstrukcji materiału o handlowej nazwie Mylar). Głównym jednak wnioskiem jest to, iż pomimo tego, że konstrukcja namiotu przeżyła, o tyle prawdziwy turysta mógłby mieć mniej szczęścia, choćby ze względu na niezbadane, a wymienione wyżej, czynniki. Zdecydowanie wyruszając na szlak, czy to w górach (tu szczególnie), nizinach, lasach czy jeziorach należy śledzić prognozę pogody, a w sytuacji zbliżającej się burzy znaleźć schronienie w bardziej bezpiecznym miejscu.
Osoby bardziej zainteresowane tematem odsyłam do publikacji, która powstała na bazie przeprowadzonych badań. Jest ona dostępna online np. na stronie ResearchGate.
Komentarze
Prześlij komentarz