Autor: Kathy Barron

Artykuł opublikowany przez: Sailnet.com
http://www.sailnet.com/collections/articles/prt_article.cfm?artID=barron0004

Tłumaczenie: Robert Klingiert
Jest to druga część opracowania dotyczącego zabezpieczania się przed uderzeniem pioruna, Kathy przedstawia szczegółowy opis poprawnej instalacji odgromowej. 
Uwaga: artykuł ten jest chroniony prawami autorskimi i nie może być publikowany ani wykorzystywany w celach komercyjnych bez zgody autora.

Nigdy nie wiadomo kiedy burza z piorunami złapie nas na wodzie

Należy być świadomym faktu, że zainstalowanie systemu odgromowego na jachcie może w rzeczywistości zwiększyć prawdopodobieństwo uderzenia. Zapraszamy w ten sposób pioruny na pokład naszego jachtu tworząc im najlepszą drogę do ziemi. Stajemy się więc odpowiedzialni za zainstalowanie prawidłowej instalacji odgromowej - musimy pamiętać, że podstawową przyczyną zakładania instalacji jest minimalizowanie zniszczeń jachtu i obrażeń załogi.      Podstawowa instalacja odgromowa jest oparta na teorii zaproponowanej przez Michael�a Faraday�a, zwanej �Klatką Faradaya�. Zasadą jest stworzenie uziemionej struktury, w której wszystkie elementy są połączone ze sobą i mają ten sam potencjał elektryczny. Osiągamy to łącząc maszt i wszelkie duże lub ciężkie elementy metalowe za pomocą grubych przewodów miedzianych (piorunochronów). Miedź jest lepsza od aluminium ponieważ ma lepszą przewodność (odwrotność oporności) niż aluminium oraz jest bardziej odporna na korozję, w konsekwencji zużywamy mniej przewodów (o mniejszej średnicy) zachowując tą samą przewodność.

     Wyposażenie wymagające połączenia do instalacji odgromowej to silnik, lodówka, sprężarki, relingi, takielunek, wantowniki, sworznie balastu, metalowe zbiorniki, kolumna sterowa, metalowe blaty kambuza, kingston, śrubę i wał steru, i wszelkie inne elementy metalowe włączając w to metalową likszpare � szynę żagla w niemetalowym maszcie lub bomie.

Jachty żaglowe mają dużą zaletę przy tworzeniu instalacji odgromowej posiadając maszt. Drzewce o wysokości poniżej 50 stóp (17m) od poziomu wody tworzy �strefę osłonową� lub �parasol ochronny� jeżeli jest dobrze połączone z instalacją odgromową. Cały obszar i wszystkie obiekty znajdujące się w obszarze tworzonym przez kąt 45 stopni od topu uziemionego masztu są bezpieczne w strefie osłonowej. 

Maszty niższe niż 50 stóp (17m) od powierzchni wody mają szeroką strefę ochronną.

Dla jachtów, których maszty są wyższe niż 50 stóp (17m) od powierzchni wody, strefa ochronna jest inna. Strefa uderzenia pioruna jest definiowana jako fragment wklęsły łuku o promieniu 100 stóp (33m) rozpoczynający się od topu masztu i styczny do powierzchni wody. W ten sposób maszt o wysokości 100 stóp nad powierzchnią wody będzie tworzył strefę ochronną sięgającą 100 stóp (33m) od pięty masztu. Drzewca o wysokości powyżej 100 stóp nie tworzą większych stref ochronnych. 

Od 50 stóp do 100 stóp, strefa ochronna staje się mniejsza.

Zastosowanie Praktyczne   Głównymi elementami instalacji odgromowej są zwód pionowy instalacji odgromowej, główne przewody odprowadzające o dużym przekroju, przewody dodatkowe, przewody połączeniowe, iskrowniki, łączniki, płyta lub taśma uziomowa, oraz szyna ekwipotencjalna. Nie zaleca się stosowania anteny VHF jako zwód instalacji odgromowej ponieważ większość anten nie spełnia wymagań w zakresie przewodności. Aby lepiej zrozumieć konstrukcję instalacji odgromowej warto poznać poniższe terminy: 
 

		Zwód Pionowy Instalacji Odgromowej jest to zaostrzony pręt miedziany lub aluminiowy o długości od 12 (30 cm) do 24 (60cm) cali umieszczony na topie masztu. Jego działanie polega na przyciąganiu, kierowaniu do instalacji odgromowej oraz rozpraszaniu ładunku elektrostatycznego.
		Elementy rozpraszające ładunki elektrostatyczne tzw. Iskierniki miotełkowe są to szczotki z drutów ze stali nierdzewnej, ukształtowanych w spiralę lub miotełkę. Elementy te nie mogą zastąpić dobrej instalacji odgromowej ale świetnie ją uzupełniają. Mogą natomiast zastępować tradycyjne zwody pionowe, chociaż stal nierdzewna zdecydowanie słabiej przewodzi prąd w porównaniu do miedzi czy aluminium. Uzasadnieniem stosowania tych elementów jest fakt, że potrafią one zatrzymać proces gromadzenia ładunków elektrostatycznych rozpraszając je w atmosferze zanim nastąpi uderzenie pioruna.	Elementy rozpraszające nie mogą zastąpić prawidłowej instalacji, ale są dobrym uzupełnieniem.
		Główny przewód odprowadzający sprowadza energię wyładowania z topu masztu do �ziemi� i musi być wykonany z odizolowanego, elastycznego, ściśle skręconego przewodu lub płaskownika miedzianego. American Boat and Yacht Council (ABYC) (http://www.abyc.com) zaleca zastosowanie przewodów miedzianych o rozmiarze No. 4 AWG. Przewód musi być dołączony bezpośrednio do płyty lub pasa uziomowego.
		Przewody dodatkowe nazywane także równoległymi zapewniają oddzielną ścieżkę od takielunku, powięzi wantowych i sztagownika do płyty uziomowej lub szyny ekwipotencjalnej. Minimalny rozmiar użytego przewodu miedzianego to No.6 AWG według standardów ABYC. Przewody te nie mogą być położone w bezpośrednim sąsiedztwie instalacji elektrycznej jachtu lub instalacji uziemieniowej przyrządów elektronicznych.
		Przewody łączące są stosowane w celu wyrównania potencjału elektrycznego pomiędzy dużymi, ciężkimi elementami metalowymi takimi jak balast, zbiorniki, korpus silnika oraz do połączenia ich do instalacji odgromowej. Eliminują one przeskoki iskier elektrycznych (ładunek elektryczny przeskakuje z jednego przewodnika na drugi szukając najłatwiejszej i najkrótszej drogi do ziemi) pomiędzy elementami znajdującymi się w sześciostopowej (2m) strefie wokół głównego lub dodatkowych przewodów odprowadzających. Minimalny rozmiar przewodu miedzianego to No.8 AWG.
		Płyta wykonana z brązu świetnie odprowadza ładunki do wody. Płyty uziomowe są montowane na zewnątrz kadłuba, najlepiej jak najbliżej masztu i powinny być wykonane z miedzi, MoneluŽ, lub brązu, materiałów odpornych na korozję. Płyta ta przekazuje prąd elektryczny z przewodów odprowadzających do wody, a ich minimalna powierzchnia powinna wynosić co najmniej jedną stopę kwadratową. Inne elementy spełniające te wymagania też mogą być zastosowane ale należy pamiętać, że im dalej przewodnik odchodzi od masztu tym większa jest jego rezystancja. Silnik i maszt powinny być podłączone bezpośrednio do płyty uziomowej. Zamiast płyty uziomowej może być zastosowany pas uziomowy.
		Pas uziomowy jest wykonany z miedzi lub aluminium i musi być założony na zewnątrz kadłuba, wzdłużnie od podstawy masztu do końca pawęży. Łączna długośę pasa nie powinna być mniejsza niż cztery stopy (1,3m). Aluminiowy lub miedziany pas powinien mieć grubość 3/16 cala oraz szerokość  3/4 cala zgodnie ze standardami ABYC. Jest on mocowany do kadłuba bolcami przechodzącymi na wylot przez poszycie kadłuba. Bolce te są odizolowane od innych części jachtu. Do nich od zewnątrz jest podłączony pas uziomowy (płyta uziomowa) a wewnątrz podłączamy szynę ekwipotencjalną główny oraz dodatkowe przewody odprowadzające.
		Szyna ekwipotencjalna wykonana z szerokiego płaskownika miedzianego jest usytuowana wzdłuż kadłuba, w jego wnętrzu (zęzie) w bliskiej odległości od płyty lub pasa uziemiającego i jest połączona z płytą/pasem z każdego końca za pomocą przewodów łączących. Wszystkie dodatkowe przewody odprowadzające nie podłączone bezpośrednio do płyty uziemiającej muszą być dołączone to szyny aby zapewnić jak najmniejszą rezystancją do ziemi.
		Bezpieczniki przepięciowe i iskrowniki zapobiegają uszkodzeniom urządzeń elektronicznych i obwodów elektrycznych spowodowanych przez uderzenie pioruna przez gwałtowne obniżenie napięcia. Są to dwie blaszki lub płyty metalowe, zamocowane w taki sposób aby była pomiędzy nimi przerwa wypełniona powietrzem. W normalnym stanie stanowią dla prądu elektrycznego przerwę, jednakże w razie wystąpienia pomiędzy nimi wysokiego napięcia pomiędzy blaszkami elektrodami przeskakuje iskra, ponieważ jedna elektroda jest podłączona do instalacji odgromowej a druga np. do przewodu anteny VHF lub innego.
		Złącza powinny być wykonane z niekorodującego metalu, najlepiej tego samego co przewody odprowadzające, eliminując w ten sposób powstawanie reakcji galwanicznych i zapewniając najniższą rezystancję całego układu. Jeżeli zastosowano różne rodzaje metalu, do połączeń powinny być stosowane złącza ze stali nierdzewnej.

Uwagi instalacyjne  Metalowy maszt stanowi najlepszą i najkrótszą ścieżkę dla wyładowania elektrycznego. Nie trzeba instalować przewodu odprowadzającego, ale na topie masztu powinien być zainstalowany zwód pionowy. Stopę metalowego masztu łączymy z płytą uziomową przewodem miedzianym o rozmiarze No. 4 od pokładu w przypadku masztów �stojących� na pokładzie lub od stępki w przypadku masztów stojących na stępce. Antena radiowa nie może przewyższać zwodu pionowego, jeżeli tak jest należy antenę zainstalować w innym miejscu.

Jeżeli mamy do czynienia z masztem drewnianym lub kompozytowym (z włókna szklanego lub węglowego) na jego topie należy zainstalować zwód pionowy połączony przewodem odprowadzającym. Przewód ten powinien biec po najkrótszej możliwej drodze wzdłuż masztu bez zbędnych załamań do płyty lub pasa uziomowego

Połączenia innych elementów takich jak sztagowniki i podwięzi wantowe nie powinny mieć mniejszej przewodności niż główny przewód odprowadzający. Dołączamy je bezpośrednio do bolców płyty lub pasa uziomowego. Jeżeli na jachcie użyty jest pas uziomowy, achtersztag i masa (minus) silnika powinny być połączone do tylnego bolca mocującego pas (położonego bliżej rufy). W ten sposób zminimalizujemy powstawanie prądów błądzących spowodowanych ładunkiem elektrostatycznym zgromadzonym w wodzie.
 

	Niektóre produkty łączą w sobie cechy zwodu pionowego i iskiernika miotełkowego.

Elektronika jachtowa powinna być, w miarę możliwości umieszczona w metalowym ekranie(obudowie), a obudowa powinna być połączona z systemem odgromowym. Wszelkie przewody wchodzące i wychodzące z urządzeń powinny być zabezpieczone iskrownikami, nie wolno natomiast łączyć masy urządzeń z instalacją odgromową.

Po założeniu poprawnej instalacji odgromowej możemy być trochę spokojniejsi � jeżeli dojdzie do uderzenia pioruna nasze straty w załodze i sprzęcie powinny być znacznie mniejsze. Niestety NIE ma gwarancji, że unikniemy uszkodzeń, ale będą one na pewno mniejsze i w pewien sposób kontrolowane. Pamiętać trzeba, że wyładowania atmosferyczne są nadal dużą tajemnicą dla naukowców i wiele zjawisk z tym związanych czeka jeszcze na wyjaśnienie.