Αντικεραυνική προστασία σε πλοία
Loading...
Date
2026-06-30
Authors
Ζουμή, Αικατερίνη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η αυξανόμενη εξάρτηση από την ηλεκτρονική πλοήγηση και τα σύγχρονα συστήματαεπικοινωνίας καθιστά τα σύγχρονα πλοία ιδιαίτερα ευάλωτα σε κεραυνικές εκκενώσεις.Παράλληλα, η χρήση σύνθετων υλικών (fiberglass, GRP) στη ναυπηγική αυξάνει τον κίνδυνο καταστροφικών βλαβών, καθώς τα μη αγώγιμα υλικά δεν παρέχουν φυσική προστασία όπως τα μεταλλικά σκάφη. Η παρούσα εργασία διερευνά το φαινόμενο των κεραυνικών πληγμάτων σε ναυτικά σκάφη, εστιάζοντας στους φυσικούς μηχανισμούς της εκκένωσης, τις προκαλούμενες ζημιές στη δομή και τα ηλεκτρονικά συστήματα, καθώς και στην υπολογιστική μοντελοποίηση αυτών των επιδράσεων.Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η ιστορική και επιστημονική εξέλιξη της κατανόησης του κεραυνού, από τις μυθολογικές ερμηνείες έως το πείραμα του Benjamin Franklin το 1752 που απέδειξε την ηλεκτρική φύση του φαινομένου. Αναλύεται η ηλεκτρική κατάσταση της Γης, η πόλωση των νεφών και οι μηχανισμοί δημιουργίας της κεραυνικής εκκένωσης,συμπεριλαμβανομένων των σταδίων του οχετού προεκκένωσης, του συνδετικού οχετού και του οχετού επιστροφής που παράγει ρεύματα δεκάδων έως εκατοντάδων kA.Το δεύτερο κεφάλαιο εξετάζει τις επιδράσεις των κεραυνικών πληγμάτων, διακρίνοντας τις θερμικές επιδράσεις (με βάση το νόμο του Joule), τις μηχανικές επιδράσεις (κρουστικά κύματα έως 30 atm, ηλεκτροδυναμικές δυνάμεις) και τις ηλεκτρικές επιδράσεις (πλευρικές εκκενώσεις, τάση βήματος).Το τρίτο κεφάλαιο αναλύει τη διαφορετική συμπεριφορά μεταλλικών και σύνθετων σκαφών.Τα μεταλλικά πλοία λειτουργούν ως κλωβός Faraday, αλλά τα σκάφη από fiberglass είναι εξαιρετικά ευάλωτα, με τον κεραυνό να αναζητά διαδρομή προς το νερό μέσω πλευρικών εκκενώσεων που μπορούν να διατρήσουν το κύτος. Υπολογίζεται η αντίσταση γείωσης σε αλμυρό (4.8 S/m) και γλυκό νερό (0.001 S/m), με το τελευταίο να παρουσιάζει αντιστάσεις τάξεων μεγέθους υψηλότερες, οδηγώντας σε δυναμικά έως 44 MV και αυξημένο κίνδυνο διάτρησης.Το τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζει την υπολογιστική προσομοίωση με το λογισμικό COMSOL Multiphysics, χρησιμοποιώντας το module Electric Currents σε χρονικά εξαρτώμενη μελέτη.Προσομοιώθηκαν τέσσερα τμήματα του πλοίου (πρύμνη, πλώρη, κατάστρωμα, μισή πρύμνη) με τρισδιάστατα μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η πλώρη δέχεται τη μεγαλύτερη καταπόνηση με πυκνότητα ρεύματος 90.000 A/m², ακολουθούμενη από τη μισή πρύμνη (70.000 A/m²), την πρύμνη (45.000 A/m²) και το κατάστρωμα. Η χρονική εξέλιξη δείχνει ταχεία κορύφωση εντός 1-5 μs και εκθετική απόσβεση με δύο φάσεις.Το πέμπτο κεφάλαιο συνοψίζει τα συμπεράσματα και τις συστάσεις.
Description
Keywords
Αντικεραυνική προστασία, Πλοία