Onderwerp: Bliksem geleiding

Je eerste foto is een inslag. De tweede foto is een wolk/wolk ontlading. De schade daarvan is vele malen kleiner maar de kans er op vele malen groter. Overspanning dus en word veelal misbruikt als blikseminslag terwijl het "slechts" overspanning is.
Hier tegen kan je je redelijk goed beveiligen middels overspanningsbeveiligers. (Surge Protectors)

Ik denk ook dat we onderscheid moeten maken tussen een directe inslag en de statische lading (die ook zeer sterk kan zijn!).
Tegen een directe inslag helpt op ons soort bootjes volgens mij niet zo heel veel. De maatregel die ik neem zijn voornamelijk gericht tegen de statische lading.

De bolbliksem die ik hiervoor beschreef en een aantal boten op onze steiger heel veel schade heeft toegebracht, was gewoon eng. Onbeschrijfelijke krachten en op een aantal ander boten brandplekken op plaatsten waarvan je je afvraagt hoe de bliksem die weg heeft gevonden!
Gelukkig bleef de schade aan mijn boot "beperkt" tot alle electronica. Het enige wat van de toenmalige electronica nu nog steeds goed functioneert is de GPS van Garmin, de GP128. Hiervan heb ik een paar jaar later wel de antenne van vervangen...

Vandaar mijn preventieve maatregelen... .

Belerion II schreef :
Dat je dat wonder van kernfusie niet even in een doosje bewaard hebt.....

gek misschien, maar dat lucht op!!

kbakker schreef :
In een metalen kooi van Farady heb je geen last (lees: vliegtuig of stalen schip) Op een houten of polyester is vaak ALLES naar de figuurlijke bliksem. Ik heb dat relatief best wel vaak bij de hand gehad bij mensen. Inductie is de belangrijkste oorzaken van grote bliksemschades. Je ziet er weinig van en alles blijkt in de opvolgende maanden toch defect of slecht te werken. Bij een directe inslag is er geen twijfel meer.

WADnWIND schreef :
Gebeurt het eigenlijk veel dat jullie gevraagd worden voor assistentie a.g.v. bliksem inslag?
Je zou op onze kust- en binnenwateren verwachten dat men tijdig de wal opgezocht zou hebben. Komende vanuit ‘verre streken’ met aanlopen naar onze kust is een ander verhaal. Als je dan overvallen worden door een onweersbui, meestal met slecht zicht en/of windstoten en de pech hebt een ontlading over je heen te krijgen waarbij je een total failure oploopt van je navigatie en communicatie middelen, ben je ook niet blij. Laat staan dat je onderwatervlak barst en water maakt. Terwijl dit voorkomen had kunnen worden.
WADnWIND schreef :
Inductie kan kennelijk veel vernielen, als je hierop googled ziet het er niet best uit voor de elektronica. Ga je bij de verzekeringsmaatschappijen kijken op bliksem inductie is er één remedie: aarding van de electronica. Precies wat er in de luchtvaart altijd gedaan wordt. Een vliegtuig en stalen schip is zoals je zegt in feite een kooi van Faraday. De kooi beschermt wel de inzittenden. Echter de elektronica, zonder verdere afscherming, is kwetsbaar doordat die in verbindingen staan met buiten de kooi geplaatste componenten. Inductie schade wordt voorkomen doordat alle elektronica geaard is en in verbinding staan met afgevers.

Externe componenten die zoal buiten de kooi van Faraday staan:
Bij stalen schepen zijn dit o.a. de masten, radar en communicatie antennes, NMEA gevers e.d. In de luchtvaart de vele communicatie antennes zoals de HF-, UHF-, VHF- (ieder met een upper als lower antennes), airdata probes, AOA gevers, radarhoogte meters, multiple GPS antennes (plat en zo groot als een etensbord) e.d., militaire vliegtuigen zijn daarnaast voorzien van vele sensoren tbv detectie elektronische oorlogvoering. Helikopters hebben daarnaast Mainrotors en Staartrotors, hierop vinden veelal de ontladingen plaats. Er staan dus nogal wat kwetsbare componenten buiten de kooi van Faraday. Basic is dat elk extern component geaard geïnstalleerd is en in verbinding staat met afgevers. Kunststof uitvoeringen (dat zijn er best veel) zijn elk gemonteerd in een aluminium/metalen frame en/of baseplate en geaard om ontlading af te vangen zodat het niet via de bedrading naar de achterliggende elektronica slaat, en staan in verbinding met afgevers. Vandaar mijn redenering dat met deze ‘Full’ aarding methodiek, in de pleziervaart, best nog wel wat te verbeteren valt. Uitzonderingen zul je altijd houden zoals met een extreme heftige full strikes.

Zeker is dat onvoldoende voorbereiding van polyester of houten schepen flinke schade kunnen oplopen. Brandplekken in een polyesterromp geven aan dat de ontlading geen geleidende uitweg gevonden heeft (maar wel binnen is gekomen) en spontaan ergens een weg naar buiten zoekt, apparatuur zwart en verbrand is de ontlading mogelijk via externe bedrading binnengekomen waarbij tevens inductie optreedt, elektrische spanning op de achterstag kan zijn energie niet kwijt. Spanning in de stagen kan ook inductie opleveren. Allemaal verschijnselen van doodlopende ‘geleidingen’. Eén component, onvoldoende voorbereid, doet alle correct uitgevoerde installaties teniet. Dit bij elkaar zou mogelijk de reden kunnen zijn dat veel schade in de pleziervaart voortkomt. Terwijl met de luchtvaart methodiek (extern afvangen, geleiden en afgeven) de ontladingen (buiten de kooi van Faraday) goed af te voeren zijn. Op internet vind je vliegtuig afbeeldingen van inslagen voorin de romp, soms via de tail de romp verlaat, maar ook via de wingtip of motorgondel die onder de vleugel hangt. Dus de ontlading kan dwars door de romp alle kanten opgaan. Dit komt doordat de gehele constructie, met alles wat zich binnen bevindt aan elkaar geaard is. Dus ook het toiletkraantje als wel de ‘kwetsbare’ elektronica van de cockpit.

Waarom zou deze methodiek op een schip niet werken? Alles wat buiten staat afvangen en geleiden naar een afgever(s), daarnaast je elektronica op een ringleiding aarden naar een afgever om inductie schade te voorkomen.

Weet ook niet hoe ontwerpers hier mee bezig zijn. Je kunt er weinig over vinden anders dat het alleen maar over aarding gaat maar niet de details van hoe en waarom.

kbakker schreef :
volgens mij haal je een paar dingen door elkaar:

- Aarding. Vliegtuigen zijn niet geaard, auto's ook niet, schepen in het water wel. Dat maakt een groot verschil in de maximale stroom die er door een blikseminslag kan lopen. Een vliegtuig en een auto zullen aan de buitenkant opgeladen worden (het ladingsoverschot gaat per definitie aan de buitenkant zitten).
Als het object (auto, vliegtuig) maximaal is opgeladen kan er geen lading meer bij. Bij het minste of geringste verdwijnt die lading weer, soms als een bliksem die het object verlaat (zie de foto van vliegtuig ver hierboven), soms geleidelijker.
Een boot ligt (in het water) per definitie aan aarde. Alle lading die er binnenkomt (blikseminslag) stroomt er vrijwel ongehinderd doorheen naar aarde, er is geen beperking, geen eind aan het aanbrengen van elektrische lading. De stroomsterkte zal dus flink groter kunnen zijn bij een boot.

- Faraday. Heeft niets met aarding te maken, want vliegtuigen en auto's (beide niet geaard) zijn hele behoorlijke kooien van Faraday, tot bepaalde electromagnetische frekwenties (wat er wel binnenkomt hangt af van de grootte van de openingen tov de golflengte van de straling). Komt bij dat de lading bij een niet-geaarde kooi van F. netjes aan de buitenkant blijft zitten en je er binnen niets van merkt.
Het zou kunnen dat die buiten aanwezige lading op een antenne of sensor door een draadje naar binnen komt. Ongetwijfeld hebben vliegtuigen daar Circuit Breakers voor, en gebeurt er verder niet zoveel

- Inductie: Wiki: Inductie is het natuurkundige verschijnsel dat over een geleider een elektrische spanning wordt opgewekt als de geleider zich bevindt in een veranderend magnetisch veld, of als een geleider beweegt in een magnetisch veld. (transformator! alternator!).
In het geval van bliksem: die bliksem is in feite een kortstondige maar zeer hoge wisselspanning, die een enorm magnetisch veld aan- en uit zet om de bliksem heen.
Dat kan worden opgepikt door een geleider (zoals een snoer in de mast). En dat kan te hoge spanningen opleveren voor een aangesloten apparaat. Zo was mijn windset defect (de meter beneden) na een blikseminslag op 3 meter naast mijn mast, in de steiger.
Dat magnetische veld van de bliksem gaat door het aluminium van de mast heen en wekt binnenin die kooi van Faraday (dat is de mast ook!) alsnog een ongewenste spanning en stroom op.
Daar helpt helemaal niets tegen, aarding of geen aarding, Faraday of geen Faraday, een wisselend magnetisch veld wekt spanning en dus stroom op, overal. En dat geeft schade, soms. Ook in vliegtuigen, soms.

Interessante posts van kbakker en BK...

Wat ik niet helder voor me zie is hoe dat er dan uitziet, bijvoorbeeld zo'n geaarde antenne. Al heb je de voet van de antenne via je geaarde mast geaard naar het water, hoe valt de daarvan geïsoleerde spriet dan te aarden? Die staat (via wat spoeltjes ofzo denk ik) direct in verbinding met de kern van de antennekabel.

Wil iemand proberen een pricipeschema daarvan te maken? Hieronder hoe een VHF antenne er van binnen uit kan zien. Hoe ziet dit er schematisch uit? En hoe valt de spriet te aarden? Dan zend/ontvangt die antenne toch niets meer? Wat mis ik hier?

Of kan het op een of andere manier ontworpen worden zodat de lading op de spriet een weg naar massa/aarde vindt? Hoe dan?



WadnWind heeft laatst ergens een veel beter plaatje gepost, maar dat kan ik niet meer vinden of is verdwenen na de crash.

Ik gok dat t draadje dat met de spriet verbonden is vrij snel smelt. Erg veel energie zal zo´n koperdraadje niet kunnen verwerken. Verder denk ik dat de lading via massa van antenne wegloopt. Misschien daarna VHF defect, maar daar zou ik niet wakker van liggen.

Geen probleem inderdaad om de antenne op te offeren. Is dit inderdaad het idee?

Net vóórdat het genoemde koperdraadje smelt, is de schade (inductieve koppeling naar binnen toe) dan al niet geschied?

Metz antennes!

Vertel!

of zoiets

www.phoenixcontact.com/online/...22-866e-fe6d6829b4d9

Ah, in die richting! Zijn er antennes waar zoiets ingebouwd is? Werkt dit in de luchtvaart ook zo?

Zal eens een foto maken van "het dingetje" wat in mijn boot tussen trekstang vanaf BB wanten en een kielbout is opgenomen; wellicht is dat ook zoiets...

Metz Manta antenne met bliksembeveiliging.

Baasklusje schreef :
Schoenmaker, blijf bij je leest. Dat vliegtuig is dan weliswaar niet geaard, maar maakt gewoon deel uit van een geleidend pad, dus daar loopt net zo'n grote stroom door.

Stel dat de bliksem via een vliegtuig naar beneden knettert, en dan nog even in je mast slaat, de stroomsterkte is dan overal even groot. Wat is trouwens de weerstand van lucht in een bliksemschicht? De lucht is dan geioniseerd, er ontstaat een soort plasma, da's denk ik heel laagohmig.

Nachtvlinder schreef :
Dit is de zeer slechte versie met een corroderend veertje, contact per toeval, brrrrr.

Middenspriet zit via de spool gewoon aan aarde = geen raketwetenschap. als ik het plaatje weer eens vindt....

Proost schreef :
Die dingen beschermen een beetje tegen bliksem! Ze zouden er voor zorgen dat als de kern een hogere spanning dan 90 of 230 volt heeft t.o.v. de mantel er doorslag plaatsvindt naar aarde. beetje utopie.
Wij gebruiken ze ook veelvuldig, maar heeft mijn inziens meer verzekerings technisch effect.

Als je wil dat het iets doet, moet je de aardschroef met een 35mm2 litze kabel aan je kiel verbinden. Echter is alles dan wel weer defect door inductie.

Ik heb toch de indruk dat in dit draadje niet iedereen elkaar begrijpt of zelf 100% snapt wat er is. Enkelen snappen het wel, de meerderheid niet. Verzekeringen maken het helemaal bont. ( en géén bonding )

Plaatjes zeggen is één klap vaak veel meer.
Bij directe inslag met een polyester of houten schip waarbij de mast, goed bedoeld, geaard is aan de kiel weet je zeker dat alles stuk is. In de bliksemweg A-C wordt een sterk magnetisch veld opgewekt wat op zijn beurt weer een hoge spanning induceert in E-D (niet in F-E).





Om de bliksem-weg (rood-blauw) heen ontstaat een enorm magnetisch veld (groen) wat in alle geleiders in de directe omgeving van pakweg rond de 100-500 meter, een enorm hoge spanning opwekt (induceert) Door de hoge opgewekte inductiespanning zijn alle elektrische en elektronische apparaten (Roze) stuk.
het roze blokje dus ook.

In een schip waar alles aan elkaar verbonden zit (fancy woord voor Bonding ) ontstaat een kooi van Faraday.
acfar.pbworks.com/w/page/13097...rische%20achtergrond
Dit geldt dus ook voor vliegtuigen, metalen schepen en schepen met een geleidingstrip zoals aangegeven in het volgende plaatje.



Het is dus sterk aan te bevelen om het boegbeslag elektrisch door te verbinden met een strip langs de boeg (binnen of buiten) naar de kiel. Aan de zijkanten mag je hopen dat de werf dit ook al gedaan heeft met de puttingen (CE?) en van het hekstag ook naar de kiel. De directe verbinding van de mast naar de kiel is dus af te raden of opzij te leggen via een putting.

De apparatuur zelf kan je met diverse hulpmiddelen proberen vrij te houden van overspanning in de kooi.
- Overspanningsbeveiligingen in de 12 volt voedingen
- Ferriet klemmen om de coaxkabel en windset kabel heen.
- Lightning arresters (gasontladingen) in de antenne kabels, zoals eerder getoond hier.

Het vorige verhaal kan dus ook optreden als de bliksem bij de buurman inslaag en alsnog een zeer sterk magnetisch veld opwekt door je schip heen. De kooi van Faraday kan je dan nog steeds redden.

Rondom een inslag treedt ook een enorm spanningsveld op.



Hierdoor kan ook een groot spannings verschil in metalen delen ontstaan, dus ook tussen je antenne en de marifoon. zelfs in de relingdraden kan al een groot spannings verschil ontstaan of in je horlogebandje van metaal, of brilmontuur.
Bij een spanningsveld van 10Kv per meter spreken we altijd nog over 100 volt per cm. Hier kan een lightning arrestor helpen en overspannings beveiligingen in de 12 volt.
In de vorige post wekt dat dus een spanning op in gedeelte F-E (en niet in E-D).

vaktechniek.et-installateur.nl/ovp.html

Kortom: het is altijd mis...........
Ons advies bij verdenking van bliksemschade is altijd eerst de verzekering bellen en altijd alles vervangen zonder enige vorm van twijfel. Bliksemschade kan tot vele maanden na de inslag pas aan het licht komen en valt dan niet meer onder bliksemschade.

Nachtvlinder schreef :
Hier:



Bij 1 + 2 is de RVS spriet dus direct verbonden met massa, bij 3 is de spriet galvanisch gescheiden. Dit zal beslist niet stand houden bij bliksem inslag, dus alle 3 zijn verbonden bij inslag.

WADnWIND schreef :

Bij mijn bootje is de mast direct met de kiel verbonden. Niet ideaal dus...

Die inductieve energie, levert die bij blikseminslag in de mast ook levensbedreigend gevaar op?

Defecte elektronica kan mij niet veel schelen, tenzij de boel echt explodeert natuurlijk...

Een onderwerp dat bij mij ook meer vragen dan oplossingen brengt. Bij de bouw van mijn trimaran heb ik toch maar afgezien van een bliksem afleider. Het is een geheel kunstof boot, geen ijzer in het water, m.u.v schroef en schroefas, kunsstof doorvoeren, kunsstof verstaging en het enige dat geleid is de mast die geen verbinding naar het water heeft. Ik denk dus maar bidden als het hard onweert.

Noballast schreef :
van bidden is al meerdere malen keurig dubbelblind wetenschappelijk aangetoond dat het niet werkt
(echt waar: bidders en niet-bidders blind gekoppeld aan zieken, en dan gekeken of het werkt. Niet dus).
Bovendien: ook de bliksem is een deel van de Schepping, dus de Schepper zal het wel uit zijn hoofd laten daar iets aan te veranderen omdat jij een boot gebouwd hebt (en niet Hij).

Paradyske zei eerder iets over schoenmaker en leest. Hans, weet jij dan toevallig (of juist expres, als schoenmaker) wat de electrische weerstand van een kolom geioniseerde lucht (bliksemdiameter en 1 meter lang) is tov een even grote kolom water???
Ik kan het ergens vinden.
Komt bij dat die lucht geioniseerd moet zijn voor hij gaat geleiden, en water geleidt (behalve heel erg schoon water) altijd, in de volle breedte, dus niet alleen in een smalle kolom.
En dan is water 1000 keer zo dicht als lucht, dus er zijn flink wat meer moleculen en ionen om de geleiding te verzorgen. Dus houdt deze schoenmaker nog even vol dat je door water heel wat meer Amperes kan wegzetten dan door lucht.
Blijkt ook wel, in lucht is de stroom gedwongen een smal zichtbaar kanaal te volgen, in water kan hij zich zo verspreiden dat je er niets meer van ziet!
En hoogspanningsleidingen in de lucht zijn ongeisoleerde metalen geleiders, maar onder de grond (nat) en in water zit er altijd meer isolatie omheen dan koper erin. Hoogspanning onder de grond is al helemaal een probleem.

Op nl.wikipedia.org/wiki/Gasontlading een leuk stukje over gasontladingen (zoals de bliksem).

Grafiekje over doorslagspanning op hoogten in de atmosfeer. Let op de schalen, niet erg lineair.



Ofwel, op onze hoogte is voor een flinke vonk (had ik ooit over een hekstagisolator, 10 cm vonk) een paar 100 kV nodig. Daar gaat je haar van rechtop staan.
En hoog in de lucht is doorslag (gasontlading) veel eenvoudiger. De bliksem krijgt het moeilijker naarmate hij lager komt. Tot in het water, dan wordt het een makkie

@WADnWIND
Een duidelijke illustratie, ook om te weten hoe het zit als je geen KvF hebt. Zoals eerder gezegd ik ben geen bliksem beveiliger. Blijft het toch vreemd vinden om de mast te isoleren, stuit eigenlijk een beetje tegen het gevoel in.

Veelal wordt gesteld dat bij een directe inslag, van een hoog geplaatste component, geheel wordt vernield. Het lijkt mij dat het gevolg hiervan is dat de energie via de overgebleven bedrading, naar binnen wordt geleidt (binnen KvF) en daar alsnog de nodige schade aangericht wordt. Dus altijd schade!

Tja, zou er dan helemaal niets aan te doen zijn?
Zou een ‘extern’ component (goed bonded geplaatst) de inslag energie door kunnen geven naar de kooi, zodat component niet opgeblazen wordt en de ellende via de bedrading naar binnen gaat afgeven? Zou een bliksemafleider, boven alle masttop componenten uit, en goed bonded naar de kooi dit ook niet afkunnen afvangen?