| Summary: | Τα πλοία αποτελούν πιθανό στόχο ενός κεραυνικού πλήγματος. Η μελέτη και η προσομοίωση ενός κεραυνού σε δύο διαφορετικά πλοία για διάφορα σημεία πτώσης έγινε με χρήση του προγράμματος Vector Fields Opera 3D Cobham.
Στο κεφάλαιο 1, γίνεται μία συνοπτική παρουσίαση των ηλεκτρικών ατμοσφαιρικών φαινομένων που οδηγούν στην εμφάνιση του κεραυνού. Επίσης, παρουσιάζονται τα διάφορα είδη κεραυνικών πληγμάτων, οι ισοδύναμες κυκλωματικές αναπαραστάσεις αυτών και η συχνότητα πτώσης κεραυνών.
Στο κεφάλαιο 2, αναφέρονται οι διάφορες μέθοδοι υπολογισμού πεδιακών μεγεθών και γίνεται μια πιο εκτενής αναφορά στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Ακολούθως, παρουσιάζεται το πρόγραμμα Opera 3D στο οποίο έγινε η προσομοίωση του κεραυνού. Γίνονται αναφορές στης εξισώσεις και τον αλγόριθμο που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα για τον υπολογισμό των ηλεκτρομαγνητικών μεγεθών του εκάστοτε προβλήματος.
Στο κεφάλαιο 3, παρουσιάζονται οι προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν με το συγκεκριμένο πρόγραμμα. Αρχικά αναφέρεται η προσέγγιση του κεραυνικού πλήγματος με στόχο να προσαρμοσθεί στις δυνατότητες του προγράμματος. Στη συνέχεια αναφέρονται τα δύο μοντέλα πλοίων που χρησιμοποιήθηκαν (USS Somerset, HMS Albion) και τα σημεία τα οποία επιλέχθηκαν να πληγούν από κεραυνό. Επιλέχθηκαν τέσσερα σημεία σε κάθε πλοίο (πλώρη, πρύμνη, δύο κορυφές) και εφαρμόσθηκε η οριακή συνθήκη της μέγιστης τιμής του ρεύματος ενός χαρακτηριστικού κεραυνού. Σαν αποτέλεσμα προέκυψε η πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος, για τις διάφορες περιπτώσεις, στο σύνολο της επιφάνειας του πλοίου και της θάλασσας.
Στο κεφάλαιο 4, σχολιάζονται οι διαφορές που προέκυψαν στα δύο διαφορετικά πλοία καθώς και στα διαφορετικά σημεία πλήγματος. Επίσης παρουσιάζονται οι κανονισμοί προστασίας πλοίων, ανθρώπων και συσκευών που πρέπει να τηρούνται. Τέλος, με χρήση της μεθόδου κυλιόμενης σφαίρας γίνεται μία εκτίμηση της προστασίας έναντι κεραυνών στο κάθε πλοίο. === Naval ships are possible targets of a lightning strike. A study and simulation of a lightning strike in two different ships for different stress points is executed with Vector Fields Opera 3D Cobham.
In chapter one, an overview of electrical atmospheric phenomena that lead to the appearance of lightning is given. Also, there are presented various kinds of lightning strikes, equivalent circuit representation of lightning current and frequency lightning maps.
In chapter 2, various methods of calculating electromagnetic fields are presented and a more extensive report on the finite element method is described. Furthermore, the Opera 3d program is described, which simulates the lightning strike. The equations that are computed, the algorithm and the methods of calculating the electromagnetic field of Opera 3d are fully analyzed.
In chapter 3, the performed simulations are presented. Firstly, the lightning approach is described. The approach was made in order to adapt to the capabilities of the program. Two ships with different dimensions (USS Somerset, HMS Albion) are designed. For the solution of the electromagnetic problem the lightning strike is approximated with the peak value of a standard strike waveform and the current density results are analyzed over the ship for four different stress points.
In chapter 4, the differences that resulted from the two different ship’s simulations and different striking points are described. Several regulations of ship, human, electric devices, protection against lightning are presented and must be observed. Finally, using the rolling sphere method, lightning protection in each vessel is estimated.
|
|---|
